JPH023182A - Semiconductor memory circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体記憶回路装置、特に記憶情報の曹き
込み及び消去が可能な半導体不揮発性記憶素子を使用し
た半導体記憶回路装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory circuit device, and more particularly to a semiconductor memory circuit device using a semiconductor nonvolatile memory element capable of storing and erasing stored information.
半導体不揮発性記憶素子として、ゲート絶縁膜中のトラ
ップを利用する形式またはフローティングゲートを利用
する形式とされた絶縁ゲート電界(以下余白)
効果トランジスタが公知である。この種の絶縁ゲート電
界効果トランジスタにおいては、トンネル効果により、
またはアバランシェ降伏によって生じたホット・キャリ
アにより上記ゲート絶縁膜中のトラップ又はフローティ
ングゲートに電荷が注入されると、そのしきい値電圧が
一方の安定な値から他方の安定な値に変化する。上記の
一方のしきい値電圧となっている状態が例えば2進信号
の0と対応させられ、他方のしきい値電圧となっている
状態が2進信号の1と対応させられる。2. Description of the Related Art As a semiconductor nonvolatile memory element, an insulated gate electric field (hereinafter referred to as blank space) effect transistor is known, which utilizes a trap in a gate insulating film or a floating gate. In this type of insulated gate field effect transistor, due to the tunnel effect,
Alternatively, when charges are injected into the trap or floating gate in the gate insulating film by hot carriers generated by avalanche breakdown, the threshold voltage changes from one stable value to the other stable value. The state of one of the threshold voltages is made to correspond, for example, to a binary signal of 0, and the state of the other threshold voltage is made to correspond to a binary signal of 1.
上記の電荷は適当な方法により除去することが可能であ
る。The above charges can be removed by an appropriate method.
従って、上記の種類の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タは記憶情報の書き込み及び消去が可能な不揮発性記憶
素子として使用できる利点を持うている。Therefore, the above type of insulated gate field effect transistor has the advantage of being usable as a nonvolatile memory element in which stored information can be written and erased.
上記の半導体不揮発性記憶素子は、その複数個が例えば
半導体基板上に規則的に配置され、記憶情報の読み出し
もしくは書き込みのために選択される。A plurality of the semiconductor nonvolatile memory elements described above are arranged regularly on, for example, a semiconductor substrate, and are selected for reading or writing stored information.
上記の半導体不揮発性記憶素子は、記憶情報の読み出し
に必要とされる信号レベルに対し、書き込み時に例えば
上記信号レベルの数倍にも達する高電圧の高レベル信号
を必要とする。The above-mentioned semiconductor nonvolatile memory element requires a high-voltage, high-level signal that reaches several times the signal level when writing, for example, compared to the signal level required for reading stored information.
しかしながら、回路素子の特性によって信号レベ〃が制
限を受けることが有るので、半導体記憶回路装置は上記
の高レベル信号のために特に考慮された回路装置を必要
とする。However, since the signal level may be limited by the characteristics of the circuit elements, the semiconductor memory circuit device requires a circuit device specifically designed for the above-mentioned high level signals.
また、半導体記憶回路装置は、上記の高レベル信号を処
理する回路装置の使用によって全体の構成が複雑化する
ので、使用する半導体基板が大型化しないようにし、か
つ動作速度等の性能が害されないように考慮されなけれ
ばならない。In addition, since the overall configuration of semiconductor memory circuit devices becomes complicated due to the use of circuit devices that process the above-mentioned high-level signals, it is necessary to prevent the semiconductor substrate used from increasing in size and to ensure that performance such as operating speed is not impaired. must be considered as such.
また、一方、かかる半導体回路装置は絶縁ゲート型電界
効果トランジスタを主体として実現されることが要求さ
れるが、回路構成及び機能向上のために一部バイポーラ
トランジスタを使用することも要求され、かかる半導体
回路装置を一枚の半導体基板に形成した所謂半導体集積
回路装置として実現することが要求される。そして、か
かる半導体集積回路装置としては製造プロセスの効率化
を図る必要があり、従ってできる丈簡単な製造プロセス
で上記電子回路ケ実現することが要求される。On the other hand, although such semiconductor circuit devices are required to be realized mainly using insulated gate field effect transistors, they are also required to partially use bipolar transistors to improve the circuit configuration and functionality. It is required to realize a circuit device as a so-called semiconductor integrated circuit device formed on a single semiconductor substrate. It is necessary to improve the efficiency of the manufacturing process for such a semiconductor integrated circuit device, and it is therefore required to realize the above-mentioned electronic circuit with a simple manufacturing process.
従って、この発明の1つの目的は、半導体不揮発性記憶
素子を使用した動作速度の速い半導体記憶回路装置を提
供することにある。Therefore, one object of the present invention is to provide a semiconductor memory circuit device that uses a semiconductor nonvolatile memory element and has a high operating speed.
この発明の他の目的は、半導体不揮発性記憶素子を使用
した小型化できる半導体記憶回路装置を提供することに
ある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory circuit device that uses semiconductor nonvolatile memory elements and can be miniaturized.
この発明の他の目的は、半導体基板上に1おいて個々の
回路装置が望ましい位置に配置された半導体記憶回路装
置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory circuit device in which individual circuit devices are arranged at desired positions on a semiconductor substrate.
この発明の他の目的は、ゲート絶縁膜のトラップを利用
する絶縁ゲート電界効果トランジスタのように電気的に
記憶情報の書き込み及び消去ができる半導体不揮発性記
憶素子を使用した新規な半導体記憶回路装置を提供する
ことにある。Another object of the present invention is to provide a novel semiconductor memory circuit device using a semiconductor nonvolatile memory element that can electrically write and erase stored information, such as an insulated gate field effect transistor that utilizes traps in a gate insulating film. It is about providing.
この発明の他の目的は、電気的に記憶情報の書き込み及
び消去ができる半導体不揮発性記憶素子に達する構造と
された半導体記憶回路装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory circuit device having a structure that achieves a semiconductor nonvolatile memory element in which stored information can be electrically written and erased.
この発明の他の目的は、高電圧信号の処理に適する回路
装置を提供することにある。Another object of the invention is to provide a circuit device suitable for processing high voltage signals.
この発明の他の目的は、破壊の起りにくい回路装置“を
提供することにある。Another object of the invention is to provide a circuit device that is less likely to be destroyed.
この発明の他の目的は、バイポーラトランジスタと絶縁
ゲート型電界効果トランジスタを含む新規な回路装置を
提供することにある。Another object of the invention is to provide a novel circuit device including a bipolar transistor and an insulated gate field effect transistor.
この発明の更に他の目的は、上記種々の電子回路装置を
実現するための半導体集積回路装置の製造方法を提供す
ることにある。Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device for realizing the various electronic circuit devices described above.
以上述べた種々の本発明の目的及び構成は、以下の詳細
な説明及び添付図面より明らかとなるであろう。The various objects and configurations of the present invention described above will become clear from the following detailed description and accompanying drawings.
以下、この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。Hereinafter, this invention will be explained in detail based on examples.
特に制限されないが、以下の実施例においては、半導体
不揮発性記憶素子として、極めて薄いシリコン酸化膜(
oxide )と、この酸化膜Ω上に形成との2層構造
のゲート絶縁j摸を持つ絶縁ゲート電界効果トランジス
タ(以下M N OSと称する)を使用する。このMN
OSに対しては、記憶情報の書き込みだけでなく消去も
電気的に行なうことができる。Although not particularly limited, in the following examples, an extremely thin silicon oxide film (
An insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as MNOS) having a two-layer structure of gate insulation formed on the oxide film Ω and the oxide film Ω is used. This MN
With respect to the OS, not only storage information can be written but also erased electrically.
第12図は、MNOSの断面図を示している。FIG. 12 shows a cross-sectional view of the MNOS.
同図において、p型シリコン領域10表面に互いに隔て
られてn型ソース領域2及びドレイン領域3が形成され
、上記ソース・ドレイン領域2,3間のp型シリコン領
域10表面に、例えば厚さ20Aのシリコン酸化膜4と
厚さ500Aのシリコン屋化膜5とからなるゲート絶縁
膜を介してn型多結晶シリコンからなるゲート電極が形
成されている。上記p型シリコン領域1は、MNOSの
基本ゲート領域を構成する。In the figure, an n-type source region 2 and a drain region 3 are formed on the surface of a p-type silicon region 10 to be separated from each other. A gate electrode made of n-type polycrystalline silicon is formed via a gate insulating film made of a silicon oxide film 4 and a silicon oxide film 5 having a thickness of 500 Å. The p-type silicon region 1 constitutes the basic gate region of the MNOS.
消去状態もしくは記憶情報が百き込まれていない状態で
は、MNOSのゲー)?If圧VG対ドレイン電流ID
特性は、例えば第13図の曲線Aのようになっており、
そのしきい値電圧は4ボルトの負電圧(以下−4vのよ
うに記する)Kなっている。In the erased state or in the state where the memory information is not loaded, the MNOS game)? If pressure VG vs. drain current ID
The characteristics are, for example, as shown in curve A in Figure 13,
Its threshold voltage is a negative voltage of 4 volts (hereinafter referred to as -4v) K.
記憶情報の書き込み又は消去のために、ゲート絶縁膜に
は、トンネル現象によりキャリヤの注入が生ずるような
高電界が作用させられる。In order to write or erase stored information, a high electric field is applied to the gate insulating film so that carrier injection occurs due to a tunneling phenomenon.
書き込み動作において、基体ゲート1には、例えばはy
回路の接地電位のOVが印加され、ゲート6には、例え
ば+25Vの高電圧が印加される。In a write operation, the substrate gate 1 has e.g.
A ground potential OV of the circuit is applied, and a high voltage of +25V, for example, is applied to the gate 6.
ソース領域2及びドレイン領域3には、書き込むべき情
報に応じてはyOvの低電圧又は+20Vのような高電
圧が印加される。A low voltage of yOv or a high voltage of +20V is applied to the source region 2 and drain region 3 depending on the information to be written.
ソース領域2とドレイン領域3との間のシリコン領域1
表面には、上記ゲート6の正の高電圧に応じてチャンネ
ル7゛が誘導される。このチャンネル7の電位はソース
領域2及びドレイン領域3の電位と等しくなる。Silicon region 1 between source region 2 and drain region 3
A channel 7' is induced on the surface in response to the high positive voltage of the gate 6. The potential of this channel 7 becomes equal to the potentials of the source region 2 and drain region 3.
ソース領域2及びドレイン領域3に上記のようにOvの
電圧が印加されるとゲート絶縁膜には上記ゲート6の高
電圧に応じた高電界が作用する。When a voltage of Ov is applied to the source region 2 and drain region 3 as described above, a high electric field corresponding to the high voltage of the gate 6 acts on the gate insulating film.
その結果、ゲート絶縁膜にはトンネル現象によりチャン
ネル7かもキャリアとしての電子が注入される。MNO
SのVG−ID特性は第13図曲線AからBに変化する
。しきい値電圧は前記の一4Vかも例えば+1vに変化
する。As a result, electrons as carriers are injected into the gate insulating film through the channel 7 due to a tunneling phenomenon. MNO
The VG-ID characteristic of S changes from curve A to curve B in FIG. The threshold voltage may vary from the above-mentioned 14V to, for example, +1V.
ソース領域2及びドレイン領域3に上記のように+20
Vが印加された場合、ゲート6とチャンネル7との間の
電位差が数Vに減少する。このような低電位差では、ト
ンネル現象による電子の注入を起させるには不充分とな
る。そのため、MNOSの特性は第13図の曲線Aから
変化しない。+20 as above for source region 2 and drain region 3
When V is applied, the potential difference between gate 6 and channel 7 is reduced to a few volts. Such a low potential difference is insufficient to cause electron injection by tunneling. Therefore, the characteristics of MNOS do not change from curve A in FIG.
半導体記憶回路装置においては、1つのデイジットaに
複数のMNOSが結合される。上記の書き込み動作にお
いて、選択されるMNOSには上記のような電圧が印加
される。非選択とされるMNOSのゲートにははyOv
の電圧が加えられるカモしくはソース領域及びドレイン
領域に前記ノ+20vのような高電圧が印加される。In a semiconductor memory circuit device, a plurality of MNOSs are coupled to one digit a. In the above write operation, the above voltage is applied to the selected MNOS. yOv for the gate of MNOS that is considered unselected.
A high voltage such as +20V is applied to the source region and drain region.
記憶情報の消去は、ゲート絶縁膜に上記の書き込みにお
ける電界に対し逆方向の高電界を作用させることにより
行なわれる。この逆方向の高電界によりトンネル現象が
生じ、ゲート絶縁膜にキャリヤとしての正孔が流入され
る。前記の書き込み時に注入された電子が上記の正孔に
よって中和され、その結果MNO5の特性は第13図の
曲線Bから再び曲MAにもどされる。Erasing of stored information is performed by applying a high electric field to the gate insulating film in the opposite direction to the electric field for writing. A tunneling phenomenon occurs due to this high electric field in the opposite direction, and holes as carriers flow into the gate insulating film. The electrons injected during the writing are neutralized by the holes, and as a result, the characteristics of MNO5 return from curve B in FIG. 13 to curve MA again.
この実施例に従うと、上記の消去のために、例えば基体
ゲート1にOVを加えながらゲート6に負の高電圧を加
える構成をとる代りに、後述からより明確になるように
ゲート6に0■を加えながら基体ゲート1に+25Vの
ような正の高電圧を加える構成とする。上記のように基
体ゲート1に正の高電圧を加える構成とすることによっ
て、ゲート6に高電圧を印加するための回路構成を単純
にすることができるようになる。また、書き込み及び消
去のために同一極性の高電圧を利用できるようになり、
その結果、半導体記憶回路装置の外部端子数及び半導体
記憶回路装置を動動するための電源数を少な(できる。According to this embodiment, instead of applying a negative high voltage to the gate 6 while applying OV to the base gate 1 for the above-mentioned erasing, for example, the gate 6 is applied with 0V as will be clearer from the description below. The structure is such that a positive high voltage such as +25 V is applied to the base gate 1 while applying the voltage. By applying a positive high voltage to the base gate 1 as described above, the circuit configuration for applying a high voltage to the gate 6 can be simplified. In addition, high voltages of the same polarity can be used for writing and erasing.
As a result, the number of external terminals of the semiconductor memory circuit device and the number of power supplies for operating the semiconductor memory circuit device can be reduced.
M N OSの特性が上記第13図の曲線A又はBのい
ずれか一方になるので、MNOSの記憶情報の読み出し
は、例えばゲート電圧VGがoVであるときのソース・
ドレイン間の導通状態を検出することにより行なわれる
。単一極性の信号により1つのデイジットHに結合され
た複数のM N OSの1つを選択できるよlするため
に、単位の記憶要素(以下メモリセルと称する)は、第
14図に等両回路を示すように、MNO8QIとこれに
直列接続されたスイッチ用絶縁ゲート電界効果トランジ
スタ(以下スイッチ用MISFETと称する)Q2とか
ら構成される。読み出し時、MNO5QIのゲート電圧
はOVに維持され、スイッチ用〜ll5FETのゲーH
tC圧は、選択信号によってOV又は+5vのような正
電圧とされる。Since the characteristics of the MNOS are either curve A or curve B in FIG.
This is done by detecting the conduction state between the drains. In order to be able to select one of the plurality of MNOS coupled to one digit H by a single polarity signal, unit storage elements (hereinafter referred to as memory cells) are divided into two types as shown in FIG. As shown in the circuit, the circuit is composed of an MNO8QI and a switch insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as a switch MISFET) Q2 connected in series with the MNO8QI. During readout, the gate voltage of MNO5QI is maintained at OV, and the gate voltage of ~ll5FET for switch is maintained at OV.
The tC pressure is set to a positive voltage such as OV or +5V depending on the selection signal.
第1図は、実施例の半導体記憶回路装置の回路を示して
いる。FIG. 1 shows a circuit of a semiconductor memory circuit device according to an embodiment.
この実施例の記憶回路は、Xデコーダ、Xデコーダ、制
御回路等の比較的低電圧の信号を形成する回路と、薔き
込み回路、消去回路等の比較的高電圧の信号を形成する
回路とを含んでいる。The memory circuit of this embodiment includes circuits that form relatively low-voltage signals such as an X decoder, Contains.
特に制限されないが、上記の低電圧信号を形成する回路
のために電源端子VCCに、+5Vの低電源電圧が供給
される。上記電源電圧に応じて、低電圧信号のハイレベ
ルは、はr+svとされ、ロウレベルははy回路の接地
電位のOVとされる。Although not particularly limited, a low power supply voltage of +5V is supplied to the power supply terminal VCC for the circuit that forms the above-mentioned low voltage signal. Depending on the power supply voltage, the high level of the low voltage signal is set to r+sv, and the low level is set to OV of the ground potential of the y circuit.
上記書き込み回路、消去回路等の回路のために、回路装
置に高1「圧端子vPPが設けられる。この高電圧端子
vPPには、回路装置に書き込み動作をさせるとき及び
消去動作をさせるとき、はy+25Vのような高電圧が
供給される。上記の高電圧に応じて、高電圧信号のハイ
レベルははy+25Vもしくは+20Vとされ、ロウレ
ベルははyOVとされる。A high voltage terminal vPP is provided in the circuit device for circuits such as the write circuit and the erase circuit.This high voltage terminal vPP is connected to the high voltage terminal vPP when the circuit device performs a write operation and an erase operation. A high voltage such as y+25V is supplied. Depending on the above-mentioned high voltage, the high level of the high voltage signal is set to y+25V or +20V, and the low level is set to yOV.
第1図において、Δ(Aはメモリアレイであり、マトリ
クス配置されたメモリセルMSIIないしMS22を含
んでいる。In FIG. 1, Δ(A is a memory array, which includes memory cells MSII to MS22 arranged in a matrix.
同一の行に配置されたメモリセルMSII、MS12の
それぞれのスイッチ用MISI’ETQ2のゲートは、
第2ワード森W11に共通接続され、それぞれのMNO
3QIのゲートは、第2ワード1−に共通接続されてい
る。同様K、他の同一の行に配t?tされたメモリセル
MS21.MS22のスイッチ用MISFET及びMN
OSのゲートはそれぞれ第1ワード側W21.第2ワー
ド−W22に共通接続されている。The gates of the switch MISI'ETQ2 of the memory cells MSII and MS12 arranged in the same row are as follows.
Commonly connected to the second ward Mori W11, each MNO
The gates of 3QIs are commonly connected to the second word 1-. Similarly K, placed T on the other same line? t memory cell MS21. MS22 switch MISFET and MN
The gates of the OS are respectively connected to the first word side W21. Commonly connected to the second word -W22.
同一の列に配置されたメモリセルMSII、MS21の
スイッチ用MISFETQ2のドレインはデイツクHB
tDxに共通接続され、MNOSのソースは基準電位i
fl E D 1に共通接続されている。The drains of switch MISFET Q2 of memory cells MSII and MS21 arranged in the same column are connected to disk HB.
tDx, and the source of MNOS is connected to reference potential i
Commonly connected to fl ED 1.
同一に他の同一の列に配置されたメモリセルMS12、
MS22のスイッチ用MISFETのドレイン及びMN
OSのソースはそれぞれデイジット−D2.基準電位線
El)2に共通接続されている。Memory cells MS12 similarly arranged in another same column,
MS22 switch MISFET drain and MN
The OS sources are Digit-D2. They are commonly connected to the reference potential line El)2.
この実施例に従うと、基体ゲートに正の高電圧を印加す
ることによってMNOSの記憶情報を消去する構成をと
るので、メモリセルを形成する半導体領域は、次に説明
するXデコーダ、Xデコーダ等の周辺回路を形成する半
導体領域と電気的に分断される。上記の半導体領域は後
で説明するように、例えばn型半導体基板表面に形成さ
れたp型ウェル領域から構成される。According to this embodiment, since the memory information of the MNOS is erased by applying a positive high voltage to the base gate, the semiconductor region forming the memory cell is It is electrically separated from the semiconductor region forming the peripheral circuit. As will be explained later, the above semiconductor region is composed of, for example, a p-type well region formed on the surface of an n-type semiconductor substrate.
上記の消去のために、個々のメモリセルなそれぞれ独立
のウェル領域に形成したり、同じ行もしくは列に配置さ
れるメモリセルを共通のウェル領域に形成したりするこ
とができるが、この実施例では、メモリセルの全体すな
わちメモリアレイMAを1つの共通なウェル領域に形成
する。For the above-mentioned erasure, individual memory cells can be formed in independent well regions, or memory cells arranged in the same row or column can be formed in a common well region. Now, the entire memory cells, ie, the memory array MA, are formed in one common well region.
第1図において、巌WELLは、メモリアレイMAの共
通の基体ゲートとしてのウェル領域に接続される。In FIG. 1, the rock WELL is connected to the well region as a common base gate of the memory array MA.
上記第1ワードiWW 11 、 W 21は、それぞ
れXデコーダXDI、XI)2の出力端子に接続され、
第2ワード1!W12.W22は、書き込み回路WAl
、WA2の出力端子に接1’;6されている。The first words iWW 11 and W 21 are connected to the output terminals of the X decoders XDI and XI)2, respectively,
Second word 1! W12. W22 is a write circuit WAl
, and are connected to the output terminals of WA2.
XデコーダXDIは、図示のように、電源■cCと出力
端子との間に接続されゲート・ソース間が短絡されたデ
イプレッション型Q荷M I S F E 1”Q3と
、出力端子とアース!;1シ子間に接続され、それぞれ
のゲートにアドレスバッファBOないし■36からの非
反転出力もしくは反転出力を受けるエンハンスメント型
MISFETQ4ないしQ6とからなり、芙yt的にノ
ア1ijl路を1N成している。、XデコーダX1)1
は、選択されて(・ないときアドレス入力線aOないし
a6の少なくとも1つKおける1百号のハイレベルによ
り、ワードねWllにほぼOvのロウレベル信号を出力
し、選択されたとき、アドレス入力i1j a Oない
しa6におけるすべての信号がロウレベルとなり、はM
5Vのハイレベル信号を出力する。As shown in the figure, the X decoder ; It consists of enhancement type MISFETs Q4 to Q6 which are connected between two terminals and receive non-inverted outputs or inverted outputs from address buffers BO to 36 at their respective gates, forming a 1N NOR path. , X decoder X1)1
is selected (・When not, outputs a low level signal of approximately Ov to the word neWll by the high level of 100 on at least one of the address input lines aO to a6, and when selected, the address input line i1j All signals at a O to a6 become low level, and M
Outputs a 5V high level signal.
XデコーダXD2は、接続するアドレス入力線が異なる
点を除いて上記XデコーダXDIと同一1111成にさ
れる。The X decoder XD2 has the same 1111 configuration as the X decoder XDI described above except that the connected address input lines are different.
なお、第1図において、MISFETQ3のようなデイ
プレッション型MISI”、ETは、図示のようにエン
ハンスメント型MISFETと異なった記号で標記され
ている。In FIG. 1, depletion type MISI" and ET such as MISFETQ3 are marked with different symbols from enhancement type MISFETs as shown.
甘き込み回路WAIは、第1ワード線Wllと出力端子
(第2ワード腺W12)との間に直ダ月χ続されたMI
SI’ETQ15.Ql6と、上記出力端子と書き込み
及び消去時に前記の+25Vの電圧が加えられる電源端
子VI’I’との+ljJに接続されたMI 5FET
QI 9と、上記出力端子と接地端子との間に直列接続
されたMISFETQ17゜Ql8とからなる。上記M
I 5FETQI 5のゲートは省き込み制御?nWl
に接続され、MISFETQ18のゲートは読み出し及
び消去制御線vpに接続され、更にMISFETQ16
及びQl8のゲートは?If源端子VCCに接続されて
いる。The sweetening circuit WAI is an MI connected directly between the first word line Wll and the output terminal (second word line W12).
SI'ETQ15. MI 5FET connected to Ql6 and +ljJ between the output terminal and the power supply terminal VI'I' to which the voltage of +25V is applied during writing and erasing.
QI9, and MISFETQ17°Ql8 connected in series between the output terminal and the ground terminal. Above M
Is the gate of I5FETQI5 omitted control? nWl
The gate of MISFETQ18 is connected to the read and erase control line vp, and the gate of MISFETQ18 is connected to
And what about the gate of Ql8? It is connected to the If source terminal VCC.
後で説明する構成の制御回路CI’LLにより、甘き込
み動作以外において、上記書き込み制御線Wlの信号は
は、!1″OvOロウレベルとされ、制御線7下の信号
はほに+5Vのハイレベルとされている。従ってMIS
FETQ15はオフ状態にあり、これに対しMISFE
TQ18はオン状態にある。出力端子(第2ワード47
W12)は、直列接続のMISFETQ17とQl8と
を介して回路の接地端子に接続され、そのためはKOV
にされる。With the control circuit CI'LL having a configuration to be described later, the signal on the write control line Wl is controlled to be ! except for the sweetening operation. 1"OvO low level, and the signal below the control line 7 is set to +5V high level. Therefore, the MIS
FETQ15 is in the off state, whereas MISFE
TQ18 is in the on state. Output terminal (second word 47
W12) is connected to the ground terminal of the circuit via series-connected MISFETs Q17 and Ql8, so that KOV
be made into
書き込み動作において、電源端子VPI’に+25■の
高電圧が加えられ、書き込み制御側Wlに、MI 5F
ETQI 5をオン状態にさせるようはy+5Vのハイ
レベル(i号が加えられ、制御&+vpに、MISFE
’T’Q18をオフ状態にさせるようはyOVの信号が
加えられる。In the write operation, a high voltage of +25■ is applied to the power supply terminal VPI', and the MI 5F is applied to the write control side Wl.
To turn on ETQI 5, a high level of y+5V (i is added, and MISFE is applied to control &+vp.
A signal of yOV is applied to turn 'T'Q18 off.
上記のMISFETQ15のオン状態とMISFEi’
Q18のオフ状態とによって、第2ワード線W12の信
号レベルが第1ワード線Wllの信号レベルに応じて決
められるようになる。On state of MISFETQ15 above and MISFEi'
Due to the off state of Q18, the signal level of the second word line W12 can be determined according to the signal level of the first word line Wll.
すなわち、第1ワード1W11を選択するよう、Xデコ
ーダXDIの駆動用MISFETQ4ないしQ6がすべ
てオフ状態にされているなら、M l5FETQI 6
.Ql 5及び上記駆動用MIsFETQ4ないしQ6
の電流経路は構成されない。That is, if all of the drive MISFETs Q4 to Q6 of the X decoder XDI are turned off so as to select the first word 1W11, then the
.. Ql 5 and the above driving MIsFETs Q4 to Q6
The current path is not configured.
従って、第2ワード線W12にはMI 5FETQ19
を介してはg電源端子VPPの+25Vが現われる。す
なわち、選択された第1ワード森にはx+5Vが加わる
ことに対応して、選択されたワードaにはM+25Vの
Jtri圧が加わることになる。Therefore, MI 5FETQ19 is connected to the second word line W12.
+25V of the g power supply terminal VPP appears through. That is, in response to x+5V being applied to the selected first word forest, a Jtri pressure of M+25V is applied to the selected word a.
第1ワード線Wllが非選択なら、すなわちXデコーダ
XD1の駆動用MISFETQ4ないしQ6の少なくと
も1つがオン状態とされているなら、MI SI’E’
l’Q1 G、 Ql 5及び上記駆動用MISFET
Q4ないしQ6を介して出力端子(第2ワード線W12
)を接地するvL電流経路形成される。その結果、上記
出力端子ははyOvにされる。If the first word line Wll is not selected, that is, if at least one of the driving MISFETs Q4 to Q6 of the X decoder XD1 is turned on, MI SI'E'
l'Q1 G, Ql 5 and the above driving MISFET
The output terminal (second word line W12
) is formed to ground the vL current path. As a result, the output terminal is set to yOv.
上記書き込み回路WAIにおいて、ゲートに定常的に電
源電圧vCCを受けるMISFETQ16、Ql7は、
第2ワード線W12に加わる高電圧信号がMISFET
Q15又はQl8のブレークダウンによって制限されて
しまうことを防ぐために使用される。In the write circuit WAI, the MISFETs Q16 and Ql7, which constantly receive the power supply voltage vCC at their gates, are as follows:
The high voltage signal applied to the second word line W12 is applied to the MISFET.
It is used to prevent being limited by the breakdown of Q15 or Ql8.
すなわち、例えばMI 5FETQI 7を省略した場
合、MTSFETQI 8のドレインDに第2ワード1
W12の高電圧(+25V)が印加されることになる。That is, for example, if MI 5FETQI 7 is omitted, the second word 1 is connected to the drain D of MTSFETQI 8.
A high voltage (+25V) of W12 will be applied.
上記MISFET’Q18のゲートには、前記のように
制ml線vpからは3−O■の低電圧が加わっているの
で、このMISFETQ18のドレイン接合の四りに広
がるべき空乏層が、ゲートの近傍においてこのゲートの
低電圧によって制限されることになる。その結果、MI
SFETQ18のドレイン接合は、比較的低電圧でブレ
ークダウンするようになる。Since a low voltage of 3-O■ is applied to the gate of MISFET'Q18 from the control line vp as described above, the depletion layer that should spread to all four sides of the drain junction of MISFET'Q18 is in the vicinity of the gate. will be limited by the low voltage on this gate. As a result, M.I.
The drain junction of SFET Q18 will break down at relatively low voltages.
図示のようにMI 5FETQI 7を設けると、MI
SFETQ18のドレインに加わる電圧は、電g電圧V
CCカらMISFE’rQ17のしきい1直電圧だけ
増加した値の電圧にクランプされる。If MI 5FETQI 7 is provided as shown, MI
The voltage applied to the drain of SFETQ18 is the electric g voltage V
It is clamped to a voltage increased by the threshold 1 direct voltage of MISFE'rQ17 from the CC voltage.
その結果、MISFETQ18のブレークダウンが防止
される。MISFETQ17は、そのゲートが1((源
vCCに接続されているので比較的高いドレイン耐圧を
持つことになる。As a result, breakdown of MISFETQ18 is prevented. MISFETQ17 has a relatively high drain breakdown voltage because its gate is connected to the 1((source) vCC.
MI 5FETQI 6も上記MISFETQ17と同
様な理由によって使用されろ。MI 5FET QI 6 may also be used for the same reason as MISFET Q17 above.
この実施例を従うと、前記のようなウェル領域を使用す
る(14成が有効に利用される。According to this embodiment, well regions as described above are used (14 formations are effectively utilized).
書き込み回路WAIにおける負荷MISFETQ19は
、他のMISFETQ15ないしQ18などのMISF
ETを形成するウェル領域に対し独立したウェル領域に
形成される。すなわち、MI 5FETQI 9の基本
ゲートは、他のMISFETの基体ゲートから電気的に
分pin!される。The load MISFET Q19 in the write circuit WAI is a MISFET such as other MISFETs Q15 to Q18.
It is formed in a well region independent from the well region forming the ET. That is, the basic gate of MI 5FET QI 9 is electrically separated from the base gates of other MISFETs by pin! be done.
上記負荷MISI’ETQ19は、図示のようにその基
体ゲートとソースとが短絡されており、基体ゲートから
ソース・ドレイン間のチャンネルに高電圧が作用しない
ようにされている。As shown in the figure, the load MISI'ETQ19 has its base gate and source short-circuited to prevent high voltage from acting on the channel between the base gate and the source and drain.
図示の接続に対し、基体ゲートが他のMISFETと同
様に接地端子に接続されている場合、出力端子(第2ワ
ードatwt2)で必要とする電圧が大きいので、基板
バイアス効果によるM I S FETQ19のしきい
11電圧の増加が他の低電圧を処理するための〜fIs
FETに比べて著るしく大きくなる。その結果、上記の
出力端子(第2ワード1lW12)で必要とする電圧に
対し、高電圧端子VI’Pに供給する電圧を大幅に大き
くしなければならなくなる。Regarding the connection shown in the figure, if the body gate is connected to the ground terminal like other MISFETs, the voltage required at the output terminal (second word atwt2) is large, so the voltage of MISFET Q19 due to the body bias effect is ~fIs for threshold 11 voltage increase to handle other low voltages
It becomes significantly larger than an FET. As a result, the voltage supplied to the high voltage terminal VI'P must be significantly larger than the voltage required at the output terminal (second word 1lW12).
これに対し、図示の接続の場合、基体ゲートの電圧がソ
ースの′tE圧と等しくなるので、基板バイアス効果に
よるMISFETQ19のしきい(直電圧の増加を実質
的に無視できるようになる。その結果、高電圧端子■P
Pに供給する高電圧を比鮫的小さ(することができるよ
うになる。On the other hand, in the case of the connection shown in the figure, the voltage of the body gate is equal to the 'tE voltage of the source, so that the increase in the threshold (direct voltage) of MISFET Q19 due to the body bias effect can be virtually ignored. , high voltage terminal ■P
The high voltage supplied to P can be made comparatively smaller.
上記のように、高電圧端子VPPに供給する電圧を低下
させても良い構成とすることにより、この高電圧端子V
PPが接Aつcされる各種のpn接合の耐圧を異常に高
くすることが必要なくなるかもしくはpn接合にオdけ
る各種の望ましくないリーク電流を減少させることがで
きる。さらに、高電圧端子VPPに接続する配線からの
電界によって生霊体表面に望ましくない寄生チャンネル
が誘起されてしまうことを防ぐことができる。As described above, by adopting a configuration in which the voltage supplied to the high voltage terminal VPP can be reduced, this high voltage terminal V
It is no longer necessary to make the breakdown voltages of various pn junctions to which PP is connected abnormally high, or various undesirable leakage currents in pn junctions can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent undesirable parasitic channels from being induced on the surface of the ghost body due to the electric field from the wiring connected to the high voltage terminal VPP.
メモリアレイMAの各基準1に位線zDx、ED2は、
曹き込み禁止回路IHAIに接続されている。The position lines zDx and ED2 for each reference 1 of the memory array MA are as follows.
It is connected to the soiling inhibition circuit IHAI.
書き込み禁止回路I I−I A Iにおいて、基準電
位4tjl E D 1と接地端子との間に直列接続さ
れたMISFETQ20とQ21とが単位スイッチ回路
を構成している。この単位スイッチ回路におけるMI
5FETQ21は制御回路CRLから制御+lI rを
介して制御信号を受ける。上記制御1g号は、記憶情報
の読み出し動作のとき上記MISFETQ21をオン状
態とするよう、+5Vのレベルとされ、傳き込み動作及
び消去動作のときオフ状態とするようO■のレベルとさ
れる。In the write inhibit circuit III-IAI, MISFETQ20 and Q21 connected in series between the reference potential 4tjlED1 and the ground terminal constitute a unit switch circuit. MI in this unit switch circuit
5FETQ21 receives a control signal from control circuit CRL via control +lIr. The control signal No. 1g is set to a level of +5 V to turn on the MISFET Q21 during a read operation of stored information, and set to a level of O■ to turn it off during a write operation and an erase operation.
従って、上記単位スイッチ回路は、読み出し動作のとき
上記基準電位線EDIをはyOVにする。Therefore, the unit switch circuit sets the reference potential line EDI to yOV during the read operation.
上記基準電位線EDIと高電圧信号mIHvとの間KM
ISFETQ22が接続されている。上記高電圧信号線
I)IVには、後述する書き込み禁止電圧発生回路ll
lA2から、甘き込み動作及び消去動作の時はに+20
Vの高電圧レベルとされ、読み出し動作のときはyOV
とされる信号が印加される。KM between the reference potential line EDI and the high voltage signal mIHv
ISFETQ22 is connected. The above-mentioned high voltage signal line I
From lA2, +20 during sweetening operation and erasing operation.
V, and yOV during read operation.
A signal is applied.
従って、薔き込み動作及び消去動作において、上記単位
スイッチ回路のMISI”ETQ21がオフ状態にされ
ると、基や電位線EDIには、M l5FETQ22を
介して上記高電圧レベルI HVから高電圧が印加され
る。Therefore, in the programming operation and erasing operation, when the MISI"ETQ21 of the unit switch circuit is turned off, a high voltage is applied to the base potential line EDI from the high voltage level IHV via the M15FETQ22. applied.
基準電位線FD2と接地端子との間にはMIS1’ET
Q23とQ24とからなる前記と同様な単位スイッチ回
路が接続され、基準電位Jj E D 2と高電圧信号
線I I−T Vとの1川にはMISFETQ25が接
続される。MIS1'ET is connected between the reference potential line FD2 and the ground terminal.
A unit switch circuit similar to the above made up of Q23 and Q24 is connected, and a MISFET Q25 is connected to one line between the reference potential Jj E D 2 and the high voltage signal line I I-TV.
上記書き込み禁止回路I HA 1において、ゲートに
+5Vの電源電圧■CCを受けるMISFETQ20.
Q23は、基fiA電位線EDI、ED2に上記のよう
な高電圧が加えられるので、前記の吉き込み回路WAI
において設けたMISFETQ16.Q17と同様な理
由で使用される。In the above-mentioned write inhibit circuit I HA 1, MISFET Q20.
Since a high voltage as described above is applied to the base fiA potential lines EDI and ED2, Q23 is connected to the above-mentioned input circuit WAI.
MISFETQ16. It is used for the same reason as Q17.
M丁5FETQ22.Q25は、前記MISFETQ1
9と同様に、基板バイアス効果によろしきい値電圧の増
加を防ぎ、高電圧信号1IHVの高電圧に対し、基準電
位線EDI、ED2の電圧が低下しないようKするため
に、独立のウェル領域に形成される。MT5FETQ22. Q25 is the MISFETQ1
9, in order to prevent an increase in the threshold voltage due to the substrate bias effect and to prevent the voltages of the reference potential lines EDI and ED2 from decreasing with respect to the high voltage of the high voltage signal 1IHV, an independent well region is provided. It is formed.
メモリアレイMAの各デイジット線D1. D2と共
通デイツク)勝c Dとの1i411c Yゲート回路
YGoが接続される。Each digit line D1. of memory array MA. A 1i411c Y gate circuit YGo is connected to D2 and the common disk) KatsucD.
Yゲート回路YGOにおいて、デイジット線D1と共通
デイジット線CDとの間に直列接続されたMISFET
QIIとQ12とは単位ゲート回路を+1゛へ成し、Y
デコーダMDIの出力に応じて上記デイジット線D1と
共通デイツク) 線Cl)とを結合する。同様に、MT
SI’ETQ13とQ14とが池の単位ゲート回路を構
成し、この単位ゲート回路はYデコーダYD2の出力に
応じてデイツク)線D 2と共通デイジット線を結合す
る。In the Y gate circuit YGO, a MISFET is connected in series between the digit line D1 and the common digit line CD.
QII and Q12 form a unit gate circuit to +1゛, and Y
The digit line D1 and the common disk line Cl) are coupled in accordance with the output of the decoder MDI. Similarly, MT
SI'ETQ13 and Q14 form a unit gate circuit, and this unit gate circuit couples the digit line D2 and the common digit line in response to the output of the Y decoder YD2.
曹き込み動作時及び消去動作時に各デイジットaD 1
、 D 2に高電圧信号が現われるので、上記Yゲ
ート回路YGOにおける単位スイッチ回路は、図示のよ
うにゲートに+5Vの電源電圧を受けるMISFETQ
12.Q14を使用する。Each digit aD 1 during filling operation and erasing operation
, D2 appears, so the unit switch circuit in the Y gate circuit YGO is a MISFETQ whose gate receives a +5V power supply voltage as shown in the figure.
12. Use Q14.
YデコーダMDI、YD2は、前記XデコーダXDI、
XD2と類似の構成とされ、アドレスバッファB7ない
しBIOから出力するアドレス信号A7ないしAIOの
非反転信号a7ないしal。The Y decoders MDI, YD2 are the X decoders XDI,
Non-inverted signals a7 to al of address signals A7 to AIO, which have a similar configuration to XD2 and are output from address buffers B7 to BIO.
及び反転信号a7ないしaloを選択的に受けることに
より、それぞれの出力iY1.Y2に、選択時に+5V
のハイレベルとなり、非選択時KOVとなるデコード1
言号を出力する。and inverted signals a7 to alo, the respective outputs iY1 . +5V to Y2 when selected
Decode 1 becomes high level and becomes KOV when not selected.
Output a word.
Yゲート回路YGOに接続した共通デイジット藤CDK
は、センス回路IO8及びデータ入力回路IOWが接続
される。Common digit Fuji CDK connected to Y gate circuit YGO
is connected to the sense circuit IO8 and the data input circuit IOW.
センス回路1. OSは、図示のようにゲートソース間
が接続された負荷MISFETQ47と、ゲートに制両
國t°からの信号を受けるスイッチMISFETQ48
とからなる。纏み出し動作において、勝tにおける信号
が+5Vのハイレベルとされることによって上記スイッ
チMISFETQ48力tオン状態とされる。Sense circuit 1. The OS includes a load MISFET Q47 whose gate and source are connected as shown in the figure, and a switch MISFET Q48 whose gate receives a signal from the controlling country t°.
It consists of In the output operation, the signal at the output terminal t is set to a high level of +5V, thereby turning on the switch MISFET Q48.
上記センス回路10Sの出力が、インバータ■14.1
15. ノア回路NrL3.Nl14及びMISFET
Q/+9.Q50からなる出力バッファ回路l0nK供
給される。The output of the sense circuit 10S is connected to the inverter ■14.1
15. NOR circuit NrL3. Nl14 and MISFET
Q/+9. An output buffer circuit 10nK consisting of Q50 is supplied.
出力バッファ回路IORにおいて、ノア回路N113、
N114のそれぞれの一方の入力端子は制御線C3IK
接続されている。上記制御線C31の信号は、読み出し
動作時にOVのロウレベルとされ、書き込み及び消去動
作時に+5vのハイレベルとされる。上記ノア回路N1
13の他方の入力端子はインバータlN14の出力端子
に接続され、NIt4の他方の入力端子は上記インバー
タlN14の出力を受けるインバータINI 5の出力
端子に接続されている。In the output buffer circuit IOR, the NOR circuit N113,
One input terminal of each of N114 is the control line C3IK
It is connected. The signal on the control line C31 is set to a low level of OV during a read operation, and set to a high level of +5V during a write and erase operation. The above NOR circuit N1
The other input terminal of NIt4 is connected to the output terminal of inverter IN14, and the other input terminal of NIt4 is connected to the output terminal of inverter INI5 which receives the output of inverter IN14.
従って、上記ノア回路Nrt3とNR4は、読み出し動
作時に、互いに逆相の信号を出力する。直列接続された
MISFETQ49とQ50とは、上記ノア回路Nl1
3とN 114とによってプッシュプル駆動される。Therefore, the NOR circuits Nrt3 and NR4 output signals having opposite phases to each other during the read operation. MISFET Q49 and Q50 connected in series are connected to the above NOR circuit Nl1.
3 and N 114 in a push-pull manner.
制御線C31の信号がハイレベルなら、上記ノア回路N
R3とNR4が、いずれもOVのロウレベル信号を出力
し、MISFETQ49及びQ50の両方がオフ状態に
される。上記出カバソファ回路l0rLの出力端子は、
入出力端子POに接続されている。上記のMISFET
Q49及びQ50の同時のオフ状態において、出力バッ
ファ回路はその出力インピーダンスが著るしく高くなり
、従って入出力端子POに加わる入力信号を制限しない
。If the signal on the control line C31 is at a high level, the NOR circuit N
Both R3 and NR4 output low level signals of OV, and both MISFETs Q49 and Q50 are turned off. The output terminal of the above output cover sofa circuit l0rL is
Connected to input/output terminal PO. MISFET above
In the simultaneous off-state of Q49 and Q50, the output buffer circuit has a significantly higher output impedance and therefore does not limit the input signal applied to the input/output terminal PO.
上記出力バッファ回路I Ortにおいて、電源端子■
CCと出力端子との間に接続される上記MISFETQ
49は、他のMISFETのウェル領域とは独立のウェ
ル領域に形成される。基体ゲートとしてのウェル領域は
、そのソースに接続される。その結果、基板バイアス効
果によるしきい値電圧の増加が実質的に無くなるので、
出力バッファ回路I OItは、はy電源電圧VCCの
ハイレベル1g号を出力できるようになる。In the above output buffer circuit I Ort, the power supply terminal ■
The above MISFETQ connected between CC and the output terminal
49 is formed in a well region independent from the well regions of other MISFETs. The well region as a substrate gate is connected to its source. As a result, the increase in threshold voltage due to the substrate bias effect is virtually eliminated, so
The output buffer circuit IOIt is now able to output the high level 1g of the y power supply voltage VCC.
データ入力回路IOWは、図示のように入カパツファ回
路lN16と、この人カパッ7ア回路の出力によって1
間御されるMI 5FETQ51と、このMISFET
Q51のドレインと共通デイジット+1!1lCDとの
間に接続され、ゲートに制御線Wlからの信号を受ける
MI 5FETQ52とから構成されている。The data input circuit IOW is connected to the input buffer circuit IN16 and the output of the input buffer circuit IN16 as shown in the figure.
MI 5FETQ51 which is controlled and this MISFET
The MI 5FET Q52 is connected between the drain of Q51 and the common digit +1!1lCD, and receives a signal from the control line Wl at its gate.
曹き込み禁止電圧発生回路111A2は、図示のよ5K
MISFETQ26ないしQ36がら構成さ・れている
。上記MISFETQ26ないしQ28は、第1の高電
圧インバータを構成し、制御iJJ W lからの低電
圧系の制御信号を受けることにより、出力端子、すなわ
ちMISFETQ27のドレインに高電圧系の信号を出
力する。図示の接続によりその出力信号レベルははyO
vからvPPまで変化する。MISFETQ29ないし
Q31は第2の高電圧インバータを構成し、上記第1の
高1「圧インバータと同じ信号を受けることによりMI
SFETQ30のドレインに高電圧系の信号を出力する
。その出力1言号レベルははW+5V(vCC)からv
PPまで変化する。MI SI’ETQ32ないしQ3
6は、高電圧プッシュプル回路を構成している。上記第
1.第2の高′r「圧インバータ及びプッシュプル出力
回路において制御信号を受けるM I S F E T
Q 28 、 Q 31 、 Q 36とそれぞ
れの出力端子との間に接続され、ゲートに+5■の電源
電圧を受けるMISFETQ27゜Q30.Q35は、
前R己のMISFETQlG。The anti-soaking voltage generation circuit 111A2 is 5K as shown in the figure.
It is composed of MISFETs Q26 to Q36. The MISFETs Q26 to Q28 constitute a first high-voltage inverter, and upon receiving a low-voltage control signal from the control iJJ W l, output a high-voltage signal to the output terminal, that is, the drain of the MISFET Q27. With the connections shown, the output signal level is yO
It varies from v to vPP. MISFETQ29 to Q31 constitute a second high voltage inverter, and receive the same signal as the first high voltage inverter to
A high voltage signal is output to the drain of SFETQ30. Its output 1 word level is from W+5V (vCC) to v
Changes up to PP. MI SI'ETQ32 or Q3
6 constitutes a high voltage push-pull circuit. Above 1. A second high voltage inverter and a push-pull output circuit receive a control signal.
MISFETQ27°Q30. which is connected between Q28, Q31, Q36 and their respective output terminals and whose gate receives a power supply voltage of +5■. Q35 is
Previous R's MISFET QlG.
Q17等と同様に、回路の高出力電圧を保証するために
使用される。第1及び第2の高電圧インバータにおける
負荷MISFETQ26.Q29は、図示のように、基
体ゲートがそれぞれのソースに接続され、基板バイアス
効果による出力電圧の低下を無くし、プッシュプル出力
回路のMISFETQ33及びQ32.Q3イを充分に
駆動できるように41/f成されている。Like Q17 etc., it is used to ensure high output voltage of the circuit. Load MISFETQ26 in the first and second high voltage inverters. Q29 has its body gate connected to its respective source to eliminate the drop in output voltage due to the body bias effect, as shown in the figure, and is connected to MISFETs Q33 and Q32 .Q32 of the push-pull output circuit. 41/f is configured to sufficiently drive Q3.
上記プッシュプル出力回路において、MISF’ETQ
32は、第1の高1B圧インバータの出力がはyovで
あるときにMISFETQ33のドレインに加わる電圧
を制限するために使用される。In the above push-pull output circuit, MISF'ETQ
32 is used to limit the voltage applied to the drain of MISFET Q33 when the output of the first high 1B voltage inverter is yov.
すなわち、第1の高電圧インバータの出力がはyOVで
あるとき、第2の高電圧インバータはその基準電位が+
5vの低電圧とされているので、+5■を出力する。そ
の結果、MI 5FETQ32のゲートに+5■が印加
され、M I S F E ’1” Q33のドレイン
電圧が制限されることになる。MISFETQ34は、
第1.第2の高電圧インバータの出力が高電圧になりた
ことにより出力線■1(Vが+20Vの高゛亀圧にされ
た後、上記第1゜第2の高電圧インノ5−夕の出力がを
よyOvOロウレベルになったとき、出力線I II
VがらMISFETQ33のソースに加わる高′心圧を
制御′aするために1更用される。その結果、スイッチ
動作させられるMI 5FETQ330ソース及びドレ
イン接合の不所望なブレークダウンが防止される。That is, when the output of the first high voltage inverter is yOV, the reference potential of the second high voltage inverter is +
Since it is considered to be a low voltage of 5V, it outputs +5■. As a result, +5■ is applied to the gate of MI 5FETQ32, and the drain voltage of MISFET Q33 is limited.
1st. As the output of the second high voltage inverter becomes a high voltage, the output line 1 (V) is brought to a high voltage of +20V, and then the output of the 1st and 2nd high voltage inverters becomes When OvO becomes low level, the output line I II
V is additionally used to control the high heart pressure applied to the source of MISFET Q33. As a result, undesired breakdown of the switched MI 5FET Q330 source and drain junctions is prevented.
消去回路EItSは、MISFETQ40ないしQ42
からなる高電圧インバータと、MISFETQ43ない
しQ46及びバイポーラトランジスタQ44とからなる
プッシュプル回路とによって構成されている。上記高電
圧インバータは、前記書き込み禁止電圧発生回路I I
−I A 2と同様な構成とされている。The erasing circuit EItS includes MISFETQ40 to Q42.
A push-pull circuit includes MISFETs Q43 to Q46 and a bipolar transistor Q44. The high voltage inverter includes the write inhibit voltage generation circuit I
-It has the same configuration as IA2.
上記プッシュプル出力回路において、バイポーラトラン
ジスタQ44とMI 5FETQ43は並列接続され、
上記高電圧インバータの出力によって駆動される。メモ
リアレイを形成するウェル領域は、後で説明する回路装
f/ffiの構造から明らかなように、消去回路に対し
、重い容量性負荷を構成する。従って、消去回路E R
Sは、高速の消去動作を行なわせるために、充分低い出
力インピーダンス特性を持つことが必要とされる。バイ
ポーラトランジスタは、半碑体集積回路装fii’にお
いて、比較的小型寸法(面積)で形成されてもMISF
ETに対し充分低い動作抵抗特性を示す。従って、図示
のようにバイポーラトランジスタQ44を出力トランジ
スタとする消去回路ER8は、半導体集積回路装置に小
面積で形成されてもメモリアレイMAのウェル領域を光
分高速で駆動する。上記MISFETとともに同一半導
体基板上に形成されるバイポーラトランジスタの構造、
製法は後で説明される。In the above push-pull output circuit, bipolar transistor Q44 and MI 5FET Q43 are connected in parallel,
It is driven by the output of the high voltage inverter. The well region forming the memory array constitutes a heavy capacitive load for the erase circuit, as will be apparent from the structure of the circuit arrangement f/ffi to be explained later. Therefore, the erase circuit E R
S is required to have sufficiently low output impedance characteristics in order to perform a high-speed erase operation. Bipolar transistors can be used in MISF even if they are formed with relatively small dimensions (areas) in semi-solid integrated circuit devices fii'.
Shows sufficiently low operating resistance characteristics compared to ET. Therefore, as shown in the figure, the erase circuit ER8 having the bipolar transistor Q44 as an output transistor drives the well region of the memory array MA at an optically high speed even if it is formed in a small area in a semiconductor integrated circuit device. A structure of a bipolar transistor formed on the same semiconductor substrate as the MISFET,
The manufacturing method will be explained later.
上記消去回路ErtSにおいて、バイポーラトランジス
タQ44のみを使用する場合、このバイポーラトランジ
スタのしきい1直電圧(ベース・エミッタ間電圧)が、
例えば0.6Vあるので、MISFETQ40ないしQ
42からなる上記高電圧インバータがはV電源電圧VP
I’の信号を出力しても出力klに出力される電圧信号
が上記トランジスタQ44のしきい+K ”4圧だけ低
下する。In the erase circuit ErtS, when only the bipolar transistor Q44 is used, the threshold 1 direct voltage (base-emitter voltage) of this bipolar transistor is
For example, since there is 0.6V, MISFETQ40 or Q
The high voltage inverter consisting of 42 V power supply voltage VP
Even if the signal I' is output, the voltage signal output to the output kl is lowered by the threshold of the transistor Q44 +K''4 voltage.
図示の消去回路ER3は、基体ゲートが上記高電圧イン
バータの負荷MISFETQ40の基体ゲートと一体に
され、この基体ゲートとともにゲートが上記負荷MI
5FETQ40のソース、すなわち高電圧インバータの
出力端子に接続されたデイプレッション型MI 5FE
TQ43を上記バイポーラトランジスタQ4/lと並列
に接続している。上記MISFETQ43は、基体ゲー
トの高電位がはS:′TJi源電圧vPPまで上昇する
ので、基板バイアス効果によるしきい値電圧の増加が実
質的にない。従って、出力#lにおける高電圧は、上記
MISFETQ43によってはrA、ば源電圧VI’P
まで上昇させられるようになる。In the illustrated erase circuit ER3, the body gate is integrated with the body gate of the load MISFET Q40 of the high voltage inverter, and the gate is integrated with the body gate of the load MISFET Q40 of the high voltage inverter.
Depletion type MI 5FE connected to the source of 5FETQ40, that is, the output terminal of the high voltage inverter
TQ43 is connected in parallel with the bipolar transistor Q4/l. In the MISFET Q43, the high potential of the substrate gate rises to the S:'TJi source voltage vPP, so there is virtually no increase in the threshold voltage due to the substrate bias effect. Therefore, the high voltage at output #l is rA depending on the MISFET Q43, and the source voltage VI'P
It will be possible to raise it to
上記MI 5FETQ430基体ゲートは、図示の接続
からそのソース、すなわち出力Ju lに接続されても
良い。このようにした場合でも基板バイアス効果による
出力?1filの出力レベルが低下してしまうことを防
ぐことができる。しかしながら、このようにすると、回
路装Jの構造上、MI 5FETQ400基体ゲートと
してのウェル領域とQ43の基体ゲートとしてのウェル
領域とを共通にできなく、互いに分離しなければならな
くなる。The MI 5FET Q430 body gate may be connected to its source, ie the output Ju l, from the connections shown. Even in this case, is the output due to the substrate bias effect? It is possible to prevent the output level of 1 fill from decreasing. However, in this case, due to the structure of the circuit device J, the well region serving as the base gate of MI 5FET Q400 and the well region serving as the base gate of Q43 cannot be shared, and must be separated from each other.
ウェル領域の相互に所定の+o1 ’s5≦が必要であ
るので、必要とする半導体基板の面積を増加させなけれ
ばならないという不利益を生じる。Since the well regions must have a predetermined distance of +o1's5≦, there is a disadvantage that the required area of the semiconductor substrate must be increased.
制御回路CILLは、インバータINIないし■N12
、ナンド回路NAIないしNA4、ノア回路NR1,N
112および直列接続(7)MISFETQ37ないし
Q39からなる。この制御回路CRLは、外部端子PG
M、C3及びvppにそれぞれ4’fき込み制御信号、
チップ選択信号、苔き込み及び消去信号を受け、前記書
き込み禁止電圧発生口′NII IJ A 2からの出
力信号を受けることによりacsl、f、wl、wl及
びvpに制御信号を出力する。The control circuit CILL is connected to the inverter INI or ■N12.
, NAND circuit NAI to NA4, NAND circuit NR1,N
112 and serially connected (7) MISFETs Q37 to Q39. This control circuit CRL has an external terminal PG
4'f writing control signal to M, C3 and vpp, respectively;
It receives a chip selection signal, a moss fill-in signal, and an erase signal, and receives an output signal from the write inhibit voltage generation port 'NIIJA2, thereby outputting control signals to acsl, f, wl, wl, and vp.
上記端子VPPに供給される信号は前記書き込み回路W
A1.WA2、誓き込み禁止電圧発生回路I HA 2
及び消去回路ErtSに対する電源電圧として共用され
る+゛25Vの高電圧系の信号である。The signal supplied to the terminal VPP is the write circuit W.
A1. WA2, oath prohibition voltage generation circuit I HA 2
This is a high voltage signal of +25V which is shared as the power supply voltage for the erase circuit ErtS.
制御回路CRLは、上記端子VPPの信号が所定レベル
以上になったときだけ曹き込み又は消去動作の制御を行
なうよう、上記のようなMISFETQ37ないしQ3
9からなるレベルシフト回路を含んでいる。The control circuit CRL includes MISFETs Q37 to Q3 as described above so as to control the filling or erasing operation only when the signal at the terminal VPP reaches a predetermined level or higher.
It includes a level shift circuit consisting of 9.
上記第1図の半導体記憶回路の動作は第2図ないし第4
図のタイミングチャートを使用して次のように説明され
る。なお、第2図は読み出し動作のタイミングチャート
を示し、第3図は消去動作のタイミングチャートを示し
ている。更に第4図は書き込み動作のタイミングチャー
トを示している。The operation of the semiconductor memory circuit shown in FIG. 1 is shown in FIGS. 2 to 4.
This will be explained as follows using the timing chart shown in the figure. Note that FIG. 2 shows a timing chart of a read operation, and FIG. 3 shows a timing chart of an erase operation. Further, FIG. 4 shows a timing chart of a write operation.
読み出し動作においては、端子PGMにオ6げる書き込
み制御n信号がはyovのロウレベルとされている。ま
た端子vPPは、はyOVKされるかもしくはフローテ
ィングにされて才6す、ゲートに+5Vの電圧VCCを
受けているMISFETQ39のドレインにほぼ!1′
OVの書き込み及び消去制φ1j信号が現われている。In the read operation, the write control n signal applied to the terminal PGM is set at a low level of yov. Also, the terminal vPP is set to yOVK or left floating, and is almost connected to the drain of MISFET Q39, which receives +5V voltage VCC at the gate. 1′
The OV write and erase control φ1j signal appears.
上記端子VPPにおけるロウレベルの書き込み制御信号
及びMI 5FETQ39のドレインにおけるロウレベ
ルの誓き込み及び消去信号により、制御線f、Wl及び
vpKおける信号は、ハイレベルになっており、Wlに
おける信号はロウレベルになっている。Due to the low level write control signal at the terminal VPP and the low level pledge and erase signal at the drain of MI 5FETQ39, the signals on the control lines f, Wl and vpK are at high level, and the signal at Wl is at low level. ing.
従って、メモリアレイMAの各基準電位線ED1.ED
2は書き込み禁止回路I I−I A Iによっては!
1″OVKされており、各第2ワード1W12゜W22
も同様に書き込み回路WAI、WA2によりてはyov
にされている。Therefore, each reference potential line ED1 . ED
2 is a write-inhibited circuit depending on I I-I A I!
1″OVK, each second word 1W12°W22
Similarly, depending on the write circuits WAI and WA2, yov
It is being done.
タイミ;/グは特に制限されないが、例えば時刻10に
おいて、アドレス入力端子AOないしAIOにおける信
号が選択するメモリセルに対応してセットされる。例え
ば、選択するメモリセルがMSllであるとすると、ア
ドレスバッファBOないしB6の出力によりてXデコー
ダXDIの出力がハイレベルとなり、またアドレスデコ
ーダB7ないしBIOの出力によってYデコーダMDI
の出力がハイレベルとなる。Although the timing is not particularly limited, for example, at time 10, signals at the address input terminals AO to AIO are set corresponding to the selected memory cell. For example, if the memory cell to be selected is MSll, the output of the X decoder
output becomes high level.
その結果、メモリセルMSIIのMNO3QIのドレイ
ンと共通デイクタ)fMcDとの間にMISFETQ
l、QIO,デイジット勝DI及びスイッチ用MIS
FETQ2を介する電流経路が形成される。また、制御
撤rKおける信号のハイレベルによって、共通デイジッ
ト線CDとセンス回% I OSf)負MM I S
F ET Q47 ト17)ifqlK電流経路が形成
される。As a result, a MISFET Q is connected between the drain of MNO3QI of memory cell MSII and the common dector) fMcD.
l, QIO, Digit Katsu DI and MIS for switch
A current path is formed through FETQ2. In addition, due to the high level of the signal at the control terminal rK, the common digit line CD and the sense circuit % I OSf) negative MM I S
FET Q47 17) ifqlK current path is formed.
メモリセルMSIIのMNO3QIが第13図Aの特性
のようにオン状態となって(・るなら、センス回路IO
3の出力線は、上記電流経路とMNO3QIを介して接
地されることなる。その結果、センス回路IO3の出力
i砿はロウレベルになる。If MNO3QI of memory cell MSII is in the on state as shown in FIG. 13A, then sense circuit IO
The output line of No. 3 is grounded via the current path and MNO3QI. As a result, the output i of the sense circuit IO3 becomes low level.
上記メモリセルhis11のMNO3QIが第13図B
の特性のようにオフ状態となっているなら、負荷MI
5FETQ47に対する電流経路が構成されず、その結
果、センス回路IO3の出力1腺はハイレベルとなる。The MNO3QI of the memory cell his11 is shown in FIG. 13B.
If it is in the off state as shown in the characteristics of the load MI
A current path for the 5FET Q47 is not formed, and as a result, the output 1 of the sense circuit IO3 becomes high level.
時刻tlにおいて、端子C8におけるチップ選択信号が
ハイレベルからロウレベルにされることによって、はy
同時刻t2において制御1cs1における信号がロウレ
ベルになる。その結果、出カバソファ回路IORは、高
出力インピーダンス状態から上記センス回路IO3の出
力レベルに応じた信号を出力するようになる。例えばセ
ンス回路IO3がハイレベル信号を出力しているなら出
力バッファ回路IORは、出力端子にハイレベル信号を
出力する。At time tl, the chip selection signal at terminal C8 is changed from high level to low level, so that y
At the same time t2, the signal in the control 1cs1 becomes low level. As a result, the output sofa circuit IOR comes to output a signal corresponding to the output level of the sense circuit IO3 from the high output impedance state. For example, if the sense circuit IO3 is outputting a high level signal, the output buffer circuit IOR outputs a high level signal to the output terminal.
時刻t3においてチップ選択信号がロウレベルからハイ
レベルにもどると、はy同時刻t4において制御線C3
Iの信号がロウレベルからハイレベルになり、これに応
じて、出力バッファ回路■ORは再び高出力インピーダ
ンス状態になる。When the chip selection signal returns from low level to high level at time t3, the control line C3 changes at the same time t4.
The signal I changes from a low level to a high level, and in response, the output buffer circuit (2) OR returns to a high output impedance state.
消去動作のために、予め端子vPPに+25Vの書き込
み及び消去信号が加えられ、端子C8にOvのロウレベ
ルのチップ選択信号が加えられる。For the erase operation, a +25V write and erase signal is applied to the terminal vPP in advance, and a low-level chip selection signal Ov is applied to the terminal C8.
制御線vpVcおける信号は、上記レベルのチップ選択
信号によってハイレベルとなっており、従って笹き込み
回路WAI、WA2は第2ワード線W12.W22をは
yovにしている。The signal on the control line vpVc is at a high level due to the chip selection signal at the above level, so that the signal on the second word line W12. W22 is set to yov.
第3図のように、時刻tloにおいて書き込み制御信号
がハイレベルにされると、これに応じてナンと回路NA
4の出力がロウレベルになる。上記ナンド回路NA4の
ロウレベル信号によって消去回路ERSは、そのMIS
FETQ42及びQ6がオフ状態となるので、出力線l
に+250高電圧を出力する。As shown in FIG. 3, when the write control signal is set to high level at time tlo, the number and circuit NA correspond to this.
The output of 4 becomes low level. The erase circuit ERS is activated by the low level signal of the NAND circuit NA4.
Since FETQ42 and Q6 are in the off state, the output line l
Outputs +250 high voltage.
前記のように第2ワード#W12. W22における1
g号がOVにされているので、消去回路ER8の出力に
よってウェル領域WELLが+25Vの高電圧とされる
とメモリアレイのMNOSのゲート絶縁膜に消去のだめ
の高電圧が加えられることになる。As mentioned above, the second word #W12. 1 in W22
Since the voltage g is set to OV, when the well region WELL is brought to a high voltage of +25V by the output of the erase circuit ER8, a high voltage for erasing is applied to the gate insulating film of the MNOS of the memory array.
上記ウェル領域の正電圧は、メモリセルのMNO3QI
及びスイッチ用MISFETQ2のソース接合及びドレ
イン接合を順方向にバイアスする方向にある。従って、
基準電位11ED1.ED2、デイジットI!jlDI
、D2の少なくとも1つと回路の接地端子との間に電流
経路が形成されているとウェル領域に加えるべき電圧は
低下してしまう。The positive voltage in the well region is the MNO3QI of the memory cell.
And the source junction and drain junction of the switch MISFET Q2 are biased in the forward direction. Therefore,
Reference potential 11ED1. ED2, Digit I! jlDI
, D2 and the ground terminal of the circuit, the voltage to be applied to the well region will be reduced.
図示の回路は、上記のウェル領域の電圧の低下を防ぐよ
う、次のように動作する。The illustrated circuit operates as follows to prevent the voltage drop in the well region described above.
制at+線t’における信号は、上記時刻tloとはy
同じ時刻tllにおいて上記書き込み制御信号がハイレ
ベルになることに対応してロウレベルになる。The signal on the control at+line t' is y at the time tlo above.
At the same time tll, the write control signal becomes low level in response to the write control signal becoming high level.
上記制御線rにおける信号によって書き込み禁止回路I
HAIのMISFETQ:’1.Q24及び書き込み禁
止電圧発生回路IHA2のMISFETQ36がオフ状
態とされる。その結果、メモリアレイの各基準電位線E
DI、ED2は実質的にフローティングされる。Write inhibit circuit I by the signal on the control line r
HAI's MISFETQ:'1. Q24 and MISFET Q36 of the write inhibit voltage generation circuit IHA2 are turned off. As a result, each reference potential line E of the memory array
DI and ED2 are substantially floated.
制御mW I!における信号は、チップ選択信号のロウ
レベルに応じてロウレベルになっている。従って共通デ
イシソ)&iCDに接続するデータ入力回路IOWにお
けるMISFETQ52はオフ状態にある。他方、上記
共通デイジット線CDに接続するセンス回路IO8にお
けるMISFETQ48は、上記制御mrにおける信号
によってオフ状態になる。Control mW I! The signal at is at low level in accordance with the low level of the chip selection signal. Therefore, the MISFET Q52 in the data input circuit IOW connected to the common data input circuit (ICD) and iCD is in an off state. On the other hand, MISFETQ48 in the sense circuit IO8 connected to the common digit line CD is turned off by the signal in the control mr.
共通デイジット稼CDのフローティングによって、Yゲ
ートYGOの動作にかかわらずに、メモリアレイMAの
各デイジット線Dt、Dzはフローティングになる。Due to the floating of the common digit signal CD, each digit line Dt, Dz of the memory array MA becomes floating regardless of the operation of the Y gate YGO.
時刻tllにおいて、端子PGMにおける信号がロウレ
ベルにもどると、これに応じて、消去回路ER3の出力
もロウレベルにもどる。At time tll, when the signal at the terminal PGM returns to the low level, the output of the erase circuit ER3 also returns to the low level accordingly.
消去動作が上記のように、チップ選択状態において行な
われるのに対し、書き込み動作はチップ非選択状態、す
なわち端子C8の信号のロウレベルにおいて行なわれる
。書き込み動作のために、予め端子vPPに+25Vの
書き込み及び消去信号が加えられる。As described above, the erase operation is performed in the chip selected state, whereas the write operation is performed in the chip non-selected state, that is, when the signal at terminal C8 is at a low level. For a write operation, a +25V write and erase signal is applied to the terminal vPP in advance.
時刻t20において例えばメモリセルMS11を選択す
るようアドレス信号aがセットされる。At time t20, address signal a is set to select, for example, memory cell MS11.
すなわち、XデコーダXDIによって第1ワード線W1
1がハイレベルとされ、YデコーダMDIによって線Y
1がハイレベルとされる。That is, the first word line W1 is
1 is set to high level, and the line Y is set to high level by the Y decoder MDI.
1 is considered a high level.
時刻t21において、書き込むべき情報が端子POに加
えられる。書き込むべき情報がOなら、端子POは0■
にされ、これに応じてデータ入力回路IOWのMI 5
FETQ51は、入カバソファ回路lN16から+5V
のハイレベル信号を受け、オン状態となる。書き込む情
報が1、すなわち例えば+5■なら、上記MISFET
Q51は入カバソファ回路INI 6から出力するOv
によってオフ状態になる。At time t21, information to be written is added to terminal PO. If the information to be written is O, the terminal PO is 0■
MI5 of the data input circuit IOW is set accordingly.
FETQ51 is +5V from the input cover sofa circuit lN16.
It receives a high level signal and turns on. If the information to be written is 1, for example +5■, the above MISFET
Q51 is the Ov output from the input cover sofa circuit INI 6.
turns off.
時刻t22において端子PGMの書き込み制御信号がハ
イレベルになると、制御回路CRLにおけるインバータ
INI、IN2及びノア回路NR2によって生ずる若干
の遅延時間の後の時刻t23に制御線Yにおける信号が
ロウレベルになる。その結果、書き込み禁止回路IHA
IのMISFETQ21.Q24、書き込み禁止電圧発
生回路■HA2のMISFETQ36及び−t=ンス回
路IO8のMISFETQ48がオフ状態となる。When the write control signal on the terminal PGM becomes high level at time t22, the signal on the control line Y becomes low level at time t23 after a slight delay time caused by inverters INI, IN2 and NOR circuit NR2 in control circuit CRL. As a result, the write inhibit circuit IHA
MISFETQ21. Q24, MISFET Q36 of the write inhibit voltage generation circuit HA2 and MISFET Q48 of the -t=once circuit IO8 are turned off.
上記時刻t23から若干の遅延時間の後の時刻t24に
おいて、制御線Weの信号がロウレベルになる。上記制
御174 W eの信号により、書き込み禁止電圧発生
回路IHA2は線IHVにはy+20Vの高電圧を出力
するようになり、これに応じて、メモリアレイの各基準
電位線EDI、ED2は上記の+20Vになる。At time t24 after a slight delay from time t23, the signal on the control line We becomes low level. In response to the signal from the control 174 W e, the write inhibit voltage generation circuit IHA2 outputs a high voltage of y+20V to the line IHV, and in response, each reference potential line EDI, ED2 of the memory array outputs the above +20V. become.
上記時刻t24とはg同時刻において、制御線Weの信
号はハイレベルになる。これに応じて、データ入力回路
20WのMI 5FETQ52がオン状態にされろ。同
じ時刻において、書き込み回路WAI、WA2のMIS
FETQ15がオン状態にされる。At the same time as the time t24, the signal on the control line We becomes high level. Accordingly, MI 5FETQ52 of the data input circuit 20W is turned on. At the same time, MIS of write circuits WAI and WA2
FETQ15 is turned on.
上記書き込み禁止電圧発生回路IHA2の出力線IHV
の信号が充分に高電圧になると、この線I HVの信号
を受ける制御回路CRLは、時刻t25において制御線
vPにロウレベルの信号を出力する。上記の制御線vP
における信号は次に説明するように、書き込み開始信号
とされる。上記のように、線IHVの信号が充分な書き
込み禁止レベルとなった後に書き込み開始信号を出力さ
せる構成とすることにより、選択しないメモリセルに誤
って情報が書き込まれてしまうことを防止することがで
きる。Output line IHV of the write inhibit voltage generation circuit IHA2
When the signal on the line IHV becomes a sufficiently high voltage, the control circuit CRL receiving the signal on the line IHV outputs a low level signal on the control line vP at time t25. The above control line vP
The signal at is used as a write start signal, as will be explained next. As described above, by configuring the write start signal to be output after the signal on the line IHV reaches a sufficient write inhibit level, it is possible to prevent information from being accidentally written to unselected memory cells. can.
上記のように、制御線vPにおける信号がロウレベルに
なることKよって、薔き込み回路WAI。As mentioned above, since the signal on the control line vP becomes low level, the inset circuit WAI.
WA2のMISFETQ18はオフ状態になる。MISFET Q18 of WA2 is turned off.
薔き込み回路WAIは、第1ワード線Wllが選択され
は!+5Vとされているので、第2ワード1W12には
r+25Vの高電圧を出力する。Input circuit WAI selects the first word line Wll! Since the voltage is +5V, a high voltage of r+25V is output to the second word 1W12.
書き込み回路WA2は、第1ワード線W21が非選択で
ありほぼOvとされているのでこれに応じて第2ワード
線W22にほぼOvを出力する。Since the first word line W21 is not selected and is set to approximately Ov, the write circuit WA2 outputs approximately Ov to the second word line W22 accordingly.
選択スべきメモリセルMSIIにおけるMNO3QIは
、スイッチ用MISFETQ2、デイジット線D1、Y
ゲートYGOのMISFETQI2、Qll、共通デイ
ジット′aCD及びMISFETQ52を介して入力バ
ッファ回路lN16の出力を受けるMISFETQ51
に結合される。誓き込むべき情報が1であるなら、上記
MISFETQ51のオン状態によって、メモリセルM
SIIにおけるMNO8QIは、そのドレイン及びソー
スがほぼOvとなり、そのゲート(第2ワード縮W22
)の高電圧によってゲート絶縁膜中に電子が注入される
。誉き込むべき情報がOであるなら、上記MISFET
Q51のオフ状態によって上記メモリセルMSIIにお
けるMNO8QIのソース及びドレインが前記誉き込み
禁止電圧発生回路I HA 2の+20Vにされる。従
って上記のような電子は注入されない。同一デイジノ)
線D 1に結合される他の行のメモリセルMS21には
、第2ワード線W22の信号が前記のようにほぼOvと
されるので、情報は書き込まれない。MNO3QI in memory cell MSII to be selected is connected to switch MISFET Q2, digit line D1, Y
MISFETQ51 receives the output of input buffer circuit IN16 via MISFETQI2, Qll of gate YGO, common digit 'aCD, and MISFETQ52.
is combined with If the information to be pledged is 1, the ON state of the MISFET Q51 causes the memory cell M to
MNO8QI in SII has its drain and source almost Ov, and its gate (second word reduced W22
) electrons are injected into the gate insulating film. If the information to be imported is O, the above MISFET
Due to the OFF state of Q51, the source and drain of MNO8QI in the memory cell MSII are set to +20V of the write inhibit voltage generation circuit IHA2. Therefore, the electrons mentioned above are not injected. same day)
Since the signal on the second word line W22 is set to approximately Ov as described above, no information is written into the memory cells MS21 in the other row coupled to the line D1.
他のデイジノ)線D 2は、対応するYゲートYGoに
おけるMISFETQI 3がオフ状態であるので、書
き込み禁止電圧発生回路IHA2の出力によって+20
Vに維持される。Since the MISFET QI 3 in the corresponding Y gate YGo is in the OFF state, the other DIGINO) line D2 is increased by +20 by the output of the write inhibit voltage generation circuit IHA2.
maintained at V.
端子PGMにおける存き込み制御信号が時刻t26にお
いてロウレベルになると、第3図に示すように、それぞ
れ時刻t27.t28.t29において制御線vP、w
e、rにおける信号がハイレベルとなる。それに応じて
、第2ワード線w 12、基準電位ff1ED1の信号
もほぼ0くなる。When the survival control signal at terminal PGM becomes low level at time t26, as shown in FIG. 3, the signal at time t27. t28. At t29, the control lines vP, w
The signals at e and r become high level. Correspondingly, the signal on the second word line w12 and the reference potential ff1ED1 also becomes approximately 0.
本発明の半導体記憶回路は、例えば16 Kビットのよ
うな比較的大容址にされ得る。The semiconductor memory circuit of the present invention can be made relatively large, such as 16 Kbits.
第5図は、第1図の回路を使用した半導体記憶回路のブ
ロック図を示している。FIG. 5 shows a block diagram of a semiconductor memory circuit using the circuit of FIG. 1.
第5図において、メモリアレイMAは、例えば128行
×128列に配管された16384個のメモリセルを含
んでいる。上記メモリアレイMAに対し、アドレスバッ
ファBOないしB6かもの7ビツトのアドレス入力信号
を受けることにより128のメモリセル行を選択するX
デコーダXDが設けられる。また、メモリセル列の16
個ずつを選択する8個のYゲー)YGOないしYO2が
設けられ、これらのYゲートは、アドレスバッファB7
ないしBIOからの4ピツトのアドレス入力信号を受け
るYデコーダYDによって制御される。上記YゲートY
GOないしYO2に対応して、それぞれ第1図のような
センス回路、出力バッファ回路及びデータ入力回路を含
む入出力回路IOないしI7が設けられている。各メモ
リセル列のそれぞれに対応して第1図のようなMI 5
FETQ20ないしQ22を含み、かつ1個の書き込み
禁止電圧発生回路を含む書き込み禁止回路IHAが設け
られ、メモリセル行に対応して書き込み回路WAが設け
られる。更に、制御回路CRL及び消去回路ER8が設
けられる。In FIG. 5, memory array MA includes, for example, 16,384 memory cells arranged in 128 rows by 128 columns. For the memory array MA, 128 memory cell rows are selected by receiving a 7-bit address input signal from address buffers BO to B6.
A decoder XD is provided. In addition, 16 of the memory cell column
Eight Y gates (YGO to YO2) are provided, and these Y gates are connected to the address buffer B7.
It is controlled by a Y decoder YD which receives a 4-bit address input signal from the BIO. Above Y gate Y
Input/output circuits IO to I7 including a sense circuit, an output buffer circuit, and a data input circuit as shown in FIG. 1 are provided corresponding to GO to YO2, respectively. MI5 as shown in FIG. 1 corresponds to each memory cell column.
A write inhibit circuit IHA including FETs Q20 to Q22 and one write inhibit voltage generating circuit is provided, and a write circuit WA is provided corresponding to the memory cell row. Furthermore, a control circuit CRL and an erase circuit ER8 are provided.
従って、第5図の半導体記憶回路は、11ビツトすなわ
ち2048個の番地に8ビツトの情報を記憶する。Therefore, the semiconductor memory circuit shown in FIG. 5 stores 8 bits of information in 11 bits, that is, 2048 addresses.
上記のように、メモリセルをMNOSとスイッチ用MI
SFETとによって構成し、Xデコーダと舊き込み回路
とを相互において独立の回路とすることによって、Xデ
コーダの構成を単純にすることができる。そのため、X
デコーダによるワード勝の選択を高速化することが容易
になり、高速動作の記憶回路を提供することができるよ
うになる。As mentioned above, the memory cells are connected to MNOS and switch MI.
The configuration of the X decoder can be simplified by constructing the X decoder with SFET and making the X decoder and the inset circuit independent circuits. Therefore, X
It becomes easy to speed up the selection of word wins by the decoder, and it becomes possible to provide a memory circuit that operates at high speed.
畜き込み禁止回路におけるMI 5FETQ22゜Q2
5のソースは、第1図のように基準電位線EDI、ED
2に接続される代りに例えばデイジット線D1、D2に
接続されても良い。上記のようにした場合でもメモリア
レイに書き込み禁止電圧を供給することが可能である。MI 5FETQ22゜Q2 in the tampering prevention circuit
The sources of 5 are connected to the reference potential lines EDI and ED as shown in FIG.
For example, the digit lines D1 and D2 may be connected instead of being connected to the digit lines D1 and D2. Even in the above case, it is possible to supply the write inhibit voltage to the memory array.
しかしながら、上記のようにすると、各デイジット線D
i、D2に上記MISFETQ22.Q25の接合容量
、配線各号等の浮遊各音が結合することになり、その結
果記憶情報の読み出し時及び書き込み時に、各デイジッ
ト際の信号変化速度が制限されるので注意が必要となる
。第1図のようにMISFETQ22.Q25を基準電
位線EDI、ED2に接続する場合、デイジットaの信
号変化速度を大きくすることができる。However, if we do the above, each digit line D
i, the above MISFETQ22. Floating noises from the junction capacitance of Q25, wiring numbers, etc. are combined, and as a result, when reading and writing stored information, the speed of signal change for each digit is limited, so care must be taken. As shown in Figure 1, MISFETQ22. When Q25 is connected to the reference potential lines EDI and ED2, the signal change speed of digit a can be increased.
上記のような各回路は、半導体集積回路技術によって、
1つの半導体基板上に形成される。Each of the above circuits is created using semiconductor integrated circuit technology.
Formed on one semiconductor substrate.
この発明に従うと、上記のような各回路は、回路特性を
制限しないようにし、また使用する半導体基板の大きさ
を増加させないような配置において半導体基板上に形成
される。According to the present invention, each of the circuits described above is formed on a semiconductor substrate in an arrangement that does not limit the circuit characteristics and does not increase the size of the semiconductor substrate used.
第61図は、シリコン基板1上に形成される各回路及び
配線のための領域のパターンを示している同図において
、XデコーダXDIJ′一基板10表面の中央に配置さ
れている。メモリアレイは、MAlとHA2の2つに分
けられ、その一方MALは上記XデコーダXDの左側に
配置され、他方MA2は右側に配置されている。FIG. 61 shows a pattern of regions for each circuit and wiring formed on the silicon substrate 1. In FIG. 61, the X decoder XDIJ' is placed at the center of the surface of the substrate 10. The memory array is divided into two, MAL and HA2, one of which MAL is placed on the left side of the X-decoder XD, and the other MA2 is placed on the right side.
上記メモリアレイMALをはさんだ左側には書き込み回
路WAaが配置され、同様にメモリアレイMA2をはさ
んだ右側に賽き込み回路WA6が配置されている。A write circuit WAa is arranged on the left side of the memory array MAL, and a slotting circuit WA6 is similarly arranged on the right side of the memory array MA2.
メモリアレイMALの上方にはYゲー)YGaが配置さ
れ、同様にメモリアレイMA2の上方にはYゲー)YG
bが配置されている。上記Yゲー)YGaとYGbとの
中間、すなわちXデコーダXDの上方には、Yデコーダ
YDが配置されている。Above the memory array MAL, a Y game) YGa is arranged, and similarly above the memory array MA2, a Y game) YG is arranged.
b is placed. A Y decoder YD is arranged between YGa and YGb, that is, above the X decoder XD.
上記メモリアレイ、Xデコーダ、書き込み回路。The above memory array, X decoder, and write circuit.
Yゲート及びXデコーダの周辺は打点で示したような配
線領域WIRとされている。The area around the Y gate and the X decoder is a wiring region WIR as indicated by dots.
配線領域WIRをはさんで上記メモリアレイMAl、M
A2のそれぞれの下方には、書き込み禁止回路I HA
a、 I HA bが配置されている。The above memory arrays MAl, M are located across the wiring area WIR.
A write inhibit circuit IHA is provided below each of A2.
a, IHA b are placed.
基板10表面の胸囲には、入出力回路IO,制御回路C
RLI及びCrtL2.入力バッファ回路AIないしA
12が配置されている。また、上記周囲には、各種の入
力端子、出力端子を回路装置外の端子に接続するための
ボンディングパラ)PlないしP26が配置されている
。The input/output circuit IO and the control circuit C are provided on the chest circumference of the surface of the board 10.
RLI and CrtL2. Input buffer circuit AI or A
12 are arranged. Further, bonding terminals P1 to P26 for connecting various input terminals and output terminals to terminals outside the circuit device are arranged around the circuit device.
前記第5図の回路を構成するために、メモリアレイMA
I及びHA2は、それぞれ128行×64行の大きさと
される。メモリアレイMAIとHA2の対応する第17
−ド祿は、XデコーダXDによって同時に選択されるよ
うにされる。上記XデコーダXDの入力線は、配線領域
WIHの配線を介して、上記基板1の周囲に配置された
入カバッ・ファ回路に接続される。In order to configure the circuit shown in FIG.
I and HA2 each have a size of 128 rows by 64 rows. Corresponding 17th memory arrays MAI and HA2
- and are simultaneously selected by the X decoder XD. The input line of the X-decoder XD is connected to an input buffer circuit arranged around the substrate 1 via wiring in the wiring area WIH.
YゲートYGaとYGbとは、YデコーダYDの出力に
よって同時にそれぞれ対応するメモリアレイMAI、M
A2のデイジット線を選択するようにされている。上記
Yゲー)YGa、YGbは、配線領域WIRの配線を介
して入出力回路10に接続される。Y gates YGa and YGb are simultaneously connected to corresponding memory arrays MAI and M by the output of Y decoder YD.
The A2 digit line is selected. The above YGa, YGb are connected to the input/output circuit 10 via wiring in the wiring region WIR.
書き込み禁止回路IHAa及びIHAbは、それぞれ配
線領域WIRの配線を介して対応するメモリアレイMA
I、MA2の基準電位線に接続される。The write inhibit circuits IHAa and IHAb are connected to the corresponding memory array MA via wiring in the wiring area WIR.
It is connected to the reference potential line of I and MA2.
前記のように、この発明の実施例では、メモリアレイ及
びその周辺回路のためにウェル領域を使用する。As mentioned above, embodiments of the invention use well regions for the memory array and its peripheral circuitry.
第7図は、第6図の回路配置に対応して、シリコン基板
10表面に形成されるウェル領域のパターンを示してい
る。第8図は、上記第7図のA−A視断面図を示してい
る。FIG. 7 shows a pattern of well regions formed on the surface of the silicon substrate 10, corresponding to the circuit arrangement shown in FIG. FIG. 8 shows a sectional view taken along the line AA in FIG. 7.
第7図、第8図において、メモリアレイを形成するため
に、n型シリコン基板10表面にそれぞれ独立したP型
ウェル領域10 a、 10 bが形成されている。In FIGS. 7 and 8, independent P-type well regions 10a and 10b are formed on the surface of an n-type silicon substrate 10 to form a memory array.
上記ウェル領域10 a、 10 bの周囲には、こ
れと離されてXデコーダ、Yデコナダ、Yゲート。Around the well regions 10a and 10b, separated from them, there are an X decoder, a Y decoder, and a Y gate.
書き込み回路、書き込み禁止回路、入出力回路。Write circuit, write protect circuit, input/output circuit.
入力バッファ回路及び制御回路等の周辺回路を形成する
ためのP型ウェル領域11が形成されている。A P-type well region 11 is formed for forming peripheral circuits such as an input buffer circuit and a control circuit.
第7図の上方には、紙面の都合上大きい大きさで示され
ているが、第1図の出力バッファ回路■OHにおけるM
I 5FETQ49のようにソースと基体ゲートとを接
続するMISFETを形成するために、上記のP型ウェ
ル領域11から離されて独立したP型ウェル領域11a
ないしllbが形成されている。In the upper part of FIG. 7, it is shown in a large size due to space limitations, but the output buffer circuit ■OH in FIG.
In order to form a MISFET that connects the source and the base gate like I5FETQ49, a P-type well region 11a that is separated from the above-mentioned P-type well region 11 and is independent is provided.
to llb are formed.
上記P型ウェル領域10aの左側及び10bの右側には
、同様に第1図の書き込み回路WAIにおけるQ19の
ようなMI 5FETを形成するために、それぞれ独立
したP型ウェル領域11cないしlid及びlieない
しllfが形成されている。更に、第7図の紙面の下方
には、第1図の書き込み禁止回路IHAI、書き込み禁
止電圧発生回路I HA 2等の同様な独立な基体ゲー
トを必要とするM[5FETを形成するために、それぞ
れ他のP型ウェル領域から独立したP型ウェル領域11
gないしlih及びlliないし11jが形成されてい
る。Similarly, on the left side of the P-type well region 10a and on the right side of the P-type well region 10b, independent P-type well regions 11c or lid and lie or llf is formed. Further, below the page of FIG. 7, in order to form an M[5FET that requires an independent base gate similar to the write inhibit circuit IHAI, write inhibit voltage generation circuit IHA 2, etc. of FIG. 1, P-type well regions 11 each independent from other P-type well regions
g to lih and lli to 11j are formed.
第7図及び第8図では図示していないが、後で説明する
M I S F E Tを形成するために、P型ウェル
領域11内の所定部分にn型シリコン基板1が露出する
ようにされる。Although not shown in FIGS. 7 and 8, the n-type silicon substrate 1 is exposed at a predetermined portion within the P-type well region 11 in order to form a MISFET to be described later. be done.
この実施例に従うと、上記のようにn型シリコン基板1
上に各種のP型ウェル領域を形成する構成をとるので、
半導体記憶回路装置のための各種の有効なトランジスタ
等の素子を形成することができる。According to this embodiment, as described above, the n-type silicon substrate 1
Since the configuration is such that various P-type well regions are formed on the top,
Various effective transistors and other elements for semiconductor memory circuit devices can be formed.
例えば、複数のP型ウェル領域の相互[司のn型シリコ
ン基板10表面に後述するように、不純物のイオン打込
み法等によってを生チャンネルを防止するためのチャン
ネルストッパが形成されるのでこのチャンネルストッパ
が有効に利用される。For example, a channel stopper is formed on the surface of the n-type silicon substrate 10 between the plurality of P-type well regions by an impurity ion implantation method or the like, as will be described later. will be used effectively.
すなわち、例えば第9図は、高耐圧特性が得られるM
I S F E Tの断面図を示している。同図におい
て、11mはP型ウェル領域、21は、上記ウェル領域
11mの一部にまたがるようにして基板10表面に形成
されたn型チャンネルストッパ、95.96はn”型ソ
ース領域、ドレイン領域。That is, for example, FIG. 9 shows the M
1 shows a cross-sectional view of ISFET. In the figure, 11m is a P-type well region, 21 is an n-type channel stopper formed on the surface of the substrate 10 so as to span a part of the well region 11m, and 95.96 is an n''-type source region and drain region. .
63はシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜、60は、
MISFET等の素子を形成する領域以外の基板1及び
ウェル領域の表面を[5厚いシリコン酸化膜、84はn
型多結晶シリコンからなるゲート電極、120は、例え
ばリンクリケードガラスからなる絶縁膜、121. 1
22はそれぞれ例えば蒸着アルミニウムからなるドレイ
ン電極、ソース電極である。63 is a gate insulating film made of silicon oxide; 60 is a gate insulating film made of silicon oxide;
The surface of the substrate 1 and the well region other than the region where elements such as MISFET are formed is coated with [5 thick silicon oxide film, 84 is n
The gate electrode 120 is made of type polycrystalline silicon, and the insulating film 121 is made of, for example, link-licade glass. 1
Reference numerals 22 denote a drain electrode and a source electrode, each made of, for example, vapor-deposited aluminum.
以下余白
第9図において、MISFETの実質的なドレイン領域
は電極121を接触させるための領域9Sとチャンネル
ストッパ21とによって構成されている。上記チャンネ
ルストッパ21はn型基板10表面に寄生チャンネルが
誘起されないようにするためのものであり、比較的低不
純物濃度とされる。従って、P型ウェル領域11mの上
にまで延ばされた部分のチャンネルストッパ21は、電
極121を接触させるための領域95よりも充分に高比
抵抗になる。第9図のMISFETは、上記のようにチ
ャンネルストッパをドレイン領域の一部としているので
、大きいドレイン耐圧となる。In the blank space of FIG. 9 below, the substantial drain region of the MISFET is constituted by a region 9S for contacting the electrode 121 and a channel stopper 21. The channel stopper 21 is for preventing a parasitic channel from being induced on the surface of the n-type substrate 10, and has a relatively low impurity concentration. Therefore, the portion of the channel stopper 21 extending above the P-type well region 11m has a sufficiently higher resistivity than the region 95 for contacting the electrode 121. The MISFET shown in FIG. 9 has a channel stopper as a part of the drain region as described above, and thus has a large drain breakdown voltage.
従って、実施例においては、n型基板1を高電圧端子V
PP (第1図参照)に接続し、この高電圧端子VPP
にドレインが接続されているMISFETの上記第9図
の構造のMISFETとする。Therefore, in the embodiment, the n-type substrate 1 is connected to the high voltage terminal V
PP (see Figure 1) and this high voltage terminal VPP.
The MISFET has the structure shown in FIG. 9, in which the drain is connected to the MISFET.
すなわち、第1図の書き込み禁止電圧発生回路IHA2
におけるデイプレッション型MISFETQ26、Q2
9、Q32、書き込み回路WAI、WA2におけるデイ
プレッション型MISFETO19、消去回路ER8に
おけるデイプレッション型MI 5FETQ40、O4
3及び制御回路CI’LL内のレベルシフト回路もしく
は電圧分割回路(Q37〜Q39)におけるエンハンス
メント型MIS、FETQ37を上記第9図の構造のM
ISFETとする。That is, the write inhibit voltage generation circuit IHA2 in FIG.
depletion type MISFET Q26, Q2 in
9, Q32, depletion type MISFETO19 in write circuit WAI, WA2, depletion type MI 5FETQ40, O4 in erase circuit ER8
3 and the enhancement type MIS in the level shift circuit or voltage divider circuit (Q37 to Q39) in the control circuit CI'LL, and the FET Q37 with the structure shown in FIG.
ISFET.
なお、上記デイプレッション型MISFETは、後の説
明からより明確になるように、ゲート電極84の下のP
型ウェル領域11mの表面にP型不純物、例えば硼素を
イオン打ち込みすることにより形成される。Note that, in the depletion type MISFET, as will become clearer from later description, the P
It is formed by ion-implanting a P-type impurity, such as boron, into the surface of the type well region 11m.
第10図は、npn)ランジスタの断面図を示している
。同図において、n型基板1は、上記トランジスタのコ
レクタ領域とされ、P型ウェル領域11nはベース領域
とされ、n+型領領域97エミッタ領域とされる。上記
n+型預領97は、MISFETのソース領域及びドレ
イン領域とするための領域と同時に形成される。上記n
pn)ランジスタは、第1図の消去回路ER8において
使用される。FIG. 10 shows a cross-sectional view of an npn transistor. In the figure, the n-type substrate 1 is used as the collector region of the transistor, the P-type well region 11n is used as the base region, and the n+-type region 97 is used as the emitter region. The n+ type deposit 97 is formed at the same time as the source region and drain region of the MISFET. Above n
pn) transistors are used in the erase circuit ER8 of FIG.
上記のMNOS及び各種のMISFETは、アルミニウ
ムゲートを持つような構造とされても良いが、前述した
ようなシリコンゲートを持つ構造とされる方が望ましい
。The above-mentioned MNOS and various MISFETs may have a structure having an aluminum gate, but it is preferable to have a structure having a silicon gate as described above.
従って、以下においてシリコンゲート技術によって上記
各回路を構成する素子及び配線の構造を詳細に説明する
に当り、理解をより容易にするために、先ず製造方法に
ついて説明する。Therefore, when explaining in detail the structure of the elements and wiring constituting each of the above circuits using silicon gate technology below, the manufacturing method will first be explained for easier understanding.
以下、第11図(イ)乃至0に基づいて、−枚の半導体
基板上にMNO8素子、エンハンスメント型MO8素子
、デプリション型MO8素子及びバイポーラトランジス
タを形成する際の製造プロセスについて詳細に説明する
。Hereinafter, a manufacturing process for forming an MNO8 element, an enhancement type MO8 element, a depletion type MO8 element, and a bipolar transistor on two semiconductor substrates will be described in detail based on FIGS.
(イ)基板ウェハ1として(100)結晶面を有するn
型単結晶、抵抗率8〜12Ω(7FI(不純物濃度約5
X I Q14cm ”)のシリコン(Si)ウェハ
を用いる。このウェハの抵抗率は、低い不純物濃度のウ
ェルな再現性よく形成するためには、出来るだけ大きい
(不純物濃度が小さい)ものが好ましいが、ここで示す
EAROM (ElectricallyAltera
ble Itead 0nly Memory :電気
的に書換え可能な読出し専用メモリ)の実施例では、ウ
ェルの不純物濃度を約3 X 1 o”cIn’程度に
設定したため、上記の程度の不純物濃度のシリコン(S
l)ウェハな用いる。(a) n having a (100) crystal plane as the substrate wafer 1
type single crystal, resistivity 8~12Ω (7FI (impurity concentration approx. 5
A silicon (Si) wafer of X I Q 14 cm") is used. The resistivity of this wafer is preferably as large as possible (low impurity concentration) in order to form wells with low impurity concentration with good reproducibility. The EAROM shown here (Electrically Altera
In the example of ble Itead 0nly Memory (electrically rewritable read-only memory), the impurity concentration of the well was set to about 3 x 1 o"cIn'.
l) Using wafers.
第11図(ト)に示すようにこのシリコンウェハ1の表
面を適当な洗浄液(o 、 −H,S O4液あるいは
HF液)で洗浄したのち、熱酸化法により約50 nm
のシリコン酸化膜(Si02)2を形成し、引き続ぎC
VD (Chemical Vapor Deposi
tion:化学蒸着)法により、シリコンナイトライド
(S13N4)膜3を約100〜140nmの厚さに形
成する。このSi、N4膜形成法は、常圧縦型CVD装
置、常圧横型CVD装置および低圧横型CVD装置など
で比較を行なったが特に大差は見られなかった。しかし
、低圧CVD装置で行なったものが最も膜厚の均一性が
よく、ウェハ内で±3%以内に入っており、微細加工上
都合がよい。堆積温度は、各法によって若干の差はある
がいずれも700〜1000℃の温度範囲が適当である
。As shown in FIG. 11(G), the surface of the silicon wafer 1 is cleaned with an appropriate cleaning solution (O, -H, SO4 solution or HF solution), and then a thermal oxidation method is used to clean the surface of the silicon wafer 1 to about 50 nm.
A silicon oxide film (Si02) 2 is formed, and then C
VD (Chemical Vapor Deposit)
A silicon nitride (S13N4) film 3 is formed to a thickness of about 100 to 140 nm by a chemical vapor deposition (chemical vapor deposition) method. This Si, N4 film formation method was compared using an atmospheric pressure vertical CVD apparatus, an ordinary pressure horizontal CVD apparatus, a low pressure horizontal CVD apparatus, etc., but no particular difference was found. However, the film thickness obtained using a low-pressure CVD apparatus has the best uniformity, and is within ±3% within the wafer, which is convenient for microfabrication. Although there are some differences depending on the method, the appropriate deposition temperature is in the range of 700 to 1000°C.
この結果は以下に用いたSi、N4膜形成に対しても同
様である。This result is also the same for the Si and N4 film formations used below.
■ 次にこのシリコンナイトライド膜3の上に写真食刻
法(ホトエツチング法)によりウェルを形成する領域以
外の部分(ウェルとウェルの間)にのみホトレジスト膜
4を形成する。つまり、ウェルを形成する領域の表面は
、Si、N4膜が露出している。この状態で、プラズマ
エツチング法により、露出している部分のSi3N4膜
を除去し、第11図■に示すように表面にSiO2膜2
を露出させる。この後、上記レジスト膜4をマスクとし
て、レジスト膜のない部分のSi基板中へ、表面に露出
しているSin、膜2を通して、ボロン(B)イオンを
、エネルギー75KeV、)−タルドーズ3 X 10
”cm2で打込みP型半導体領域5,6を形成する。(2) Next, a photoresist film 4 is formed on this silicon nitride film 3 by photoetching only in areas other than the areas where wells are to be formed (between the wells). In other words, the Si and N4 films are exposed on the surface of the region where the well is to be formed. In this state, the exposed portion of the Si3N4 film is removed by plasma etching, and a SiO2 film 2 is formed on the surface as shown in Figure 11 (■).
expose. After that, using the resist film 4 as a mask, boron (B) ions were injected into the Si substrate in the portion where there was no resist film through the Si film 2 exposed on the surface at an energy of 75 KeV and 3 x 10
Form implanted P-type semiconductor regions 5, 6 with a thickness of 1.5 cm2.
0 この後、上記レジスト膜4を除去した後、ドライ(
乾燥した)酸素(02)中で、ウェル拡散を行なう。ボ
ロンはSi中でアクセプタ形の不純物となるためP型ウ
ェルが形成される。1200℃で16時間拡散した結果
、形成されたP型ウェル(10,11)は、表面濃度3
X 10”cm ’、拡散深さ約6μmとなる。但し
、この値は、4探針法により表面シート抵抗を測定した
結果、およびスティンエツチング法により拡散深さを測
定した結果から、ウェルの不純物分布がガウス分布であ
ることを仮定して求めた値である。ウェル拡散を酸素中
で行なうのは、低濃度で均一なウェルを形成するためで
ある。0 After that, after removing the resist film 4, dry (
Well diffusion is performed in dry) oxygen (02). Since boron becomes an acceptor type impurity in Si, a P-type well is formed. As a result of diffusion at 1200°C for 16 hours, the formed P-type wells (10, 11) have a surface concentration of 3
x 10"cm', and the diffusion depth is approximately 6 μm. However, this value is based on the results of measuring the surface sheet resistance using the four-probe method and the diffusion depth using the stain etching method. This value is obtained assuming that the distribution is a Gaussian distribution.The reason why well diffusion is performed in oxygen is to form a uniform well with a low concentration.
ウェル拡散が終了した時点では、第11図(Qに示すよ
うに、ウェル10,11表面上には約0.85μmのシ
リコン酸化膜(12、13)が形成されており、Si3
N4膜3表面には10μm程度の酸化膜が形成されづい
る。そこで、全面S i02エツチングで、約50 n
mのSiO2膜を除去することfより、ウェル表面には
、約0.8μmの厚いシリコン酸化膜12.13が残り
、ウェル間には、Si、N4膜3表面が露出する。At the time when the well diffusion is completed, as shown in FIG.
An oxide film of about 10 μm is beginning to be formed on the surface of the N4 film 3. Therefore, by etching the entire surface with Si02, approximately 50n
By removing m of the SiO2 film f, a thick silicon oxide film 12.13 of approximately 0.8 μm remains on the well surface, and the surface of the Si, N4 film 3 is exposed between the wells.
0 次にSi3N、膜3を例えば熱リン酸(H3PO4
)液などを用いてエツチング除去し、ウェル間に、最初
に形成した約50 nmのS io2膜(第11図(Q
14,15.16)を露出する。この状態では、ウェル
上に約0.8μm1ウ工ル間には約50nmのSiO□
膜が形成されている。この状態で、全面にリン(P)イ
オンの打込みをエネルギー125KeV 、 ドーズ
量I X 10 ” cm−2で行なう。この場合、ウ
ェル上の厚いS io、膜12.13がマスクの役目を
果し、ウェル領域の周辺部を除いてはウェル内へはリン
のイオン打込みはされず、ウェル間には、リンのイオン
打込みがなされ、N型半導体領域20,21.22が形
成される。なお、上記ウェル拡散時にマスクとして用い
たSi3N4膜の端部から、横方向にもウェルが拡散時
に拡がり、約6μm程の差がSi、N4膜端部(つまり
、ウェル上の厚いS io2膜端部)とウェル端部に存
在する。つまり、上記のリンのイオン打込層はウェル端
部からウェル内へ約6μmの所まで形成されている。ま
た、このリンのイオン打込層は、最終的な熱工程を通し
た後に測定すると、深さが約1μm程度となっている。0 Next, the Si3N film 3 is heated with hot phosphoric acid (H3PO4
) solution, etc., and remove the S io2 film of about 50 nm that was initially formed between the wells (Fig. 11 (Q
14, 15, 16) are exposed. In this state, approximately 50 nm of SiO
A film is formed. In this state, phosphorus (P) ions are implanted into the entire surface at an energy of 125 KeV and a dose of I x 10'' cm-2. In this case, the thick Sio film 12.13 on the well serves as a mask. , phosphorus ions are not implanted into the wells except for the periphery of the well region, and phosphorus ions are implanted between the wells to form N-type semiconductor regions 20, 21, and 22. The well expands laterally from the edge of the Si3N4 film used as a mask during the well diffusion, and there is a difference of about 6 μm at the edge of the Si, N4 film (that is, the edge of the thick S io2 film above the well). In other words, the phosphorus ion implantation layer is formed from the well end to a distance of about 6 μm into the well.In addition, this phosphorus ion implantation layer is When measured after passing through the heat process, the depth was approximately 1 μm.
このように、自己整合的にウェル間にリンイオン打込み
を行なうことにより、ウェル(P型)間の導通を防止す
ることができるため、以下このリン打込層2.0,21
.22をS A P (Self Al i−gned
P chaunel field ion 1nsp
lautation)層と呼ぶ。In this way, conduction between the wells (P type) can be prevented by implanting phosphorus ions between the wells in a self-aligned manner.
.. 22 S A P (Self Al i-gned
P chaunel field ion 1nsp
This layer is called the "layout" layer.
上述のように、p型ウェル拡散領域をSi、N4膜をマ
スクとして酸化性雰囲気での加熱処理によって形成し、
ウェル表面に形成された厚い酸化膜をマスクとしてウェ
ル間のN型基板表面に各ウェルにまたがってN型不純物
を打込みウェル間チャネル発生防止用のSAP層を形成
するという方法を採用することによって、マスク枚数を
増やすことなくウェル間のイオン打込みができ、又ウェ
ル拡散領域とウェル間のイオン打込層とは自己整合的に
形成することができる。以下この技術をSAP法と称す
。As mentioned above, the p-type well diffusion region is formed by heat treatment in an oxidizing atmosphere using the Si, N4 film as a mask,
By using a thick oxide film formed on the well surface as a mask, N-type impurities are implanted into the surface of the N-type substrate between the wells across each well to form a SAP layer for preventing channel generation between the wells. Ion implantation between wells can be performed without increasing the number of masks, and the well diffusion region and the ion implantation layer between wells can be formed in a self-aligned manner. This technique will hereinafter be referred to as the SAP method.
この後、81基板表面に形成されているS i 02膜
(12,13および14,15.16)をすべて除去す
る。この状態では、Si基板表面に、p型ウェル領域(
10,11)およびn型(基板n型不純物濃度よりも大
きい不純物濃度をもつ)領域(20,21,22)が形
成され、さらに、この両者の境界には、約0.4〜0.
5μmの凹凸17(段差)が形成されている。この段差
を利用して、次のホトエツチング工程のマスク合せを行
なうことができる。Thereafter, all of the S i 02 films (12, 13 and 14, 15, 16) formed on the surface of the substrate 81 are removed. In this state, a p-type well region (
10, 11) and n-type (having an impurity concentration higher than the substrate n-type impurity concentration) regions (20, 21, 22) are formed, and furthermore, at the boundary between the two, there is a thickness of about 0.4 to 0.
An unevenness 17 (step) of 5 μm is formed. Using this step, mask alignment for the next photoetching process can be performed.
次に通常、いわゆるLOCO8(Local 0xi−
clation of 5ilicon )酸化と呼ば
れている工程を行なう。Next, the so-called LOCO8 (Local 0xi-
A process called oxidation is carried out.
(ト) まず、上記したように、Si表面のSiO□膜
をすべて除去したのち、基板の全表面に約50nmのS
io、膜24を熱酸化法により形成する。ひきつづき
CVD法により、このSiO□膜上に100〜140n
mの5isN+膜を形成する。(g) First, as mentioned above, after removing all the SiO□ film on the Si surface, about 50 nm of S
io, the film 24 is formed by a thermal oxidation method. Subsequently, by CVD method, 100 to 140 nm was deposited on this SiO□ film.
A 5isN+ film of m is formed.
次に写真食刻法(ホトエツチング法)により、活性素子
を形成する領域等の所定領域にのみホトレジスト膜を残
す(第11図■の35,36,37゜38.39.40
)。つまり、この状態では素子間分離をするため等で厚
い酸化膜を形成する必要がある部分の表面は、ホトレジ
スト膜が除去され、si、N4膜が露出している。この
状態でプラズマエツチングを行ない、露出している5i
sN、膜を除去し、表面に先に形成した約50nmの5
in2膜(24)を露出させた。この後、上記レジスト
膜をマスクとして、レジスト膜のない部分のSi基板中
へ、表面に露出している5hot膜(24)を通して、
ボロン(B)イオンをエネルギー75Key、トータル
ドーズ量2 X 10”cm ”で打込み、p型半導体
層41,42,43,44,45゜46を形成する。こ
の際、高耐圧D M OSを形成する必要のある部分は
ウェル端部のSAPインプラ層の中に5i3N4膜の端
部がくるようにホトマスクを設計する。・このようにす
ると、第11図■に示すように、SAP層(21)とウ
ェルにまたがってアクティブ領域が形成される。なお、
このボロ/イオン打込みを以下フィールドインプランテ
ーンヨン(Fインプラ)と称す。Next, by photoetching, a photoresist film is left only in predetermined areas such as areas where active elements will be formed (35, 36, 37° 38, 39, 40 in Figure 11 ■).
). That is, in this state, the photoresist film is removed and the Si and N4 films are exposed on the surface of the portions where it is necessary to form a thick oxide film for isolation between elements. In this state, plasma etching is performed to remove the exposed 5i.
sN, the film was removed and the approximately 50 nm 5 layer previously formed on the surface was removed.
The in2 membrane (24) was exposed. After that, using the resist film as a mask, pass the 5hot film (24) exposed on the surface into the Si substrate where there is no resist film.
Boron (B) ions are implanted with an energy of 75 keys and a total dose of 2×10 cm 2 to form p-type semiconductor layers 41, 42, 43, 44, and 45° 46. At this time, the photomask is designed so that the end of the 5i3N4 film is located in the SAP implant layer at the end of the well where it is necessary to form a high breakdown voltage DMOS. - By doing this, an active region is formed spanning the SAP layer (21) and the well, as shown in FIG. 11 (2). In addition,
This boron/ion implantation is hereinafter referred to as field implantation (F implantation).
[F] この後、上記レジスト膜を除去した後、ウェッ
ト(湿った)酸素(02)中で、フィールド酸化を行な
う。この酸化処理を1000℃で約4時間行なうことに
より、Si、N4膜が除去されている部分のSi基板表
面には、約0.95μmのS r Oを膜(60)が形
成される。この状態で、ウェル間に約0.95μmの厚
いフィールド酸化膜が形成されている部分、例えば第1
1図[F]20のSi表面にはSAPによるリンと、F
インプラによるポロ/が混在しており、しかもドーズ量
では、リンがI X 10”cm−2、ボロンが2 X
10”cm ”とボロンの方が多量に打込まれている
が、フィールド酸化を行なう際にS r 02中へ偏析
する量がボロンの方が太きい、つまり、Si中のボロン
はS io、との界面でデイプリート(枯渇)するが、
Si中のリンはS i02との界面でパイルアップ(蓄
積)される(第28図、第29図参照)ため、最終的に
は、ウェル間の表面は、リンの濃度が大きく、チャネル
ストッパーとじ℃の役目を十分果たしている。このよう
に前記SAP法とT、 OCOSプロセスを共用し上記
の如くリンとボロンのSiOx界面での挙動の違いをう
まく利用することにより、特にマスキングの工程を用い
ずに出来るだけ低濃度のリン打込み(これは、後程述べ
る、高耐圧デプリーションMO8FETDMO8のドレ
インとして用いるために必要な事項)と、これ以上のド
ーズ量を必要とするボロン打込み(寄生MO3(フィー
ルドMO3)のしきい電圧をある程度高く保つために必
要な事項)を共存させ、かつ、最終的にリン濃度を高く
するプロセス技術が可能となる。[F] Thereafter, after removing the resist film, field oxidation is performed in wet oxygen (02). By performing this oxidation treatment at 1000° C. for about 4 hours, a S r O film (60) of about 0.95 μm is formed on the surface of the Si substrate where the Si and N4 films have been removed. In this state, a portion where a thick field oxide film of approximately 0.95 μm is formed between the wells, for example, the first
Figure 1 [F] The Si surface of 20 contains phosphorus due to SAP and F
There is a mixture of implant-based poro/polymers, and the dosage is 1 x 10" cm for phosphorus and 2 x for boron.
Although a larger amount of boron is implanted at 10 cm 2 , the amount of boron that segregates into S r 02 during field oxidation is greater. In other words, boron in Si is S io, It depletes at the interface with the
Since phosphorus in Si piles up (accumulates) at the interface with SiO2 (see Figures 28 and 29), the surface between the wells will eventually have a large concentration of phosphorus and will not close to the channel stopper. It fulfills the role of ℃. In this way, by sharing the above-mentioned SAP method and the T, OCOS process and making good use of the difference in behavior between phosphorus and boron at the SiOx interface as described above, it is possible to implant phosphorus at the lowest possible concentration without using a masking process. (This is necessary for use as the drain of the high-voltage depletion MO8FET DMO8, which will be described later) and boron implantation, which requires a higher dose (to keep the threshold voltage of the parasitic MO3 (field MO3) high to a certain extent). It becomes possible to develop a process technology that allows the coexistence of phosphorus (necessary matters) and ultimately increases the phosphorus concentration.
かくして、第11図■のp型イオン打込層41〜=16
に対応して基板表面の厚い酸化膜下にp型半導体領域5
1〜56が形成される。Thus, the p-type ion implantation layers 41 to 16 in FIG.
A p-type semiconductor region 5 is formed under a thick oxide film on the substrate surface corresponding to
1 to 56 are formed.
さて、このフィールド酸化を行なった直後の状態は、第
11図[F]に示すようにアクティブ領域上には、約5
0 nmのS i02膜24上に約100〜140nm
の5i3N、膜(25〜30)、さらにその表面に約2
0nmの酸化膜が形成されており、フィールド領域には
、約0.95μmの5102膜(60)が形成されて(
・る。Now, in the state immediately after this field oxidation is performed, as shown in FIG. 11 [F], about 5
Approximately 100 to 140 nm on the 0 nm Si02 film 24
5i3N, film (25-30), and about 2
An oxide film with a thickness of 0 nm is formed, and a 5102 film (60) with a thickness of about 0.95 μm is formed in the field region (
・Ru.
(Q この状態で、全面S io 2エツチングを行な
い約50 nrnの5in2膜を除去すると、フィール
ド領域には、約0.9μmのSin、膜60が残り、ア
クティブ領域には50 nmの5in2膜24および1
00〜i40nmのSi、N4膜25〜30が残存し、
このSi3N4膜が露出している。そこで弓きつづき、
このSi、N4膜25〜30を、例えば、熱リン酸(H
3PO4)液などを用いて、除去する。(Q In this state, if the entire surface is etched with Sio2 and the 5in2 film of about 50 nm is removed, a Si film 60 of about 0.9 μm will remain in the field region, and a 5in2 film 24 of 50 nm in thickness will remain in the active region. and 1
00~i40nm Si, N4 film 25~30 remains,
This Si3N4 film is exposed. So I continued to bow,
The Si, N4 films 25 to 30 are coated with hot phosphoric acid (H
Remove using 3PO4) solution or the like.
このようにすると、アクティブ領域には、先に形成した
約50 nmの5in2膜24が残存しており、この5
in2膜24をアクティブMISFETゲート酸化膜と
して使用することも可能であるが、Locos端部に発
生する異常な領域(一般には、Si、N4膜ではないか
と考えられている)のために、ゲート耐圧の不良等が生
じやすいため、第11図0に示すようにこの薄い酸化膜
24及びその上の5isN4膜を一旦除去し、さらに例
えば45 nmの5102形成→除去を繰り返した後、
第11図Hに示すように実際にゲート絶縁膜として使う
約75 nmのS r 02膜(62〜67)を、例え
ばドライ02中1000℃110分で形成する。In this way, the previously formed 5in2 film 24 of about 50 nm remains in the active region, and this 5in2 film 24 remains in the active region.
It is also possible to use the in2 film 24 as the active MISFET gate oxide film, but due to the abnormal region (generally thought to be Si or N4 film) that occurs at the Locos edge, the gate breakdown voltage may be lowered. Therefore, as shown in FIG. 110, this thin oxide film 24 and the 5isN4 film thereon are removed once, and then, for example, after repeating the formation and removal of 5102 of 45 nm,
As shown in FIG. 11H, a S r 02 film (62 to 67) of about 75 nm to be actually used as a gate insulating film is formed at 1000° C. for 110 minutes in dry 02, for example.
0 さらに、MOSトランジスタのうち、EMOS (
Enhaucement mode MOS : L/
きい電圧が高くゲート電圧Ovで電流が実用上0である
もの)のしきい電圧を設定するために、上記薄いゲート
絶縁膜62〜67を通して全面にボロンイオンを打込み
エネルギー40KeV、)−タルドーズ2×101′/
Crn2で打込む(第11図(−])71〜76)。0 Furthermore, among MOS transistors, EMOS (
Enhaucement mode MOS: L/
In order to set the threshold voltage (which has a high threshold voltage and the current is practically 0 at the gate voltage Ov), boron ions are implanted into the entire surface through the thin gate insulating films 62 to 67 with an energy of 40 KeV, )-Tardose 2× 101'/
Insert with Crn2 (Fig. 11 (-) 71-76).
当然のことながら、厚い酸化膜を有しているフィールド
領域には、このボロンは打込まれず、アクティブ領域の
約75 nmのSiO□膜が存在している部分の下のS
i基板表面に、5102膜を通して打込まれる。Naturally, this boron is not implanted in the field region which has a thick oxide film, and the S under the part of the active region where about 75 nm of SiO□ film is present.
Implanted through the 5102 film onto the i-substrate surface.
(I) 次に、この実施例で述べるEAROMは、周
辺回路をE/Dインバータを用い高速化しているため、
上に述べたEMO3以外にDMO8(De−pleti
on mode MOS : Lきい電圧が低く、ゲー
ト電圧O■で電流が流れるもの)を形成する必要がある
。この0MO3を所定の部分に形成するため、S i0
2膜60.62〜67上にホトレジスト膜を被着したの
ち、ホトエツチング工程により、第11図(I)に示す
ように0MO3を形成する必要のある領域上のホトレジ
スト膜を除去し、その他の部分はホトレジスト膜80を
残し、これをマスクとして、所定の部分にのみリンのイ
オン打込みを行ない(81) 、0MO3のしきい電圧
を設定する。ここでは、例えば、エネルギー100I(
eV。(I) Next, since the EAROM described in this example uses an E/D inverter to speed up the peripheral circuit,
In addition to EMO3 mentioned above, DMO8 (De-pleti
It is necessary to form an on mode MOS (one in which the L threshold voltage is low and a current flows at a gate voltage of O). In order to form this 0MO3 in a predetermined part, S i0
After depositing a photoresist film on the two films 60, 62 to 67, the photoresist film on the area where 0MO3 needs to be formed is removed by a photoetching process as shown in FIG. The photoresist film 80 is left and, using this as a mask, phosphorus ions are implanted only in predetermined portions (81), and a threshold voltage of 0MO3 is set. Here, for example, energy 100I (
eV.
ドーズ量1.2 X 10 ’ 2膜cm2で打込んだ
。これは、高耐圧DMO8の領域も同様である(第11
図(I)81)。このように、ウェル間の自己整合的分
離法(SAP)法によって作られたウェル周辺の境界部
表面にデプリションMO8FETを形成することによっ
て以下の説明からも判るように同一チップ上にホトマス
クの増加なしに不揮発性メモリ素子MNO8と高耐圧D
MO3を共存せしめることが可能となる。Implantation was performed at a dose of 1.2 x 10'2 films/cm2. This also applies to the region of the high voltage DMO8 (11th
Figure (I) 81). In this way, by forming depletion MO8FETs on the boundary surface around the wells created by the self-aligned separation method (SAP) between wells, it is possible to eliminate the need for an increase in the number of photomasks on the same chip, as can be seen from the following explanation. Non-volatile memory element MNO8 and high voltage resistance D
It becomes possible to coexist with MO3.
(の 次に、上記のホトレジスト膜80を除去した後、
S io、膜上にCVD法により多結晶シリコン(po
ly Si )層を約0.35μm、約580℃で形成
する。polysi形成法についても、常圧法と低圧法
を比較したが、膜厚の均一性が後者の方がすぐれている
という事実以外には、特に大きな特性上の差はなかった
。引き続き、poly Siに拡散法によりリンをド
ーピングした。この場合の条件は、例えば、1000℃
で、20分poct、源からのPをpoly Si表面
に堆積、拡散し、さらに5分間の引きのばしを行ない、
poly Siの抵抗を約15Ω/口とした。(Next, after removing the above photoresist film 80,
Sio, polycrystalline silicon (po
A layer of about 0.35 μm and about 580° C. is formed. Regarding the polysi formation method, a normal pressure method and a low pressure method were also compared, and apart from the fact that the latter method was superior in film thickness uniformity, there were no particularly large differences in characteristics. Subsequently, polySi was doped with phosphorus by a diffusion method. The conditions in this case are, for example, 1000℃
Then, P from the source was deposited and diffused on the polySi surface for 20 minutes, and then stretched for another 5 minutes.
The resistance of poly Si was set to about 15Ω/mouth.
この後、polysi表面に形成されているリンガラス
を例えばHFなどを含む液でエツチング除去したのち、
ホトエツチング法により、所定の部分のみホトレジスト
を残し、プラズマエツチング法によって、ホトレジスト
が残存している部分以外のpolysiを除去し、5i
n2膜上に第1層polySi によりゲート電極、お
よび配線を形成した(第11図g)8j、84)。After that, after removing the phosphorus glass formed on the polysi surface by etching it with a solution containing HF, etc.
The photoresist is left only in a predetermined area using the photoetching method, and the polysilicon is removed from the area other than the remaining photoresist using the plasma etching method.
A gate electrode and wiring were formed using a first layer of polySi on the N2 film (FIG. 11g) 8j, 84).
次に、上記第1層poly Si層(83,84)をマ
スクとして、ゲート酸化膜62を選択的にエツチングし
第11図(J)に示すように基板表面を部分的に露出せ
しめる。Next, using the first polySi layer (83, 84) as a mask, the gate oxide film 62 is selectively etched to partially expose the substrate surface as shown in FIG. 11(J).
■ この後、ウェットな雰囲気で850℃、20分の酸
化を行ない、露出したSi基板表面に約40 nmのS
i O2膜(第11図■87)を、polySi表面
上に約200 nmのS t 02膜(85,86)を
形成する。この後、全面SiO□膜エツチングを行ない
約60 nmのSin、膜を除去することにより、po
ly Si上には約140 nmのS io2が残され
る。このようにpoly Siの上に厚い酸化膜を形成
し、Si基板表面には、十分薄い酸化膜を形成するため
には、poly Si中に少なくともリンを10 ”c
m ’以上含ませておき、酸化を600〜1000℃の
範囲でウェットな雰囲気で行なうことが重要である。■ After this, oxidation is performed at 850°C for 20 minutes in a wet atmosphere, and approximately 40 nm of S is added to the exposed Si substrate surface.
A S t 02 film (85, 86) of about 200 nm is formed on the polySi surface. After this, by etching the entire surface of the SiO□ film and removing approximately 60 nm of the Si film,
About 140 nm of S io2 is left on the ly Si. In order to form a thick oxide film on polySi and a sufficiently thin oxide film on the surface of the Si substrate, it is necessary to add at least 10" of phosphorus to the polySi.
It is important to contain at least m' and to perform the oxidation in a wet atmosphere at a temperature in the range of 600 to 1000°C.
(ト)次に、poly Si上に残されたS io2膜
85゜86をマスクとして(つまり、この場合のSiO
□が高濃度にドープされた第1層poly Siのエツ
チングを防止している)、露出したSi基板表面をNH
3−H,02およびHC4−H,O,を含むエツチング
液で軽(エツチングしたのち、約2nmの薄い酸化膜(
第11図σ088)をN2希釈02中で850℃、12
0分の酸化により形成し、引き続1、−てCVD法によ
り、約50nmのSi、N+膜(90)を形成する。こ
こで、形成したSi、N。(G) Next, using the SIO2 film 85°86 left on the polySi as a mask (in other words, the SiO2 film in this case
□ prevents etching of the highly doped first layer poly Si), and the exposed Si substrate surface is etched with NH
After light etching with an etching solution containing 3-H,02 and HC4-H,O, a thin oxide film (approximately 2 nm thick) is formed.
Figure 11 σ088) in N2 diluted 02 at 850℃, 12
It is formed by oxidation for 0 minutes, and then a Si, N+ film (90) of about 50 nm is formed by CVD method for 1-minutes. Here, the formed Si and N.
膜の形成法も前に触れたような各種の方法で比較したが
、最終的には、後で述べる高温のl−I2アニールによ
り、いずれの場合も問題のない特性を得ることができた
。Various film formation methods were compared as mentioned above, but in the end, high-temperature l-I2 annealing, which will be described later, provided satisfactory characteristics in all cases.
この後、この5isN4膜90上にpoly Si
(第2層目)を約0.3μm堆積した後、ホトエツチン
グ法により加工し、第2層(第2の) poly Si
ゲート(第11図■91)を形成する。引き続いて、第
2層polysi (91)をマスクとして、1×10
16cm ” 、 90 KeV でリンイオンをシリ
コン基板内に打込みソース、ドレイン等のN型半導体領
域(92〜100)を形成し、同時に第2層polys
i 91にもリンをドーピングした。この際、第1層の
polysi (83、84)は、すでにリンがドープ
され、結晶粒が増大しているため、リンイオンの打込み
により、第1層polysi下のSi基板表面に、リン
が打込まれる危険があるが、上記したように、第1層p
olysi上には、約140nmのS iO□膜85.
86と、5 Q nmのSi、N4膜90が形成されて
いるため、この危険性は除かれる。After this, polySi is deposited on this 5isN4 film 90.
After depositing a layer (second layer) of about 0.3 μm, it is processed by photoetching to form a second layer (second layer) of polySi.
A gate (FIG. 11, ■91) is formed. Subsequently, using the second layer polysi (91) as a mask, 1×10
16cm'', phosphorus ions are implanted into the silicon substrate at 90 KeV to form N-type semiconductor regions (92 to 100) such as sources and drains, and at the same time, the second layer polys
i91 was also doped with phosphorus. At this time, since the first layer of polysi (83, 84) has already been doped with phosphorus and the crystal grains have increased, phosphorus is implanted into the Si substrate surface under the first layer of polysi by implanting phosphorus ions. However, as mentioned above, the first layer p
On the olysi is a SiO□ film 85. of about 140 nm.
86 and a 5 Q nm Si, N4 film 90, this risk is eliminated.
(財)次に、第2層polysi 91の下に形成され
ているSi3N4膜(90)をマスクとして第2層po
lySi (91,84)をウェットな雰囲気で例え
ば850℃10分間選択酸化した後、この酸化膜(10
2)をマスクとして、Si、N、膜を選択的に除去する
。つまり、高濃度にドープされた第2層polysiを
上の酸化膜で5isN、エツチング液から保護している
。この状態では、第2層polyS1ゲートとソース又
はドレイン間の耐圧(ゲート耐圧)が悪いため、この後
、850℃、30分間ウェット雰囲気中で酸化処理を行
ない、第2層polysiゲートのゲート耐圧を向上さ
せるとともに、第1層polysi (83、84)ゲ
ートの端部の形状を改善し、耐圧を向上させている。こ
の状態では、第11図(ロ)に示すように、第1層po
lySi層83.84上に、約0.3μmのS r 0
2膜85.86が、第2層polysi層91およびソ
ース、ドレインn+拡散層上には約0.2μmのSiO
□膜(102,104〜112)が形成されている。Next, using the Si3N4 film (90) formed under the second layer polysi 91 as a mask, the second layer polysi 91 is deposited.
After selectively oxidizing lySi (91,84) in a wet atmosphere at 850°C for 10 minutes, this oxide film (10
Using 2) as a mask, Si, N, and films are selectively removed. In other words, the highly doped second polysilicon layer is protected from the 5isN etching solution by the upper oxide film. In this state, the breakdown voltage between the second layer polyS1 gate and the source or drain (gate breakdown voltage) is poor, so after this, oxidation treatment is performed in a wet atmosphere at 850°C for 30 minutes to increase the gate breakdown voltage of the second layer polyS1 gate. In addition, the shape of the edge of the first layer polysi (83, 84) gate has been improved to improve the breakdown voltage. In this state, as shown in FIG. 11(b), the first layer
On the lySi layer 83.84, about 0.3 μm of S r 0
2 films 85 and 86 are made of approximately 0.2 μm of SiO on the second polySi layer 91 and the source and drain n+ diffusion layers.
□Membranes (102, 104 to 112) are formed.
上記したように、ポリシリコンの如き高温に耐える材料
をゲート電極として第11図(J)(0のようにMO3
素子を形成したのち、低温酸化法によりこのゲート電極
に酸化膜を形成し、Si基板(ウェル)上の薄い5iO
z膜を除去し、改めて基板上に5in2膜を形成し、そ
の上にSi、N4膜を設は更にその上に部分的にポリS
iのゲート電極を形成し、上記Si、N4膜をマスクと
してポリSiゲート表面を酸化して酸化膜を形成し、こ
の酸化膜をマスクとしてSi3N4膜を除去して第11
図Mに示す如きMNO3素子を形成するという方法を採
用することによって、MOSよりも後にMNO8素子が
形成されるためMNO3素子の特性の劣化が少なくなる
。又、選択酸化法を適用してMOS又はMNOSのゲー
トを酸化膜で覆うため層間耐圧又は層間容量等で好まし
い特性をもったものが得られる。As mentioned above, using a material that can withstand high temperatures such as polysilicon as a gate electrode, MO3
After forming the device, an oxide film is formed on this gate electrode using a low-temperature oxidation method, and a thin 5iO film is formed on the Si substrate (well).
After removing the Z film, a 5in2 film was formed on the substrate, and a Si and N4 film was placed on top of it.
A gate electrode of i is formed, the poly-Si gate surface is oxidized using the Si, N4 film as a mask to form an oxide film, and the Si3N4 film is removed using this oxide film as a mask.
By adopting the method of forming three MNO elements as shown in FIG. M, the eight MNO elements are formed after the MOS, thereby reducing the deterioration of the characteristics of the three MNO elements. Furthermore, since the selective oxidation method is applied to cover the gate of the MOS or MNOS with an oxide film, a device with favorable characteristics such as interlayer breakdown voltage or interlayer capacitance can be obtained.
このようにしてMNO3素子が形成されるが、第11図
(ト)及びMに対応してMNO8素子形成部及びMO3
素子形成部を拡大断面図を用いて描くと第30図乃至第
33図のようになる。即ち、第30図のように、10
nm以下という極めて薄いS io2膜88の上に被着
形成されたSi、N4膜90上に部分的にポリシリコン
層91が形成され、このポリシリコン層をマスクとして
基板表面内にソース・ドレイン形成用不純物が導入され
、次いで第31図に示すようにSi、N、膜をマスクと
してこのポリシリコン層910表面が酸化されその表面
に比較的厚い酸化膜(Sin2) 102が形成され
る。更に第32図のように、この形成された酸化膜10
2をマスクとしてSi、N、膜90が部分的にエツチン
グ除去される。この時薄い5in2膜88も基板表面よ
り除去されるが、第33図に示すように酸化性雰囲気中
で加熱処理して露出されたソース・ドレイン領域の表面
に酸化膜(Sin2)104.105を形成する。ゲー
ト電極材料とsi、N4膜エツチング液(又はガス)の
組み合せによっては、ゲート電極もエツチングされるお
それがあるが、上記のようにゲート電極をバターニング
した後5J3N<膜をマスクとして酸化しゲート電極を
酸化膜で覆いこの酸化膜をマスクとしてsi、N4膜を
エツチングするので、ゲート電極材料がSi、N、エツ
チング液によってエッチされる場合にもこの方法で微細
なゲート電極を保護することができる。又、第33図に
示すようにポリシリコン層91上のS io、膜102
とシリコン基板(ウェル)表面に形成されるS io、
膜104.105とでSi、N、膜90が完全に覆われ
るので、このように十分な酸化処理を施こすことによっ
て、所謂プロチクテッドゲート(protected
gate)の構造を自己整合的に形成することができる
ので、MNO3素子のゲート耐圧を向上することができ
、又、寄生容量を小さくすることができる等の効果があ
る。In this way, three MNO elements are formed, and in accordance with FIGS.
When the element forming portion is drawn using an enlarged sectional view, it becomes as shown in FIGS. 30 to 33. That is, as shown in Figure 30, 10
A polysilicon layer 91 is partially formed on a Si, N4 film 90 deposited on an extremely thin Sio2 film 88 of less than nm in thickness, and a source/drain is formed within the substrate surface using this polysilicon layer as a mask. Then, as shown in FIG. 31, the surface of this polysilicon layer 910 is oxidized using the Si, N, and film as a mask, and a relatively thick oxide film (Sin2) 102 is formed on the surface. Furthermore, as shown in FIG. 32, the formed oxide film 10
Using 2 as a mask, the Si, N, and film 90 are partially etched away. At this time, the thin 5in2 film 88 is also removed from the substrate surface, but as shown in FIG. 33, an oxide film (Sin2) 104, 105 is formed on the surface of the exposed source/drain region by heat treatment in an oxidizing atmosphere. Form. Depending on the combination of the gate electrode material and the Si or N4 film etching solution (or gas), the gate electrode may also be etched. Since the electrode is covered with an oxide film and the Si and N4 films are etched using this oxide film as a mask, this method can protect the fine gate electrode even when the gate electrode material is etched with Si, N, and etching solution. can. Furthermore, as shown in FIG.
and S io formed on the silicon substrate (well) surface,
Since the Si, N, and film 90 are completely covered with the films 104 and 105, by performing sufficient oxidation treatment in this way, a so-called protected gate is formed.
Since the gate structure can be formed in a self-aligned manner, the gate breakdown voltage of the MNO3 element can be improved and the parasitic capacitance can be reduced.
また、第30図乃至第33図より理解されるように、同
一半導体基板上にMNO8素子とMO8素子との画素子
を形成し、MNO3素子のゲート下にのみsi、N、膜
90を残すことにより、上記の如<MNO8素子のゲー
ト耐圧を向上させるために行なう酸化処理で第33図に
示すようにMO3素子のゲート電極の端部も酸化され逆
ひさし構造とすることができMO3素子のゲート耐圧を
も向上せしめることができるので、結果として両タイプ
の素子のゲート耐圧を向上できる。Furthermore, as can be understood from FIGS. 30 to 33, pixel elements including an MNO8 element and an MO8 element are formed on the same semiconductor substrate, and the Si, N, and film 90 are left only under the gate of the MNO3 element. Therefore, as shown in FIG. 33, in the oxidation treatment performed to improve the gate breakdown voltage of the MNO8 element as described above, the end of the gate electrode of the MO3 element is also oxidized, creating an inverted canopy structure. Since the breakdown voltage can also be improved, the gate breakdown voltage of both types of elements can be improved as a result.
(へ)次に、第11図(ロ)の工程を終えたあとホトエ
ツチング法により、第11図的のように上記の各酸化膜
で、後でその下のn+層あるいはpolysi層と電気
的な接続をとる必要がある場合、例えば(106,11
2)および、p型ウェルとコンタクトをとる必要のある
所定の部分例えば(110゜111)のS io 2膜
をエツチング除去する。この場合、約0.3μmのS
iO,膜エツチングを行なうため、p型ウェルとコンタ
クトをとる部分の酸化膜は、一部エッチングされるだけ
で、約0.3μmのS iOz膜が残っている。(f) Next, after completing the process in Fig. 11 (b), each of the above oxide films is electrically connected to the underlying n+ layer or polysi layer as shown in Fig. 11 using a photoetching method. If you need to make a connection, for example (106,11
2) Then, a predetermined portion of the S io 2 film that needs to be in contact with the p-type well, for example (110°111), is removed by etching. In this case, about 0.3 μm of S
Since the iO film etching is performed, only a portion of the oxide film in contact with the p-type well is etched, leaving about 0.3 μm of the SiOz film.
0 この後、上記工程で用いたホトレジスト膜を除去し
たのち、CVD法により、P2O2濃度約1モルの7オ
スフオシリケートガラス(以下リンガラスと称す)20
を堆積し、この後、H7雰囲気で、900℃、20分の
熱処理を行ない、リンガラスの緻密化、およびMNO3
素子の特性改善を行なう。0 After that, after removing the photoresist film used in the above step, a 7-osilicate glass (hereinafter referred to as phosphorus glass) 20 with a P2O2 concentration of about 1 mol was removed by CVD.
After that, heat treatment was performed at 900°C for 20 minutes in H7 atmosphere to densify the phosphorus glass and MNO3
Improve the characteristics of the element.
この後、上に記したようなn+層、 polysi層お
よびp型ウェル層などと、電気的な接続をとる必要があ
る領域上のリンガラスなホトエツチング法により除去す
る。この際、光にあけた酸化膜の穴(114〜118)
と、このリンガラスの穴が少なくとも1部の領域を共有
するようにし、その部分のSi基板表面、あるいはpo
lysi表面を露出する。この状態では、p型ウェルと
コンタクトをとる部分(116,117,60) に
は、光のエツチング時のオーバーエツチングによりわず
かに膜厚が減少するものの、依然として、約0.2μm
程度のSin、膜が残っているため、さらに、ホトエツ
チング法により、先にあけたリンガラスの穴の内側にホ
トレジストの穴がくるようにして、残った約0.2μm
の5i02膜をエツチング除去する。Thereafter, the areas where electrical connections need to be made with the N+ layer, polysilicon layer, p-type well layer, etc. described above are removed by a phosphorus photoetching method. At this time, holes (114 to 118) in the oxide film were opened to the light.
Then, the holes in the phosphor glass share at least a part of the area, and the surface of the Si substrate in that area or the po
Expose the lysi surface. In this state, the film thickness of the parts (116, 117, 60) that make contact with the p-type well decreases slightly due to over-etching during photo-etching, but the film thickness is still approximately 0.2 μm.
Since some of the Sin and film remained, the remaining approximately 0.2 μm was further removed by photoetching so that the hole in the photoresist was placed inside the hole in the phosphor glass that had been previously drilled.
5i02 film is removed by etching.
リンガラスと5iOz膜の二層膜にコンタクト用の穴を
あける場合、リンガラスのエツチング速度が早<5in
2のエツチング速度が遅いため二層膜を一度に穴あけを
行なうと穴の寸法が大きくなったり、或いはホトレジス
トとリンガラスの密着性が悪くなる等加工上の問題があ
るが、上述の第11図(へ)及び第11図0)の説明及
び部分拡大図第34図乃至第36図より判るように、先
ず基板表面上のS io、膜(105)にコンタクト用
マスクを用いてエツチングにより穴あけ(119)を行
ない、この後リンガラス(120)を堆積させ、次に少
なくとも上記コンタクト用穴119の一部を共有する形
でリンガラス層120に穴あけを行ない孔部125を設
けるようにすることによって、紋穴あけが設計値に対し
てより精度よく行なうことができる。なお、第36図で
はリンガラスの穴部125がS iO,膜の穴部119
より少しずれた形態を図示しているが、アルミニウム等
の金属配線の段切れを防止するため圧は5in2膜の穴
部119を全て更に望ましくはS iO,膜の端部表面
までも露出するようにリンガラスの穴部125を形成し
た方が望ましい。When making a contact hole in a double layer film of phosphor glass and 5iOz film, the etching speed of phosphor glass is fast <5in.
Since the etching speed of 2 is slow, there are processing problems such as the size of the holes becoming large or the adhesion between the photoresist and the phosphor glass worsening if holes are made in the two-layer film at once. As can be seen from the explanation of (v) and Fig. 11 0) and the partially enlarged views Figs. 119), then depositing phosphor glass (120), and then drilling a hole in the phosphor glass layer 120 so as to share at least a part of the contact hole 119 to form a hole 125. , the pattern hole drilling can be performed more accurately than the design value. In addition, in FIG. 36, the hole 125 of the phosphor glass is SiO, and the hole 119 of the film is SiO.
Although the diagram shows a slightly shifted form, in order to prevent the metal wiring such as aluminum from breaking, the pressure is applied so that all the holes 119 of the 5in2 film are exposed, preferably even the edge surface of the SiO film. It is preferable to form a hole 125 made of phosphor glass.
[F] 次に、上記で使用したホトレジストを除去した
のち、全面にAt蒸着膜を約300℃で形成する。膜厚
は約0.8μmである。[F] Next, after removing the photoresist used above, an At vapor deposition film is formed on the entire surface at about 300°C. The film thickness is approximately 0.8 μm.
次にホトエツチング法により、第11図0に示すように
上記At膜に配線パターンを形成してアルミニウム電極
又は配線部121.122,123 。Next, by photoetching, a wiring pattern is formed on the At film as shown in FIG. 11 to form aluminum electrodes or wiring portions 121, 122, 123.
124を形成し、ホトレジストを除去したのち、上記A
tとn、 poly Siあるいはp型ウェルとのコン
タクトを確実にとるため、および表面準位を減少するた
め、H2雰囲気で約450℃60分の熱処理を行なう。After forming 124 and removing the photoresist, the above A
In order to ensure contact with the t and n, poly Si or p-type wells, and to reduce surface states, heat treatment is performed at about 450° C. for 60 minutes in an H2 atmosphere.
以上詳細に説明した囚乃至[F]の工程を終ることによ
って、第11図0に示すように、ゲート電極91を有す
るMNO3素子、ゲート電極83を有するエンハンスメ
ント型のMO3素子、ゲート電極84を有するデプリー
ション型のMO3素子と共に、特別なホトマスクを増加
せずに半導体領域97.11.1からなるNPN型バイ
ポーラトランジスタを一枚の半導体基板1内及びその上
に形成することができる。なお、同図中121はEMO
8素子のソース又はドレイン電極を、122はバイポー
ラトランジスタのエミッタ電極を、123は同トランジ
スタのベース電極及びp型ウェル領域11の電極を、1
24は領域22及び基板の電極を構成している。By completing the steps to [F] described in detail above, as shown in FIG. Together with the depletion type MO3 element, an NPN bipolar transistor consisting of the semiconductor region 97.11.1 can be formed in and on one semiconductor substrate 1 without increasing the number of special photomasks. In addition, 121 in the same figure is EMO
122 is the emitter electrode of the bipolar transistor, 123 is the base electrode of the same transistor and the electrode of the p-type well region 11, 1 is the source or drain electrode of 8 elements,
24 constitutes the region 22 and the electrode of the substrate.
第15図は、リンガラス層を形成する前のメモリアレイ
の平面図を示し、第16図は、アルミニウム配線を形成
した後のメモリアレイの平面図を示している。また第1
7図、第18図及び第19図は、それぞれ第16図の平
面のA−A視断面、B−B視断面及びC−C視断面を示
している。FIG. 15 shows a plan view of the memory array before forming the phosphor glass layer, and FIG. 16 shows a plan view of the memory array after forming the aluminum wiring. Also the first
7, FIG. 18, and FIG. 19 respectively show a section taken along line AA, section taken along line BB, and section taken along line CC of the plane shown in FIG. 16.
メモリアレイは、n型シリコン基板1上に形成されたP
型ウェル領域10a上に形成されている。The memory array consists of P
It is formed on the mold well region 10a.
第15図において、メモリセルのMNOS及びスイッチ
用MISFETのソース領域、ドレイン領域及びチャン
ネル領域とされる部分は一点鎖線で区画されて示されて
いる。上記の一点鎖線で囲まれた区域CHI 、CH2
以外のP型ウェル領域10aの表面には、厚いシリコン
酸化膜60が形成されている。In FIG. 15, the source region, drain region, and channel region of the MNOS of the memory cell and the switch MISFET are shown separated by dashed lines. Areas CHI and CH2 surrounded by the dashed line above
A thick silicon oxide film 60 is formed on the other surfaces of the P-type well region 10a.
上記P型ウェル領域10aの表面には、シリコン酸化膜
を介して上記区域CHI、(jI2を横切る方向に、メ
モリセルのスイッチ用MISFETのゲート電極とされ
かつ第1のワード線とされる複数の多結晶シリコン層W
l 1 、W21 、W31゜W41が配置されている
。On the surface of the P-type well region 10a, a plurality of regions CHI and (jI2) are formed through a silicon oxide film in a direction crossing the regions CHI and (jI2), which are used as gate electrodes of MISFETs for switching of memory cells and as first word lines. Polycrystalline silicon layer W
l 1 , W21 , W31°W41 are arranged.
同様に、メモリセルのMNOSのゲート電極とされかつ
第2ワード線とされる複数の多結晶シリコン層W12.
W22.W32.W42が配置されている。Similarly, a plurality of polycrystalline silicon layers W12 .
W22. W32. W42 is placed.
上記各多結晶シリコン層で覆われていない区域CHI、
CH2におけるP型ウェル領域10aの表面には、前記
の第11図をもって説明したような製法によりn型不純
物が導入され、MNOS及びスイッチ用MISFETの
ソース及びドレイン領域とするためのn+型領領域形成
されている。an area CHI not covered with each of the polycrystalline silicon layers;
An n-type impurity is introduced into the surface of the P-type well region 10a in CH2 by the manufacturing method explained with reference to FIG. has been done.
区域CHI内において、n+型領領域92a多結晶シリ
コン層Wl 1 、Wl 2及びn+型領領域92a、
第1のメモリセルを構成する。すなわち、n+型領領域
92a、スイッチングMISFETのドレイン領域を構
成し、多結晶シリコン層Wllはそのゲート電極を構成
する。また、多結晶シリコン層W12はMNOSのゲー
ト電極を構成し、n 型領域94aはそのソース領域を
構成する。In area CHI, n+ type region 92a polycrystalline silicon layers Wl 1 , Wl 2 and n+ type region 92a,
A first memory cell is configured. That is, the n+ type region 92a constitutes the drain region of the switching MISFET, and the polycrystalline silicon layer Wll constitutes its gate electrode. Further, the polycrystalline silicon layer W12 constitutes a gate electrode of the MNOS, and the n-type region 94a constitutes its source region.
上記区域CHI内において、上記第1のメモリセルに隣
接するn+型領領域92b多結晶シリコン層W21.W
22及びn+型領領域94b第2のメモリセルな構成す
る。すなわち、上記92b。Within the area CHI, the n+ type region 92b polycrystalline silicon layer W21. is adjacent to the first memory cell. W
22 and n+ type region 94b constitute a second memory cell. That is, 92b above.
W21.W22及び94bはそれぞれスイッチ用MIS
FETのドレイン領域、そのゲート電極、MNOSのゲ
ート電極及びそのソース領域を構成する。W21. W22 and 94b are respectively MIS for switches.
It forms the drain region of the FET, the gate electrode thereof, the gate electrode of the MNOS, and the source region thereof.
同様に、上記区域CHl内において、94c。Similarly, within said area CHl, 94c.
W32.W31,92cは第3のメモリセルを構成し、
92d、W41.W42,94dは第4のメモリセルを
構成している。W32. W31,92c constitutes the third memory cell,
92d, W41. W42 and 94d constitute a fourth memory cell.
上記区域CH1の隣りの区域内においても記号を付して
いないが第1ないし第4のメモリセルが構成されている
。In areas adjacent to the area CH1, first to fourth memory cells are also configured, although no symbols are attached thereto.
上記区域CHI内に形成された各メモリセルは、第1の
メモリセル列を構成し、同様に区域CI−I 2内に形
成された各メモリセルは第2のメモリセル列を構成する
。Each memory cell formed within the area CHI constitutes a first memory cell column, and similarly each memory cell formed within the area CI-I 2 constitutes a second memory cell column.
第1ワード線としての多結晶シリコン層Wllは、第1
5図のように、厚いシリコン酸化膜6゜上において多結
晶シリコン層W12の下を横切って延びる延長部分Wl
laないしWllcを持っている。The polycrystalline silicon layer Wll as the first word line
As shown in FIG. 5, an extended portion Wl extends across the bottom of the polycrystalline silicon layer W12 on the thick silicon oxide film 6°.
I have LA or Wllc.
上記多結晶シリコン層W12は、前記のように第2ワー
ド線を構成するので、記憶情報の書き込み時に+25V
のような高電圧を受けることになる。そのため、多結晶
シリコン層W12の下のP型ウェル領域10aの表面に
寄生チャンネルが誘起されることが有る。多結晶シリコ
ン層Wllは、第1ワード線を構成し、前記の+5Vの
ような低電圧系の信号を受ける。従って、上記多結晶シ
リコン層W12の下のP型ウェル領域10aの表面に誘
起される上記寄生チャンネルは、上記多結晶シリコン層
Wllの延長部W 11 aないしW 11 c下にお
いてそれぞれ遮断されることになる。Since the polycrystalline silicon layer W12 constitutes the second word line as described above, the voltage of +25V is applied when writing the storage information.
will be exposed to high voltages such as Therefore, a parasitic channel may be induced in the surface of the P-type well region 10a under the polycrystalline silicon layer W12. The polycrystalline silicon layer Wll constitutes a first word line and receives a low voltage signal such as +5V mentioned above. Therefore, the parasitic channels induced on the surface of the P-type well region 10a under the polycrystalline silicon layer W12 are blocked under the extensions W11a to W11c of the polycrystalline silicon layer Wll, respectively. become.
その結果、区域CHIとCH2とにおけるメモリセル相
互が、寄生チャンネルによって電気的に結合し、その結
果、選択すべきメモリセルに情報の書き込みが行なわれ
なくなるというような望ましくない動作を防ぐことがで
きる。As a result, the memory cells in the areas CHI and CH2 are electrically coupled to each other by the parasitic channels, and as a result, it is possible to prevent undesirable operations such as information not being written to the memory cells to be selected. .
上記第15図のメモリアレイの表面に、前記第11図で
説明した製法によりリンガラス層120が形成され、次
いでこのリンガラス層120及びその下の酸化膜が選択
的に除去され、上記n+型領領域露出する開孔CNT1
ないしC5(第6図参照)が設けられる。A phosphorus glass layer 120 is formed on the surface of the memory array shown in FIG. 15 by the manufacturing method described in FIG. Open hole CNT1 exposing the territory area
to C5 (see FIG. 6) are provided.
次いでアルミニウムの蒸着及びその選択エツチングが行
なわれ、(第16図のように、アルミニウム配線層ED
1.ED2.DI及びD2が形成される。Next, aluminum is deposited and selectively etched (as shown in FIG. 16, the aluminum wiring layer ED
1. ED2. DI and D2 are formed.
上記配線層EDIは、それぞれ上記開孔CNT1、CN
T3及びCNT5において、第1ないし第4のメモリセ
ルにおけるMNOSのソース領域としてのn++域94
a、94b、94c及び94d(第15図参照)に接触
する。従って、この配線層EDIは、メモリアレイの基
準電位線を構成する。The wiring layer EDI has the openings CNT1 and CN, respectively.
In T3 and CNT5, the n++ region 94 serves as the source region of the MNOS in the first to fourth memory cells.
a, 94b, 94c and 94d (see FIG. 15). Therefore, this wiring layer EDI constitutes a reference potential line of the memory array.
配線層D1は、それぞれ上記開孔CNT2及びCNT4
において、第1ないし第4のメモリセルにおけるスイッ
チ用MISFETのドレイン領域としてのn+型領領域
92a92b、92c及び92dに接触する。従って、
この配線D1は、メモリアレイのデイジット線を構成す
る。The wiring layer D1 has the above-mentioned open holes CNT2 and CNT4, respectively.
At this point, the n+ type regions 92a, 92b, 92c, and 92d, which serve as drain regions of switch MISFETs in the first to fourth memory cells, are contacted. Therefore,
This wiring D1 constitutes a digit line of the memory array.
同様に、配線層ED2 、C2はそれぞれ他の基準電位
線、デイジット線を構成する。Similarly, wiring layers ED2 and C2 constitute other reference potential lines and digit lines, respectively.
上記のメモリアレイは、第15図のように、同一メモリ
列内のメモリセルにおけるMNOSとスイッチング用M
I 5FETとの配列を交互に反転させている。従って
、例えば92aと92b、94bと94cのように隣り
合うメモリセルのn+型領領域共通化でき、それぞれの
メモリセルのためのn+型領領域それぞれ独立に形成す
るような場合に比べて列方向の寸法を小さくすることが
できる。As shown in FIG. 15, the above memory array has an MNOS and a switching M
The arrangement with the I5FET is alternately reversed. Therefore, the n+ type regions of adjacent memory cells, such as 92a and 92b, 94b and 94c, can be shared in common, and compared to the case where the n+ type regions for each memory cell are formed independently, The dimensions of can be reduced.
また、第16図のように、メモリセルを形成する区域C
HI、Cl−12上も配線領域となるようアルミニウム
配線層EDI 、ED2 、DI 、D2を上記区域C
HI、、CH2が延びる方向に対し傾斜させているので
、配線領域を上記区域に対して独立に設定するような場
合に比べて行方向、すなわち、紙面の横方向の寸法を小
さくすることができる。Also, as shown in FIG. 16, an area C where memory cells are formed
The aluminum wiring layers EDI, ED2, DI, and D2 are placed in the above area C so that the wiring areas are also formed on HI and Cl-12.
Since HI, CH2 are inclined with respect to the direction in which they extend, the dimension in the row direction, that is, in the horizontal direction of the page, can be made smaller than in the case where the wiring area is set independently of the above area. .
加えて、基準電位線及びデイジット線としてn++半導
体配線領域などの半導体を使用するのでなく図示のよう
にアルミニウム配線層を使用するので、その抵抗を充分
小さくできる。配線抵抗の減少により、上記のメモリア
レイは高速度で動作することができるようになる。In addition, since an aluminum wiring layer is used as the reference potential line and the digit line as shown in the figure instead of using a semiconductor such as an n++ semiconductor wiring area, the resistance thereof can be made sufficiently small. The reduction in interconnect resistance allows the memory array described above to operate at high speeds.
第20図は、リンガラス層を形成する前の単位のXデコ
ーダのパターンを示しており、第21図は上記第20図
に対応した部分のアルミニウム配線層を形成した後のパ
ターンを示している。Fig. 20 shows the pattern of the unit X decoder before forming the phosphor glass layer, and Fig. 21 shows the pattern after forming the aluminum wiring layer in the portion corresponding to Fig. 20 above. .
単位Xデコーダのそれぞれがメモリアレイのメモリセル
行と対応して設けられるので、単位Xデコーグのそれぞ
れは、上記メモリセル行のピッチを増加させないように
考慮される。そのために、特に制限されないが、以下説
明するように、第20図、第21図においては、2つの
単位Xデコーダの組合せが実質的に1つの単位とされる
。Since each unit X decoder is provided corresponding to a memory cell row of the memory array, each unit X decoder is taken into account so as not to increase the pitch of the memory cell row. Therefore, although not particularly limited, as described below, in FIGS. 20 and 21, the combination of two unit X decoders is substantially one unit.
第20図において、Xデコーダは、n型シリコン基板1
上に形成されたP型ウェル領域11上に形成される。各
MI 5FETを形成するための領域は、同図において
一点鎖線で囲まれている。上記領域以外のP型ウェル領
域11の表面は、前記と同様に厚いシリコン酸化膜60
が形成されている。In FIG. 20, the X decoder consists of an n-type silicon substrate 1
It is formed on the P-type well region 11 formed above. The area for forming each MI 5FET is surrounded by a dashed line in the figure. The surface of the P-type well region 11 other than the above region is covered with a thick silicon oxide film 60 as described above.
is formed.
上記シリコン酸化膜60及び上記−点鎖線で囲まれた領
域上のゲート酸化膜上には、打点と実線との組合せで示
したようなパターンの第1層目の多結晶7リコン層Wl
1 、W21 、 aO、ao’al、al’が形成
されている。上記−点鎖線で囲まれた領域のうち、上記
多結晶シリコン層下以外において前記の第11図の製法
によりn+型領領域形成されている。On the silicon oxide film 60 and the gate oxide film on the region surrounded by the dashed line, a first polycrystalline silicon layer Wl having a pattern as shown by the combination of dots and solid lines is formed.
1, W21, aO, ao'al, and al' are formed. Of the region surrounded by the above-mentioned dashed-dotted line, an n+ type region is formed by the manufacturing method shown in FIG. 11 above except under the above-mentioned polycrystalline silicon layer.
第20図において、左下りの斜線の付けられた部分の多
結晶シリコン層の下には、エンハンスメント型MISF
ETのチャンネル領域が形成されることを意味しており
、左下り及び右下りの2つの斜線が組合されて付、けら
れた部分の多結晶シリコン層の下には、デイプレッショ
ン型MISFETのチャンネル領域が形成されることを
意味している。In FIG. 20, under the polycrystalline silicon layer in the diagonally shaded area on the lower left, there is an enhancement type MISF.
This means that the channel region of the ET is formed, and the two diagonal lines on the lower left and lower right are combined, and the channel region of the depletion type MISFET is formed under the polycrystalline silicon layer in the shaded area. This means that a region is formed.
第20図の紙面の上半分の部分においてn+型領域VC
Caと多結晶シリコン層Wllとn+型領域Wllbと
によってデイプレッション型MISFETQ3が構成さ
れ、n+型領域Wllcと多結晶シリコン層aO′とn
+型領域GNDaとによってエンハンスメント型MIS
FETQ4が構成され、n+型領域Wllcと多結晶シ
リコン層al’とn +型領域G N D bとによっ
てエンノ・ンスメント型MISFETQ5が構成されて
いる。In the upper half of the paper in FIG. 20, the n+ type region VC
Depletion type MISFETQ3 is constituted by Ca, polycrystalline silicon layer Wll, and n+ type region Wllb, and n+ type region Wllc, polycrystalline silicon layer aO' and n
Enhancement type MIS by + type area GNDa
A FETQ4 is configured, and an ennounment type MISFETQ5 is configured by the n+ type region Wllc, the polycrystalline silicon layer al', and the n+ type region GNDb.
第20図の紙面の下半分の部分において同様なMISF
ETQ3’ 、Q4’及びQ 5 ’が構成される。Similar MISF in the lower half of the paper in Figure 20
ETQ3', Q4' and Q5' are constructed.
上記第20図のデコーダの表面には第21図のようにリ
ンガラス層120が形成され、次いでこのリンガラス層
及びその下の酸化膜に選択エツチングにより開孔が設け
られる。As shown in FIG. 21, a phosphor glass layer 120 is formed on the surface of the decoder shown in FIG. 20, and then holes are formed in the phosphor glass layer and the oxide film thereunder by selective etching.
アルミニウム蒸着及びその選択エツチングにより第21
図のように各種のアルミニウム配線層が形成される。な
お、図罠おいて、上記リンガラス層及び酸化膜等の絶縁
膜に設けられた開孔がX印によって示されて℃・る。従
って上記X印部分忙おいて上記各アルミニウム配線層は
その下の多結晶シリコン層もしくは半導体領域に接触す
る。By aluminum evaporation and selective etching, the 21st
Various aluminum wiring layers are formed as shown in the figure. In addition, in the figure, the openings provided in the phosphor glass layer and the insulating film such as the oxide film are indicated by X marks. Therefore, each aluminum wiring layer contacts the underlying polycrystalline silicon layer or semiconductor region at the X-marked portion.
第21図において、配線層Wllaは、短絡用の配線層
であり、MISFETQ3 (第20図参照)のゲート
電極としての多結晶シリコン層Wllとそのソース領域
及び前記MISFETQ4.Q5の共通のドレイン領域
としてのn+型領域Wl l bとを短絡している。配
線層vCCは電源用の配線層であり、MISFETQ3
及びQ3′(第20図参照)の共通ドレイン領域として
のn+型領域VCCaに接触している。配線層GNDは
接地用ノ配線層テあり、MI 5FETQ4 、Q4’
の共通ソース領域としてのn+型領域GNDaに接触し
ている。なお、第20図のように、MISFETQ5.
Q5’の共通ソース領域としてのn+型領域GNDbは
上記n+型領領域NDaに連続している。In FIG. 21, a wiring layer Wlla is a wiring layer for short circuiting, and includes a polycrystalline silicon layer Wll as a gate electrode of MISFETQ3 (see FIG. 20), its source region, and the MISFETQ4. The n+ type region Wl l b serving as a common drain region of Q5 is short-circuited. The wiring layer vCC is a wiring layer for power supply, and MISFETQ3
and Q3' (see FIG. 20) are in contact with the n+ type region VCCa as a common drain region. The wiring layer GND has a wiring layer for grounding, MI 5FETQ4, Q4'
It is in contact with the n+ type region GNDa, which serves as a common source region. In addition, as shown in FIG. 20, MISFETQ5.
The n+ type region GNDb as a common source region of Q5' is continuous with the n+ type region NDa.
配線層aOとaOは、互いに逆相のアドレス信号を受け
る対の配線層であり、そのうちの選択された一方、すな
わち図示の場合aOが多結晶シリコン層aO′に接触し
、またaO”に接触している。The wiring layers aO and aO are a pair of wiring layers that receive address signals of opposite phases to each other, and a selected one of them, that is, aO in the illustrated case, is in contact with the polycrystalline silicon layer aO' and aO''. are doing.
同様に、配線層a1とalは互いに逆相の他のアドレス
信号を受ける対の配線層である。図示の場合、配線層a
1が多結晶シリコン層al’に接触し、配線層a1が多
結晶シリコン層31″に接触している。Similarly, wiring layers a1 and al are a pair of wiring layers that receive other address signals having mutually opposite phases. In the case shown, wiring layer a
1 is in contact with the polycrystalline silicon layer al', and the wiring layer a1 is in contact with the polycrystalline silicon layer 31''.
以上のように、第12図の上半分に前記第1図のXデコ
ーダXDIのような単位デコーダが構成され、下半分に
おいてXD2のような他の単位デコーダが構成されてい
る。As described above, a unit decoder such as the X decoder XDI of FIG. 1 is configured in the upper half of FIG. 12, and another unit decoder such as XD2 is configured in the lower half.
上記単位Xデコーダは、メモリセル行に対応して並べら
れる。従って配線層VCC、GND 。The unit X decoders are arranged corresponding to memory cell rows. Therefore, the wiring layer VCC, GND.
ao、aO,al、al等は複数の単位Xデコーダに共
通とされる。ao, aO, al, al, etc. are common to a plurality of unit X decoders.
第22図人及び第22図Bは、リンガラス層を形成する
前の単位の書き込み回路のパターンを示しており、第2
3図人及び第23図Bはそれぞれ上記第22図A、第2
2図Bに対応した部分のアルミニウム配線層を形成した
後のパターンを示している。なお、パターンとしての第
22図への右端は第22図Bの左端につながり、同様に
第23図への右端は第23図Bの左端につながる。FIG. 22 and FIG. 22B show the pattern of the unit write circuit before forming the phosphor glass layer, and the second
Figure 3 Person and Figure 23 B are the same as Figure 22 A and Figure 2 above, respectively.
2 shows a pattern after forming an aluminum wiring layer in a portion corresponding to FIG. 2B. The right end of the pattern in FIG. 22 is connected to the left end of FIG. 22B, and similarly the right end of FIG. 23 is connected to the left end of FIG. 23B.
上記第22図A、I3.第23図A、I3、のパターン
は前記第20図、第21図と同じ標記法で示されている
。Above FIG. 22A, I3. The patterns in FIGS. 23A and I3 are shown using the same notation as in FIGS. 20 and 21.
単位の書き込み回路は、前記Xデコーダと同様な理由に
より、その2つが実質的に1つの単位とされる。For the same reason as the X decoder, the two unit write circuits are essentially one unit.
厚いシリコン酸化膜60を介してメモリアレイを構成す
るための二点鎖線で示されたP型ウェル領域10b上に
延長されてきた第1ワード線としの多結晶シリコン層W
ll、W21は、それぞれアルミニウム配線層W11C
,W21Cを介してP型ウェル領域11に形成されたM
ISFETQ15.Q15’のドレイン領域Wild、
W21dに接触する。A polycrystalline silicon layer W serving as a first word line is extended over a P-type well region 10b indicated by a two-dot chain line for configuring a memory array through a thick silicon oxide film 60.
ll and W21 are aluminum wiring layers W11C, respectively.
, W21C formed in the P-type well region 11
ISFETQ15. Q15' drain region Wild,
Contact W21d.
なお、上記P型ウェル領域10bには、図示のように消
去回路(第1図参照)からの信号が加えられるアルミニ
ウム配線層eが接触する。As shown in the figure, an aluminum wiring layer e to which a signal from an erase circuit (see FIG. 1) is applied is in contact with the P-type well region 10b.
上記MISFETQI 5 、Ql 6のゲートとして
の多結晶シリコン層Weには、制御線We(第1図参照
)の信号が加えられる。A signal from a control line We (see FIG. 1) is applied to the polycrystalline silicon layer We serving as the gates of the MISFETs QI 5 and Ql 6.
第2ワード線としての多結晶シリコン層W12゜W22
は、それぞれアルミニウム配線層W12a。Polycrystalline silicon layer W12°W22 as second word line
are aluminum wiring layers W12a, respectively.
W22aを介して、二点鎖線で示されているP型ウェル
領域11に形成されたMISFETQ16とQl7の共
通ドレイン領域W12bSMISFETQ16’とQ1
7′との共通ドレイン領域W22bに接触し、更に、そ
れぞれ多結晶シリコン層Wl 2c 、W22cに接触
している。A common drain region W12b of MISFETs Q16 and Ql7 formed in the P-type well region 11 indicated by the two-dot chain line is connected to the common drain region W12b of the MISFETs Q16' and Q1 through W22a.
7' and the common drain region W22b, and further contact with the polycrystalline silicon layers Wl 2c and W22c, respectively.
上記MISFETQ16.Q17.Q16’Q17′の
共通ゲートとしての多結晶シリコン層VCCには+5V
の電源電圧が加えられる。Above MISFETQ16. Q17. +5V to the polycrystalline silicon layer VCC as a common gate of Q16'Q17'
power supply voltage is applied.
MISFETQ18とQ18′との共通ドレイン領域G
NDaには、接地電位にされるアルミニウム配線層GN
Dが接触している。Common drain region G of MISFETQ18 and Q18'
NDa has an aluminum wiring layer GN that is set to the ground potential.
D is in contact.
多結晶シリコン層W 12 cは、独立のP型ウェル領
域11rに形成されたMI 5FETQI 9のゲート
電極とされており、アルミニウム配線層Wl 2dによ
って上記MISFETQ19のソース領域W12eとP
型ウェル領域11rとに接触している。The polycrystalline silicon layer W 12 c serves as the gate electrode of the MI 5FET QI 9 formed in the independent P-type well region 11r, and the source region W 12 e of the MISFET Q 19 and the P
It is in contact with the mold well region 11r.
同様に、多結晶シリコン層W22cは、他の独立のP型
つェル領域IIsに形成されたMI 5FETQ19’
のゲート電極とされて46す、アルミニウム配線層W2
2dによって上記MISFETQ19′のソース領域W
22eとP型つェル領域IIsとに接触している。Similarly, the polycrystalline silicon layer W22c connects the MI 5FETQ19' formed in another independent P-type well region IIs.
The aluminum wiring layer W2 serves as the gate electrode of 46
2d, the source region W of the MISFETQ19' is
22e and the P-type well region IIs.
上記MISFETQL9とQ19′は前記第9図もしく
は第11図で説明されたような構造とされて(゛る。n
型7リコン基板l上に延長された上記MI 5FETQ
I 9とQ19′ との共通ドレイン領域VPPaには
、書き込み及び消去法の高電圧が加えられるアルミニウ
ム配線層vPPに接触している。The above MISFETs QL9 and Q19' have the structure as explained in FIG. 9 or FIG.
The above MI 5FETQ extended on the type 7 recon board l
The common drain region VPPa of I 9 and Q19' is in contact with an aluminum wiring layer vPP to which a high voltage for writing and erasing is applied.
上記MI 5FETQI 5ないしQl9によって、例
えば第1図の回路WAIが構成され、Q15′ないしQ
19′によって他の回路WA2が構成される。For example, the circuit WAI in FIG. 1 is configured by the MI 5FETQI 5 to Ql9,
19' constitutes another circuit WA2.
第22図A、B、第23図A、Bの単位の書き込み回路
は前記のXデコーダと同様に、メモリセル行と対応して
並べられる。The unit write circuits shown in FIGS. 22A and 22B and FIGS. 23A and 23B are arranged in correspondence with memory cell rows, similar to the X decoder described above.
第24図は、リンガラス層を形成する前のYゲートのパ
ターンを示しており、第25図は、アルミニウム配線層
を形成した後の上記第24図に対応した部分のパターン
を示している。FIG. 24 shows the pattern of the Y gate before forming the phosphor glass layer, and FIG. 25 shows the pattern of the portion corresponding to FIG. 24 after forming the aluminum wiring layer.
共通デイジット線としての多結晶クリコン層CDには、
単位ゲートを並列接続するためのアルミニウム配線層C
Daが接触している。In the polycrystalline crystal layer CD as a common digit line,
Aluminum wiring layer C for connecting unit gates in parallel
Da is in contact.
上記アルミニウム配線層CDaは、MISFETQII
とQl3の共通ドレイン領域CDbに接触している。上
記MISFETQI 1 、Ql 3のゲート電極とし
ての多結晶シリコン層’f 1 a tY2aにはそれ
ぞれYデコーダMDI、YD2(第1図参照)の出力を
受けるアルミニウム配線層Yl、Y2が接触している。The above aluminum wiring layer CDa is MISFETQII
and Ql3 are in contact with the common drain region CDb. The polycrystalline silicon layers 'f 1 a tY2a serving as gate electrodes of the MISFETs QI 1 and Ql 3 are in contact with aluminum wiring layers Yl and Y2 that receive outputs from Y decoders MDI and YD2 (see FIG. 1), respectively.
MI 5FETQI 1のソース領域とQl2のドレイ
ン領域は共通のn+型領域Dlbとされ、同様にMI
5FETQI 3のソース領域とQl4のドレイン領域
が共通のn+型領領域されている。The source region of MI 5FET QI 1 and the drain region of Ql2 are made into a common n+ type region Dlb, and similarly MI
The source region of 5FET QI3 and the drain region of QI4 are a common n+ type region.
上記MISFETQ12とQl4のゲート電極としての
多結晶シリコン層VCCには、+5Vの電源電圧が供給
される。A power supply voltage of +5V is supplied to the polycrystalline silicon layer VCC serving as the gate electrode of the MISFETQ12 and Ql4.
MISFETQ120ソース領域Dlaには、デイジッ
ト線としてのアルミニウム配線層D1が接触し、同様に
MISFETQ14のソース領域D2aには、他のデイ
ジット線としてのアルミニウム配線層が接触している。The source region Dla of MISFET Q120 is in contact with an aluminum wiring layer D1 as a digit line, and similarly the source region D2a of MISFET Q14 is in contact with an aluminum wiring layer as another digit line.
第26図A及び第26図Bは、リンガラス層を形成する
前の書き込み禁止回路のパターンを示しており、第27
図A及び第27図Bは、アルミニウム配線層が形成され
た後のそれぞれ上記第26図A、第26図Bに対応する
部分のパターンを示している。なお、パターンとして第
26図Aの下端が第26図Bの上端につながり、同様に
第27図への下端が第27図Bの上端につながる。FIG. 26A and FIG. 26B show the pattern of the write inhibit circuit before forming the phosphor glass layer, and FIG.
Figures A and 27B show the patterns of the portions corresponding to Figures 26A and 26B, respectively, after the aluminum wiring layer is formed. As a pattern, the lower end of FIG. 26A is connected to the upper end of FIG. 26B, and similarly the lower end of FIG. 27 is connected to the upper end of FIG. 27B.
第6図のように、メモリアレイと書き込み禁止回路との
間に配線領域WIRが配置されるので、特に制限されな
いが、第15図、第16図で説明した基準電位線として
のアルミニウム配線層ED1、ED2は、各MISFE
Tの多結晶シリコン層と同時に形成された多結晶シリコ
ン層ED1a。As shown in FIG. 6, since the wiring region WIR is arranged between the memory array and the write inhibit circuit, the aluminum wiring layer ED1 as the reference potential line explained in FIGS. 15 and 16 is not particularly limited. , ED2 is each MISFE
A polycrystalline silicon layer ED1a formed simultaneously with the polycrystalline silicon layer of T.
ED2aにそれぞれ接触させられる。上記配線領域WT
Rにおいては、上記多結晶シリコン層EDla 、ED
la上に酸化膜及びリンガラス層を介して各種のアルミ
ニウム配線層が形成される。ED2a is brought into contact with each other. Above wiring area WT
In R, the polycrystalline silicon layers EDla, ED
Various aluminum wiring layers are formed on la through an oxide film and a phosphorous glass layer.
なお、上記第26図A、B、第27図A、Bは前記各図
と同じ標記法に従って示されている。従って、上記第2
6図A 、 B、第27図A、13における書き込み禁
止回路の構成については説明を省略する。Note that FIGS. 26A and B and FIGS. 27A and B are shown using the same notation as each of the above figures. Therefore, the second
A description of the structure of the write inhibit circuit in FIGS. 6A and 6B and FIGS. 27A and 13 will be omitted.
この発明に従うと、第6図のように、メモリアレイをは
さんでデコーダと書き込み回路を配置するので動作速度
、特に読み出し動作速度を大きくすることができるよう
になる。これに対し、デコーダと書き込み回路とをメモ
リアレイの片側に配置する場合、例えばデコーダからメ
モリセルへの配線が長くなり、また、メモリアレイの片
側に複数の回路を配置するので、半導体集積回路におい
て公知のような交差配線箇所が多くなってくることにな
る。その結果、メモリアレイに信号を供給する配線径路
の信号伝送特性が劣化し、動作速度が制限を受けること
になる。According to this invention, as shown in FIG. 6, since the decoder and the write circuit are placed across the memory array, the operating speed, particularly the read operating speed, can be increased. On the other hand, if the decoder and write circuit are placed on one side of the memory array, for example, the wiring from the decoder to the memory cell becomes long, and since multiple circuits are placed on one side of the memory array, it is difficult to The number of well-known cross-wiring locations will increase. As a result, the signal transmission characteristics of the wiring paths that supply signals to the memory array deteriorate, and the operating speed is limited.
上記のように、メモリアレイをはさんでデコーダと書き
込み回路を配置する場合、単位のデコーダと書き込み回
路のピッチを比較的小さくできるので、メモリアレイの
大きさをこれらの回路で制限しなくてもよいようになる
。As mentioned above, when placing the decoder and write circuit across the memory array, the pitch between the unit decoder and write circuit can be made relatively small, so the size of the memory array does not have to be limited by these circuits. Become good.
またメモリアレイをはさんでゲートもしくはデコーダー
と書き込み禁止回路を配置するので、上記と同様な理由
で高速動作とすることができるようになる。Furthermore, since a gate or decoder and a write inhibit circuit are placed across the memory array, high-speed operation can be achieved for the same reason as above.
上記のように、メモリアレイをはさんでデコーダと書き
込み回路とを配置する構成もしくはメモリアレイをはさ
んでゲートもしくはデコーダと書き込み回路を配置する
構成は、書き込み回路もしくは書き込み禁止回路を使用
する他の種類の記憶装置に適用することができる。As mentioned above, the configuration in which a decoder and a write circuit are placed across a memory array, or the configuration in which a gate or a decoder and a write circuit are placed across a memory array, are different from other configurations that use a write circuit or a write-protection circuit. It can be applied to various types of storage devices.
この発明に従うと、前記のようにウェル領域を使用し、
このウェル領域を高耐圧回路のために有効に使用するこ
とができる。According to the invention, using the well region as described above,
This well region can be effectively used for high voltage circuits.
前記第1図のエンハンスメン)型MISFETQ37な
いしQ39を直列接続した電圧分割回路において、MI
SFE、TQ37のドレインに最も高い電圧が加わるの
で、このMI 5FETQ37が高電圧によって破壊さ
れると、この破壊されたMI 5FETQ37を介して
Q3Bに高電圧が加わることになる。その結果、直列接
続のMI 5FETが次々と破壊する。しかしながら、
上記の濃も高い電圧が加わるMISFETQ37を前記
のようにウェル領域を利用した構造にすることによって
高耐圧化すると、他のMISFETQ38ないしQ39
を普通の構造としても、上記のような破壊を防ぐことが
できる。上記のような電圧分割回路は、実施例の記憶回
路装置以外の他の回路装置に使用することができる。In the voltage divider circuit in which the enhancement type MISFETs Q37 to Q39 of FIG. 1 are connected in series, MI
Since the highest voltage is applied to the drain of SFE, TQ37, if this MI 5FET Q37 is destroyed by high voltage, a high voltage will be applied to Q3B via this destroyed MI 5FET Q37. As a result, the MI 5FETs connected in series are destroyed one after another. however,
If MISFET Q37, to which a high voltage is applied, is made to have a structure that utilizes the well region as described above to achieve a high breakdown voltage, other MISFETs Q38 to Q39
Even if it has a normal structure, the above type of destruction can be prevented. The voltage divider circuit as described above can be used in circuit devices other than the memory circuit device of the embodiment.
同様に、第1図の消去回路、書き込み禁止電圧発生回路
のような回路は、他の用途に使用することができる。Similarly, circuits such as the erase circuit and write inhibit voltage generation circuit shown in FIG. 1 can be used for other purposes.
第1図は半導体記憶回路の回路図、第2図、第3図及び
第4図は、第1図の回路の動作タイミングチャート図、
第5図は、半導体記憶回路のブロック図、第6図は、半
導体記憶回路装置の平面図、第7図は第6図の半導体記
憶回路装置を形成する半導体基板の平面図、第8図は第
7図のA−A’部分の断面図、第9図は、MISFET
を形成した半導体基板の断面図、第10図はバイポーラ
トランジスタを形成した半導体基板の断面図、第11図
(A)ないしく0)は半導体記憶回路装置の各製造工程
における半導体基板の断面図、第12図は、MNoSの
断面図、第13図は第12図のMNoSの特性曲線図、
第14図はメモリセルの等価回路図、第15図は、リン
ガラス層を形成する前のメモリアレイの平面図、第16
図はアルミニウム配線層を形成した後のメモリアレイの
平面図、第17図、第18図及び第19図はそれぞれ第
16図のA−A’部分、B−B’部分及びc−c’部分
の断面図、第20図は、リンガラス層を形成する前のX
デコーダの平面図、第21図はアルミニウム配線層を形
成した後のXデコーダの平面図、第22図人及び第22
図Bはリンガラス層を形成する前の書き込み回路の平面
図、第23図人及び第23図Bはアルミニウム配線層を
形成した後の書き込み回路の平面図、第24図は、リン
ガラス層を形成する前のYゲートの平面図、第25図は
、アルミニウム配線層を形成した後のYゲートの千N図
、第26図人及び第26図Bは、リンガラス層を形成す
る前の書き込み禁止回路の平面図、第27図人及び第2
7図Bは、アルミニウム配線層を形成した後の書き込み
禁止回路の平面図、第28図及び第29図はSi 5
ift界面における夫々リン、ボロン不純物の濃度分布
を示す状態図、第30図乃至第33図及び第34図乃至
第36図は夫々半導体装置要部の製造工程毎の断面図で
ある。
MA・・・メモリアレイ、XDI 、XD2・・・Xデ
コーダ、YGO・・・Yゲート、YDI、YD2・・・
Xデコーダ、WAI、WA2・・・書き込み回路、IH
Al・・・書き込み禁止回路、I HA 2・・・書き
込み禁止電圧発生回路、EnS・・・消去回路、CI’
LL・・・制御回路、IO8・・・センス回路、IOR
・・・出力バッファ回路、IOW・・・データ入力回路
、BO−BIO・・・入力バッファ回路。
第 2 図
第3図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
策
図
矛
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
22図B
lσ
第23
図8
第
24図
第
図
第
26図A
第27
図八
)ハ箒笑FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor memory circuit, FIGS. 2, 3, and 4 are operation timing charts of the circuit in FIG.
5 is a block diagram of a semiconductor memory circuit, FIG. 6 is a plan view of a semiconductor memory circuit device, FIG. 7 is a plan view of a semiconductor substrate forming the semiconductor memory circuit device of FIG. 6, and FIG. 8 is a plan view of a semiconductor memory circuit device. A cross-sectional view of the AA' part in Fig. 7, and Fig. 9 are MISFET
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate on which a bipolar transistor is formed, FIG. 11 (A) or 0) is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in each manufacturing process of a semiconductor memory circuit device, FIG. 12 is a cross-sectional view of MNoS, FIG. 13 is a characteristic curve diagram of MNoS in FIG. 12,
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the memory cell, FIG. 15 is a plan view of the memory array before forming the phosphor glass layer, and FIG.
The figure is a plan view of the memory array after forming the aluminum wiring layer, and FIGS. 17, 18, and 19 are the AA', BB', and c-c' sections of FIG. 16, respectively. 20 is a cross-sectional view of X before forming the phosphorus glass layer.
A plan view of the decoder, FIG. 21 is a plan view of the X decoder after forming an aluminum wiring layer, FIG.
Figure B is a plan view of the write circuit before forming the phosphor glass layer, Figure 23 and Figure 23B are a plan view of the write circuit after forming the aluminum wiring layer, and Figure 24 is a plan view of the write circuit after forming the phosphor glass layer. FIG. 25 is a plan view of the Y gate before formation, FIG. 26 is a plan view of the Y gate after forming the aluminum wiring layer, and FIG. Plan view of prohibited circuit, figure 27 person and second person
7B is a plan view of the write inhibit circuit after forming the aluminum wiring layer, and FIGS. 28 and 29 are Si 5
FIGS. 30 to 33 and 34 to 36 are state diagrams showing concentration distributions of phosphorus and boron impurities at the ift interface, respectively, and are cross-sectional views of the main parts of the semiconductor device at each manufacturing process. MA...Memory array, XDI, XD2...X decoder, YGO...Y gate, YDI, YD2...
X decoder, WAI, WA2...Writing circuit, IH
Al: write inhibit circuit, I HA 2: write inhibit voltage generation circuit, EnS: erase circuit, CI'
LL...Control circuit, IO8...Sense circuit, IOR
...output buffer circuit, IOW...data input circuit, BO-BIO...input buffer circuit. Fig.2 Figure 8) ha broom lol
Claims (1)
れ、かつ、それぞれが電気的に記憶情報の消去が可能と
された複数の不揮発性記憶素子から構成されたメモリア
レイ部と、前記半導体基板主表面の他の半導体領域に形
成された前記メモリアレイ部の動作を制御するための周
辺回路部と、前記半導体基板主表面の周辺部に形成され
た、チップ選択信号を印加するための第1の外部端子お
よび動作制御信号を印加するための第2の外部端子とを
具備して成る半導体記憶回路装置であって、前記第1の
外部端子に印加されるチップ選択信号と前記第2の外部
端子に印加される動作制御信号とに基づいて消去信号を
形成し、該消去信号によって前記メモリアレイ部全体の
不揮発性記憶素子の記憶情報を一括消去せしめるように
成したことを特徴とする半導体記憶回路装置。1. A memory array section formed in a matrix in a semiconductor region on the main surface of a semiconductor substrate, each consisting of a plurality of nonvolatile memory elements each capable of electrically erasing stored information; a peripheral circuit section for controlling the operation of the memory array section formed in another semiconductor region on the main surface of the substrate; and a peripheral circuit section for applying a chip selection signal formed on the peripheral section of the main surface of the semiconductor substrate. A semiconductor memory circuit device comprising a first external terminal and a second external terminal for applying an operation control signal, the semiconductor memory circuit device comprising a chip selection signal applied to the first external terminal and a second external terminal for applying an operation control signal. An erase signal is formed based on an operation control signal applied to an external terminal, and information stored in nonvolatile storage elements in the entire memory array section is erased all at once using the erase signal. Memory circuit device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63121709A JPH023182A (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Semiconductor memory circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63121709A JPH023182A (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Semiconductor memory circuit device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6394179A Division JPS55156370A (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH023182A true JPH023182A (en) | 1990-01-08 |
Family
ID=14817937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63121709A Pending JPH023182A (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Semiconductor memory circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH023182A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06111589A (en) * | 1992-09-11 | 1994-04-22 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Batched-erasure nonvolatile semiconductor memory device |
US5659505A (en) * | 1992-04-07 | 1997-08-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrically programmable and erasable nonvolatile semiconductor memory device and operating method therefor |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP63121709A patent/JPH023182A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5659505A (en) * | 1992-04-07 | 1997-08-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrically programmable and erasable nonvolatile semiconductor memory device and operating method therefor |
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US5898606A (en) * | 1992-04-07 | 1999-04-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrically programmable and erasable nonvolatile semiconductor memory device and operating method therefor |
JPH06111589A (en) * | 1992-09-11 | 1994-04-22 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Batched-erasure nonvolatile semiconductor memory device |
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