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JP2002368143A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

Info

Publication number
JP2002368143A
JP2002368143A JP2001176749A JP2001176749A JP2002368143A JP 2002368143 A JP2002368143 A JP 2002368143A JP 2001176749 A JP2001176749 A JP 2001176749A JP 2001176749 A JP2001176749 A JP 2001176749A JP 2002368143 A JP2002368143 A JP 2002368143A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bipolar transistor
memory cell
layer
transistor
nonvolatile memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001176749A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fukuo Owada
福夫 大和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001176749A priority Critical patent/JP2002368143A/en
Publication of JP2002368143A publication Critical patent/JP2002368143A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリセルのチップ占有面積を減少させる。 【解決手段】 複数のメモリセルMCと、このメモリセ
ルへのデータ入出力を可能とするデータ線DLとを含ん
で半導体記憶装置が構成されるとき、電気的に書き換え
可能な不揮発性メモリ素子21と、この不揮発性メモリ
素子とデータ線との間に設けられたスイッチトランジス
タとを含んで上記メモリセルを構成し、このとき上記ス
イッチトランジスタをバイポーラトランジスタ23と
し、このトランジスタのベース電極と、上記不揮発性メ
モリ素子21のドレイン拡散層とを共通化することで、
スイッチトランジスタ専用ワード線を不要として、メモ
リセルのチップ占有面積の縮小化を達成する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce the chip occupation area of a memory cell. When a semiconductor memory device includes a plurality of memory cells MC and a data line DL capable of inputting and outputting data to and from the memory cells, an electrically rewritable nonvolatile memory element 21 is provided. And a switch transistor provided between the nonvolatile memory element and the data line to constitute the memory cell. At this time, the switch transistor is a bipolar transistor 23, and a base electrode of the transistor is connected to the nonvolatile transistor. By sharing the drain diffusion layer of the non-volatile memory element 21,
A reduction in the chip area occupied by memory cells is achieved by eliminating the need for a word line dedicated to switch transistors.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、例えば電気的にデータの書き換えが可能とされる
EEPROM(エレクトリカリ・イレーザブル・アンド
・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ)に適用し
て有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and is effective when applied to, for example, an electrically erasable EEPROM (electrically erasable and programmable read only memory). Technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置の一例であるEEPRO
Mは、ボード上でデータの書き換えを行うことができ
る。EEPROMには、フローティングゲートを利用し
た構造と異種絶縁物界面のトラップを利用した構造とが
ある。何れも、書き込み消去にトンネル効果を用いるた
め、書き込み、消去電流が極めて小さく、全ビット同時
に消去するモードやページ単位の書き込み、消去など多
機能な製品が開発されている。
2. Description of the Related Art EEPRO is an example of a semiconductor memory device.
M can rewrite data on the board. The EEPROM has a structure using a floating gate and a structure using a trap at an interface between different kinds of insulators. In any case, since the tunnel effect is used for writing and erasing, writing and erasing currents are extremely small, and multifunctional products such as a mode for simultaneously erasing all bits and writing and erasing in page units have been developed.

【0003】フローティングゲートを利用したEEPR
OMは、ドレイン電極の上部に形成されたトンネル酸化
膜を介してフローティングゲート・ドレイン間で電子の
注入及び放出を行う。
EEPR using floating gate
The OM injects and emits electrons between the floating gate and the drain via a tunnel oxide film formed on the drain electrode.

【0004】異種絶縁物界面のトラップを利用したEE
PROMとして、MNOS(metal nitrid
e silicon、又はmetal nitride
semiconductor)メモリがある。このメ
モリは、読み出し速度の高速化、大容量化のため、現在
はシリコンゲートnチャネル型が主流となり、SNOS
(silicon nitride oxide si
licon、又はsilicon nitride o
xide semiconductor)と呼ばれるこ
とがある。書き込みは、ゲートに高電圧を印加し、トン
ネル効果によりトラップに電子を注入することによって
可能とされる。消去は、書き込みの場合とは逆に電界を
印加して、トラップに正孔(ホール)を注入する。
EE using traps at the interface between different insulators
MNOS (metal nitrid) as PROM
e silicon or metal nitride
(semiconductor) memory. In order to increase the readout speed and increase the capacity of this memory, silicon gate n-channel type is now mainstream, and SNOS
(Silicon nitride oxide si
silicon or silicon nitride o
This is sometimes referred to as “xide semiconductor”. Writing is enabled by applying a high voltage to the gate and injecting electrons into the trap by the tunnel effect. In erasing, holes are injected into traps by applying an electric field contrary to the case of writing.

【0005】尚、EEPROMについて記載された文献
の例としては、昭和59年11月30日に株式会社オー
ム社から発行された「LSIハンドブック(第520頁
〜)」がある。
[0005] An example of a document describing an EEPROM is "LSI Handbook (pages 520 to 520)" issued by Ohm Co., Ltd. on November 30, 1984.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】異種絶縁物界面トラッ
プタイプを利用したEEPROMでは、読み出し動作時
に弱いゲート電圧を印加しても電荷が漏洩する。そこ
で、読み出し時にはゲート電圧を0Vとし、デプレショ
ン状態かエンハンスメント状態かの違いにより論理値
“1” “0”の読み出しを可能にしている。そして、
この場合には、読み出し動作時の非選択ビットに電流が
流れないようにするため、不揮発性メモリ素子とデータ
線との間にスイッチトランジスタが設けられる。このス
イッチトランジスタは、MOSトランジスタによって形
成される。メモリの1ビットは、例えば図4に示される
ように、不揮発性メモリ素子21と、これに結合された
MOSトランジスタ22とを含んで1個のメモリセルが
構成される。ここで、MOSトランジスタ22が上記ス
イッチトランジスタであり、非選択ビットにおいて上記
MOSトランジスタはオフ状態に制御される。
In an EEPROM using a different insulator interface trap type, charges leak even when a weak gate voltage is applied during a read operation. Therefore, at the time of reading, the gate voltage is set to 0 V, and reading of logical values "1" and "0" is enabled depending on the difference between the depletion state and the enhancement state. And
In this case, a switch transistor is provided between the nonvolatile memory element and the data line in order to prevent a current from flowing to a non-selected bit in a read operation. This switch transistor is formed by a MOS transistor. For example, as shown in FIG. 4, one bit of the memory includes a nonvolatile memory element 21 and a MOS transistor 22 coupled to the nonvolatile memory element 21 to form one memory cell. Here, the MOS transistor 22 is the switch transistor, and the MOS transistor is controlled to be turned off in a non-selected bit.

【0007】しかしながら、不揮発性メモリ素子21
と、これに結合されたMOSトランジスタ22とを含ん
で1個のメモリセルが構成されるため、1個の素子で1
個のメモリセルが形成されるフラッシュメモリなどと比
較して、メモリセルのチップ占有面積が大きくならざる
を得ず、このことが、メモリセルのチップ占有面積の縮
小化を阻害していることが、本願発明者によって見いだ
された。
However, the nonvolatile memory element 21
And a MOS transistor 22 coupled thereto, constitutes one memory cell.
Compared to a flash memory in which a number of memory cells are formed, the area occupied by the memory cells on the chip must be increased, which hinders the reduction in the area occupied by the chips on the memory cells. Found by the present inventor.

【0008】本発明の目的は、メモリセルのチップ占有
面積を減少させるための技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for reducing a chip area occupied by a memory cell.

【0009】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

【0011】すなわち、複数のメモリセルと、上記メモ
リセルへのデータ入出力を可能とするデータ線とを含ん
で半導体記憶装置が構成されるとき、上記メモリセル
は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ素子と、上
記不揮発性メモリ素子と上記ソース線との間に配置され
たスイッチトランジスタとを含んで構成し、上記スイッ
チトランジスタは、上記不揮発性メモリ素子のソース電
極側に形成されたバイポーラトランジスタとする。
That is, when a semiconductor memory device includes a plurality of memory cells and a data line capable of inputting and outputting data to and from the memory cells, the memory cells are electrically rewritable nonvolatile memory. And a switch transistor disposed between the nonvolatile memory element and the source line, wherein the switch transistor is a bipolar transistor formed on the source electrode side of the nonvolatile memory element. And

【0012】上記した手段によれば、上記不揮発性メモ
リ素子のソース電極側にバイポーラトランジスタを形成
することで、このバイポーラトランジスタのベース電極
を上記不揮発性メモリ素子のソース拡散層と共通化する
ことができ、それによりスイッチトランジスタ専用ワー
ド線が不要とされ、このことが、メモリセルのチップ占
有面積を減少させる。
According to the above means, by forming the bipolar transistor on the source electrode side of the nonvolatile memory element, the base electrode of the bipolar transistor can be shared with the source diffusion layer of the nonvolatile memory element. This eliminates the need for a switch transistor dedicated word line, which reduces the chip occupation area of the memory cell.

【0013】このとき、上記バイポーラトランジスタの
コレクタ電極を形成する層を、上記不揮発性メモリ素子
のP型ウェルと共通化し、上記バイポーラトランジスタ
のベース電極を形成する層を、上記不揮発性メモリ素子
のソース拡散層と共通化することで、上記バイポーラト
ランジスタを縦型構造とすることができ、メモリセル1
個当たりの寸法を小さくすることができる。また、この
とき、上記バイポーラトランジスタのベース電極を形成
する層に、P型インプラ層を積層することにより、上記
バイポーラトランジスタのエミッタ電極を容易に得るこ
とができる。さらに、上記メモリセルの消去動作、書き
込み動作、及び読み出し動作の指示に応じて上記バイポ
ーラトランジスタを動作させるために、上記メモリセル
の消去動作、書き込み動作、及び読み出し動作の指示に
応じて、上記バイポーラトランジスタに供給される電圧
のレベルを切り換えることにより上記バイポーラトラン
ジスタの動作を制御する制御手段を設けることができ
る。
At this time, the layer forming the collector electrode of the bipolar transistor is shared with the P-type well of the nonvolatile memory element, and the layer forming the base electrode of the bipolar transistor is connected to the source of the nonvolatile memory element. By sharing with the diffusion layer, the bipolar transistor can have a vertical structure.
The size per unit can be reduced. At this time, the emitter electrode of the bipolar transistor can be easily obtained by laminating a P-type implantation layer on the layer forming the base electrode of the bipolar transistor. Further, in order to operate the bipolar transistor in accordance with an instruction of an erasing operation, a writing operation, and a reading operation of the memory cell, the bipolar transistor is operated in accordance with an instruction of an erasing operation, a writing operation, and a reading operation of the memory cell. Control means for controlling the operation of the bipolar transistor by switching the level of the voltage supplied to the transistor can be provided.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図29には、本発明にかかる半導
体記憶装置の一例であるEEPROMが示される。同図
に示されるEEPROMは、特に制限されないが、異種
絶縁物界面のトラップを利用したEEPROMとして、
MNOS(metal nitride silico
n、又はmetal nitride semicon
ductor)メモリとされ、公知の半導体集積回路製
造技術により、単結晶シリコン基板などのひとつの半導
体基板に形成される。
FIG. 29 shows an EEPROM which is an example of a semiconductor memory device according to the present invention. The EEPROM shown in FIG. 1 is not particularly limited, but is an EEPROM using a trap at an interface between different kinds of insulators.
MNOS (metal nitride silico)
n or metal nitride semicon
A semiconductor memory is formed on a single semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

【0015】EEPROM30には、ロジックコントロ
ール32、及び入出力コントロール回路33が設けられ
ている。ロジックコントロール32は、接続先となるマ
イクロコンピュータなどのホストから入力される制御用
信号を一時的に格納し、それに基づいて動作ロジックの
制御を行う。入出力コントロール回路33には、ホスト
から入出力されるコマンド、外部アドレス、プログラム
データなどの各種信号が入力され、制御用信号に基づい
てコマンド、外部アドレス、データをそれぞれのコマン
ドレジスタ34、アドレスレジスタ35、データレジス
タ/センスアンプ36に出力する。
The EEPROM 30 is provided with a logic control 32 and an input / output control circuit 33. The logic control 32 temporarily stores a control signal input from a host such as a microcomputer to be connected, and controls the operation logic based on the signal. Various signals such as a command, an external address, and program data input and output from the host are input to the input / output control circuit 33, and the command, the external address, and the data are respectively stored in the command register 34 and the address register based on the control signal. 35, output to the data register / sense amplifier 36.

【0016】アドレスレジスタ35は、後段に配置され
たカラムアドレスバッファ37及びロウアドレスバッフ
ァ38に接続されている。これらカラムアドレスバッフ
ァ37及びロウアドレスバッファ38は、アドレスレジ
スタ35から出力されたアドレスを一時的に格納する。
カラムアドレスバッファ37は、後段に配置されたカラ
ムアドレスデコーダ39に接続されており、ロウアドレ
スバッファ38は、後段に配置されたロウアドレスデコ
ーダ40に接続されている。カラムアドレスデコーダ3
9は、カラムアドレスバッファ37から出力されたカラ
ムアドレス信号をデコードする。ロウアドレスデコーダ
40は、ロウアドレスバッファ38から出力されたロウ
アドレス信号をデコードする。データレジスタ/センス
アンプ36は、制御回路41によって制御される。
The address register 35 is connected to a column address buffer 37 and a row address buffer 38 arranged at a subsequent stage. The column address buffer 37 and the row address buffer 38 temporarily store the address output from the address register 35.
The column address buffer 37 is connected to a column address decoder 39 disposed at a subsequent stage, and the row address buffer 38 is connected to a row address decoder 40 disposed at a subsequent stage. Column address decoder 3
9 decodes the column address signal output from the column address buffer 37. The row address decoder 40 decodes a row address signal output from the row address buffer 38. The data register / sense amplifier 36 is controlled by the control circuit 41.

【0017】データレジスタ/センスアンプ36、ロウ
アドレスデコーダ40には、電気的なデータの電気的な
消去が可能であり、しかもデータの保存に電源が不要な
メモリセルアレイ42が接続されている。メモリセルア
レイ42は、記憶の最小単位であるメモリセルが規則正
しくアレイ状に並べられている。
The data register / sense amplifier 36 and the row address decoder 40 are connected to a memory cell array 42 capable of electrically erasing electrical data and requiring no power supply for storing data. In the memory cell array 42, memory cells, which are the minimum units of storage, are regularly arranged in an array.

【0018】また、入出力コントロール回路33には、
電圧生成制御部43が接続されている。この電圧生成制
御部43は、メモリセルアレイ42の消去、書き込み、
読み出しにおいて必要となる各種レベルの電圧を生成
し、それをメモリセルアレイ42に供給する。
The input / output control circuit 33 includes:
The voltage generation control unit 43 is connected. The voltage generation control unit 43 performs erasing, writing,
A voltage of various levels required for reading is generated and supplied to the memory cell array 42.

【0019】図31には上記メモリセルアレイ42の構
成例が示される。
FIG. 31 shows a configuration example of the memory cell array 42.

【0020】図31に示されるメモリセルアレイ42
は、特に制限されないが、複数のEEPROM用ワード
線EEWLと、複数のソース線SL及びデータ線DLと
が交差するように配置され、その交差箇所にメモリセル
MCが配置される。また、各メモリセルMCを構成する
トランジスタのウェル領域にはウェル給電経路PWを介
してウェル給電が行われる。複数のメモリセルMCは全
て同一構成とされ、後に詳述するように不揮発性メモリ
素子とバイポーラトランジスタとが結合されて成る。
The memory cell array 42 shown in FIG.
Although not particularly limited, a plurality of EEPROM word lines EEWL are arranged to intersect a plurality of source lines SL and data lines DL, and a memory cell MC is arranged at the intersection. Further, well power is supplied to the well region of the transistor constituting each memory cell MC via the well power supply path PW. All of the plurality of memory cells MC have the same configuration, and are formed by combining a nonvolatile memory element and a bipolar transistor, as described in detail later.

【0021】図1には、図31に示される複数のメモリ
セルMCのうちのひとつが代表的に示される。
FIG. 1 representatively shows one of the plurality of memory cells MC shown in FIG.

【0022】図1に示されるようにメモリセルMCは、
ひとつの不揮発性メモリ素子21と、ひとつのバイポー
ラトランジスタ23とが結合されて成る。
As shown in FIG. 1, the memory cell MC
One nonvolatile memory element 21 and one bipolar transistor 23 are combined.

【0023】不揮発性メモリ素子21は、特に制限され
ないが、異種絶縁物界面のトラップを利用したMNOS
素子とされ、通常のMOSトランジスタと同様に、ゲー
ト電極G、ドレイン電極D、及びソース電極Sを有す
る。バイポーラトランジスタ23は、特に制限されない
が、pnp型とされ、ベース電極B、エミッタ電極E、
及びコレクタ電極Cを有する。ここで、このバイポーラ
トランジスタ23が本発明におけるスイッチトランジス
タに相当する。不揮発性メモリ素子21において、ゲー
ト電極はEEPROM用ワード線EEWLに結合され、
ソース電極は上記バイポーラトランジスタ23のベース
電極Bに結合され、ドレイン電極Dはデータ線DLに結合
される。バイポーラトランジスタ23において、ベース
電極Bは上記不揮発性メモリ素子21のソース電極に結
合され、エミッタ電極Eはソース線SLに結合され、コ
レクタ電極Cは、上記不揮発性メモリ素子21のウェル
領域と共通化される。
The nonvolatile memory element 21 is not particularly limited, but may be an MNOS utilizing a trap at an interface between different kinds of insulators.
The device has a gate electrode G, a drain electrode D, and a source electrode S, similarly to a normal MOS transistor. Although not particularly limited, the bipolar transistor 23 is of a pnp type, and has a base electrode B, an emitter electrode E,
And a collector electrode C. Here, the bipolar transistor 23 corresponds to a switch transistor in the present invention. In the nonvolatile memory element 21, the gate electrode is coupled to the EEPROM word line EEWL,
The source electrode is connected to the base electrode B of the bipolar transistor 23, and the drain electrode D is connected to the data line DL. In the bipolar transistor 23, the base electrode B is coupled to the source electrode of the nonvolatile memory element 21, the emitter electrode E is coupled to the source line SL, and the collector electrode C is shared with the well region of the nonvolatile memory element 21. Is done.

【0024】図2には、2個のメモリセルMCのレイア
ウトが示され、図3には、図2における線分A−A’で
の切断断面が示される。
FIG. 2 shows a layout of two memory cells MC, and FIG. 3 shows a cross section taken along line AA ′ in FIG.

【0025】ひとつのメモリセルMCが形成される領域
を活性領域とすると、隣接メモリセルMCの活性領域と
の間は、所定の素子分離領域が形成される。この素子分
離領域は、通常は半導体デバイスの最小加工寸法に等し
くされる。EEPROM用ワード線EEWLに交差する
ように形成されている2本の金属配線MLのうち、一方
がデータ線DLとされ、他方がソース線SLとされる。
このデータ線DL、及びソース線SLは、それぞれスル
ーホールTHを介して半導体領域に結合される。このス
ルーホールTHの中心位置によってこのメモリセルMC
のサイズ201が決定される。後に詳述するが、P型シ
リコン基板(P−sub)に、P型ウェル兼バイポーラ
トランジスタ形成用P型インプラ層(P−well)が
形成され、このP型ウェル兼バイポーラトランジスタ形
成用P型インプラ層(P−well)に、拡散層N
、及びインプラ層(P)が積層されることによっ
て、不揮発性メモリ素子21のソース電極側にバイポー
ラトランジスタ23が形成される。
Assuming that a region where one memory cell MC is formed is an active region, a predetermined element isolation region is formed between the active region and an adjacent memory cell MC. This element isolation region is usually made equal to the minimum processing size of the semiconductor device. One of the two metal wires ML formed so as to cross the EEPROM word line EEWL is a data line DL, and the other is a source line SL.
The data line DL and the source line SL are respectively coupled to the semiconductor region via through holes TH. The memory cell MC depends on the center position of the through hole TH.
Is determined. As will be described later in detail, a P-type well / bipolar transistor forming P-type implant layer (P-well) is formed on a P-type silicon substrate (P-sub), and the P-type well / bipolar transistor forming P-type implanter layer is formed. In the layer (P-well), a diffusion layer N ,
By stacking N + and the implant layer (P), a bipolar transistor 23 is formed on the source electrode side of the nonvolatile memory element 21.

【0026】次に、上記メモリセルMCのさらに具体的
な構成について説明する。
Next, a more specific structure of the memory cell MC will be described.

【0027】図13には、上記メモリセルMCの更に詳
細な断面構造が示される。
FIG. 13 shows a more detailed sectional structure of the memory cell MC.

【0028】1はP型シリコン(Si)基板であり、こ
のP型シリコン(Si)基板には、P型ウェル兼バイポ
ーラトランジスタ形成用P型インプラ層(コレクタ層)
及び素子間を分離するための素子間分離絶縁膜2が形成
される。11Dは第1ドレイン拡散層であり、この第1
ドレイン拡散層11Dには第2ドレイン拡散層が積層さ
れる。11Sは、第1ソース拡散層兼バイポーラトラン
ジスタ形成用N型インプラ層(ベース層)であり、この
第1ソース拡散層兼バイポーラトランジスタ形成用N型
インプラ層11Sには、第2ソース拡散層13S、バイ
ポーラトランジスタ形成用P型インプラ層(エミッタ
層)が積層される。15は、素子を保護するための素子
保護絶縁膜である。16は素子間接続用金属配線であ
り、この素子間接続用金属配線16は、ソース線SLに
相当し、スルーホールによってバイポーラトランジスタ
形成用P型インプラ層(エミッタ層)に結合される。4
は初期しきい値調整用チャネルインプラ層であり、この
初期しきい値調整用チャネルインプラ層4は、メモリセ
ルMCの初期しきい値調整、及びバイポーラトランジス
タにおけるソース・エミッタ間のパンチスルー制御のた
めに設けられる。この初期しきい値調整用チャネルイン
プラ層4の上側にトンネル酸化膜5、電荷蓄積用窒化膜
6、電荷漏洩保護保護酸化膜7、ゲート電極8、ゲート
電極保護絶縁膜9が積層される。10は、拡散層インプ
ラ用スルー膜であり、この拡散層インプラ用スルー膜1
0は、第1ソース拡散層兼バイポーラトランジスタ形成
用N型インプラ層11Sや第1ドレイン拡散層11Dの
インプランテーション時におけるP型シリコン基板1へ
の汚染やダメージ軽減を目的に形成されている。12は
絶縁膜サイドスペーサである。
Reference numeral 1 denotes a P-type silicon (Si) substrate. The P-type silicon (Si) substrate has a P-type implant layer (collector layer) for forming a P-type well and a bipolar transistor.
In addition, an element isolation insulating film 2 for isolating elements is formed. 11D is a first drain diffusion layer.
A second drain diffusion layer is stacked on the drain diffusion layer 11D. 11S is a first source diffusion layer / bipolar transistor forming N-type implanted layer (base layer). The first source diffusion layer / bipolar transistor forming N-type implanted layer 11S includes a second source diffusion layer 13S, A P-type implantation layer (emitter layer) for forming a bipolar transistor is laminated. Reference numeral 15 denotes an element protection insulating film for protecting the element. Reference numeral 16 denotes a metal wiring for element connection. The metal wiring 16 for element connection corresponds to the source line SL, and is coupled to a P-type implanted layer (emitter layer) for forming a bipolar transistor by a through hole. 4
Is a channel implantation layer for initial threshold value adjustment. The channel implantation layer 4 for initial threshold value adjustment is used for adjusting the initial threshold value of the memory cell MC and controlling punch-through between the source and the emitter of the bipolar transistor. Is provided. A tunnel oxide film 5, a charge storage nitride film 6, a charge leakage protection and protection oxide film 7, a gate electrode 8, and a gate electrode protection insulating film 9 are laminated on the channel implantation layer 4 for adjusting the initial threshold value. Reference numeral 10 denotes a through film for diffusion layer implantation, and the through film for diffusion layer implantation 1
Numeral 0 is formed for the purpose of reducing contamination and damage to the P-type silicon substrate 1 during the implantation of the N-type implantation layer 11S for forming the first source diffusion layer and the bipolar transistor and the first drain diffusion layer 11D. Reference numeral 12 denotes an insulating film side spacer.

【0029】ここで、バイポーラトランジスタ23は、
P型ウェル兼バイポーラトランジスタ形成用P型インプ
ラ層(コレクタ層)3、第1ソース拡散層兼バイポーラ
トランジスタ形成用N型インプラ層11S、第2ソース
拡散層13S、及びバイポーラトランジスタ形成用P型
インプラ層(エミッタ層)14の接合によって形成され
る。すなわち、P型ウェル兼バイポーラトランジスタ形
成用P型インプラ層(コレクタ層)3によってバイポー
ラトランジスタ23のコレクタ電極が形成され、第1ソ
ース拡散層兼バイポーラトランジスタ形成用N型インプ
ラ層(ベース層)11Sによってバイポーラトランジス
タ23のベース電極が形成され、バイポーラトランジス
タ形成用P型インプラ層(エミッタ層)14によって、
バイポーラトランジスタ23のエミッタ電極が形成され
る。換言すれば、メモリセルのチップ占有面積の減少を
図るため、EEPROM21のP型ウェルを利用してバ
イポーラトランジスタのコレクタ電極が形成され、EE
PROM21の第1ソース電極層を利用して、バイポー
ラトランジスタ23のエミッタ電極が形成される。
Here, the bipolar transistor 23
P-type well / bipolar transistor forming P-type implant layer (collector layer) 3, first source diffusion layer / bipolar transistor forming N-type implant layer 11S, second source diffusion layer 13S, and bipolar transistor forming P-type implant layer (Emitter layer) 14 is formed by junction. That is, the collector electrode of the bipolar transistor 23 is formed by the P-type well / bipolar transistor forming P-type implantation layer (collector layer) 3, and the first source diffusion layer / bipolar transistor forming N-type implantation layer (base layer) 11S. The base electrode of the bipolar transistor 23 is formed, and the P-type implantation layer (emitter layer) 14 for forming the bipolar transistor forms
An emitter electrode of the bipolar transistor 23 is formed. In other words, the collector electrode of the bipolar transistor is formed using the P-type well of the EEPROM 21 in order to reduce the chip occupied area of the memory cell.
Using the first source electrode layer of the PROM 21, the emitter electrode of the bipolar transistor 23 is formed.

【0030】次に、上記メモリセルMCの製造工程につ
いて、図14〜図28を参照しながら説明する。
Next, the manufacturing process of the memory cell MC will be described with reference to FIGS.

【0031】先ず、図14に示されるように、P型シリ
コン(Si)基板1上に、STI(Shallow T
rench−Isolation)等により素子間分離
絶縁膜2が形成される。次に、図15に示されるよう
に、高エネルギーインプラ装置及びアニール処理により
P型ウェル兼バイポーラトランジスタ形成用P型インプ
ラ層(コレクタ層)3が形成され、図16に示されるよ
うに、メモリセルMCの初期状態のしきい値調整、及び
バイポーラトランジスタにおけるソース・エミッタ間の
パンチスルー制御のための初期しきい値調整用チャネル
インプラ層4が形成される。その後、図17に示される
ように、トンネル酸化膜5が熱処理で形成され、電荷蓄
積窒化膜6がCVD(Chemical−Vapor−
Deposition)法にて形成され、最後に電荷漏
洩保護酸化膜7が熱酸化もしくはCVDによって形成さ
れる。特に制限されないが、トンネル酸化膜5の厚みは
1.5nm程度、電荷蓄積窒化膜6の厚みは18.5n
m程度とされる。そして、図18に示されるように、ゲ
ート電極8を形成し、その上にゲート電極保護絶縁膜9
が積層される。ゲート電極8は、特に制限されないが、
ポリシリコン層とされ、特に制限されないが、200n
m程度とされる。さらに、図19に示されるように、ゲ
ート保護絶縁膜9がホトリソグラフィや、ドライエッチ
ング等によって加工し、それをマスクにして、ゲート電
極8、電荷漏洩保護絶縁膜7、電荷蓄積用窒化膜6、ト
ンネル酸化膜5がドライエッチング等により形成され
る。次に、図20に示されるように、拡散層インプラ用
スルー膜10が熱処理若しくはCVD法によって形成さ
れる。その後、図21に示されるように、第1ソース拡
散層兼バイポーラトランジスタ形成用N型インプラ層1
1Sや第1ドレイン拡散層11Dがインプランテーショ
ンにより形成される。そして、図22に示されるよう
に、LDD(Lightly Doped Drai
n)構造とするため絶縁膜サイドスペーサ12となる膜
をCVD法によって形成する。さらに、図23に示され
るように、ドライエッチング等により絶縁膜サイドスペ
ーサ12が形成される。次に、図24に示されるよう
に、第2ソース拡散層13S、及び第2ドレイン拡散層
13Dがインプランテーションによって形成される。そ
の後、図25に示されるように、バイポーラトランジス
タ23のエミッタ電極となるP型インプラ層14を形成
する。このP型インプラ層14は、ホトリソグラフィを
用いて不揮発性メモリ素子21のソース電極側にのみ形
成する。そして、図26に示されるように、素子保護絶
縁膜15が、CVD法により形成される。さらに、図2
7に示されるように、金属配線と端子間を接続するため
の穴を、ホトリソグラフィ及びドライエッチングにより
開口する。その後、図19に示されるように、素子間接
続用金属配線16をPVD(Physical−Vap
or−Deposition)法によって形成した後、
それをホトリソグラフィや、ドライエッチングなどによ
り加工することによって、図13に示される断面構造の
メモリセルMCが得られる。
First, as shown in FIG. 14, an STI (Shallow T) is formed on a P-type silicon (Si) substrate 1.
The element isolation insulating film 2 is formed by a trench-isolation or the like. Next, as shown in FIG. 15, a P-type implanter layer (collector layer) 3 for forming a P-type well and a bipolar transistor is formed by a high-energy implantation device and an annealing process, and as shown in FIG. An initial threshold value adjusting channel implant layer 4 is formed for adjusting the threshold value in the initial state of the MC and controlling punch-through between the source and the emitter of the bipolar transistor. Thereafter, as shown in FIG. 17, a tunnel oxide film 5 is formed by heat treatment, and a charge storage nitride film 6 is formed by CVD (Chemical-Vapor-).
The charge leakage protection oxide film 7 is finally formed by thermal oxidation or CVD. Although not particularly limited, the thickness of the tunnel oxide film 5 is about 1.5 nm, and the thickness of the charge storage nitride film 6 is 18.5 n.
m. Then, as shown in FIG. 18, a gate electrode 8 is formed, and a gate electrode protection insulating film 9 is formed thereon.
Are laminated. Although the gate electrode 8 is not particularly limited,
It is a polysilicon layer, and although not particularly limited, 200 n
m. Further, as shown in FIG. 19, the gate protection insulating film 9 is processed by photolithography, dry etching, or the like, and using the mask as a mask, the gate electrode 8, the charge leakage protection insulating film 7, the charge storage nitride film 6 is formed. Then, a tunnel oxide film 5 is formed by dry etching or the like. Next, as shown in FIG. 20, a through film 10 for diffusion layer implantation is formed by a heat treatment or a CVD method. Thereafter, as shown in FIG. 21, the N-type implantation layer 1 for forming the first source diffusion layer and the bipolar transistor is formed.
1S and the first drain diffusion layer 11D are formed by implantation. Then, as shown in FIG. 22, LDD (Lightly Doped Drain)
n) To form a structure, a film to be the insulating film side spacer 12 is formed by a CVD method. Further, as shown in FIG. 23, insulating film side spacers 12 are formed by dry etching or the like. Next, as shown in FIG. 24, a second source diffusion layer 13S and a second drain diffusion layer 13D are formed by implantation. Thereafter, as shown in FIG. 25, a P-type implant layer 14 serving as an emitter electrode of the bipolar transistor 23 is formed. The P-type implant layer 14 is formed only on the source electrode side of the nonvolatile memory element 21 by using photolithography. Then, as shown in FIG. 26, the element protection insulating film 15 is formed by the CVD method. Further, FIG.
As shown in FIG. 7, a hole for connecting between the metal wiring and the terminal is opened by photolithography and dry etching. After that, as shown in FIG. 19, the metal wiring 16 for connection between elements is PVD (Physical-Vap).
or-deposition) method,
By processing it by photolithography or dry etching, a memory cell MC having a cross-sectional structure shown in FIG. 13 is obtained.

【0032】次に、上記のように構成されたメモリセル
MCの動作について、図7乃至図12を参照しながら説
明する。
Next, the operation of the memory cell MC configured as described above will be described with reference to FIGS.

【0033】先ず、消去動作について説明する。First, the erasing operation will be described.

【0034】消去動作の場合、図7及び図20に示され
るように、電圧生成制御部43(図29参照)の制御に
より、EEPROM用ワード線EEWLが−9.5Vと
され、ソース線SLが1.5Vとされ、データ線DLが
1.5Vとされ、ウェル給電経路PWが1.5Vとされ
る。これにより、電荷蓄積用窒化膜6(トラップ)に正
孔(ホール)が注入される。このとき、バイポーラトラ
ンジスタ23はオフ状態とされる。
In the case of the erasing operation, as shown in FIGS. 7 and 20, under control of the voltage generation control unit 43 (see FIG. 29), the EEPROM word line EEWL is set to -9.5 V, and the source line SL is set. The voltage is set to 1.5 V, the data line DL is set to 1.5 V, and the well power supply path PW is set to 1.5 V. As a result, holes are injected into the charge storage nitride film 6 (trap). At this time, the bipolar transistor 23 is turned off.

【0035】次に、書き込み動作について説明する。Next, the write operation will be described.

【0036】書き込み動作の場合、図9及び図10に示
されるように、電圧生成制御部43の制御により、EE
PROM用ワード線EEWLが3Vにされ、ソース線S
Lが−9.5V、データ線DLが−9.5Vとされ、ウ
ェル給電経路PWが−9.5Vとされる。これにより、
図10に示されるように、トンネル効果により、ソース
電極側から電荷蓄積用窒化膜6(トラップ)に電子が注
入される。このとき、バイポーラトランジスタ23はオ
フ状態とされる。
In the case of a write operation, as shown in FIGS. 9 and 10, EE is controlled by the voltage generation control unit 43.
The PROM word line EEWL is set to 3V and the source line S
L is set to -9.5 V, the data line DL is set to -9.5 V, and the well power supply path PW is set to -9.5 V. This allows
As shown in FIG. 10, electrons are injected into the charge storage nitride film 6 (trap) from the source electrode side by the tunnel effect. At this time, the bipolar transistor 23 is turned off.

【0037】次に、読み出し動作について説明する。Next, the read operation will be described.

【0038】読み出し動作の場合、図11及び図12に
示されるように、電圧生成制御部43の制御により、E
EPROM用ワード線EEWLが0Vにされ、データ線
DLが1.5Vとされ、ソース線SLが3Vとされ、ウ
ェル給電経路PWが0Vとされる。消去状態でチャネル
が形成されるとデータ電位(1.5V)がバイポーラト
ランジスタ23のベース電極に供給されることによっ
て、当該バイポーラトランジスタ23がオン状態とさ
れ、これにより、図12に示されるように、バイポーラ
トランジスタ23に読み出し電流が流れる。尚、書き込
みにより、ドレイン電極側から電荷蓄積用窒化膜6(ト
ラップ)に電子が注入されている場合には、ドレイン電
位(1.5V)がバイポーラトランジスタ23のベース
電極に供給されないため、バイポーラトランジスタ23
はオンされない。従ってこの場合には、バイポーラトラ
ンジスタ23に読み出し電流は流れない。
In the case of a read operation, as shown in FIGS.
The EPROM word line EEWL is set to 0V, the data line DL is set to 1.5V, the source line SL is set to 3V, and the well power supply path PW is set to 0V. When the channel is formed in the erased state, the data potential (1.5 V) is supplied to the base electrode of the bipolar transistor 23, so that the bipolar transistor 23 is turned on. As a result, as shown in FIG. , A read current flows through the bipolar transistor 23. When electrons are injected into the charge storage nitride film 6 (trap) from the drain electrode side by writing, the drain potential (1.5 V) is not supplied to the base electrode of the bipolar transistor 23. 23
Is not turned on. Therefore, in this case, no read current flows through the bipolar transistor 23.

【0039】次に、上記EEPROM30の比較対象と
されるメモリについて説明する。
Next, a memory to be compared with the EEPROM 30 will be described.

【0040】図30には、上記EEPROM30の比較
対象とされるメモリにおけるメモリセルアレイ420が
示される。
FIG. 30 shows a memory cell array 420 in a memory to be compared with the EEPROM 30.

【0041】このメモリセルアレイ420は、上記EE
PROM30におけるメモリセルアレイ42(図31参
照)と同様に、複数のEEPROM用ワード線EEWL
と、複数のソース線SL及びデータ線DLとが交差する
ように配置され、その交差箇所にメモリセルMCが配置
され、また、各メモリセルMCを構成するトランジスタ
のウェル領域にはウェル給電経路PWを介してウェル給
電が行われるようになっているが、メモリセルMCの構
成が大きく異なる。すなわち、図31に示されるメモリ
セルアレイを構成するメモリセルMCが、図1に示され
るように不揮発性メモリ素子21とバイポーラトランジ
スタ23とを含んで成るのに対して、図30に示される
メモリセルアレイ420は、図4に示されるように不揮
発性メモリ素子21とMOSトランジスタ22とを含ん
で成る。また、上記MOSトランジスタ22が設けられ
ることに対応して、上記EEPROM用ワード線EEW
Lに並行にスイッチ用ワード線SWWLが設けられる。
上記MOSトランジスタ22は、nチャネル型とされ、
不揮発性メモリ素子21のドレイン電極をデータ線DL
に選択的に結合するためのスイッチとして機能する。M
OSトランジスタ22のドレイン電極はデータ線DLに
結合される。MOSトランジスタ22のゲート電極は、
スイッチ用ワード線SWWLに結合される。MOSトラ
ンジスタ22のソース電極は不揮発性メモリ素子21の
ドレイン電極に結合される。スイッチ用ワード線SWW
LがハイレベルにされてMOSトランジスタ22がオン
された場合にのみ、EEPROM素子21のドレイン電
極がデータ線DLに導通される。
The memory cell array 420 has the EE
Similar to the memory cell array 42 in the PROM 30 (see FIG. 31), a plurality of EEPROM word lines EEWL
And a plurality of source lines SL and data lines DL are arranged to intersect, memory cells MC are arranged at the intersections, and a well power supply path PW is provided in a well region of a transistor constituting each memory cell MC. , But the configuration of the memory cell MC is greatly different. In other words, the memory cell MC forming the memory cell array shown in FIG. 31 includes a nonvolatile memory element 21 and a bipolar transistor 23 as shown in FIG. 1, whereas the memory cell array shown in FIG. The 420 includes the nonvolatile memory element 21 and the MOS transistor 22 as shown in FIG. In response to the provision of the MOS transistor 22, the EEPROM word line EEW is provided.
A switching word line SWWL is provided in parallel with L.
The MOS transistor 22 is of an n-channel type,
Connect the drain electrode of the nonvolatile memory element 21 to the data line DL.
Function as a switch for selective coupling to M
The drain electrode of OS transistor 22 is coupled to data line DL. The gate electrode of the MOS transistor 22 is
It is coupled to the switch word line SWWL. The source electrode of MOS transistor 22 is coupled to the drain electrode of nonvolatile memory element 21. Switch word line SWW
Only when L is set to the high level and the MOS transistor 22 is turned on, the drain electrode of the EEPROM element 21 is conducted to the data line DL.

【0042】図5には、図4に示されるメモリセル2個
分のレイアウトが示され、図6には図5における線分A
−A’での切断断面が示される。
FIG. 5 shows a layout of two memory cells shown in FIG. 4, and FIG. 6 shows a line segment A in FIG.
A cross section at -A 'is shown.

【0043】EEPROM用ワード線EEWL、及びス
イッチ用ワード線SWWLの直下にはそれぞれ不揮発性
メモリ素子21、及びMOSトランジスタ22が形成さ
れる。このように、EEPROM用ワード線EEWL、
及びスイッチ用ワード線SWWLが並行して設けられる
ことにより、その間には、少なくてもデバイス素子の最
小加工寸法が含まれる。メモリセルMC1個分のセルサ
イズ501は、大きくならざるを得ない。
A nonvolatile memory element 21 and a MOS transistor 22 are formed immediately below the EEPROM word line EEWL and the switch word line SWWL, respectively. Thus, the EEPROM word lines EEWL,
In addition, since the switching word lines SWWL are provided in parallel, at least the minimum processing dimension of the device element is included between them. The cell size 501 for one memory cell MC must be large.

【0044】これに対して、図1乃至図3に示されるメ
モリセルMCは、上記MOSトランジスタ22に代えて
バイポーラトランジスタ23が適用されることによっ
て、スイッチ用ワード線SWWLが不要とされ、しか
も、このバイポーラトランジスタ23は、EEPROM
21のP型ウェルとバイポーラトランジスタ23のコレ
クタ層とが共通化され、EEPROM21のソース拡散
層とバイポーラトランジスタ23のベース層とが共通化
された縦型構造とされているため、EEPROM21と
は別にバイポーラトランジスタ23が設けられているに
もかかわらず、メモリセルMC1個分のセルサイズ20
1は、図4乃至図6に示されるメモリセルMC1個分の
セルサイズ501のほぼ1/2で済む。このようにメモ
リセルMCのサイズを小さくすることができるので、そ
のようなメモリセルMCをアレイ状に配列して成るメモ
リセルアレイのチップ占有面積の低減を図ることができ
る。
On the other hand, in the memory cell MC shown in FIGS. 1 to 3, the bipolar transistor 23 is used in place of the MOS transistor 22, so that the switching word line SWWL is not required. This bipolar transistor 23 is an EEPROM
Since the P-type well 21 and the collector layer of the bipolar transistor 23 have a common structure, and the source diffusion layer of the EEPROM 21 and the base layer of the bipolar transistor 23 have a vertical structure, the bipolar structure is separate from the EEPROM 21. Despite the provision of transistor 23, cell size 20 for one memory cell MC
1 is approximately half the cell size 501 of one memory cell MC shown in FIGS. Since the size of the memory cells MC can be reduced in this way, the chip occupation area of a memory cell array in which such memory cells MC are arranged in an array can be reduced.

【0045】上記の例によれば、以下の作用効果を得る
ことができる。
According to the above example, the following functions and effects can be obtained.

【0046】(1)不揮発性メモリ素子21のドレイン
電極側に形成されたバイポーラトランジスタ23のベー
ス電極と上記不揮発性メモリ素子21のソース拡散層と
が共通化でき、そうすることで、スイッチトランジスタ
専用ワード線が不要とされるから、メモリセルのチップ
占有面積の縮小が可能とされる。
(1) The base electrode of the bipolar transistor 23 formed on the drain electrode side of the non-volatile memory element 21 and the source diffusion layer of the non-volatile memory element 21 can be used in common. Since the word line is not required, the chip area occupied by the memory cell can be reduced.

【0047】(2)バイポーラトランジスタ23のコレ
クタ電極を形成する層を、上記不揮発性メモリ素子21
のP型ウェルと共通化し、上記バイポーラトランジスタ
23のベース電極を形成する層を、上記不揮発性メモリ
素子21のソース拡散層と共通化することにより、上記
バイポーラトランジスタ23を縦型構造とすることがで
き、メモリセルのチップ占有面積の縮小化を図ることが
できる。
(2) The layer forming the collector electrode of the bipolar transistor 23 is
By making the layer forming the base electrode of the bipolar transistor 23 common with the source diffusion layer of the nonvolatile memory element 21, the bipolar transistor 23 has a vertical structure. As a result, the chip occupied area of the memory cell can be reduced.

【0048】(3)バイポーラトランジスタ23のコレ
クタ電極を形成する層を、上記不揮発性メモリ素子21
のP型ウェルと共通化し、上記バイポーラトランジスタ
23のベース電極を形成する層を、上記不揮発性メモリ
素子21のソース拡散層と共通化するとき、上記バイポ
ーラトランジスタ23のベース電極を形成する層にP型
インプラ層を積層することにより、上記バイポーラトラ
ンジスタ23のエミッタ電極を簡単に形成することがで
きる。
(3) The layer forming the collector electrode of the bipolar transistor 23 is
When the layer forming the base electrode of the bipolar transistor 23 is shared with the source diffusion layer of the nonvolatile memory element 21, the layer forming the base electrode of the bipolar transistor 23 is By stacking the mold implantation layers, the emitter electrode of the bipolar transistor 23 can be easily formed.

【0049】(4)メモリセルMCの消去動作、書き込
み動作、及び読み出し動作の指示に応じて上記バイポー
ラトランジスタ23を動作させるために、上記メモリセ
ルMCの消去動作、書き込み動作、及び読み出し動作の
指示に応じて、上記バイポーラトランジスタ23に供給
される電圧のレベルを切り換えることにより上記バイポ
ーラトランジスタ23の動作を制御する電圧生成制御部
43を設けることで、メモリセルMCの消去動作、書き
込み動作、及び読み出し動作が可能とされる。
(4) In order to operate the bipolar transistor 23 in response to the instructions of the erasing operation, the writing operation, and the reading operation of the memory cell MC, the erasing operation, the writing operation, and the reading operation instruction of the memory cell MC are performed. The voltage generation control unit 43 that controls the operation of the bipolar transistor 23 by switching the level of the voltage supplied to the bipolar transistor 23 in accordance with the erasing operation, the writing operation, and the reading operation of the memory cell MC is provided. Operation is enabled.

【0050】以上本発明者によってなされた発明を具体
的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ
とはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described above, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the invention.

【0051】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるMNO
S素子を有するものについて説明したが、EEPROM
に広く適用することができる。
In the above description, the invention made mainly by the present inventor is described in the MNO
The one having the S element has been described.
Can be widely applied to.

【0052】本発明は、少なくとも電気的に書き換え可
能な不揮発性メモリ素子を含むことを条件に適用するこ
とができる。
The present invention can be applied on the condition that it includes at least an electrically rewritable nonvolatile memory element.

【0053】[0053]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0054】すなわち、不揮発性メモリ素子のソース電
極側に形成されたバイポーラトランジスタのベース電極
と上記不揮発性メモリ素子のソース拡散層とが共通化で
き、そうすることで、スイッチトランジスタ専用ワード
線が不要とされるから、メモリセルのチップ占有面積を
縮小することができる。
That is, the base electrode of the bipolar transistor formed on the source electrode side of the non-volatile memory element can be shared with the source diffusion layer of the non-volatile memory element. Therefore, the chip occupation area of the memory cell can be reduced.

【0055】バイポーラトランジスタのコレクタ電極を
形成する層を、上記不揮発性メモリ素子のP型ウェルと
共通化し、上記バイポーラトランジスタのベース電極を
形成する層を、上記不揮発性メモリ素子のソース拡散層
と共通化することにより、上記バイポーラトランジスタ
を縦型構造とすることができ、メモリセルのチップ占有
面積の縮小化を図ることができる。
The layer forming the collector electrode of the bipolar transistor is shared with the P-type well of the nonvolatile memory element, and the layer forming the base electrode of the bipolar transistor is shared with the source diffusion layer of the nonvolatile memory element. By doing so, the bipolar transistor can have a vertical structure, and the chip occupation area of the memory cell can be reduced.

【0056】バイポーラトランジスタのコレクタ電極を
形成する層を、上記不揮発性メモリ素子のP型ウェルと
共通化し、上記バイポーラトランジスタのベース電極を
形成する層を、上記不揮発性メモリ素子のソース拡散層
と共通化するとき、上記バイポーラトランジスタのベー
ス電極を形成する層にP型インプラ層を積層することに
より、上記バイポーラトランジスタのエミッタ電極を簡
単に形成することができる。
The layer forming the collector electrode of the bipolar transistor is shared with the P-type well of the nonvolatile memory element, and the layer forming the base electrode of the bipolar transistor is shared with the source diffusion layer of the nonvolatile memory element. When forming the bipolar transistor, an emitter electrode of the bipolar transistor can be easily formed by laminating a P-type implantation layer on a layer forming a base electrode of the bipolar transistor.

【0057】メモリセルの消去動作、書き込み動作、及
び読み出し動作の指示に応じて上記バイポーラトランジ
スタ23を動作させるために、上記メモリセルMCの消
去動作、書き込み動作、及び読み出し動作の指示に応じ
て、上記バイポーラトランジスタに供給される電圧のレ
ベルを切り換えることにより上記バイポーラトランジス
タの動作を制御する電圧生成制御部を設け、メモリセル
MCの消去動作、書き込み動作、及び読み出し動作制御
の適正化を図ることができる。
In order to operate the bipolar transistor 23 in accordance with the instructions of the erasing operation, the writing operation, and the reading operation of the memory cell, in response to the instructions of the erasing operation, the writing operation, and the reading operation of the memory cell MC, By providing a voltage generation control unit for controlling the operation of the bipolar transistor by switching the level of the voltage supplied to the bipolar transistor, the erase operation, the write operation, and the read operation control of the memory cell MC can be optimized. it can.

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

【図1】本発明にかかる半導体記憶装置の一例であるE
EPROMにおけるメモリセルの構成例回路図である。
FIG. 1 is an example of a semiconductor memory device according to the present invention;
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a memory cell in an EPROM.

【図2】上記メモリセルのレイアウト平面図である。FIG. 2 is a layout plan view of the memory cell.

【図3】図2における線分A−A’の切断断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2;

【図4】上記EEPROMの比較対象とされるメモリに
おけるメモリセルの構成例回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory cell in a memory to be compared with the EEPROM.

【図5】図4に示されるメモリセルのレイアウト平面図
である。
FIG. 5 is a layout plan view of the memory cell shown in FIG. 4;

【図6】図5における線分A−A’の切断断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 5;

【図7】上記メモリセルの消去動作を説明するための回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining an erase operation of the memory cell.

【図8】上記メモリセルの消去動作の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an erase operation of the memory cell.

【図9】上記メモリセルの書き込み動作を説明するため
の回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram for explaining a write operation of the memory cell.

【図10】上記メモリセルの書き込み動作の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a write operation of the memory cell.

【図11】上記メモリセルの読み出し動作を説明するた
めの回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram for explaining a read operation of the memory cell.

【図12】上記メモリセルの読み出し動作の説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a read operation of the memory cell.

【図13】本発明にかかる半導体記憶装置の一例である
EEPROMにおけるメモリセルの断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a memory cell in an EEPROM which is an example of a semiconductor memory device according to the present invention.

【図14】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
14 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図15】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図16】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
16 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図17】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
17 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図18】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
18 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図19】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
19 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図20】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
20 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図21】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
21 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図22】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
FIG. 22 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図23】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
23 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図24】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
24 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図25】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 13;

【図26】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
26 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図27】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図28】図13に示されるメモリセルの製造工程の説
明図である。
28 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.

【図29】本発明にかかる半導体記憶装置の一例である
EEPROMの全体的な構成例ブロック図である。
FIG. 29 is a block diagram of an overall configuration example of an EEPROM which is an example of a semiconductor memory device according to the present invention.

【図30】本発明にかかる半導体記憶装置の一例である
EEPROMの比較対象とされるメモリにおけるメモリ
セルアレイの構成例回路図である。
FIG. 30 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory cell array in a memory to be compared with an EEPROM which is an example of a semiconductor memory device according to the present invention.

【図31】図29に示されるEEPROMにおけるメモ
リセルアレイの構成例回路図である。
FIG. 31 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory cell array in the EEPROM shown in FIG. 29;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 不揮発性メモリ素子 23 バイポーラトランジスタ 30 EEPROM 41 制御回路 42 メモリセルアレイ 43 電圧生成制御部 MC メモリセル DL データ線 SL ソース線 EEWL EEPROM用ワード線 Reference Signs List 21 nonvolatile memory element 23 bipolar transistor 30 EEPROM 41 control circuit 42 memory cell array 43 voltage generation control unit MC memory cell DL data line SL source line EEWL EEPROM word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B025 AA04 AB01 AC02 AE00 AE08 5F083 EP18 EP21 EP61 EP63 EP67 EP68 ER09 ER11 KA01 MA06 MA19 PR09 PR29 PR36 5F101 BA46 BD03 BD09 BD14 BD18 BD22 BD31 BD35 BD36 BE02 BE05 BE07 BH09 BH19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5B025 AA04 AB01 AC02 AE00 AE08 5F083 EP18 EP21 EP61 EP63 EP67 EP68 ER09 ER11 KA01 MA06 MA19 PR09 PR29 PR36 5F101 BA46 BD03 BD09 BD14 BD18 BD22 BD31 BD35 BD36 BE02 BE05 BE07 BH09 BH

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のメモリセルと、上記メモリセルへ
のデータ入出力を可能とするデータ線とを含む半導体記
憶装置であって、 上記メモリセルは、電気的に書き換え可能な不揮発性メ
モリ素子と、上記不揮発性メモリ素子と上記データ線と
の間に配置されたスイッチトランジスタとを含み、 上記スイッチトランジスタは、上記不揮発性メモリ素子
のドレイン電極側に形成されたバイポーラトランジスタ
とされたことを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device comprising: a plurality of memory cells; and a data line capable of inputting and outputting data to and from the memory cells, wherein the memory cells are electrically rewritable nonvolatile memory elements. And a switch transistor disposed between the nonvolatile memory element and the data line, wherein the switch transistor is a bipolar transistor formed on a drain electrode side of the nonvolatile memory element. Semiconductor storage device.
【請求項2】 上記バイポーラトランジスタのコレクタ
電極を形成する層は、上記不揮発性メモリ素子のP型ウ
ェルと共通化され、上記バイポーラトランジスタのベー
ス電極を形成する層は、上記不揮発性メモリ素子のソー
ス拡散層と共通化される請求項1記載の半導体記憶装
置。
2. A layer forming a collector electrode of the bipolar transistor is shared with a P-type well of the nonvolatile memory element, and a layer forming a base electrode of the bipolar transistor is formed on a source of the nonvolatile memory element. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is shared with a diffusion layer.
【請求項3】 上記バイポーラトランジスタのコレクタ
電極を形成する層は、上記不揮発性メモリ素子のP型ウ
ェルと共通化され、上記バイポーラトランジスタのベー
ス電極を形成する層は、上記不揮発性メモリ素子のソー
ス拡散層と共通化され、且つ、上記バイポーラトランジ
スタのベース電極を形成する層に、上記バイポーラトラ
ンジスタのエミッタ電極を形成するためのP型インプラ
層が積層されて成る請求項1記載の半導体記憶装置。
3. A layer forming a collector electrode of the bipolar transistor is shared with a P-type well of the nonvolatile memory element, and a layer forming a base electrode of the bipolar transistor is formed on a source of the nonvolatile memory element. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a P-type implantation layer for forming an emitter electrode of said bipolar transistor is laminated on a layer which is shared with a diffusion layer and forms a base electrode of said bipolar transistor.
【請求項4】 上記メモリセルの消去動作、書き込み動
作、及び読み出し動作の指示に応じて、上記バイポーラ
トランジスタに供給される電圧のレベルを切り換えるこ
とにより上記バイポーラトランジスタの動作を制御する
制御手段を含む請求項1乃至3の何れか1項記載の半導
体記憶装置。
4. A control means for controlling an operation of the bipolar transistor by switching a level of a voltage supplied to the bipolar transistor in accordance with an instruction of an erase operation, a write operation, and a read operation of the memory cell. The semiconductor memory device according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5434594B2 (en) * 2007-08-16 2014-03-05 日本電気株式会社 Nonvolatile semiconductor memory device
JP2016115382A (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社フローディア Nonvolatile semiconductor memory device

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WO2016098706A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社フローディア Nonvolatile semiconductor storage device
US10102911B2 (en) 2014-12-15 2018-10-16 Floadia Corporation Non-volatile semiconductor storage device for reducing the number of memory cells arranged along a control to which a memory gate voltage is applied

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