Das
vorliegende Patent bezieht sich auf eine gleichzeitig anhängige Anmeldung
mit dem Titel A FLASH EPROM TRANSISTOR ARRAY AND METHOD FOR MANUFACTURING
THE SA-ME, die am selben
Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde, von den Erfindern
Shone et al., und die im Besitz desselben Anmelders ist, wie die
vorliegende Anmeldung jetzt und zum Zeitpunkt der Erfindung.The
This patent relates to a co-pending application
titled A FLASH EPROM TRANSISTOR ARRAY AND METHOD FOR MANUFACTURING
THE SA-ME, the same
The day the present application was filed by the inventors
Shone et al., And owned by the same Applicant, as the
present application now and at the time of the invention.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Flash-EPROM-Speichertechnologie
und genauer gesagt auf eine verbesserte Flash-EPROM-Speicherarchitektur
und Datenzellaufbau.The
The present invention relates to flash EPROM memory technology
and more particularly to an improved flash EPROM memory architecture
and data cell construction.
Beschreibung des verwandten
Standes der TechnikDescription of the related
State of the art
Flash-EPROMs
sind eine wachsende Klasse nicht flüchtiger integrierter Speicherschaltkreise.
Diese Flash-EPROMs haben die Fähigkeit
des elektrischen Löschens,
Programmierens und Lesens einer Speicherzelle in dem Chip. Die Speicherzelle
in einem Flash-EPROM wird gebildet unter Verwendung von Transistoren
mit sogenanntem erdfreiem bzw. potentialfreiem Gate, in welchen
die Daten in einer Zelle gespeichert werden, indem das potentialfreie Gate
geladen oder entladen wird. Das potentialfreie Gate besteht aus
einem leiffähigen
Material, typischerweise hergestellt aus Polysilicium, welches von dem
Kanal des Transistors durch eine dünne Oxidschicht oder ein anderes
Isoliermaterial getrennt ist und welches gegenüber dem Steuergate oder der Wortleitung
des Transistors durch eine zweite Schicht aus einem isolierenden
Material isoliert ist.Flash EPROM
are a growing class of non-volatile memory integrated circuits.
These flash EPROMs have the capability
of electrical deletion,
Programming and reading a memory cell in the chip. The memory cell
in a flash EPROM is formed using transistors
with so-called floating gate, in which
the data is stored in a cell by the floating gate
loaded or unloaded. The floating gate consists of
a leiffähigen
Material typically made of polysilicon, which is derived from the
Channel of the transistor through a thin oxide layer or another
Insulating material is separated and which opposite the control gate or the word line
of the transistor through a second layer of insulating
Material is isolated.
Daten
werden in der Speicherzelle gespeichert, indem das potentialfreie
Gate geladen oder entladen wird. Das potentialfreie Gate wird durch
einen Fowler-Nordheim-Tunnelmechanismus geladen, indem eine große positive
Spannung zwischen dem Gate und der Source oder der Drain bereitgestellt wird.
Dies bewirkt, daß Elektronen
durch den dünnen Isolator
hindurch in das potentialfreie Gate injiziert werden. Alternativ
kann auch ein Lawineninjektionsmechanismus verwendet werden, indem
Potentiale angelegt werden, um hochenergetische Elektronen in dem
Kanal der Zelle zu induzieren, welche durch den Isolator in das
erdfreie Gate injiziert werden. Wenn das potentialfreie Gate geladen
ist, wird die Schwellwertspannung, welche verursacht, daß die Speicherzelle
leitet, über
die Spannung hinaus erhöht,
die während
eines Lesevorgangs an der Wortleitung angelegt wird. Demnach leitet
eine geladene Zelle nicht, wenn sie während eines Lesevorgangs adressiert
wird. Der nicht leitende Zustand der Zelle kann interpretiert werden
als eine binäre
1 oder 0, je nach der Polarität
der Abfrageschaltung.dates
are stored in the memory cell by the potential-free
Gate is charged or discharged. The floating gate is going through
Loaded a Fowler-Nordheim tunneling mechanism, adding a big positive
Voltage between the gate and the source or the drain is provided.
This causes electrons
through the thin insulator
be injected into the floating gate. alternative
An avalanche injection mechanism can also be used by
Potentials are applied to high energy electrons in the
Channel of the cell to be induced by the insulator in the
floating gate to be injected. When the floating gate is charged
is the threshold voltage, which causes the memory cell
conducts, over
the tension increases,
the while
a read operation is applied to the word line. Accordingly, directs
a loaded cell does not when it addresses during a read
becomes. The non-conductive state of the cell can be interpreted
as a binary
1 or 0, depending on the polarity
the polling circuit.
Das
potentialfreie Gate wird entladen, um den entgegengesetzten Speicherzustand
bereitzustellen. Diese Funktion wird typischerweise durch einen
F-N-Tunnelmechanismus zwischen dem potentialfreien Gate und der
Source oder der Drain des Transistors oder zwischen dem potentialfreien
Gate und dem Substrat ausgeführt.
Beispielsweise kann das potentialfreie Gate durch die Source entladen werden,
indem eine große
positive Spannung von der Source zu dem Gate bereitgestellt wird,
während
die Drain auf einem erdfreien Potential bzw. potentialfrei (schwebend)
gehalten wird.The
potential-free gate is discharged to the opposite memory state
provide. This feature is typically done by a
F-N tunneling mechanism between the floating gate and the
Source or the drain of the transistor or between the potential-free
Gate and the substrate executed.
For example, the floating gate can be discharged through the source,
by having a big one
providing positive voltage from the source to the gate,
while
the drain on a floating potential or potential-free (floating)
is held.
Die
hohen Spannungen, die verwendet werden, um das potentialfreie Gate
zu laden und zu entladen, bringen beträchtliche Einschränkungen
in der Ausgestaltung von Flash-Speichereinrichtungen
mit sich, insbesondere wenn die Zellabmessungen und Prozeßspezifikationen
in ihren Maßen
reduziert werden. Einzelheiten, welche den Aufbau und die Funktion
von Flash-EPROMs
nach dem Stand der Technik betreffen, findet man bei Durchsicht
der folgenden US-Patente,
die zum Zwecke der Lehre über
den Hintergrund der entsprechenden Technologie hier durch die Bezugnahme
aufgenommen werden:The
high voltages that are used to the floating gate
to load and unload, bring considerable restrictions
in the design of flash memory devices
with, especially if the cell dimensions and process specifications
in their dimensions
be reduced. Details of the structure and function
from flash EPROMs
according to the prior art, it is found in review
the following US patents,
who for the purpose of teaching over
the background of the corresponding technology here by reference
to be included:
-
Bergemont et al., US-Patent Nr. 5,012,446, ausgegeben am
30. April 1991,Bergemont et al., U.S. Patent No. 5,012,446, issued to
April 30, 1991,
-
Mukherjee et al., US-Patent Nr. 4,698,787, ausgegeben am 6.
Oktober 1987 undMukherjee et al., U.S. Patent No. 4,698,787, issued 6
October 1987 and
-
Holler et al., US-Patent Nr. 4,780,423, ausgegeben am 25. Oktober
1988.Holler et al., U.S. Patent No. 4,780,423, issued October 25
1988th
Weitere
fortgeschrittene Technologie, welche integrierte Flash-EPROM-Schaltkreise
betrifft, wird in der europäischen
Patentanmeldung Nr. 90 104 002.2 von Belleza dargelegt, veröffentlicht
am 12. September 1990, von Woo et al., "A Novel Memory Cell Using Flash Array
Contactless EPROM (FACE) Technology", IEDM 1990, veröffentlicht von IEEE, S. 91-94.
Weiterhin Woo et al., "A
Poly-Buffered "FACE" Technology for High
Density Memories", 1992
SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY, S. 73-74. Eine "kontaktlose" EPROM-Arrayarchitektur wird beschrieben
in Kazerounian et al., "Alternate Metal
Virtual Ground EPROM Array Implemented in A 0.8 μM Process for Very High Density
Applications", IEDM,
veröffentlicht
von IEEE 1991, S. 11.5.1-11.5.4.Further
advanced technology, which integrated flash EPROM circuits
is concerned in the European
Patent Application No. 90 104 002.2 to Belleza
on September 12, 1990, by Woo et al., "A Novel Memory Cell Using Flash Array
Contactless EPROM (FACE) Technology ", IEDM 1990, published by IEEE, pp. 91-94.
Further, Woo et al., "A
Poly-buffered "FACE" Technology for High
Density Memories ", 1992
SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY, pp. 73-74. A "contactless" EPROM array architecture will be described
in Kazerounian et al., "Alternate Metal
Virtual Ground EPROM Array Implemented in A 0.8 μM Process for Very High Density
Applications, IEDM,
released
by IEEE 1991, p. 11.5.1-11.5.4.
Wie
es durch das Patent von Bergemont und die Veröffentlichungen von Belleza,
Woo et al. und Kazerounian et al. nachgewiesen wird, gibt es ein steigendes
Interesse an einem nicht flüchtigen
Speichermodell mit kontaktlosem Array. Sogenannte kontaktlose Arrays
umfassen ein Array aus Speicherzellen, die durch eingegrabene Diffusion
miteinander verbunden sind und die eingegrabene Diffusion ist nur
periodisch durch Kontakte mit einer metallischen Bitleitung verbunden.
Frühere
Flash-EPROM-Modelle, wie z.B. das System von Mukherjee et al., erforderten
einen "halben" Metallkontakt für jede Speicherzelle.
Da Metallkontakte eine beträchtliche
Fläche
auf einem integrierten Schaltkreis verbrauchen, sind sie ein Haupthindernis
für das
Erzeugen einer Speichertechnologie hoher Dichte. Weiterhin wird, wenn
die Einrichtung immer kleiner wird, die Flächenreduzierung durch das Metall über den
Kontaktabständen
benachbarter Drain- und Sourcebitleitungen begrenzt, welche verwendet
werden, um auf die Speicherzellen in dem Array zuzugreifen.As described by the Bergemont patent and the publications by Belleza, Woo et al. and Kazerounian et al. There is an increasing interest in a non-volatile memory model with contactless array. So-called contactless arrays comprise an array of memory cells buried by diffusion and the buried diffusion is only periodically connected by contacts to a metallic bit line. Previous Flash EPROM models, such as the Mukherjee et al. System, required a "half" metal contact for each memory cell. Since metal contacts consume a significant amount of area on an integrated circuit, they are a major obstacle to generating high density memory technology. Furthermore, as the device becomes smaller and smaller, area reduction by the metal is limited over the contact spacing of adjacent drain and source bit lines which are used to access the memory cells in the array.
Es
ist daher wünschenswert,
eine Flash-EPROM-Zelle, eine Architektur und ein Verfahren zum Herstellen
derselben bereitzustellen, welche zu einem nicht flüchtigen
Speicherschaltkreis hoher Dichte führen und welche einige der
Probleme überwinden,
die mit hohen Programmier- und Löschspannungen
verknüpft
sind.It
is therefore desirable
a flash EPROM cell, architecture, and method of manufacture
to provide it, which is non-volatile
High density memory circuit and which some of the
Overcome problems,
those with high programming and erase voltages
connected
are.
Die
US-A-4,460,982, die die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch
1 bildet, beschreibt ein EEPROM, welches eine automatische Programmierverifizierung
bereitstellt. Die Inhalte der Zel len werden überprüft, um zu verifizieren, daß das Löschen abgeschlossen
ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Löschen fortgesetzt, bis die
Zellen gelöscht
sind. Wenn Daten in die Zellen geschrieben werden, wird das Schreiben
der Daten in die Zellen fortgesetzt, bis das Programmieren verifiziert
worden ist. Die Verifizierung wird mit Potentialen ausgeführt, die
andere sind als das normale Referenzpotential, um sicherzustellen,
daß die
Zellen entweder mit binären
Nullen oder mit binären
Einsen sicher programmiert sind.The
US-A-4,460,982, which forms the basis for the preamble of claim
1 describes an EEPROM which provides automatic program verification
provides. The contents of the cells are checked to verify that the deletion is complete
is. If this is not the case, the deletion will continue until the
Cells deleted
are. When data is written to cells, writing becomes
the data is continued in the cells until the programming is verified
has been. The verification is performed with potentials that
others are considered the normal reference potential to ensure
that the
Cells with either binary
Zeros or with binary
Ones are programmed securely.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Unter
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Programmieren eines Datenmusters in einem Satz von Flash-Speicherzellen
bereit, mit: Laden des Datenmusters in einen Puffer, Programmieren
des Satzes von Flash-Speicherzellen durch Anschließen des
Puffers an Bitleitungen für
den Satz von Flash-Speicherzellen und Anlegen von Programmierpotentialen
zumindest an den Steuergates des Satzes von Flash-Speicherzellen,
nach dem Schritt des Programmierens Vergleichen der Ausgangswerte
aus dem Satz von Flash-Speicherzellen mit den Daten in dem Puffer, um
die Programmierung zu verifizieren, und für Zellen in dem Satz von Flash-Speicherzellen, welche Ausgangswerte
haben, die mit den Daten in dem Puffer übereinstimmen, Löschen eines
entsprechenden Bits in dem Puffer, und falls irgendwelche Bits des Datenmusters
in dem Puffer ungelöscht
bleiben, erneutes Versuchen der Schritte des Programmierens und
Vergleichens.Under
In a first aspect, the present invention provides a method
for programming a data pattern in a set of flash memory cells
ready, with: Loading the data pattern into a buffer, programming
of the set of flash memory cells by connecting the
Buffers on bitlines for
the set of flash memory cells and application of programming potentials
at least at the control gates of the set of flash memory cells,
after the step of programming comparing the output values
from the set of flash memory cells with the data in the buffer
verify the programming, and for cells in the set of flash memory cells, which output values
delete one that matches the data in the buffer
corresponding bits in the buffer, and if any bits of the data pattern
in the buffer undeleted
stay, re-trying the steps of programming and
Comparing.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Programmieren
einer neuen, kontaktlosen Flash-EPROM-Zelle bereitgestellt, welches
vorzugsweise auf einer besonderen Drain-Source-Drain-Konfiguration
beruht, in welcher eine einzelne Sourcediffusion von zwei Spalten
von Transistoren gemeinsam verwendet wird. Ein solcher Ansatz führt zu einem
dichten, segmentierbaren Flash-EPROM-Chip. Weiterhin wird eine neue
Speicherschaltkreisarchitektur, die für die Flash-EPROM-Zellen der
vorliegenden Erfindung geeignet ist, bereitgestellt.According to one
embodiment
The present invention provides a method of programming
a new, contactless flash EPROM cell provided which
preferably on a particular drain-source-drain configuration
in which a single source diffusion of two columns
is shared by transistors. Such an approach leads to a
dense, segmentable flash EPROM chip. Furthermore, a new
Memory circuit architecture used for the flash EPROM cells of the
present invention is provided.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Flash-EPROM-Transistorarray bereitgestellt. Ein
länglicher
erster Draindiffusionsbereich, ein länglicher Sourcediffusionsbereich
und ein länglicher
zweiter Draindiffusionsbereich werden in einem Halbleitersubstrat
entlang im wesentlichen paralleler Linien ausgebildet. Man läßt Feldoxidbereiche
auf gegenüberliegenden
Seiten der ersten und zweiten Draindiffusionsbereiche wachsen. Potentialfreie
Gates und Steuergate-Wortleitungen werden rechtwinklig zu der Drain-Source-Drain-Struktur
ausgebildet, um zwei Spalten von Speicherzellen bereitzustellen,
die einen gemeinsam verwendeten Sourcebereich haben. Der gemeinsam verwendete
Sourcebereich wird mit einem virtuellen Masseanschluß verbunden.
Die Draindiffusionsbereiche werden durch Auswahltransistoren mit
globalen Bitleitungen verbunden. Die Zellstruktur gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung verwendet eine metallische globale Bitleitung, welche
sich im wesentlichen parallel zu den Drain-, Source- und Draindiffusionsbereichen
für zwei
Spalten von Zellen erstreckt, und eine virtuelle Masseversorgung,
welche mit einer Mehrzahl von Spalten von Transistoren mit einem
virtuellen Masseanschluß über einen
horizontalen Leiter verbunden ist, wie z.B. eine eingegrabene Diffusionsleitung.
Demnach wird für
die zwei Spalten von Flash-EPROM-Zellen in jeder Drain-Source-Drain-Struktur
nur ein Wiederholabstand der Metallkontakte benötigt.According to one
embodiment
The present invention provides a flash EPROM transistor array. One
elongated
first drain diffusion region, an elongated source diffusion region
and a longish one
second drain diffusion region are in a semiconductor substrate
formed along substantially parallel lines. It leaves field oxide areas
on opposite
Sides of the first and second drain diffusion regions grow. potential free
Gates and control gate word lines become perpendicular to the drain-source-drain structure
designed to provide two columns of memory cells,
which have a shared source area. The shared
Source area is connected to a virtual ground terminal.
The drain diffusion regions are provided by selection transistors
connected to global bitlines. The cell structure according to a
embodiment
The invention uses a metallic global bitline which
substantially parallel to the drain, source and drain diffusion regions
for two
Columns of cells, and a virtual ground supply,
which with a plurality of columns of transistors with a
virtual ground connection over one
horizontal conductor is connected, such. a buried diffusion line.
Accordingly, for
the two columns of flash EPROM cells in each drain-source-drain structure
only a repeating distance of the metal contacts needed.
Demnach
wird gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein integriertes Flash-EPROM-Schaltkreismodul
auf einem Halbleitersubstrat bereitgestellt. Das Modul weist ein
Speicherarray auf, welches zumindest M Reihen und 2N Spalten aus
Flash-EPROM-Zellen hat. M Wortleitungen, die jeweils mit den Flash-EPROM-Zellen
in einer der M Reihen der Flash-EPROM-Zellen verbunden sind, und N globale
Bitleitungen sind darin enthalten. Eine Dateneingabe- und -ausgabeschaltung
ist mit den N globalen Bitleitungen verbunden, welche das Lesen
und Schreiben von Daten in dem Speicherarray gewährleistet. Eine Auswahlschaltung,
die mit den 2N Spalten von Flash-EPROM-Zellen und mit den N globalen
Bitleitungen verbunden ist, stellt eine wahlweise Verbindung von
zwei Spalten der 2N Spalten mit jeder der N globalen Bitleitungen
bereit, so daß ein
Zugriff auf die 2N Spalten von Flash-EPROM-Zellen durch die Dateneingabe-
und -ausgabeschaltung über
N globale Bitleitungen bereitgestellt wird. Weiterhin kann die Struktur
erweitert werden, um die gemeinsame Verwendung einer metallischen
Bitleitung für
mehr als zwei Spalten von Zellen bereitzustellen.Thus, in accordance with one embodiment of the present invention, an integrated flash EPROM circuit module is provided on a semiconductor substrate. The module has a memory array having at least M rows and 2N columns of flash EPROM cells. M word lines respectively connected to the flash EPROM cells in one of the M rows of the flash EPROM cells and N global bit lines are included therein. A data input and output circuit is connected to the N global bit lines, which ensures the reading and writing of data in the memory array. A selector circuit connected to the 2N columns of flash EPROM cells and to the N global bitlines provides one optionally, provide connection of two columns of the 2N columns with each of the N global bitlines such that access to the 2N columns of flash EPROM cells is provided by the data input and output circuitry via N global bitlines. Furthermore, the structure can be extended to provide the sharing of a metallic bitline for more than two columns of cells.
Das
Array nach einer anderen Ausführungsform
weist eine Mehrzahl von Segmenten von Drain-Source-Drain-Strukturen
auf, wie sie oben beschrieben wurden. Die Auswahlschaltung weist
in dieser Ausführungsform
eine Segmentauswahlschaltung auf, die mit zwei lokalen Bitleitungen
verbunden ist, welche durch die Draindiffusionsbereiche in dem Segment
bereitgestellt wird. Die Segmentauswahlschaltung sieht eine wahlweise
Verbindung der ersten und zweiten Spalten von Zellen mit einem gegebenen
Segment für
eine der Bitleitungen vor. Demnach umfaßt die Auswahlschaltung, wo
die Draindiffusionsbereiche lokale Bitleitungen vorsehen, einen ersten
Transistor, dessen erster Anschluß in dem ersten Draindiffusionsbereich
des Aufbaus und dessen zweiter Anschluß mit einem Kontakt einer der
N globalen Bitleitungen verbunden ist. Der zweite Transistor hat
einen ersten Anschluß,
welcher mit dem zweiten Draindiffusionsbereich des Aufbaus und einem
zweiten mit dem Kontakt verbundenen Anschluß verbunden ist. Die ersten
und zweiten Transistoren werden durch linke und rechte Auswahlleitungen,
die parallel zu den Wortleitungen verlaufen, unabhängig gesteuert.The
Array according to another embodiment
has a plurality of segments of drain-source-drain structures
on, as described above. The selection circuit points
in this embodiment
a segment selection circuit connected to two local bitlines
connected by the drain diffusion regions in the segment
provided. The segment selection circuit sees an optional one
Connecting the first and second columns of cells with a given
Segment for
one of the bit lines. Accordingly, the selection circuit includes where
the drain diffusion regions provide local bitlines, a first
Transistor, whose first terminal in the first drain diffusion region
of the structure and its second terminal with a contact one of
N global bit lines is connected. The second transistor has
a first connection,
which with the second drain diffusion region of the structure and a
second connected to the contact terminal is connected. The first
and second transistors are represented by left and right select lines,
which run parallel to the word lines, independently controlled.
Das
Array wird noch kompakter, indem die Anzahl der erforderlichen Wortleitungstreiber
reduziert wird. Gemäß dieser
Ausführungsform
steuert jeder Wortleitungstreiber eine Mehrzahl von Wortleitungen,
wie z.B. acht, parallel an. Jede der Wortleitungen, die durch einen
gegebenen Wortleitungstreiber angesteuert werden, befindet sich
in einem anderen Segment jeder Spalte von Segmenten, welche das
Array bilden. Demnach wird die ausgewählte Wortleitung durch die
Segmentauswahlschaltung ebenso wie durch die Wortleitungsdecodierschaltung decodiert.
Dies macht das Layout des Arrays wesentlich kompakter, indem für acht Wortleitungen
nur ein Wortleitungstreiber erforderlich ist.The
Array becomes even more compact by reducing the number of required word line drivers
is reduced. According to this
embodiment
each word line driver controls a plurality of word lines,
such as. eight, in parallel. Each of the word lines, by a
given word line driver are located
in another segment of each column of segments containing the
Form an array. Thus, the selected word line is replaced by the
Segment selection circuit as well as decoded by the Wortleitungsdecodierschaltung.
This makes the layout of the array much more compact, adding eight word lines
only one word line driver is required.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat das Halbleitersubstrat einen ersten
Leitfähigkeitstyp,
einen ersten Well in dem Substrat aus einem zweiten Leitfähigkeitstyp
und einen zweiten Well des ersten Leitfähigkeitstyps in dem ersten
Well. Die Flash-EPROM- Zellen
werden in dem zweiten Well ausgebildet, um das Anlegen eines negativen
Potentials zumindest entweder an der Source und/oder an der Drain
während
eines Vorgangs des Ladens des potentialfreien Gates in den Zellen zu
ermöglichen.
Dies vermindert die Größe der hohen
positiven Spannung beträchtlich,
die an dem Gate angelegt werden muß, um für zu ladende Zellen ein F-N-Tunneln zu induzieren.
Das Array einer Ausführungsform
verwendet auch ein negatives Potential an dem Gate von zu entladenden
Zellen. Dies reduziert beträchtlich
die Größe des Potentials,
welche an der Drain angelegt werden muß, um ein F-N-Tunneln für das Entladen
der Zelle zu induzieren. Die verwendeten Spannungen mit niedrigeren
Werten erleichtern die Spezifikationen für die Bestandteile der integrierten
Schaltkreise, welche die Programmier- und Löschspannungen handhaben, was
die Einrichtung ökonomischer
und leichter in der Herstellung macht. Gleichzeitig wird die Dauerhaftigkeit
des Speichers verbessert, indem während des Programmierbetriebs
eine Erzeugung heißer
Löcher
reduziert wird. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Array so ausgestaltet, daß der "Gelöscht"-Zustand einem geladenen
potentialfreien Gate entspricht, so daß die gelöschte Zelle nicht leitet, wenn
sie adressiert ist, und der "Programmiert"-Zustand ergibt sich aus dem Entladen
der Zelle, so daß die
programmierte Zelle leitfähig
ist, wenn sie angesprochen wird. Dies ermöglicht es, daß ein Löschvorgang
ohne vorheriges Programmieren erfolgen kann.According to one
another embodiment
According to the present invention, the semiconductor substrate has a first one
Conductivity type,
a first well in the substrate of a second conductivity type
and a second well of the first conductivity type in the first one
Well. The flash EPROM cells
are formed in the second well to prevent the application of a negative
Potentials at least either at the source and / or at the drain
while
an operation of charging the floating gate in the cells
enable.
This reduces the size of the high
positive voltage considerably,
which must be applied to the gate to induce F-N tunneling for cells to be charged.
The array of one embodiment
also uses a negative potential at the gate to be discharged
Cells. This reduces considerably
the size of the potential,
which must be applied to the drain to perform an F-N tunneling for discharge
to induce the cell. The voltages used with lower
Values facilitate the specifications for the components of the integrated
Circuits handling the programming and erase voltages, what
the establishment of economic
and easier to make. At the same time, the durability
the memory improves by during programmer operation
a generation hotter
holes
is reduced. According to one
another embodiment
According to the present invention, the array is configured such that the "erased" state is a charged state
potential-free gate so that the erased cell does not conduct when
it is addressed, and the "programmed" state results from unloading
the cell, so that the
programmed cell conductive
is when it is addressed. This allows for a deletion process
can be done without programming.
Nach
noch einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfaßt
das Array redundante Reihen von Flash-EPROM-Zellen. Die redundanten
Reihen werden verwendet, um eine Reihe in dem Hauptarray zu ersetzen,
die durch eine einzelne Wortleitung oder einen Satz von Wortleitungen adressiert
wird, welche mit einem einzigen Treiber verbunden sind. Wegen des
entladenen Zustands, der einem programmierten Zustand entspricht,
und der Verwendung der negativen Potentiale für das Programmieren und das
Löschen,
wie oben dargelegt, wird die Reihenredundanz bereitgestellt bzw. freigegeben.
Flash-EPROM-Zellen nach dem Stand der Technik konnten wegen der
Störung,
welche durch die ausgefallene Reihe in dem Hauptarray verursacht
wurde, Reihenredundanz nicht verwenden. Insbesondere würden, da
die ausgefallene Reihe nicht von den Programmier- und/oder Löschpotentialen
im Hauptarray isoliert werden konnte, die Zellen in der fehlerhaften
Reihe weiterhin in einen übermäßig gelöschten Zustand
gehen, zu einem Leckstrom auf dem Array beitragen und schließlich einen
Ausfall von Spalten verursachen. Demnach kann ein integriertes Flash-EPROM-Schaltkreismodul
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Prozesses mit
zwei Wells hergestellt werden, bei welchem das Halbleitersubstrat den
ersten Leitfähigkeitstyp
in dem Halbleitersubstrat, einen ersten Well aus einem zweiten Leitfähigkeitstyp
in dem Substrat und einen zweiten Well des ersten Leitfähigkeitstyps
in dem ersten Well hat. Ein Array aus Flash-EPROM-Zellen wird in
dem zweiten Well ausgebildet, wobei das Array 2N Spalten aus Flash-EPROM-Zellen
und M Reihen enthält.
Die 2N Spalten aus Flash-EPROM-Zellen
weisen N Paare von Spalten von Flash-EPROM-Zellen auf, wobei jedes
Paar von Spalten eine Mehrzahl von Segmenten enthält. Jedes
Segment in der Mehrzahl weist einen ersten Draindiffusionsbereich
auf, der in einer ersten Richtung in dem zweiten Well länglich ausgebildet
ist, einen Sourcediffusionsbereich, der in der ersten Richtung in
dem zweiten Well länglich
ausgebildet ist und der von dem ersten Draindiffusionsbereich beabstandet
ist, und einen zweiten Draindiffusionsbereich, der länglich in
der ersten Richtung in dem zweiten Well ausgebildet ist und von
dem Sourcediffusionsbereich beabstandet ist. Dies liefert eine Drain-Source-Drain-Struktur,
die zwei Spalten von Flash-EPROM-Zellen innerhalb eines gegebenen Segments
vorsieht.In yet another embodiment of the present invention, the array includes redundant rows of flash EPROM cells. The redundant rows are used to replace a row in the main array that is addressed by a single word line or a set of word lines connected to a single driver. Because of the discharged state corresponding to a programmed state and the use of the negative potentials for programming and erasing, as set forth above, row redundancy is enabled. Prior art flash EPROM cells could not use row redundancy because of the interference caused by the failed row in the main array. In particular, since the failed row could not be isolated from the program and / or erase potentials in the main array, the cells in the failed row would still go into an over-erased state, contribute to leakage on the array, and eventually cause column failure , Thus, an integrated flash EPROM circuit module according to an embodiment of the present invention may be fabricated using a two-well process in which the semiconductor substrate has the first conductivity type in the semiconductor substrate, a first well of a second conductivity type in the substrate, and a second well of the first conductivity type in the first well. An array of flash EPROM cells will be in the second Well, where the array contains 2N columns of flash EPROM cells and M rows. The 2N columns of flash EPROM cells have N pairs of columns of flash EPROM cells, each pair of columns containing a plurality of segments. Each segment in the plurality has a first drain diffusion region elongated in a first direction in the second well, a source diffusion region elongated in the first direction in the second well and spaced from the first drain diffusion region, and a first drain diffusion region second drain diffusion region formed longitudinally in the first direction in the second well and spaced from the source diffusion region. This provides a drain-source-drain structure that provides two columns of flash EPROM cells within a given segment.
Eine
erste Isolierschicht wird über
dem Substrat, über
den ersten und zweiten Kanalbereichen, welche zwischen den Drain-Source-Drain-Strukturen ausgebildet
sind, und über
den Source- und
Draindiffusionsbereichen angeordnet sind. Elektroden für die potentialfreien
Gates werden über
der ersten Isolierschicht für
die beiden Spalten von Zellen in dem Segment angebracht. Die zweite
Isolierschicht wird über den
potentialfreien Gateelektroden angeordnet. Dies führt dazu,
daß jedes
Segment einen ersten Satz von Flash-EPROM-Zellen in einer ersten
aus einem Paar von Spalten und einen zweiten Satz von Flash-EPROM-Zellen
in einer zweiten aus dem Paar von Spalten enthält.A
first insulating layer is over
the substrate, over
the first and second channel regions formed between the drain-source-drain structures
are, and over
the source and
Draindiffusionsbereichen are arranged. Electrodes for the potential-free
Gates are over
the first insulating layer for
the two columns of cells are placed in the segment. The second
Insulating layer is over the
floating gate electrodes arranged. This leads to,
that every
Segment a first set of Flash EPROM cells in a first
from a pair of columns and a second set of flash EPROM cells
in a second of the pair of columns.
M
Wortleitungen, die jeweils mit den Flash-EPROM-Zellen in der einen
der M Reihen von Flash-EPROM-Zellen verbunden sind, sind enthalten.
Mitglieder eines Teilsatzes der M Wortleitungen sind jeweils mit
einer Flash-EPROM-Zelle in dem ersten Satz in einem gegebenen Segment
und einer Flash-EPROM-Zelle in dem zweiten Satz in einem gegebenen
Segment verbunden. Demnach schneidet jede Wortleitung zwei Zellen
in jedem Paar von Spalten innerhalb eines gegebenen Segments.M
Word lines, each with the flash EPROM cells in one
The M rows of flash EPROM cells are connected.
Members of a subset of the M wordlines are each with
a flash EPROM cell in the first set in a given segment
and a flash EPROM cell in the second set in a given one
Segment connected. Thus, each word line cuts two cells
in each pair of columns within a given segment.
Das
Array umfaßt
N globale Bitleitungen. Eine Dateneingabe- und -ausgabeschaltung
ist mit den N globalen Bitleitungen verbunden, um ein Lesen und
Schreiben von Daten (unter Verwendung einer Programmier- und/oder
Löschsequenz)
in den 2N Spalten von Flash-EPROM-Zellen bereitzustellen.The
Array includes
N global bitlines. A data input and output circuit
is connected to the N global bit lines to read and
Writing data (using a programming and / or
Erase sequence)
in the 2N columns of flash EPROM cells.
Eine
Auswahlschaltung ist mit den ersten und zweiten Draindiffusionsbereichen
in jedem der Mehrzahl von Segmenten verbunden, was eine Verbindung
der 2N Spalten von Flash-EPROM-Zellen mit
den N globalen Bitleitungen bereitstellt. Die Auswahlschaltung stellt
eine wahlweise Verbindung von zwei Spalten der 2N Spalten mit jeder
der N globalen Bitleitungen her, so daß ein Zugriff auf die 2N Spalten von
Flash-EPROM-Zellen durch die Dateneingabe- und -ausgabeschaltung über die
N globalen Bitleitungen hinweg bereitgestellt wird.A
Selection circuit is with the first and second drain diffusion regions
connected in each of the plurality of segments, causing a connection
the 2N columns of flash EPROM cells with
provides the N global bitlines. The selection circuit provides
an optional connection of two columns of the 2N columns with each
of the N global bitlines so that access to the 2N columns of
Flash EPROM cells through the data input and output circuit via the
N global bitlines.
Die
Programmier- und Löschschaltung
legt während
einer Operation für
das Laden des potentialfreien Gates ausgewählter Flash-EPROM-Zellen ein
negatives Potential an den globalen Bitleitungen an, und legt während eines
Vorgangs zum Entladen des potentialfreien Gates von ausgewählten Flash-EPROM-Zellen
ein negatives Potential an den Wortleitungen an, so daß die Größe von positiven Spannungen,
die an anderen Anschlüssen
benötigt wird,
reduziert ist.The
Programming and clearing circuit
lays while
an operation for
charging the floating gate of selected flash EPROM cells
negative potential on the global bitlines, and sets during one
A process for discharging the floating gate of selected flash EPROM cells
a negative potential on the word lines, so that the magnitude of positive voltages,
the other connections
is needed
is reduced.
Demnach
wird eine einzigartige Arrayarchitektur bereitgestellt mit einer
virtuellen Massekonfiguration, um eine hohe Packungsdichte zu erreichen. Die
grundlegende Einheit des Speicherarrays umfaßt Segmente aus zwei Spalten
von Zellen in einer Drain-Source-Drain-Konfiguration. Die resultierende Arraystruktur
liefert geringere Programmier- und Löschstörungsprobleme für die benachbarten,
nicht ausgewählten
Bitleitungen. Sie reduziert auch die Komplexität der Ausgestaltung des Y- Decoders im Vergleich
zu einer Arraystruktur, die als ein Source-Drain-Source-Drain-Array
ausgestaltet ist.Therefore
a unique array architecture is provided with a
virtual mass configuration to achieve a high packing density. The
basic unit of the memory array comprises segments of two columns
of cells in a drain-source-drain configuration. The resulting array structure
provides lower programming and erase noise problems for the neighboring,
not selected
Bit lines. It also reduces the complexity of the design of the Y-decoder in comparison
to an array structure acting as a source-drain-source-drain array
is designed.
In
dem Arraylayout teilen sich zwei Zellen einen Metallabstand, was
die Auslegungsmaßstäbe für den metallischen
Wiederholabstand noch weiter lockert. Das Decodieren für die zwei
Spalten von Zellen, die mit einer gegebenen Metalleitung verbunden sind,
wird durch linke und rechte Auswahltransistoren gewährleistet,
die mit jedem Drain-Source-Drain-Segment verbunden sind.In
the array layout, two cells share a metal spacing, which
the design standards for the metallic
Repeat distance loosens even further. The decoding for the two
Columns of cells connected to a given metal line,
is ensured by left and right selection transistors,
which are connected to each drain-source-drain segment.
Die
besonderen linken und rechten Auswahltransistoren sind jeweils mit
einem Satz von Reihen von bis zu 64 Wortleitungen verbunden, um
die Lesegeschwindigkeit zu verbessern und Programmierstörungsprobleme
abzumildern.The
special left and right selection transistors are each with
connected to a set of rows of up to 64 word lines
to improve the reading speed and programing problems
mitigate.
Das
Array ist dafür
ausgelegt, einen leitfähigen
Zustand für
programmierte Zellen unter Verwendung von negativen Wortleitungsspannungen
während
Seitenprogrammiervorgängen
bereitzustellen. Außerdem
werden während
eines Löschvorgangs, der
dafür ausgelegt
ist, einen nicht leitenden Zustand für die Zelle bereitzustellen,
negative Drain-, Source- und Substratspannungen angelegt. Auch dieses
reduziert die Störungsprobleme
und die Größe bzw. den
Betrag der positiven Spannung, der während der Vorgänge angelegt
werden muß.
Schließlich
stellt das Array redundante Reihen- und redundante Spaltenaustauschkonfigurationen
bereit, die bei Modellen nach dem Stand der Technik nicht verfügbar waren. Die
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann man bei Betrachtung
der Figuren, der genauen Beschreibung und der Ansprüche erkennen,
die noch folgen.The array is designed to provide a conductive state to programmed cells using negative wordline voltages during page programming operations. In addition, during an erase operation designed to provide a non-conductive state for the cell, negative drain, source, and substrate voltages are applied. This, too, reduces the noise problems and the magnitude of the positive voltage that must be applied during the operations. Finally, the array provides redundant row and redundant column replacement configurations that were not available in prior art models. The aspects and advantages of the present invention can be seen by looking at the figures, the exact Description and the claims recognize that follow.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
1 ist ein schematisches
Diagramm eines integrierten Flash-EPROM-Schaltkreismoduls gemäß der vorliegenden
Erfindung. 1 FIG. 10 is a schematic diagram of an integrated flash EPROM circuit module according to the present invention. FIG.
2 ist ein schematisches
Diagramm eines Flash-EPROM-Arrays gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in einer Drain-Source-Drain-Konfiguration
mit virtueller Masse. 2 FIG. 10 is a schematic diagram of a flash EPROM array according to an embodiment of the present invention in a virtual ground drain-source-drain configuration. FIG.
3 ist ein schematisches
Diagramm einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit zwei Spalten von Flash-EPROM-Zellen,
die eine einzelne metallische Bitleitung gemeinsam verwenden. 3 Figure 3 is a schematic diagram of an alternative embodiment of the present invention having two columns of flash EPROM cells sharing a single metallic bitline.
4 ist ein schematisches
Blockdiagramm eines segmentierbaren Flash-EPROM-Arrays mit redundanten
Reihen für
die Korrektur fehlerhafter Reihen in dem Hauptarray. 4 FIG. 12 is a schematic block diagram of a segmentable flash EPROM array having redundant rows for correcting erroneous rows in the main array. FIG.
4A ist ein Flußdiagramm
einer Seitenprogrammieroperation gemäß der vorliegenden Erfindung. 4A Fig. 10 is a flowchart of a page program operation according to the present invention.
4B ist ein vereinfachtes
Schema, welches die Programmierverifizierungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. 4B Fig. 10 is a simplified diagram showing the program verification circuit according to the present invention.
5A–5H veranschaulichen
die Schritte bei der Herstellung eines ersten Typs einer Flash-EPROM-Zelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem erweiterten, potentialfreien Gate für ein verbessertes
Kopplungsverhältnis. 5A - 5H illustrate the steps in fabricating a first type of flash EPROM cell according to the present invention with an extended floating gate for improved coupling ratio.
6A–6G veranschaulichen
die abschließenden
sechs Schritte in einer Sequenz, die beginnt, wie in den 5A–5D dargelegt,
um eine alternative Ausführungsform
der Flash-EPROM-Zellen
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu implementieren. 6A - 6G illustrate the final six steps in a sequence that begins as in the 5A - 5D to implement an alternative embodiment of the flash EPROM cells according to the present invention.
7 stellt eine perspektivische
Ansicht des Layouts eines Flash-EPROM-Segments gemäß der vorliegenden
Erfindung bereit. 7 provides a perspective view of the layout of a flash EPROM segment according to the present invention.
8-14 sind Maskenlayouts zum Implementieren
des Flash-EPROM-Segments nach 7, wobei: 8th - 14 are mask layouts for implementing the flash EPROM segment after 7 , in which:
8 das Layout einer ersten
Diffusion und einer Feldoxidisolation in dem Substrat zeigt, 8th shows the layout of a first diffusion and a field oxide isolation in the substrate,
9 den Bereich eines Zellimplantats
vom p+-Typ zum Erhöhen
der Schwellwertspannung in den Zelten des Arrays zeigt, 9 shows the range of a p + -type cell implant for increasing the threshold voltage in the tents of the array,
10 das Layout einer ersten
Polysiliciumschicht zeigt, 10 shows the layout of a first polysilicon layer,
11 das Layout einer zweiten
Polysiliciumschicht zeigt, 11 shows the layout of a second polysilicon layer,
12 das Layout einer dritten
Polysiliciumschicht zeigt, 12 shows the layout of a third polysilicon layer,
13 die Positionierung von
Metallkontakten zeigt, 13 showing the positioning of metal contacts,
14 das Layout der darüberliegenden Metalleitungen
zeigt. 14 shows the layout of the overlying metal lines.
GENAUE BESCHREIBUNGPRECISE DESCRIPTION
Eine
genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird bezüglich
der Figuren bereitgestellt, von welchen 1 eine Übersicht des Layouts eines
integrierten Flash-EPROM-Schaltkreismoduls gemäß der vorliegenden Erfindung
bietet. Demnach umfaßt
das integrierte Schaltkreismodul nach 1 ein Flash-EPROM-Speicherarray 100,
welches mit einer Mehrzahl redundanter Speicherzellen 101 verbunden
ist, um fehlerhafte Zellen in dem Hauptarray zu ersetzen, wie es
im Stand der Technik bekannt ist. Eine Mehrzahl von Referenzzellen 102 wird
mit Abfrageverstärkern 107 für eine differentielle
Abfrage des Zustandes der Zellen in dem Speicherarray verwendet.A detailed description of preferred embodiments of the present invention will be provided with reference to the figures of which 1 provides an overview of the layout of an integrated flash EPROM circuit module according to the present invention. Accordingly, the integrated circuit module comprises 1 a flash EPROM memory array 100 which is provided with a plurality of redundant memory cells 101 connected to replace defective cells in the main array, as is known in the art. A plurality of reference cells 102 is using query amplifiers 107 used for a differential query of the state of the cells in the memory array.
Mit
dem Speicherarray 100 sind Wortleitungs- und Blockauswahldecoder 104 für eine horizontale
Decodierung in dem Speicherarray verbunden. Weiterhin sind mit dem
Speicherarray 100 der Spaltendecoder und der virtuelle
Masseschaltkreis 105 für
die vertikale Decodierung in dem Array verbunden.With the storage array 100 are word line and block select decoders 104 connected for horizontal decoding in the memory array. Furthermore, with the memory array 100 the column decoder and the virtual ground circuit 105 connected for vertical decoding in the array.
Mit
dem Spaltendecoder und dem virtuellen Masseschaltkreis 105 sind
die Programmierdaten in Strukturen 103 verbunden. Demnach
liefern die Abfrageverstärker 107 und
die Programmierdaten in den Strukturen 103 eine Dateneingabe-
und -ausgabeschaltung, die mit dem Speicherarray verbunden ist.With the column decoder and the virtual ground circuit 105 are the programming data in structures 103 connected. Accordingly, provide the sense amplifier 107 and the programming data in the structures 103 a data input and output circuit connected to the memory array.
Der
integrierte Flash-EPROM-Schaltkreis wird typischerweise in einem
Nur-Lese-Betrieb, einem Programmierbetrieb und einem Löschbetrieb betrieben.
Demnach ist ein Betriebsartsteuerschaltkreis 106 mit dem
Array 100 verbunden.The flash EPROM integrated circuit is typically operated in a read only mode, a program mode, and an erase mode. Accordingly, a mode control circuit 106 with the array 100 connected.
Schließlich wird
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung während
der Programmier- und Löschbetriebszustände ein
negatives Potential entweder an dem Gate oder an der Source und
der Drain der Speicherzellen angelegt. Demnach werden ein Generator 108 für ne gative
Spannung und ein Generator 109 für positive Spannung für die Zufuhr
verschiedener Bezugsspannungen zu dem Array verwendet. Der Generator 108 für negative Spannung
und der Generator 109 für
positive Spannung werden durch die Stromversorgungsspannung VCC angesteuert.Finally, according to an embodiment of the present invention, during the program and erase modes, a negative potential is applied to either the gate or source and the drain of the memory cells. Therefore become a generator 108 for a negative voltage and a generator 109 used for positive voltage for the supply of different reference voltages to the array. The generator 108 for negative voltage and the generator 109 for positive voltage are driven by the power supply voltage V CC .
2 zeigt zwei Segmente innerhalb
eines größeren integrierten
Schaltkreises. Die Segmente sind in etwa entlang der gestrichelten
Linie 50 geteilt und umfassen das Segment 51A im
wesentlichen oberhalb der gestrichelten Linie 50 und das
Segment 51B im wesentlichen unterhalb der gestrichelten
Linie 50. Ein erstes Paar 52 von Spalten in dem
Segment 51A ist spiegelbildlich zu einem zweiten Paar 53 von
Spalten im Segment 51B entlang eines gegebenen globalen
Bitleitungspaares (beispielsweise der Bitleitungen 70, 71)
spiegelbildlich ausgebildet. Wenn man entlang des Bitleitungspaares
fortschreitet, werden die Speichersegmente umgeklappt, so daß sie die
virtuellen Masseleiter 54A, 54B (eingegrabene
Diffusion) und die Metall-Diffusionskontakte 55, 56, 57, 58 gemeinsam
verwenden. Die virtuellen Masseleiter 54A, 54B erstrecken
sich in horizontaler Richtung entlang des Arrays zu einer vertikalen,
metallischen virtuellen Masseleitung 59 durch Metall-Diffusionskontakte 60A–60B.
Die Segmente wiederholen sich auf gegenüberliegenden Seiten der metallischen
virtuellen Masseleitung 59, so daß benachbarte Segmente eine
metallische virtuelle Masseleitung 59 gemeinsam verwenden.
Demnach erfordert das Layout des Segments nach 2 pro Spalte aus zwei Transistorzellen
zwei Metallkontaktabstände
für die
globalen Bitleitungen und einen Metallkontaktabstand pro Segment
für die
metallische virtuelle Masseleitung 59. 2 shows two segments within a larger integrated circuit. The segments are approximately along the dashed line 50 divided and include the segment 51A essentially above the dashed line 50 and the segment 51B essentially below the dashed line 50 , A first couple 52 of columns in the segment 51A is a mirror image of a second pair 53 of columns in the segment 51B along a given global bitline pair (eg, the bitlines 70 . 71 ) formed a mirror image. As one progresses along the bitline pair, the memory segments are flipped over to form the virtual ground conductors 54A . 54B (buried diffusion) and the metal diffusion contacts 55 . 56 . 57 . 58 use together. The virtual ground leader 54A . 54B extend in a horizontal direction along the array to a vertical, metallic virtual ground line 59 through metal diffusion contacts 60A - 60B , The segments repeat on opposite sides of the metallic virtual ground line 59 such that adjacent segments define a metallic virtual ground line 59 use together. Thus, the layout of the segment requires 2 For each column of two transistor cells, two metal contact spacings for the global bit lines and one metal contact spacing per segment for the metallic virtual ground line 59 ,
Jedes
der Paare von Spalten (beispielsweise 52, 53)
entlang eines gegebenen Bitleitungspaares weist einen Satz von EPROM-Zellen
auf. Demnach weisen die Zellen 75-1, 75-2, 75-N einen
ersten Satz von Flash-EPROM-Zellen in einem ersten des Paares 77 von
Spalten auf. Die Zellen 76-1, 76-2, 76-N weisen
einen zweiten Satz von Flash-EPROM-Zellen in der zweiten Spalte
des Paares 77 von Spalten auf.Each of the pairs of columns (for example 52 . 53 ) along a given bit line pair comprises a set of EPROM cells. According to show the cells 75-1 . 75-2 . 75-N a first set of flash EPROM cells in a first of the pair 77 of columns. The cells 76-1 . 76-2 . 76-N assign a second set of Flash EPROM cells in the second column of the pair 77 of columns.
Der
erste Satz von Zellen und der zweite Satz von Zellen verwenden eine
gemeinsame, eingegrabene Diffusionssourceleitung 78. Die
Zellen 75-1, 75-2, 75-N sind mit der
eingegrabenen Diffusionsdrainleitung 79 verbunden. Die
Zellen 76-1, 76-2, 76-N sind mit der
eingegrabenen Diffusionsdrainleitung 80 verbunden. Die
Auswahlschaltung, welche den oberen Auswahltransistor 81 und
den oberen Auswahltransistor 82 aufweist, verbindet die
entsprechenden Draindiffusionsleitungen 79, 80 mit
metallischen, globalen Bitleitungen 83 bzw. 84.
Demnach ist der Transistor 81 mit seiner Source mit der
Draindiffusionsleitung 79 und mit seiner Drain mit einem
Metallkontakt 57 verbunden. Der Transistor 82 ist
mit seiner Source mit der Draindiffusionsleitung 80 und mit
seiner Drain mit dem Metallkontakt 58 verbunden. Die Gates
der Transistoren 81 und 82 werden durch das Signal
TBSELA gesteuert, um die entsprechenden
Spalten von Flash-EPROM-Zellen mit den globalen Bitleitungen 83 und 84 zu
verbinden.The first set of cells and the second set of cells share a common buried diffusion source line 78 , The cells 75-1 . 75-2 . 75-N are with the buried diffusion drain pipe 79 connected. The cells 76-1 . 76-2 . 76-N are with the buried diffusion drain pipe 80 connected. The selection circuit, which is the upper selection transistor 81 and the upper selection transistor 82 has, connects the corresponding drain diffusion lines 79 . 80 with metallic, global bitlines 83 respectively. 84 , Accordingly, the transistor 81 with its source with the drain diffusion line 79 and with its drain with a metal contact 57 connected. The transistor 82 is with its source with the drain diffusion line 80 and with its drain with the metal contact 58 connected. The gates of the transistors 81 and 82 are controlled by the signal TBSEL A to form the respective columns of flash EPROM cells with the global bit lines 83 and 84 connect to.
Die
Sourcediffusionsleitung 78 ist mit der Drain des Auswahltransistors 85 verbunden.
Die Source des Auswahltransistors 85 ist mit einer virtuellen
Massediffusionsleitung 54A verbunden. Das Gate des Transistors 85A wird
durch das Signal BBSELA gesteuert.The source diffusion line 78 is connected to the drain of the selection transistor 85 connected. The source of the selection transistor 85 is with a virtual mass diffusion line 54A connected. The gate of the transistor 85A is controlled by the signal BBSEL A.
Weiterhin
kann ein Sektor aus zwei oder mehreren Segmenten Wortleitungssignale
gemeinsam verwenden wie in 2 dargestellt
wegen der zusätzlichen
Decodierung, welche durch die oberen und unteren Blockauswahlsignale
TBSELA, TBSELB und
BBSELB bereitgestellt wird. In einer Ausführungsform
verwenden acht Segmente Wortleitungstreiber gemeinsam und stellen
einen acht Segmente tiefen Sektor bereit.Furthermore, a sector of two or more segments may share wordline signals as in FIG 2 because of the additional decoding provided by the upper and lower block selection signals TBSEL A , TBSEL B and BBSEL B. In one embodiment, eight segments share wordline drivers and provide an eight-segment deep sector.
Wie
man erkennen kann, stellt die Architektur gemäß der vorliegenden Erfindung
ein sektoriertes Flash-EPROM-Array bereit. Dies ist vorteilhaft,
da die Source und Drain von Transistoren in nicht ausgewählten Segmenten
während
eines Lese-, Programmier- oder Löschzyklus
von den Strömen
und Spannungen auf den Bitleitungen und den virtuellen Masseleitungen
isoliert werden können.
Demnach wird während
eines Lesevorgangs die Abfrage verbessert, weil Leckstrom von Segmenten,
die nicht ausgewählt
sind, nicht zu Strom auf den Bitleitungen beiträgt. Während der Programmier- und
Löschvorgänge sind
die Spannungen der virtuellen Masseleitung und der Bitleitungen
von den nicht ausgewählten
Segmenten isoliert. Dies ermöglicht
einen sektorweisen Löschvorgang,
entweder segmentweise oder vorzugsweise sektorweise, wenn die Segmente
innerhalb eines gegebenen Sektors Wortleitungstreiber gemeinsam
verwenden.As
It can be seen represents the architecture according to the present invention
a sectored flash EPROM array ready. This is advantageous
given the source and drain of transistors in non-selected segments
while
a read, program or erase cycle
from the streams
and voltages on the bit lines and the virtual ground lines
can be isolated.
Accordingly, during
a read operation improves the query because leakage current from segments,
which is not selected
are not contributing to power on the bitlines. During the programming and
Deletions are
the voltages of the virtual ground line and the bit lines
from the unselected
Isolated segments. this makes possible
a sector-by-sector deletion process,
either segmentally or, preferably, sectorally when the segments
within a given sector word line drivers in common
use.
Es
versteht sich, daß die
unteren Blockauswahltransistoren (beispielsweise die Transistoren 65A, 65B)
in einer gegebenen Implementierung möglicherweise nicht erforderlich
sind, wie es in 3 unten
dargestellt ist. Weiterhin können
diese Blockauswahltransistoren ein unteres Blockauswahlsignal mit
einem benachbarten Segment gemeinsam verwenden. Alternativ können die
unteren Blockauswahltransistoren (beispielsweise 65A, 65B)
durch einzelne Isolationstransistoren an bzw. neben den virtuellen
Masseanschlüssen 60A, 60B ersetzt
werden.It should be understood that the lower block select transistors (eg, the transistors 65A . 65B ) may not be required in a given implementation as described in 3 shown below. Furthermore, these block select transistors may share a lower block select signal with an adjacent segment. Alternatively, the lower block select transistors (eg 65A . 65B ) by individual isolation transistors at or adjacent to the virtual ground terminals 60A . 60B be replaced.
3 zeigt eine alternative
Architektur des Flash-EPROM-Arrays gemäß der vorliegenden Erfindung,
bei welchem zwei Spalten von Flash-EPROM-Zellen eine einzelne metallische
Bitleitung gemeinsam verwenden. 3 zeigt
vier Paare von Spalten des Arrays, wobei jedes Paar von Spalten
Flash-EPROM-Zellen in einer Drain-Source-Drain-Konfiguration aufweist.
Demnach weist das erste Paar 120 von Spalten eine erste
Draindiffusionsleitung 121, eine Sourcediffusionsleitung 122 und eine
zweite Draindiffusionsleitung 123 auf. Wortleitungen WLO
bis WL63 liegen jeweils über
den potentialfreien Gates einer Zelle in einer ersten des Paares von
Spalten und einer Zelle in der zweiten aus dem Paar von Spalten.
Wie in der Figur dargestellt, weist ein erstes Paar 120 von
Spalten eine Spalte auf, welche die Zelle 124, Zelle 125,
Zelle 126 und Zelle 127 umfaßt. Nicht dargestellt sind
Zellen, die mit Wortleitungen WL2 bis WL61 verbunden sind. Die zweite aus
dem Paar 120 von Spalten weist die Zelle 128, die
Zelle 129, Zelle 130 und Zelle 131 auf.
Entlang derselben Spalte des Arrays ist ein zweites Paar 135 von
Spalten dargestellt. Es hat eine ähnliche Architektur wie das
Paar 120 aus Spalten mit Ausnahme der Tatsache, daß es spiegelbildlich
hierzu ausgebildet ist. 3 shows an alternative architecture of the flash EPROM array according to the present invention In which two columns of flash EPROM cells share a single metallic bit line. 3 Figure 4 shows four pairs of columns of the array, with each pair of columns having flash EPROM cells in a drain-source-drain configuration. Accordingly, the first pair 120 columns a first drain diffusion line 121 , a source diffusion line 122 and a second drain diffusion line 123 on. Word lines WLO through WL63 are respectively above the floating gates of one cell in a first of the pair of columns and a cell in the second of the pair of columns. As shown in the figure, a first pair 120 of columns one column on which the cell 124 , Cell 125 , Cell 126 and cell 127 includes. Not shown are cells connected to word lines WL2 to WL61. The second of the couple 120 of columns indicates the cell 128 , the cell 129 , Cell 130 and cell 131 on. Along the same column of the array is a second pair 135 represented by columns. It has a similar architecture to the couple 120 from columns except for the fact that it is mirror-inverted.
Demnach
umfaßt,
wie man sehen kann, der Transistor in dem ersten aus dem Paar von
Spalten, wie z.B. der Zelle 125, eine Drain in der Draindiffusionsleitung 121 und
eine Source in der Sourcediffusionsleitung 122. Ein potentialfreies
Gate ist über
dem Kanalbereich zwischen der ersten Draindiffusionsleitung 121 und
der Sourcediffusionsleitung 122 angeordnet. Die Wortleitung
WL1 liegt über
dem potentialfreien Gate der Zelle 125, um eine Flash-EPROM-Zelle
bereitzustellen.Thus, as can be seen, the transistor in the first of the pair of columns, such as the cell, includes 125 , a drain in the drain diffusion line 121 and a source in the source diffusion line 122 , A floating gate is above the channel region between the first drain diffusion line 121 and the source diffusion line 122 arranged. The word line WL1 is located above the floating gate of the cell 125 to provide a flash EPROM cell.
Das
Spaltenpaar 120 und das Spaltenpaar 135 verwenden
eine virtuelle Massediffusionsleitung 136 (ARVSS) gemeinsam.
Demnach ist die Sourcediffusionsleitung 122 des Spaltenpaares 120 mit
der Massediffusion 136 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Sourcediffusionsleitung 137 des
Spaltenpaares 135 mit der Massediffusion 136 verbunden.The column pair 120 and the column pair 135 use a virtual mass diffusion line 136 (ARVSS) in common. Accordingly, the source diffusion line 122 of the column pair 120 with mass diffusion 136 connected. Similarly, the source diffusion line 137 of the column pair 135 with mass diffusion 136 connected.
Wie
oben erwähnt,
verwendet jedes Paar von Spalten eine einzige Metalleitung gemeinsam. Demnach
sind ein rechter Blockauswahltransistor 138 und ein linker
Blockauswahltransistor 139 enthalten. Der Transistor 139 weist
eine Drain in der Draindiffusionsleitung 121, eine Source,
die mit einem Metallkontakt 144 verbunden ist, sowie ein Gate,
welches mit dem Steuersignal BLTR1 auf Leitung 141 verbunden
ist, auf. In ähnlicher
Weise weist der rechte Auswahltransistor 138 eine Source
in der Draindiffusionsleitung 123, eine Drain, die mit
dem Metallkontakt 140 verbunden ist und ein Gate auf, welches
mit dem Steuersignal BLTRO auf Leitung 121 verbunden ist.
Demnach stellt die Auswahlschaltung einschließlich der Transistoren 138 und 139 eine
wahlweise Verbindung der ersten Draindiffusionsleitung 121 mit
einer zweiten Draindiffusionsleitung 123 zu der Metalleitung 143 über den
Metallkontakt 140 her. Wie man erkennen kann, weist das Spaltenpaar 135 den
linken Auswahltransistor 144 und den rechten Auswahltransistor 145 auf,
die in ähnlicher
Weise mit einem Metallkontakt 146 verbunden sind. Der Kontakt 146 ist
mit derselben Metalleitung 143 wie der Kontakt 140 verbunden,
welcher mit einem Spaltenpaar 120 verbunden ist. Die Metalleitung
kann durch mehr als zwei Spalten von Zellen mit einer zusätzlichen
Auswahlschaltung gemeinsam verwendet werden.As mentioned above, each pair of columns share a single metal line. Thus, a right block select transistor 138 and a left block selection transistor 139 contain. The transistor 139 has a drain in the drain diffusion line 121 , a source that has a metal contact 144 and a gate connected to the control signal BLTR1 on line 141 is connected. Similarly, the right select transistor 138 a source in the drain diffusion line 123 , a drain that is in contact with the metal 140 is connected and a gate which, with the control signal BLTRO on line 121 connected is. Thus, the selection circuit includes the transistors 138 and 139 an optional connection of the first drain diffusion line 121 with a second drain diffusion line 123 to the metal line 143 over the metal contact 140 ago. As you can see, the column pair has 135 the left select transistor 144 and the right selection transistor 145 on that in a similar way with a metal contact 146 are connected. The contact 146 is with the same metal line 143 like the contact 140 connected, which with a pair of columns 120 connected is. The metal line can be shared by more than two columns of cells with an additional select circuit.
Die
in 2 und 3 dargestellte Architektur beruht auf
einer Drain-Source-Drain-Einheit, welche zwei Spalten von Zellen
bildet, die gegenüber
benachbarten Drain-Source-Drain-Einheiten isoliert sind, um einen
Leckstrom von benachbarten Spalten von Zellen zu vermeiden. Die
Architektur kann auf Einheiten mit mehr als zwei Spalten erweitert
werden, mit geeigneten Toleranzen für den Leckstrom in der Abfrageschaltung
oder mit anderen Kontrollen bzw. Steuerungen des Stromlecks von
nicht ausgewählten
Zellen. Demnach könnten
beispielsweise vierte und fünfte
Diffusionsleitungen innerhalb eines gegebenen isolierten Bereiches
hinzugefügt
werden, um eine Drain-Source-Drain-Source-Drain-Struktur zu
erzeugen, die vier Spalten von Zellen aufweist.In the 2 and 3 The architecture shown is based on a drain-source-drain unit which forms two columns of cells which are insulated from adjacent drain-source-drain units to avoid leakage current from adjacent columns of cells. The architecture may be extended to units with more than two columns, with appropriate leakage current limits in the interrogation circuit or with other controls of current leakage from unselected cells. Thus, for example, fourth and fifth diffusion lines within a given isolated area could be added to create a drain-source-drain-source-drain structure having four columns of cells.
Spaltenpaare
werden horizontal und vertikal angeordnet, um ein Array aus Flash-EPROM-Zellen bereitzustellen,
welches M Wortleitungen und 2N Spalten aufweist. Das Array erfordert
nur N metallische Bitleitungen, die jeweils mit einem Paar von Spalten
von Flash-EPROM-Zellen über
eine Auswahlschaltung verbunden sind, wie es oben beschrieben wird.column pairs
are arranged horizontally and vertically to provide an array of flash EPROM cells,
which has M word lines and 2N columns. The array requires
only N metallic bitlines, each with a pair of columns
from flash EPROM cells over
a selection circuit are connected, as described above.
Auch
wenn die Figur nur vier Spaltenpaare 120, 135, 150 und 151 zeigt,
die mit zwei metallischen Bitleitungen 143 und 152 (MTBLO-MTBL1) verbunden
sind, kann das Array in horizontaler und vertikaler Richtung wiederholt
vorgesehen sein, wie es erforderlich ist, um ein Flash-EPROM-Speicherarray in
größerem Maßstab bereitzustellen.
Demnach wiederholen sich die Spaltenpaare 120 und 150,
die eine Wortleitung gemeinsam verwenden, in horizontaler Richtung,
um ein Segment des Arrays darzustellen. Segmente wiederholen sich
in vertikaler Richtung. Eine Gruppe von Segmenten (beispielsweise acht
Segmente), welche entsprechende Wortleitungen haben, die mit einem gemeinsam
verwendeten Wortleitungstreiber verbunden sind, können als
ein Sektor des Arrays betrachtet werden.Even if the figure only four pairs of columns 120 . 135 . 150 and 151 shows that with two metallic bit lines 143 and 152 (MTBLO-MTBL1), the array may be repeatedly provided in the horizontal and vertical directions as required to provide a flash EPROM memory array on a larger scale. Accordingly, the column pairs repeat 120 and 150 that share a word line in the horizontal direction to represent a segment of the array. Segments are repeated in the vertical direction. A group of segments (eg, eight segments) having respective wordlines connected to a shared wordline driver may be considered as a sector of the array.
Das
Layout des Arrays ist kompakt wegen der Konfiguration mit virtueller
Masse, des reduzierten Erfordernisses des Metallabstandes für das Layout
und weiterhin durch die Fähigkeit,
Wortleitungstreiber von einer Mehrzahl von Reihen in verschiedenen
Segmenten gemeinsam zu verwenden. Demnach kann die Wortleitung WL63' einen Wortleitungstreiber
mit der Wortleitung WL63 gemeinsam verwenden. In einem bevorzugten
System verwenden acht Wortleitungen einen einzelnen Wortleitungstreiber gemeinsam.
Demnach wird nur der Wiederholabstand eines Wortleitungstreiberschaltkreises
für jeden Satz
von acht Reihen von Zellen benötigt.
Die zusätzliche
Decodierung, welche durch die linken und rechten Auswahltransistoren
(139, 138 für
das Segment 120) bereitgestellt werden, ermöglichen
die Konfiguration mit einer gemeinsam verwendeten Wortleitung. Die
Konfiguration mit der gemeinsam verwendeten Wortleitung hat den
Nachteil, daß während eines
Sektorlöschvorgangs
acht Reihen von Zellen allesamt dieselbe Wortleitungsspannung erhalten,
was bei Zellen, die nicht gelöscht
werden sollen, eine Wortleitungsstörung erzeugt. Wenn es für ein gegebenes
Array ein Problem darstellt, kann dieses Störungsproblem beseitigt werden,
indem man sicherstellt, daß alle
Sektorlöschvorgänge für Segmente einschließlich aller
Reihen von Zellen, die mit den gemeinsam verwendeten Wortleitungstreibern
verbunden sind, decodieren. Für
acht Wortleitungen, die einen einzelnen Treiber gemeinsam verwenden,
kann ein minimales Sektorlöschen
von acht Segmenten erforderlich sein.The layout of the array is compact because of the virtual ground configuration, the reduced metal spacing requirement for the layout, and further the ability to divide word line drivers from a plurality of rows into different ones shared segments. Thus, the word line WL63 'may share a word line driver with the word line WL63. In a preferred system, eight word lines share a single word line driver. Thus, only the pitch of a wordline driver circuit is needed for each set of eight rows of cells. The additional decoding which is done by the left and right selection transistors ( 139 . 138 for the segment 120 ), allow configuration with a shared wordline. The shared wordline configuration has the disadvantage that, during a sector erase operation, eight rows of cells all receive the same wordline voltage, creating a wordline disturb on cells that are not to be erased. If it is a problem for a given array, this issue can be eliminated by ensuring that all sector clearances are decoded for segments including all rows of cells connected to the shared wordline drivers. For eight word lines sharing a single driver, minimum sector deletion of eight segments may be required.
4 ist ein schematisches
Blockdiagramm eines Flash-EPROM-Arrays, welches bestimmte Merkmale
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen soll. Demnach weist
das Flash-EPROM-Speichermodul,
welches in 4 dargestellt
ist, ein Flash-EPROM-Hauptarray auf, einschließlich Sektoren 170-1, 170-2, 170-3, 170-N,
wobei jeder Sektor acht Segmente umfaßt (beispielsweise SEGO-SEG7).
Eine Mehrzahl von Sätzen
gemeinsam verwendeter Wortleitungstreiber 171-1, 171-2, 171-3, 171-N werden
verwendet, um die gemeinsam verwendeten Wortleitungen der acht Segmente
in den entsprechenden Sektoren anzusteuern. Wie es in Bezug auf
die gemeinsam verwendeten Wortleitungstreiber 171-1 dargestellt
ist, gibt es 64 gemeinsam verwendete Treiber für den Sektor 170-1.
Jeder der 64 Treiber liefert eine Ausgangsgröße auf Leitung 172.
Jede dieser Ausgangsgrößen bzw.
Ausgangssignale wird verwendet, um acht Wortleitungen in entsprechenden
Segmenten des Sektors 170-1 anzusteuern, wie es in der
Figur durch die Aufteilung in die acht Sätze aus 64 Leitungen schematisch
dargestellt ist. 4 Figure 3 is a schematic block diagram of a flash EPROM array intended to illustrate certain features of the present invention. Accordingly, the flash EPROM memory module, which is incorporated in 4 a flash EPROM main array including sectors 170-1 . 170-2 . 170-3 . 170-N , each sector comprising eight segments (eg SEGO-SEG7). A plurality of sets of shared word line drivers 171-1 . 171-2 . 171-3 . 171-N are used to drive the shared word lines of the eight segments in the respective sectors. As for the shared wordline drivers 171-1 As shown, there are 64 shared drivers for the sector 170-1 , Each of the 64 drivers provides an output on line 172 , Each of these outputs is used to provide eight word lines in corresponding segments of the sector 170-1 to drive, as shown schematically in the figure by the division into the eight sets of 64 lines.
Weiterhin
sind mit dem Array eine Mehrzahl von Blockauswahltreibern 173-1, 173-2, 173-3, 173-N verbunden.
Die Blockauswahltreiber liefern jeweils ein linkes und ein rechtes
Blockauswahlsignal für
jedes Segment. Wenn die Segmente implementiert sind, wie in 3 dargestellt, gibt es ein
Paar von Blockauswahlsignalen BLTR1 und BLTRO, welches für jede der
64 Wortleitungen zugeführt
wird.Furthermore, with the array are a plurality of block selection drivers 173-1 . 173-2 . 173-3 . 173-N connected. The block select drivers each provide a left and a right block select signal for each segment. If the segments are implemented as in 3 As shown, there are a pair of block select signals BLTR1 and BLTRO which are supplied to each of the 64 word lines.
Zusätzlich gibt
es N globale Bitleitungen in dem Flash-EPROM-Array. Die N Bitleitungen
werden verwendet, um einen Zugriff auf die 2N Spalten aus Flash-EPROM-Zellen
in dem Array für
die Daten in der Schaltung und den Abfrageverstärkern 191 zu gewähren. Die
N Bitleitungen 174 sind mit einem Spaltenauswahldecoder 175 verbunden.
In ähnlicher Weise
sind die Blockauswahltreiber 173-1 bis 173-N mit
einem Blockdecoder verbunden. Die gemeinsam verwendeten Wortleitungstreiber 171-1 bis 171-N werden
mit dem Reihendecoder 177 verbunden. Der Spaltenauswahldecoder 175,
der Blockdecoder 176 und der Reihendecoder 177 empfangen
Adreßsignale
auf der Adreßeingangsleitung 178.In addition, there are N global bit lines in the flash EPROM array. The N bit lines are used to access the 2N columns of flash EPROM cells in the array for the data in the circuit and sense amplifiers 191 to grant. The N bit lines 174 are with a column selection decoder 175 connected. Similarly, the block selection drivers 173-1 to 173-N connected to a block decoder. The shared wordline drivers 171-1 to 171-N be with the row decoder 177 connected. The column selection decoder 175 , the block decoder 176 and the row decoder 177 receive address signals on the address input line 178 ,
Mit
dem Spaltenauswahldecoder 175 ist ein Seitenprogrammierpuffer 190 verbunden.
Der Seitenprogrammierpufter 190 weist N Schalter auf, einen
für jede
der N Bitleitungen. Demnach kann eine Datenseite als N Bits breit
betrachtet werden, wobei jede Reihe aus Zellen zwei Seiten, Seite
0 und Seite 1, breit ist. Seiten in einer gegebenen Reihe werden unter
Verwendung der oben beschriebenen linken und rechten Decodierung
ausgewählt.With the column selection decoder 175 is a page programming buffer 190 connected. The page programming buffer 190 has N switches, one for each of the N bit lines. Thus, one data page may be considered wide as N bits, with each row of cells being two pages, page 0 and page 1, wide. Pages in a given row are selected using the left and right decoding described above.
Wählbare Spannungsquellen 179 werden verwendet,
um die Referenzpotentiale für
die Nur-Lese-, Programmier-
und Löschbetriebszustände für das Flash-EPROM-Array
zu liefern, wie es dem Konzept nach in der Figur dargestellt ist,
und zwar durch die Wortleitungstreiber 171-1 bis 171-N und
durch die Bitleitungen.Selectable voltage sources 179 are used to provide the reference potentials for the read-only, program and erase modes for the flash EPROM array, as conceptually illustrated in the figure, by the wordline drivers 171-1 to 171-N and through the bitlines.
Die
virtuellen Masseleitungen in dem Array sind mit dem virtuellen Massetreiber 181 verbunden, welcher
mit dem Array verbunden ist. Auch sind p-Well- und n-Well-Referenzspannungsquellen 199 mit
den entsprechenden Wells des Arrays verbunden. Demnach werden, wie
man in 4 erkennen kann,
die 64 Wortleitungstreiber, wie z.B. die Wortleitungstreiber 171-1,
mit 512 (64×8)
Reihen in dem Array verwendet. Die zusätzliche Decodierung, welche durch
die Blockauswahltreiber (beispielsweise 173-1) bereitgestellt
wird, erlaubt das Layout der gemeinsam verwendeten Wortleitungen.The virtual ground lines in the array are with the virtual ground driver 181 connected, which is connected to the array. Also, p-well and n-well reference voltage sources 199 connected to the corresponding wells of the array. Accordingly, how to get in 4 can recognize the 64 word line drivers, such as the word line drivers 171-1 , used with 512 (64 × 8) rows in the array. The extra decoding provided by the block selection drivers (e.g. 173-1 ), allows the layout of the shared word lines.
Die
Architektur des Flash-EPROM-Arrays gemäß der vorliegenden Erfindung
erlaubt eine Reihenredundanz, wie sie schematisch in 4 dargestellt ist. Demnach
erstrecken sich W-Bitleitungen von
dem Hauptarray über
Leitungen 182 zu einem redundanten Array, welches Sektoren 183-1 und 183-2 umfaßt. Das
redundante Array wird durch die redundanten Wortleitungstreiber 184-1 und 184-2 angesteuert.
In ähnlicher
Weise sind die redundanten Blockauswahltreiber 185-1 und 185-2 mit
dem redundanten Array verbunden.The architecture of the flash EPROM array according to the present invention allows for row redundancy as shown schematically in FIG 4 is shown. Thus, W bit lines extend from the main array via lines 182 to a redundant array, which sectors 183-1 and 183-2 includes. The redundant array is driven by the redundant wordline drivers 184-1 and 184-2 driven. Similarly, the redundant block selectors are drivers 185-1 and 185-2 connected to the redundant array.
Wenn
während
des Testens eine Zelle einer gegebenen Reihe als defekt festgestellt
wird, können diese
Reihen und die sieben weiteren Reihen, welche den Wortleitungstreiber
gemeinsam verwenden, durch entsprechende Reihen in dem redundanten
Array 183-1 und 183-2 ersetzt werden. Demnach
würde das
System eine Zelle 198 eines inhaltsadressierbaren Speichers
(CAM) umfassen mit einem redundanten Decoder 186, welcher
die Adreßdaten
empfängt. Wie
es im Stand der Technik bekannt ist, können während des Testens fehlerhafte
Reihen in dem Hauptarray identifiziert werden und die Adresse dieser
Reihen wird in der CAM-Zelle 198 gespeichert. Wenn die
Adresse ADDRIN auf Leitung 178 mit der in der CAM-Zelle 198 gespeicherten
Adresse übereinstimmt,
so wird ein Übereinstimmungssignal
auf Leitung 187 erzeugt. Das Übereinstimmungssignal schaltet
die gemeinsam verwendeten Wortleitungstreiber 171-1 bis 171-N in
dem Hauptarray ab. Der redundante Decoder 186 steuert die
redundanten Wortleitungstreiber 184-1 und 184-2 an
und steuert die redundanten Blockauswahltreiber 185-1 und 185-2 an,
um die geeignete Ersatzreihe auszuwählen.If, during testing, a cell of a given row is found to be defective these rows and the seven other rows sharing the wordline driver through corresponding rows in the redundant array 183-1 and 183-2 be replaced. Thus, the system would be a cell 198 Content Addressable Memory (CAM) include a redundant decoder 186 which receives the address data. As is known in the art, faulty rows in the main array may be identified during testing and the address of these rows will be in the CAM cell 198 saved. If the address is ADDRIN on line 178 with the in the CAM cell 198 stored address, then a match signal on line 187 generated. The match signal switches the shared wordline drivers 171-1 to 171-N in the main array. The redundant decoder 186 controls the redundant word line drivers 184-1 and 184-2 and controls the redundant block selection drivers 185-1 and 185-2 to select the appropriate replacement row.
Die
redundante Reihendecodierung kann auch mit einer redundanten Spaltendecodierung
gekoppelt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist, um ein
Flash-EPROM-Array mit einer viel größeren Ausbeute bei der Herstellung
bereitzustellen.The
Redundant row decoding can also be done with redundant column decoding
coupled, as is known in the art, to a
Flash EPROM array with a much higher yield in the production
provide.
Der
Spaltenauswahldecoder 175 ist mit Seitenprogrammierschaltern 190 verbunden,
einschließlich
zumindest eines Schalters für
jede der N Bitleitungen. Weiterhin ist der Spaltenauswahldecoder 175 mit
der Dateneingangsschaltung und den Abfrageverstärkern 191 verbunden.
Gemeinsam stellen diese Schaltkreise eine Dateneingabe- und -ausgabeschaltung
für die
Verwendung mit dem Flash-EPROM-Array bereit.The column selection decoder 175 is with side programming switches 190 including at least one switch for each of the N bit lines. Furthermore, the column selection decoder 175 with the data input circuit and the sense amplifiers 191 connected. Together, these circuits provide a data input and output circuit for use with the flash EPROM array.
Eine
redundante Reihendecodierung bietet auch die Fähigkeit zur Korrektur von Kurzschlüssen zwischen
benachbarten Wortleitungen. Insbesondere müssen, wenn zwei Wortleitungen
kurzgeschlossen sind, die beiden Wortleitungen durch zwei entsprechende
Wortleitungen in dem redundanten Array ersetzt werden. In der beschriebenen
Ausführungsform,
bei welcher es acht Wortleitungen gibt, die einen gemeinsamen Wortleitungstreiber
gemeinsam verwenden, werden zwei Sätze von acht Wortleitungen
benutzt, um entsprechende zwei Sätze
von acht Wortleitungen in dem Hauptarray zu ersetzen. Demnach können die
beiden kurzgeschlossenen Wortleitungen in dem Hauptarray durch die
Reihenredundanz repariert werden.A
Redundant row decoding also provides the ability to correct short circuits between
adjacent word lines. In particular, if two word lines
are shorted, the two word lines by two corresponding
Word lines are replaced in the redundant array. In the described
embodiment,
where there are eight wordlines that share a common wordline driver
use two sets of eight word lines together
used to corresponding two sentences
of eight word lines in the main array. Accordingly, the
two shorted word lines in the main array through the
Row redundancy to be repaired.
Die
Zellen in der bevorzugten Ausführungsform
sind für
einen Sektorlöschvorgang
ausgelegt, welcher ein Laden des potentialfreien Gates verursacht
(Elektronen treten in das erdfreie Gate ein), so daß beim Abfragen
einer gelöschten
Zelle die Zelle nicht leitend ist und der Ausgangswert auf dem Abfrageverstärker high
ist. Weiterhin ist die Architektur für eine Seitenprogrammierung
ausgelegt, was das Entladen von potentialfreien Gates beinhaltet
(Elektronen verlassen das potentialfreie Gate), so daß beim Abfragen
eine programmierte Zelle leitend ist.The
Cells in the preferred embodiment
are for
a sector deletion process
designed, which causes a charging of the floating gate
(Electrons enter the floating gate), so that when interrogating
one deleted
Cell the cell is not conducting and the output value on the sense amplifier is high
is. Furthermore, the architecture is for page programming
designed, which includes the unloading of potential-free gates
(Electrons leave the floating gate), so that when querying
a programmed cell is conductive.
Die
Betriebsspannungen für
den Programmiervorgang betragen positive 5V an der Drain einer auf
einen niedrigen Schwellwertzustand (Daten = Null) zu programmierenden
Zelle, negative 10V an dem Gate und 0V oder potentialfrei an dem
Sourceanschluß.
Das Substrat oder der in den 5G und 6F dargestellte p-Well 200
wird bzw. werden geerdet. Dies führt
zu einem Fowler-Nordheim-Tunnelmechanismus
für das
Entladen des potentialfreien Gates.The operating voltages for the programming operation are positive 5V at the drain of a low threshold state (data = zero) cell to be programmed, negative 10V at the gate and 0V or floating at the source. The substrate or in the 5G and 6F shown p-well 200 is or are grounded. This results in a Fowler-Nordheim tunnel mechanism for discharging the floating gate.
Der
Löschvorgang
wird ausgeführt
durch Anlegen von negativen 6V an der Drain, positiven 12V an dem
Gate und negativen 6V an der Source. Der p-Well 200 wird mit negativen
6V vorgespannt. Dies führt
zu einem Fowler-Nordheim-Tunnelmechanismus für das Laden des potentialfreien
Gates. Die Lesepotentiale betragen 1,2V an der Drain, 5V an dem Gate
und 0V an der Source.Of the
deletion
is running
by applying negative 6V to the drain, positive 12V to the drain
Gate and negative 6V at the source. The p-well 200 is negative
Biased 6V. this leads to
to a Fowler-Nordheim tunnel mechanism for loading the potential-free
Gates. The read potentials are 1.2V at the drain, 5V at the gate
and 0V at the source.
Dies
stellt die Fähigkeit
bereit, unter Verwendung einer Wortleitungsdecodierung an zu löschenden,
ausgewählten
Zellen eine Sektorlöschung durchzuführen. Der
Löschstörungszustand
für nicht ausgewählte Zellen
innerhalb eines Segments ergibt –6V an der Drain, 0V an dem
Gate und – 6V
an der Source. Dies liegt gut innerhalb der Toleranz der Zellen,
um diese Potentiale auszuhalten, ohne eine beträchtliche Störung der Ladung in der Zelle
zu verursachen.This
represents the ability
ready to be deleted using word line decoding,
chosen
Cells perform a sector deletion. Of the
Erase disturbance condition
for non-selected cells
within a segment yields -6V at the drain, 0V at the
Gate and - 6V
at the source. This is well within the tolerance of the cells,
to sustain these potentials without a significant disruption of the charge in the cell
to cause.
In ähnlicher
Weise betragen die Störungszustände für das Programmieren
für Zellen,
welche dieselbe Bitleitung in demselben Segment gemeinsam verwenden,
5V an der Drain, 0V an dem Gate und 0V oder potentialfrei an der
Source. In diesem Zustand gibt es keinen Antrieb von Gate zu Drain
und er stört die
Zelle nicht signifikant.In similar
The amount of fault conditions for programming
for cells,
which share the same bitline in the same segment,
5V at the drain, 0V at the gate and 0V or floating at the gate
Source. In this state, there is no drive from gate to drain
and he disturbs the
Cell not significant.
Für Zellen,
welche dieselbe Wortleitung gemeinsam verwenden, jedoch nicht dieselbe
Bitleitung, oder eine adressierte Zelle, die in einem hohen Zustand
verbleiben soll, beträgt
der Störungszustand 0V
an der Drain, –10V
an dem Gate und 0V oder potentialfrei an der Source. Auch dieser
Zustand führt nicht
zu einer signifikanten Störung
der Ladung in den nicht ausgewählten
Zellen.For cells,
which share the same wordline, but not the same
Bit line, or an addressed cell, which is in a high state
should remain
the fault condition 0V
at the drain, -10V
at the gate and 0V or floating at the source. This too
Condition does not lead
to a significant disorder
the cargo in the unselected
Cells.
Die
Technologie mit zwei Wells ist kritisch, damit die negative Spannung
an den Drain- und Sourcediftusionsbereichen angelegt werden kann. Ohne
die negativen Spannungen an der Source und der Drain müßte das
Gatepotential für
eine Zelle innerhalb eines Kopplungsverhältnisses von 59%, was etwa
9V Spannungsabfall an dem Übergang
vom potentialfreien Gate zur Drain erfordert, etwa 18V betragen.
Diese sehr hohen Spannungen auf integrierten Schaltkreisen erfordern
speziell ausgelegte Schaltungen und eine spezielle Prozeßtechnologie.
In ähnlicher
Weise erlaubt die negative Spannung an dem Gate niedrigere positive
Potentiale an der Drain für den
Programmiervorgang.Two-well technology is critical to applying the negative voltage to the drain and source voltage fusion regions. Without the negative voltages at the source and the drain, the gate potential for a cell would have to be within a coupling ratio of 59% about 9V voltage drop at the junction from floating gate to drain requires about 18V. These very high voltages on integrated circuits require specially designed circuits and special process technology. Similarly, the negative voltage at the gate allows lower positive potentials at the drain for the programming operation.
4A ist ein Flußdiagramm,
welches den Programmierablauf für
den Flash-EPROM-Schaltkreis
nach 4 zeigt. Der Vorgang
beginnt durch Löschen
des Sektors (beispielsweise Sektor 170-1 ), in welchen
Daten programmiert werden sollen (Block 600). Nach dem
Löschen
des Sektors wird ein Löschverifizierungsvorgang
ausgeführt
(Block 601). Als nächstes
wird die Seitenzahl, entweder 0 oder 1, und die Segmentzahl (1–8), in
Reaktion auf die Eingangsadresse durch den Host-Prozessor gesetzt
(Block 602). 4A FIG. 11 is a flow chart illustrating the programming procedure for the flash EPROM circuit. FIG 4 shows. The process begins by deleting the sector (for example sector 170-1 ), in which data should be programmed (block 600 ). After deleting the sector, an erase verify operation is performed (block 601 ). Next, the page number, either 0 or 1, and the segment number (1-8) are set in response to the input address by the host processor (Block 602 ).
Nach
dem Setzen der Seitenzahl und der Segmentzahl wird der Seitenpuffer
mit den Daten für die
Seite geladen (Block 603). Dieser Seitenpuffer kann mit
kompletten N Datenbits geladen werden oder mit einem einzelnen Datenbyte,
je nachdem, wie es zu einem bestimmten Programmiervorgang paßt. Als
nächstes
wird ein Verifizierungsvorgang ausgeführt, vorausgesetzt, der Benutzer
nimmt keine Vorablöschung
vor, um festzustellen, welche Zellen eine Programmierung benötigen (Block 604).
Nach dem Laden des Seitenpuffers werden die Programmierpotentiale
an dem Segment, welches programmiert wird, angelegt (Block 605).
Nach dem Programmiervorgang wird ein Verifizierungsvorgang ausgeführt, in
welchem die Seite verifiziert wird. Bei dem Verifiziervorgang werden
die Bits in dem Seitenpuffer, welche erfolgreich programmierten
Zellen entsprechen, abgeschaltet (Block 606). Als nächstes stellt
der Algorithmus fest, ob alle Seitenbits in dem Seitenpuffer abgeschaltet
sind (Block 607). Wenn sie nicht alle abgeschaltet sind,
so stellt der Algorithmus fest, ob eine maximale Anzahl erneuter
Versuche durchgeführt
worden ist (Block 610), und, falls dies nicht der Fall
ist, so geht er in einer Schleife zu Block 605, um die
Seite erneut zu programmieren, so daß die fehlerhaften Bits erneut
programmiert werden. Die Bits, welche (erfolgreich) bestehen, werden
nicht wieder programmiert, weil die entsprechenden Bits in dem Seitenpuffer
während
des Verifizierungsvorgangs auf Null zurückgesetzt worden sind. Wenn
die maximale Anzahl erneuter Versuche in Block 610 durchgeführt worden
ist, so wird der Algorithmus beendet und zeigt einen nicht erfolgreichen
Vorgang an.After setting the page number and the segment number, the page buffer is loaded with the data for the page (block 603 ). This page buffer can be loaded with a full N bits of data, or with a single byte of data, depending on how it fits a particular programming operation. Next, a verify operation is performed, provided the user does not pre-erase to determine which cells need programming (Block 604 ). After loading the page buffer, the programming potentials are applied to the segment being programmed (block 605 ). After the programming process, a verification process is performed in which the page is verified. In the verify operation, the bits in the page buffer that correspond to successfully programmed cells are turned off (Block 606 ). Next, the algorithm determines if all page bits in the page buffer are turned off (block 607 ). If they are not all turned off, the algorithm determines if a maximum number of retries has been performed (Block 610 ), and if not, it goes to block in a loop 605 to reprogram the page so that the erroneous bits are reprogrammed. The bits that pass are not reprogrammed because the corresponding bits in the page buffer have been reset to zero during the verify process. If the maximum number of retries in block 610 has been performed, the algorithm is terminated and indicates an unsuccessful operation.
Wenn
in Block 607 alle Bits abgeschaltet sind, so stellt der
Algorithmus fest, ob der Sektor beendet worden ist, d.h. ob beide
Seiten des Sektors geschrieben werden sollen und ob beide abgeschlossen
sind (Block 608). Dies ist ein durch eine CPU bestimmter
Parameter. Wenn der Sektor nicht beendet ist, so geht der Algorithmus
in einer Schleife zu Block 602 und aktualisiert die entsprechende
Seitenzahl oder Segmentzahl.If in block 607 all bits are off, the algorithm determines if the sector has been completed, ie if both sides of the sector should be written and if both are complete (block 608 ). This is a parameter determined by a CPU. If the sector is not completed, the algorithm loops to block 602 and updates the corresponding page number or segment number.
Wenn
der Sektor in Block 608 beendet worden ist, so ist der
Algorithmus erledigt (Block 609).If the sector is in block 608 has ended, then the algorithm is done (block 609 ).
Wie
unter Bezug auf Block 605 von 4A erwähnt wurde, umfaßt die Programmierverifizierungsschaltung
das bitweise Zurücksetzen
der Daten in dem Seitenpuffer, welche die Löschverifizierung erfolgreich
durchlaufen. Demnach ist eine Struktur, wie sie in vereinfachter
Form in 4B dargestellt ist,
in dem Flash-EPROM enthalten. Die Abfrageverstärker 650 des Arrays
werden mit einem Vergleicherschaltkreis 651 verbunden.
Die Eingaben bzw. Eingänge
in den Vergleicherschaltkreis sind die Seitenpufferschalter 652.
Demnach wird ein Datenbyte von den Abfrageverstärkern mit einem entsprechenden
Byte von dem Seitenpuffer verglichen. Ein Bestanden/Fehlerhaft-Signal für das Byte
wird an eine Bitrückstellung
auf dem Seitenpuffer 652 rückgekoppelt. Demnach werden
Bits, welche (die Verifizierung) bestehen, in dem Seitenpuffer zurückgesetzt. Wenn
alle Bits in dem Seitenpuffer zurückgesetzt sind, oder wenn eine
festgesetzte Anzahl erneuter Versuche des Programmiervorgangs durchgeführt worden
ist, so ist der Programmiervorgang abgeschlossen.As with reference to block 605 from 4A has been mentioned, the program verification circuit comprises the bit-by-bit resetting of the data in the page buffer which successfully passes through the erase verification. Thus, a structure as simplified in 4B is shown in the flash EPROM included. The query amplifier 650 of the array are using a comparator circuit 651 connected. The inputs to the comparator circuit are the page buffer switches 652 , Thus, a byte of data from the sense amplifiers is compared to a corresponding byte from the page buffer. A pass / fail signal for the byte will go to a bit reset on the page buffer 652 fed back. Thus, bits that exist (the verification) are reset in the page buffer. When all the bits in the page buffer have been reset, or when a set number of retries of the program operation has been performed, the programming operation is completed.
Die 5A–5H zeigen
Herstellungsschritte für
ein Flash-EPROM-Array gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 5A–5G sind nicht maßstabsgetreu
gezeichnet. 5H ist eine
näherungsweise
maßstabsgetreue
Zeichnung, um eine Ansicht für
die sich ergebende Struktur bereitzustellen. 6A–6G stellen einen alternativen Ansatz
für die
Herstellung der Flash-EPROM-Zelle dar, welcher dieselben anfänglichen
Schritte beinhaltet, wie sie in den 5A–5D dargestellt sind. Wie
im Falle der 5H, ist
auch die 6G eine näherungsweise
maßstabsgetreue
Zeichnung der sich ergebenden Struktur. 7 und 8-14 werden verwendet, um das
Layout eines Testarrays mit drei Wortleitungen mal sechs Spalten
für die
unter Bezug auf die 5A–5H und 3 beschriebene Ausführungsform zu beschreiben.The 5A - 5H show manufacturing steps for a flash EPROM array according to an embodiment of the present invention. 5A - 5G are not drawn to scale. 5H is an approximate scale drawing to provide a view of the resulting structure. 6A - 6G represent an alternative approach to the manufacture of the flash EPROM cell, which incorporates the same initial steps as described in U.S.P. 5A - 5D are shown. As in the case of 5H , is also the 6G an approximate scale drawing of the resulting structure. 7 and 8th - 14 are used to layout a test array with three word lines by six columns for reference to the 5A - 5H and 3 to describe described embodiment.
Der
Prozeß der 5A–5H wird
zuerst beschrieben. Die Zelle wird unter Verwendung eines doppelt
metallischen CMOS-Dreifachwell von 0,6 Mikrometern (zwei Wells in
dem Array, ein drittes für
die periphere Schaltung) und einer Dreifach-Polysiliciumtechnik
hergestellt. Die ersten Schritte, die mit der Herstellung der Zelle
verbunden sind, sind in den 5A–5H wiedergegeben.The process of 5A - 5H will be described first. The cell is fabricated using a 0.6 micron CMOS double metallic well (two wells in the array, a third for the peripheral circuitry) and a triple polysilicon technique. The first steps associated with the production of the cell are in the 5A - 5H played.
5A veranschaulicht den ersten
Schritt in dem Vorgang. Beginnend mit einem Siliciumsubstrat 200
vom p-Typ (oder einem Bereich des Substrats), wird ein tiefer Well
198 vom n-Typ mit etwa 6 Mikrometern Tiefe ausgebildet. Als nächstes wird
ein p-Welt 199 von etwa 3 Mikrometern Tiefe innerhalb des n-Wells
ausgebildet. 5A illustrates the first step in the process. Starting with a silicon substrate 200 p-type (or a portion of the substrate), an n-type deep well 198 of about 6 microns in depth is formed. Next, a p-world 199 of about 3 microns depth is formed within the n-well.
Der
tiefe n-Well 198 wird zuerst durch Implantieren eines Dotiermittels
vom n-Typ in das Substrat ausgebildet, wobei der n-Well-Bereich
durch eine Photoresistmaske festgelegt wird. Nach der Implantierung
wird die Photomaske entfernt und das Substrat wird bei hoher Temperatur
für eine
relativ lange Zeit getempert, um das Dotiermittel vom n-Typ hineinzutreiben
und zu aktivieren, um den tiefen Well ("Grube") zu bilden. Dann wird ein ähnlicher
Vorgang ausgeführt,
um innerhalb des tiefen n-Wells einen p-Well zu implementieren.Of the
deep n-well 198 is first implanted by implanting a dopant
n-type formed in the substrate, wherein the n-well region
is determined by a photoresist mask. After implantation
the photomask is removed and the substrate becomes at high temperature
for one
annealed for a relatively long time to drive in the n-type dopant
and activate to form the deep well ("pit"). Then a similar
Process performed,
to implement a p-well within the deep n-well.
Im
nächsten
Schritt wird ein wohlbekannter LOCOS-Feldoxidationsprozeß verwendet,
um relativ dicke Feldoxidbereiche 201 und 202 aufwachsen
zu lassen, die in einer Richtung senkrecht zu der Seite länglich ausgebildet
sind. Außerdem
läßt man eine zu
opfernde Oxidschicht wachsen, die dann entfernt wird, um die Oberfläche des
p-Wells 199 für
nachfolgende Schritte vorzubereiten.In the next step, a well-known LOCOS field oxidation process is used to create relatively thick field oxide regions 201 and 202 grow up, which are elongated in a direction perpendicular to the side. In addition, a sacrificial oxide layer is grown, which is then removed to prepare the surface of p-well 199 for subsequent steps.
Wie
in 5B dargestellt wird,
läßt man ein dünnes Tunneloxid 203 mit
etwa 90Å wachsen.
Wie in 5C dargestellt
ist, wird eine erste Polysiliciumschicht 204 von etwa 800Å auf dem
Tunneloxid 203 abgeschieden. Dann wird eine dünne Nitridschicht 205 von
etwa 200Å oben
auf der Polysiliciumschicht 204 abgeschieden.As in 5B is shown, one leaves a thin tunnel oxide 203 grow with about 90Å. As in 5C is shown, a first polysilicon layer 204 of about 800Å on the tunnel oxide 203 deposited. Then a thin nitride layer 205 of about 200Å on top of the polysilicon layer 204 deposited.
Wie
in 5D dargestellt, wird
ein Photomaskierungsprozeß verwendet,
um die floating Gates und die n+-Source- und Draindiffusionsbereiche
zu definieren. Demnach werden Photomaskenschichten 206, 207 festgelegt,
um die potentialfreien Gatebereiche in der ersten Polysiliciumschicht 204 zu
schützen.
Die erste Polysiliciumschicht 204 und die Nitridschichten 205 werden
weggeätzt
mit Ausnahme dort, wo die Masken 206 und 207 schützen, um
die Drain-, Source- und Drainbereiche festzulegen. Als nächstes werden
Dotiermittel vom n-Typ in den p-Well 199 implantiert, wie es mit
Pfeilen 208 innerhalb der freigelegten Bereiche veranschaulicht wird.
Diese Bereiche sind deshalb mit dem erdfreien Gate in der ersten
Polysiliciumschicht 204 und den Feldoxidationsbereichen 201 und 204 identisch
ausgerichtet.As in 5D As shown, a photomasking process is used to define the floating gates and the n + source and drain diffusion regions. Accordingly, photomask layers 206 . 207 fixed to the floating gate regions in the first polysilicon layer 204 to protect. The first polysilicon layer 204 and the nitride layers 205 are etched away except where the masks 206 and 207 Protect to set the drain, source and drain areas. Next, n-type dopants are implanted into p-well 199, as indicated by arrows 208 is illustrated within the exposed areas. These regions are therefore with the floating gate in the first polysilicon layer 204 and the field oxidation regions 201 and 204 aligned identically.
Wie
in 5E dargestellt, wird
das Substrat getempert, um die Dotiermittel zu aktivieren und die Draindiffusionsbereiche 213 und 214 sowie
den Sourcediffusionsbereich 215 zu definieren. Weiterhin läßt man Drainoxide 216, 217 und
Sourceoxide 218 von etwa 2.000Å wachsen, zusammen mit Oxiden 225 und 226,
welche die Seiten der Polysiliciumschicht 204 des potentialfreien
Gates abdecken.As in 5E As shown, the substrate is annealed to activate the dopants and the drain diffusion regions 213 and 214 as well as the source diffusion area 215 define. Furthermore, drain oxides are allowed 216 . 217 and source oxides 218 grow by about 2,000Å, along with oxides 225 and 226 covering the sides of the polysilicon layer 204 of the floating gate.
Im
nächsten
Schritt wird die Nitridschicht 205 der potentialfreien
Gates entfernt und es wird dann eine zweite Schicht 219 aus
Polysilicium (poly two) auf der ersten Schicht abgeschieden. Die
zweite Schicht 219 ist etwa 800Å dick und wird oben auf der ersten
Polysiliciumschicht (poly one) abgeschieden. Diese Schicht wird
mit einem Dotiermittel vom n-Typ implantiert.The next step is the nitride layer 205 the floating gates are removed and it becomes a second layer 219 polysilicon (poly two) deposited on the first layer. The second layer 219 is about 800Å thick and deposited on top of the first polysilicon layer (poly one). This layer is implanted with an n-type dopant.
Wie
in 5F dargestellt, wird
ein Photomaskierungsprozeß verwendet,
um das Muster von poly two zu definieren, welches seinerseits den
effektiven potentialfreien Gatebereich definiert, wie man ihn von
dem Steuergate aus sieht, welches in der Polysiliciumschicht 3 (poly
three) abgeschieden werden muß.
Der effektive potentialfreie Gatebereich wird durch die poly-two-Abscheidung
vergrößert, so
daß das
Kopplungsverhältnis
groß genug
ist und vorzugsweise etwa 50% beträgt oder größer ist. Während der folgenden Hochtemperaturtemperschritte
verteilen sich die Dotiermittel vom n-Typ gleichmäßig zwischen
den Schichten poly two und poly one, was zu einem sehr niedrigen
Kontaktwiderstand zwischen den beiden Schichten führt.As in 5F A photomasking process is used to define the pattern of poly two, which in turn defines the effective floating gate region as seen from the control gate formed in the polysilicon layer 3 (poly three) must be deposited. The effective floating gate area is increased by the poly-two deposition so that the coupling ratio is large enough and is preferably about 50% or greater. During the subsequent high temperature annealing steps, the n-type dopants distribute evenly between the layers poly two and poly one, resulting in a very low contact resistance between the two layers.
Wie
in 5G dargestellt, läßt man eine ONO-Schicht 220 oben
auf der Schicht poly two wachsen. Die ONO-Schicht ist etwa 180Å dick. Schließlich wird
eine dritte Polysiliciumschicht 231 (poly three) oben auf
der ONO-Schicht abgeschieden und nach der Abscheidung von Wolframsilicid,
wie es in 5H dargestellt
ist, geätzt,
um die Wortleitung für
die Speicherzellen zu definieren.As in 5G shown, one leaves an ONO layer 220 growing on top of the poly two layer. The ONO layer is about 180Å thick. Finally, a third polysilicon layer 231 (poly three) deposited on top of the ONO layer and after the deposition of tungsten silicide, as in 5H is etched to define the word line for the memory cells.
5H zeigt die Schicht aus
Wolframsilicid 234 über
der Poly-3-Schicht 221, welche verwendet wird, um die Leitfähigkeit
der Wortleitungen zu verbessern. 5H ist
eine näherungsweise
maßstabsgetreue
Skizze der Struktur der sich ergebenden Zelle. Entsprechend dem
Prozeß nach
den 5A–5H wird der Draindiffusionsbereich 213 in
einem Bereich zwischen dem Feldoxid 202 und der Poly-1-Schicht des
potentialfreien Gates 230 ausgebildet, welcher etwa 0,6
Mikrometer breit ist. In ähnlicher
Weise ist der Poly-1-Bereich des potentialfreien Gates 230 etwa
0,6 Mikrometer breit. Der Sourcediffusionsbereich zwischen den potentialfreien
Gatebereichen 230 und 232 ist näherungsweise
1,0 Mikrometer breit. Der Draindiffusionsbereich 214 ist
näherungsweise
0,6 Mikrometer breit. 5H shows the layer of tungsten silicide 234 over the poly-3 layer 221 , which is used to improve the conductivity of the word lines. 5H is an approximate scale sketch of the structure of the resulting cell. According to the process after the 5A - 5H becomes the drain diffusion area 213 in a region between the field oxide 202 and the poly-1 layer of the floating gate 230 formed, which is about 0.6 microns wide. Similarly, the poly-1 region of the floating gate 230 about 0.6 microns wide. The source diffusion region between the floating gate regions 230 and 232 is approximately 1.0 microns wide. The drain diffusion area 214 is approximately 0.6 microns wide.
Der
1 Mikrometer breite Sourcediffusionsbereich 215 wird etwas
breiter ausgebildet, um Ausrichtungstoleranzen für den Vorgang der Abscheidung des
Poly-2 zu gewähren.
Mit einem genauer kontrollierten Ausrichtungsvorgang könnte die
Breite des Sourcediffusionsbereiches 215 reduziert werden.The 1 micron wide source diffusion area 215 is made slightly wider to provide alignment tolerances for the poly-2 deposition process. With a more precisely controlled alignment process, the width of the source diffusion region could 215 be reduced.
Die
vertikalen Abmessungen der verschiedenen Elemente sind in 5H näherungsweise maßstabsgetreu
wiedergegeben. Demnach ist das Tunneloxid 203 unter dem
Poly-1-Bereich der potentialfreien Gateelektrode 230 oder 232 in
etwa 90Å dick. Die
Abscheidung Poly-1 230 ist etwa 800Å dick. Den Oxidbereich 216 über dem
Draindiffusionsbereich 213 und in ähnlicher Weise die Oxide über dem
Sourcediffusionsbereich 215 und dem Draindiffusionsbereich 214 läßt man auf
etwa 2.000 bis 2.500Å Dicke wachsen,
jedoch sind sie im endgültigen
Zustand im Bereich von 1.000 bis 1.500Å.The vertical dimensions of the different elements are in 5H reproduced approximately to scale. Accordingly, the tunnel oxide 203 under the poly-1 region of the floating gate electrode 230 or 232 about 90Å thick. The deposition poly-1 230 is about 800Å thick. The oxide area 216 over the drain diffusion area 213 and, similarly, the oxides over the source diffusion region 215 and the drain diffusion region 214 can be grown to about 2,000 to 2,500 Å thickness, but they are in the final state in the range of 1,000 to 1,500Å.
Das
Seitenwandoxid 226 auf dem Poly-1-Bereich des potentialfreien
Gates 230 ist in dem Bereich von 600Å dick. Wie man in der Skizze
erkennen kann, verschmilzt es mit dem thermischen Oxid 216 über den
Source- oder Draindiffusionsbereich, je nachdem, was angemessen
erscheint.The sidewall oxide 226 on the poly-1 area of the floating gate 230 is in the range of 600Å thick. As you can see in the sketch, it fuses with the thermal oxide 216 across the source or drain diffusion region, as appropriate.
Die
Dicke der zweiten Polysiliciumabscheidung 231 beträgt näherungsweise
800Å.
Die Dikke der ONO-Schicht 220 beträgt etwa 180Å. Die dritte Polyschicht 221 beträgt etwa
2.500Å.
Die Wolframsilicidschicht 234 ist etwa 2.000Å dick.
Der Feldoxidbereich 202 in dem fertigen Produkt liegt in
dem Bereich einer Dicke von 6.500 bis 5.000Å.The thickness of the second polysilicon deposition 231 is approximately 800Å. The thickness of the ONO layer 220 is about 180Å. The third poly layer 221 is about 2,500Å. The tungsten silicide layer 234 is about 2,000Å thick. The field oxide area 202 in the finished product is in the range of a thickness of 6,500 to 5,000 Å.
5H veranschaulicht ein Merkmal
des Prozesses der 5A–5H. Wie man erkennen kann, deckt
in 5G die zweite Poly-Abscheidung 233 nur
teilweise den Draindiffusionsbereich 214 ab. In 5H wird eine alternative
Maske verwendet, damit sich der Poly-2-Bereich des potentialfreien
Gates über
den Draindiffusionsbereich erstreckt und teilweise den Feldoxidbereich 202 überlappt.
Diese Variabilität
in dem Prozeß ermöglicht es,
daß das
Kopplungsverhältnis
des potenti alfreien Gates variiert wird, je nachdem, wie es zu den
Bedürfnissen
eines speziellen Entwurfs paßt,
indem seine Länge über den
Feldoxidbereich ausgedehnt wird. 5H illustrates a feature of the process of 5A - 5H , As you can see, covers in 5G the second poly-deposition 233 only partially the drain diffusion area 214 from. In 5H For example, an alternative mask is used so that the poly-2 region of the floating gate extends over the drain diffusion region and partially the field oxide region 202 overlaps. This variability in the process allows the coupling ratio of the floating gate to be varied, as appropriate to the needs of a particular design, by extending its length across the field oxide region.
Metallisierungs-
und Passivierungsschichten (nicht dargestellt) werden über dem
Schaltkreis der 5H abgeschieden.Metallization and passivation layers (not shown) are placed over the circuit of the 5H deposited.
Demnach
wird, wie man in 5H sehen kann,
eine Struktur potentialfreier Gates für ein Flash-EPROM-Segment mit
Drain-Source-Drain-Konfiguration bereitgestellt, welche aus einer
ersten Polysiliciumschicht 230 und einer zweiten Polysiliciumschicht 231 besteht.
Die erste Schicht Poly 230 wird für die Selbstausrichtung der
Source- und Draindiffusionsbereiche verwendet. Die zweite Schicht
Poly 231 wird verwendet, um den Oberflächenbereich des potentialfreien
Gates auszudehnen, um das Kopplungsverhältnis der Zelle zu erhöhen.Accordingly, how to get in 5H can provide a floating gate structure for a flash EPROM segment having a drain-source-drain configuration made up of a first polysilicon layer 230 and a second polysilicon layer 231 consists. The first layer of poly 230 is used for the self-alignment of the source and drain diffusion regions. The second layer poly 231 is used to expand the surface area of the floating gate to increase the coupling ratio of the cell.
In
der Drain-Source-Drain-Konfiguration kann man erkennen, daß das potentialfreie
Gate, welches aus der Poly-1-Schicht 230 und der Poly-2-Schicht 231 für die Zelle
auf der linken Seite besteht, und das potentialfreie Gate, welches
aus der Poly-1-Schicht 232 und der Poly-2-Schicht 233 für die Zelle
auf der rechten Seite der Figur besteht, im wesentlichen spiegelbildlich
zueinander sind. Dies ermöglicht
die Erweiterung des potentialfreien Gates über die Draindiffusionsbereiche
in der Drain-Source-Drain-Konfiguration hinaus, ohne über den
gemeinsam verwendeten Sourcediffusionsbereich einen nennenswerten
Kurzschluß zu
bilden.In the drain-source-drain configuration, it can be seen that the floating gate, which consists of the poly-1 layer 230 and the poly-2 layer 231 for the cell on the left side, and the floating gate, which consists of the poly-1 layer 232 and the poly-2 layer 233 for the cell on the right side of the figure, are substantially mirror images of each other. This allows expansion of the floating gate beyond the drain diffusion regions in the drain-source-drain configuration without creating a significant short across the shared source diffusion region.
Die
Zelltechnologie und das Layout haben eine Anzahl von Vorteilen.
Das Tunneloxid läßt man vor
der Source-/Drain-Implantierung des Arrays wachsen. Demnach werden
Oxidverdickungs- und Dotiermittelverarmungseffekte
minimal gemacht. Die Source- und Drainimplantierung der Speicherzelle
ist selbstausrichtend auf das Poly-1-Muster. Demnach kann die Kanallänge der
Zelle gut kontrolliert werden.The
Cell technology and layout have a number of advantages.
The tunnel oxide is allowed to proceed
grow the source / drain implant of the array. Accordingly, be
Oxide thickening and dopant depletion effects
made minimal. The source and drain implantation of the memory cell
is self-aligning to the poly-1 pattern. Thus, the channel length of the
Cell be well controlled.
Man
hat einen großzügigen bzw.
entspannten Maßstab
für das
Metalldesign, der mit dem Flash-Array verwendet werden kann, insbesondere bei
der Architektur nach 3.
Der Sourceblocktransistor verschmilzt mit der Source-/Draindiffusion
der Speicherzelle in dem Zellayout. Dieser Überlappungsbereich stellt eine
Verbindung zwischen diesen beiden Diffusionsbereichen bereit. Das
Feldoxid wird verwendet, um die Bitleitungspaare von benachbarten
Bitleitungen zu isolieren. Innerhalb des Bitleitungspaares ist die
Struktur flach.There is a lazy scale for the metal design that can be used with the flash array, especially in architecture 3 , The source-block transistor merges with the source / drain diffusion of the memory cell in the cell layout. This overlap area provides a connection between these two diffusion areas. The field oxide is used to isolate the bit line pairs from adjacent bit lines. Within the bit line pair, the structure is flat.
Weiterhin
wird für
die in den 5A–5H dargestellte Zelle der
effektive Gatekopplungsbereich, wie man ihn von dem Steuergate aus
sieht, durch die Fläche
bzw. den Bereich der zweiten Schicht aus Polysilicium bestimmt.
Daher kann ein vernünftigerweise
hohes Gatekopplungsverhältnis
erreicht werden, indem die zweite Schicht aus Polysilicium über die eingegrabenen
Diffusions- oder
Feldoxidbereiche ausgedehnt werden, um das niedrige Gatekopplungsverhältnis zu
kompensieren, welches man allein durch die erste Schicht aus Polysilicium
erhalten würde.
Weiterhin können
durch Erweitern der Länge
der Ausdehnung der zweiten Schicht aus Polysilicium über die
Diffusionsbereiche und Isolationsbereiche hinaus unterschiedliche
Gatekopplungsverhältnisse in
einfacher Weise erzielt werden, um unterschiedlichen Produktanwendungen
gerecht zu werden.Furthermore, for in the 5A - 5H 1, the effective gate coupling region, as seen from the control gate, is determined by the area of the second polysilicon layer. Therefore, a reasonably high gate coupling ratio can be achieved by extending the second layer of polysilicon over the buried diffusion or field oxide regions to compensate for the low gate coupling ratio that would be obtained solely by the first layer of polysilicon. Further, by extending the length of extension of the second layer of polysilicon beyond the diffusion regions and isolation regions, different gate coupling ratios can be readily achieved to accommodate different product applications.
Eine
alternative Zellstruktur ist gemäß den 6A–6G wiedergegeben.
Diese Struktur beginnt mit denselben Herstellungsschritten wie sie
in den 5A–5D oben dargestellt sind.An alternative cell structure is according to the 6A - 6G played. This structure begins with the same manufacturing steps as those in the 5A - 5D are shown above.
Demnach
geht, wie man in 6A sehen kann,
die Abfolge von der Struktur nach 5D weiter,
indem zuerst die Masken 206 und 207 entfernt werden
und dann eine Nitridschicht 250 über dem Bereich abgeschieden
wird. Die Nitridschicht deckt die Seiten der Polysiliciumschicht 204 des
potentialfreien Gates ab, wie es in der Figur dargestellt ist.Accordingly, how to go in 6A can see the sequence of the structure after 5D Continue by first the masks 206 and 207 be removed and then a nitride layer 250 above that Area is deposited. The nitride layer covers the sides of the polysilicon layer 204 of the floating gate, as shown in the figure.
Im
nächsten
Schritt wird, wie in 6B dargestellt,
anisotropes Ätzen
verwendet, um die abgeschiedene Nitridschicht 250 mit Ausnahme
derjenigen Bereiche der Schicht oben auf der Polysiliciumschicht 204 des
potentialfreien Gates und an den Seiten derselben zu entfernen.In the next step, as in 6B shown using anisotropic etching to the deposited nitride layer 250 with the exception of those areas of the layer on top of the polysilicon layer 204 of the floating gate and on the sides thereof.
Das Ätzen kann
einen kleinen Betrag an Nitrid auf den Kanten der Feldoxidbereiche 201, 202 hinterlassen.
Dies ist jedoch für
den Prozeß nicht
wesentlich.The etching may take a small amount of nitride on the edges of the field oxide regions 201 . 202 leave. However, this is not essential to the process.
Nach
dem anisotropen Ätzen
des Nitrids wird der Wafer getempert, um die Dotiermittel hineinzutreiben,
um die Draindiffusionsbereiche 213 und 214 und
den Sourcediffusionsbereich 215 auszubilden. Außerdem läßt man die
thermischen Oxide 216, 217 und 218 über den
Draindiffusionsbereichen bzw. dem Sourcediffusionsbereich wachsen.
Die Nitridschichten 205 und 250 schützen die
Polysiliciumschicht 204 des potentialfreien Gates vor einer
Oxidbildung.After the anisotropic etching of the nitride, the wafer is annealed to drive in the dopants around the drain diffusion regions 213 and 214 and the source diffusion region 215 train. In addition, the thermal oxides are allowed 216 . 217 and 218 grow over the drain diffusion regions or the source diffusion region. The nitride layers 205 and 250 protect the polysilicon layer 204 of the floating gate from oxide formation.
Im
nächsten
Schritt werden, wie es in 6C dargestellt,
die Nitridreste der Schicht 205 und der Schicht 250 von
der Struktur entfernt, was die potentialfreien Gateelemente 204 der
Poly-1 freilegt.In the next step, as it is in 6C shown, the nitride residues of the layer 205 and the layer 250 removed from the structure what the potential-free gate elements 204 the poly-1 exposes.
Im
nächsten
Schritt wird, wie es in 6D dargestellt
ist, eine zweite Poly-Abscheidung 219 auf der Struktur
abgeschieden. Diese zweite Schicht Poly 219 wird bis auf
eine Dicke von etwa 1.500 bis 2.000Å abgeschieden und mit einem
Dotiermittel vom n-Typ dotiert bzw. implantiert.The next step is how it works in 6D is shown, a second poly-deposition 219 deposited on the structure. This second layer of poly 219 is deposited to a thickness of about 1,500 to 2,000 Å and doped or implanted with an n-type dopant.
Wie
in 6E dargestellt ist,
werden Abstandselemente 214 und 241 aus Polysilicium
entlang der Kanten des Poly-1-Musters ausgebildet unter Verwendung
einer sich selbst ausrichtenden Plasmaätzung auf der Poly-2-Schciht.As in 6E is shown are spacers 214 and 241 formed of polysilicon along the edges of the poly-1 pattern using a self-aligned plasma etching on the poly-2-Schciht.
Während der
folgenden Hochtemperaturschritte verteilen sich die Dotiermittel
vom n-Typ in der Poly-2-Abscheidung gleichmäßig zwischen den Poly-1- und
den Poly-2-Elementen und stellen einen guten elektrischen Kontakt
her.During the
Following high-temperature steps, the dopants are distributed
n-type in the poly-2 deposition uniformly between the poly-1 and
the poly-2 elements and make a good electrical contact
ago.
Wie
in 6F dargestellt, wird
eine ONO-Schicht 220 über
den potentialfreien Gatestrukturen abgeschieden, die auf dem Poly-1-Element 242 und
den Poly-2-Abstandselementen 240 und 241 ausgebildet
sind. Außerdem
kann bei diesem Prozeß ein
Bereich von Polysilicium 243 neben dem Feldoxidbereich 201 belassen
werden. Es gibt jedoch keinen elektrischen Kontakt in diesem Bereich
und er sollte keinen Einfluß auf
die Betriebsweise der Einrichtung haben. Nach dem Abscheiden der ONO-Schicht 220 wird
eine dritte Polysiliciumschicht 221 mit einer Dicke von
etwa 2.500Å abgeschieden, um
die Wortleitungen der Einrichtung zu bilden.As in 6F is an ONO layer 220 deposited over the floating gate structures on the poly-1 element 242 and the poly-2 spacers 240 and 241 are formed. In addition, in this process, a range of polysilicon 243 next to the field oxide area 201 be left. However, there is no electrical contact in this area and it should not affect the operation of the device. After depositing the ONO layer 220 becomes a third polysilicon layer 221 deposited with a thickness of about 2,500 Å to form the word lines of the device.
6G veranschaulicht den letzten
Schritt in dem Prozeß des
Abscheidens einer Schicht aus Wolframsilicid 234 mit einer
Dicke von etwa 2.000Å über der
Poly-3-Wortleitung 221, um die Leitfähigkeit der Struktur zu verbessern. 6G illustrates the last step in the process of depositing a layer of tungsten silicide 234 with a thickness of about 2,000Å over the poly-3 word line 221 to improve the conductivity of the structure.
6G ist außerdem eine
näherungsweise maßstabsgetreue
Zeichnung des Aufbaus. Demnach werden, wie man erkennen kann, die
Draindiffusionsbereiche 213 und 214 in einem Bereich
zwischen einem Feldoxid 202 und dem potentialfreien Gate 204 von
etwa 0,5 Mikrometern Breite ausgebildet. Die Poly-1-Abscheidung 204 des
potentialfreien Gates hat eine Dicke von etwa 0,15 Mikrometern.
Außerdem beträgt der Sourcediffusionsbereich 215,
welcher zwischen den Poly-1-potentialfreien
Gates gebildet wird, in dieser Ausführung etwa 0,6 Mikrometer.
Der schmalere Sourcediffusionsbereich 215 im Vergleich zu
dem nach 5H ist bei
diesem Ansatz möglich wegen
der sich selbstausrichtenden Natur der Poly-2-Abstandselemente 214 und 241.
Es gibt bei einem Layout mit einer Struktur, wie es in 6 dargestellt ist, kein
Erfordernis, Fehlausrichtungstoleranzen der Maske zu berücksichtigen,
die für
das Ausrichten der Maske notwendig sind, um die Erweiterungen des
Poly-2-potentialfreien Gates nach 5H zu
bilden. Dies macht die Struktur nach 6G erweiterbar,
wenn die Maße
bzw. Maßstäbe des Prozesses
schrumpfen, ohne daß es
erforderlich ist, Fehlertoleranzen für eine Fehlausrichtung der Maske
zuzulassen. 6G is also an approximate scale drawing of the structure. Thus, as can be seen, the drain diffusion regions become 213 and 214 in a region between a field oxide 202 and the floating gate 204 formed of about 0.5 microns wide. The poly-1 deposition 204 of the floating gate has a thickness of about 0.15 microns. In addition, the source diffusion range 215 , which is formed between the poly-1 floating gates, in this embodiment, about 0.6 microns. The narrower source diffusion area 215 compared to the after 5H This approach is possible because of the self-aligning nature of the poly-2 spacers 214 and 241 , There is a layout with a structure like it is in 6 There is no need to consider mask misregistration tolerances necessary to align the mask to detect the poly-2 floating gate expansions 5H to build. This makes up the structure 6G expandable as the dimensions of the process shrink without requiring error tolerances for mask misalignment.
Die
Dicken der Bereiche in den vertikalen Maßen sind ähnlich denen der 5H. Die Poly-1-Abscheidung 242 ist
jedoch etwa 1.500 bis 1.600Å dick.
Die Abstandselemente 214 und 241 erstrecken sich
um etwa 2.000Å über die
Source- und Draindiffusionsbereiche hinaus.The thicknesses of the areas in the vertical dimensions are similar to those of the 5H , The poly-1 deposition 242 however, it is about 1,500 to 1,600 Å thick. The spacers 214 and 241 extend about 2,000 Å beyond the source and drain diffusion regions.
Bei
einem alternativen Prozeß zum
Herstellen einer Struktur, wie er in 6G dargestellt
ist, wird die zweite Nitridschicht 250 nicht abgeschieden. Während des
Temperungsschrittes nach 6B jedoch
läßt man Oxid
auf der Seite der Poly-1-Abscheidung wachsen. Diese Oxide auf den
Seiten der Polysiliciumschicht können
weggeätzt
werden, so daß ein Kontakt
zwischen Poly-1 und Poly-2 in den nachfolgenden Schritten bereitgestellt
werden kann. Das Ätzen
des Oxids auf der Seite des Poly-1-Bereichs des potentialfreien
Gates bringt jedoch das Risiko des Ätzens des Oxids zwischen dem
potentialfreien und dem Substrat mit sich. Wenn dieser Bereich zu
weit geätzt
wird, kann ein Kurzschluß während der
Poly-2-Abscheidung auf das Substrat auftreten. Demnach ist der in
den 6A–6G illustrierte Vorgang für viele
Anwendungen möglicherweise
zu bevorzugen.In an alternative process for fabricating a structure as shown in FIG 6G is shown, the second nitride layer 250 not separated. During the tempering step after 6B however, oxide is allowed to grow on the side of poly-1 deposition. These oxides on the sides of the polysilicon layer can be etched away so that contact between poly-1 and poly-2 can be provided in the subsequent steps. However, etching the oxide on the side of the poly-1 region of the floating gate entails the risk of etching the oxide between the floating and the substrate. If this region is etched too far, a short circuit may occur during poly-2 deposition on the substrate. Accordingly, in the 6A - 6G illustrated process for many applications may be preferable.
Das
in dem beschriebenen Aufbau bzw. der beschriebenen Struktur verwendete
Polysilicium für das
potentialfreie Gate kann durch amorphes Silicium ersetzt werden.The
used in the described structure
Polysilicon for the
potential-free gate can be replaced by amorphous silicon.
Für ein besseres
Verständnis
des Layouts des integrierten Schaltkreises gemäß der Erfindung werden die 7-14 verwendet, um das Layout eines Testarrays
zu beschreiben, welches Maße
von sechs Spalten mal drei Wortleitungen hat. 7 ist eine zusammengesetzte Ansicht,
die man besser unter Bezug auf die Layoutansichten nach den 8 bis 14 versteht. Wie man in 7 erkennen kann, umfaßt das Testarray fünf Feldisolationsbereiche 400, 401, 402, 403 und 404.
Das Layout dieser Isolationsbereiche kann man gemäß 8 erkennen, wo die Feldoxidbereiche
mit Bezugszahlen 400–404 markiert
sind und der schraffierte Bereich 405 entspricht einem
aktiven Bereich innerhalb des Wells 199 vom p-Typ nach 5G.For a better understanding of the layout of the integrated circuit according to the invention, the 7 - 14 used to describe the layout of a test array that has dimensions of six columns by three wordlines. 7 is a composite view that is better in terms of the layout views after the 8th to 14 understands. How to get in 7 can recognize, the test array includes five field isolation areas 400 . 401 . 402 . 403 and 404 , The layout of these isolation areas can be done according to 8th recognize where the field oxide areas with reference numbers 400 - 404 are marked and the hatched area 405 corresponds to an active area within the well 199 from the p-type 5G ,
9 veranschaulicht das Layout
eines Implantats vom p-Typ, welches verwendet wird, um die Schwellwertspannung
VT der Speicherzellen zu erhöhen.
Das Implantationsmittel im Bereich 406 bewirkt eine höhere anfängliche
VT für
die Speicherzellen in dem Block als für die Auswahltransistoren (in Bereichen,
die durch die Linien 436 und 437 in 7 eingekreist sind). 9 Figure 12 illustrates the layout of a p-type implant used to increase the threshold voltage VT of the memory cells. The implantation agent in the area 406 causes a higher initial VT for the memory cells in the block than for the selection transistors (in areas passing through the lines 436 and 437 in 7 are circled).
Das
Array umfaßt
auch die Poly-3-Steuerleitungen 407 und 408 für die entsprechenden
rechten und linken Auswahltransistoren für jedes der drei Segmente. 7 zeigt außerdem drei
Wortleitungen 409, 410 und 411, die über den
drei Segmenten des Arrays liegen. Die erste Poly- Schicht ist in 7 durch die durchgezogene Umrißlinie 415 wiedergegeben
und man erkennt sie deutlicher auch in 10. Es gibt Segmente 416, 417, 418, 419, 420 und 421 in
der ersten Poly-Schicht,
wie es in 10 dargestellt
ist, welche für
eine Selbstausrichtung der linken und rechten Auswahltransistoren
verwendet werden. Diese Segmente werden später entfernt nach der Ausbildung
der Source- und Drainbereiche der Zellen. Demnach veranschaulicht 10 die Maskierung der Poly-1-Abscheidung.
Poly-1 wird abgeschieden und innerhalb des Bereiches, welcher durch
die Linie 415 definiert wird, sowie in den Bereichen, welche
das Layout auf 10 umgeben,
geätzt,
um die erste Schicht Polysilicium der potentialfreien Gates nach 5G bereitzustellen.The array also includes the poly-3 control lines 407 and 408 for the corresponding right and left select transistors for each of the three segments. 7 also shows three word lines 409 . 410 and 411 that are above the three segments of the array. The first poly layer is in 7 through the solid outline 415 reproduced and one recognizes them more clearly also in 10 , There are segments 416 . 417 . 418 . 419 . 420 and 421 in the first poly-layer, as in 10 which are used for self-alignment of the left and right selection transistors. These segments are later removed after the formation of the source and drain regions of the cells. Thus illustrated 10 the masking of the poly-1 deposition. Poly-1 is deposited and within the area passing through the line 415 is defined, as well as in the areas which the layout is based on 10 surrounded, etched, after the first layer polysilicon of the floating gates after 5G provide.
11 zeigt das Maskierungsmuster
für die zweite
Poly-Schicht für
die in 5G dargestellte Zelle.
Bereiche 412, 413 und 414 sind in 7 erkennbar. Bereiche 422 und 423 entsprechen
Segmenten der Polysiliciumschicht der potentialfreien Gates über den
Feldisolationsbereichen 401 und 403 in 7. Das Poly-2-Muster wird
später
ausgebildet, um das erweiterte potentialfreie Gate nach 5G bereitzustellen. 11 shows the mask pattern for the second poly layer for the in 5G represented cell. areas 412 . 413 and 414 are in 7 recognizable. areas 422 and 423 correspond segments of the polysilicon layer of the floating gates over the field isolation regions 401 and 403 in 7 , The poly-2 pattern is later formed to after the extended floating gate 5G provide.
12 veranschaulicht das Layout
der Poly-3-Steuerleitungen 407 und 408 und der
Wortleitungen 409, 410 und 411. 12 illustrates the layout of the poly-3 control lines 407 and 408 and the wordlines 409 . 410 and 411 ,
13 veranschaulicht die Metallkontakte 424, 425, 426, 427, 428 und 429 in
dem Testarray. Der Kontakt 424 wird verwendet, um die Poly-3-Steuerleitung 408 zu
kontaktieren. Der Kontakt 428 wird verwendet, um einen
Metallkontakt für
die Poly-3-Steuerleitung 407 herzustellen. Kontakte 425, 426 und 427 werden
verwendet, um Kontakt von dem Diffusionsbereich des ausgewählten Transistors
zu den globalen, metallischen Bitleitungen herzustellen, die über dem
Array verlaufen (in 7 nicht
dargestellt). Der Kontakt 429 wird verwendet, um einen Kontakt
zu den Sourcediffusionen des Arrays herzustellen. Das Layout der
Metalleitungen ist in 7 dargestellt.
Wie man erkennen kann, richten sie sich mit den Kontakten 425, 426 und 427 aus
und liegen über
den Segmenten in dem Array. Demnach ist die metallische Bitleitung 430 mit
dem Kontakt 125 verbunden, die metallische Bitleitung 431 ist
mit dem Kontakt 426 verbunden und die metallische Bitleitung 432 ist
mit dem Kontakt 427 verbunden. Die Metallanschlußflächen 433 und 434 sind
mit Kontakten 428 bzw. 424 verbunden. Die Metallanschlußfläche 435 ist
mit dem Kontakt 429 verbunden. 13 illustrates the metal contacts 424 . 425 . 426 . 427 . 428 and 429 in the test array. The contact 424 is used to control the poly-3 control line 408 to contact. The contact 428 is used to make a metal contact for the poly-3 control line 407 manufacture. contacts 425 . 426 and 427 are used to make contact from the diffusion region of the selected transistor to the global metallic bit lines that pass over the array (in FIG 7 not shown). The contact 429 is used to make contact with the source diffusions of the array. The layout of the metal lines is in 7 shown. As you can see, they align themselves with the contacts 425 . 426 and 427 off and over the segments in the array. Accordingly, the metallic bit line 430 with the contact 125 connected, the metallic bit line 431 is with the contact 426 connected and the metallic bit line 432 is with the contact 427 connected. The metal pads 433 and 434 are with contacts 428 respectively. 424 connected. The metal pad 435 is with the contact 429 connected.
Demnach
ist in 8 in der Sequenz
ein Feldisolations- und Diffusionsschritt dargestellt. Als nächstes wird
ein Implantierungsschritt der VT-Erhöhung in dem in 9 gezeigten Bereich 406 ausgeführt. Als
nächstes
wird die Polysiliciumschicht des potentialfreien Gates abgelegt
bzw. abgeschieden. Zusätzlich
werden die Segmente 416–421 mit Poly-1 abgeschieden,
um die Kanäle
für die
linken und rechten Blockauswahltransistoren bereitzustellen. Dann wird
eine Source-/Drain-Implantierung
ausgeführt, um
die Drain-Source-Drain-Struktur und die eingegrabenen Diffusionen
für die
linken und rechten Blockauswahltransistoren und den virtuellen Masseanschluß auszubilden.
Nach dieser Implantierung wird das Poly-2 abgeschieden, wie es in 11 dargestellt ist. Poly-2
wird, wie es oben beschrieben ist, in einem Muster ausgelegt, um
die erweiterten potentialfreien Gates bereitzustellen. Eine Isolierschicht wird über Poly-2
angeordnet und die dritte Schicht aus Polysilicium wird in einem
Muster abgeschieden, wie es in 12 dargestellt
ist. Schließlich
wird eine Isolation über
der Poly-3-Schicht abgeschieden, die Metallkontakte werden hergestellt
und die metallischen Bitleitungen, welche über dem Array liegen, werden
abgeschieden. Wie man in 7 erkennen kann,
liegt der linke Auswahltransistor unter der Steuerleitung 408 in
dem durch die Leitung 436 eingekreisten Bereich. In ähnlicher
Weise liegt der rechte Auswahltransistor für das erste Segment unter der Steuerleitung 407 in
dem Bereich, der durch die Linie 437 eingekreist ist. Der
Kontakt 425 erreicht einen Diffusionsbereich 438.
Der Diffusionsbereich 438 ist gegenüber einem Diffusionsbereich 439 durch
den maskierten Bereich 440 isoliert, der durch die Poly-1-Abscheidung
definiert wurde. in ähnlicher
Weise ist der Diffusionsbereich 438 von dem Diffusionsbereich 441 durch
den maskierten Bereich 442 isoliert, der durch die Poly-1-Abscheidung
maskiert wurde. Demnach wird ein Auswahltransistor für die linke Spalte über dem
Kanal bereitgestellt, welcher durch den Bereich 442 definiert
wird. Der Diffusionsbereich 441 befindet sich in dem Draindiffusionsbereich
für das
Segment oder ist mit diesem verbunden. In ähnlicher Weise befindet sich
der Diffusionsbereich 439 innerhalb des Draindiffusionsbereiches
für das
Segment oder ist mit der rechten Seite desselben verbunden.Accordingly, in 8th in the sequence a field isolation and diffusion step is shown. Next, an implantation step of VT elevation in the in 9 shown area 406 executed. Next, the polysilicon layer of the floating gate is deposited. In addition, the segments 416 - 421 with poly-1 deposited to provide the channels for the left and right block select transistors. Then, a source / drain implant is performed to form the drain-source-drain structure and the buried diffusions for the left and right block selection transistors and the virtual ground terminal. After this implantation, the poly-2 is deposited as shown in FIG 11 is shown. Poly-2 is patterned as described above to provide the extended floating gates. An insulating layer is placed over poly-2 and the third layer of polysilicon is deposited in a pattern as shown in FIG 12 is shown. Finally, an insulation is deposited over the poly-3 layer, the metal contacts are made, and the metallic bit lines overlying the array are deposited. How to get in 7 can recognize, the left selection transistor is located under the control line 408 in that by the line 436 circled area. Similarly, the right one lies Selection transistor for the first segment under the control line 407 in the area that goes through the line 437 circled. The contact 425 reaches a diffusion area 438 , The diffusion area 438 is opposite to a diffusion region 439 through the masked area 440 isolated, which was defined by the poly-1 deposition. similarly, the diffusion region is 438 from the diffusion area 441 through the masked area 442 isolated, which was masked by the poly-1 deposition. Thus, a selection column for the left column is provided over the channel passing through the area 442 is defined. The diffusion area 441 is in or is connected to the drain diffusion region for the segment. Similarly, the diffusion region is located 439 within the drain diffusion region for the segment or is connected to the right side thereof.
Der
Strompfad für
den Kontakt 425 zu dem linken Diffusionsbereich für das Segment
wird durch die Pfeillinie 443 dargestellt. Wie man erkennen kann,
wird dieser Pfad durch den Transistorkanal in dem Bereich 242 unterbrochen.
Demnach stellt die Steuerleitung 408 eine Verbindung für den linken Draindiffusionsbereich
zu dem Kontakt 425 bereit.The current path for the contact 425 to the left diffusion area for the segment is indicated by the arrow line 443 shown. As can be seen, this path becomes through the transistor channel in the area 242 interrupted. Accordingly, the control line 408 a connection for the left drain diffusion region to the contact 425 ready.
Der
Strompfad für
den rechten Blockauswahltransistor wird durch die Pfeillinie 444 dargestellt.
Wie man erkennen kann, ist dieser Pfad durch den Kanal in dem Bereich 440 unterbrochen.
Die beiden Auswahltransistoren in den Bereichen 436 und 437 stellen
demnach eine wahlweise Verbindung des Kontaktes 425 entweder
mit dem linken oder mit dem rechten Diffusionsbereich bereit. Auf
diese Weise werden zwei Spalten von Flash-EPROM-Zellen über den
Kontakt 425 wahlweise mit einer einzelnen metallischen
Bitleitung verbunden.The current path for the right block select transistor is indicated by the arrow line 444 shown. As you can see, this path through the channel is in the area 440 interrupted. The two selection transistors in the areas 436 and 437 thus provide an optional connection of the contact 425 ready with either the left or the right diffusion area. In this way, two columns of flash EPROM cells are placed over the contact 425 optionally connected to a single metallic bit line.
Wie
Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, wird die Maskierungssequenz
der 8-14 für
die in 6G dargestellte
Zelle verändert,
was die Abscheidungsschritte von Poly-2 betrifft. Das grundlegende
Layout des Arrays bleibt jedoch unverändert.As those skilled in the art will recognize, the masking sequence of the 8th - 14 for the in 6G The cell shown changes with respect to the deposition steps of poly-2. The basic layout of the array, however, remains unchanged.
Dementsprechend
sind eine neue Flash-EPROM-Zell- und -Arrayarchitektur bereitgestellt
worden. Die Architektur stellt ein sehr dichtes Kernarray bereit,
welches durch einzigartige bzw. besondere Zellayouts erhalten wird,
wobei zwei benachbarte lokale Drainbitleitungen eine gemeinsame Sourcebitleitung
gemeinsam verwenden. Außerdem ist
das Layout optimiert worden, um die Verwendung einer einzelnen metallischen
Leitung für
jeweils zwei Spalten von Zellen in dem Array zu ermöglichen. Weiterhin
wird das Layout weiter reduziert bzw. vereinfacht durch gemeinsam
verwendete Wortleitungen, so daß der
Wiederholabstand der Wortleitungstreiber die Maße des Hauptarrays nicht (negativ)
beeinflußt.
Ein Sektorlöschen
ist möglich
unter Verwendung der segmentierbaren Architektur der vorliegenden
Erfindung. Außerdem
ist für
ein Flash-EPROM, welches diese Struktur verwendet, eine Reihenredundanz
verfügbar.
Unter Verwendung dieser Technologien kann man ein hoch leistungsfähiges, zuverlässiges Flash-Speicherarray
erreichen.Accordingly
a new flash EPROM cell and array architecture is provided
Service. The architecture provides a very dense core array
which is obtained by unique cell layouts
wherein two adjacent local drain bit lines have a common source bit line
use together. Besides that is
The layout has been optimized to use a single metallic one
Headed for
allow two columns of cells in the array. Farther
The layout is further reduced or simplified by common
used word lines, so that the
Repeat distance of word line drivers not the dimensions of the main array (negative)
affected.
A sector clearing
is possible
using the segmentable architecture of the present invention
Invention. Furthermore
is for
a flash EPROM using this structure provides row redundancy
available.
Using these technologies, you can create a high-performance, reliable flash memory array
to reach.
Es
ist eine n-Kanal-Ausführungsform
des Flash-EPROM-Arrays offenbart worden. Fachleute auf diesem Gebiet
erkennen, daß äquivalente
p-Kanal-Schaltkreise verwendet werden können unter Verwendung von Techniken,
die im Stand der Technik bekannt sind. Weiterhin ist die Architektur
bezüglich Flash-EPROM-Zellen
entwickelt worden. Viele Aspekte der Architektur können jedoch
an eine Vielfalt von Speicherarray-Schaltkreisen angepaßt werden.It
is an n-channel embodiment
of the flash EPROM array. Professionals in the field
recognize that equivalent
p-channel circuits can be used using techniques
which are known in the art. Furthermore, the architecture is
regarding flash EPROM cells
been developed. Many aspects of architecture, however, can
adapted to a variety of memory array circuits.
Die
vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt worden.
Sie soll nicht erschöpfend
sein und auch nicht die Erfindung auf die genau dargestellten Formen
beschränken.
Offensichtlich liegen viele Modifikationen und Variationen für erfahrene
Praktiker auf diesem Gebiet auf der Hand. Der Schutzumfang der Erfindung
soll durch die folgenden Ansprüche und
deren Äquivalente
bestimmt sein.The
above description of a preferred embodiment of the invention
for the purpose of illustration and description.
It should not be exhaustive
and not the invention to the exact forms shown
restrict.
Obviously, many modifications and variations are experienced
Practitioners in this field are obvious. The scope of the invention
is intended by the following claims and
their equivalents
be determined.