JPH04229655A - Erasure system at nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Erasure system at nonvolatile semiconductor memory device

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Publication number
JPH04229655A
JPH04229655A JP3131863A JP13186391A JPH04229655A JP H04229655 A JPH04229655 A JP H04229655A JP 3131863 A JP3131863 A JP 3131863A JP 13186391 A JP13186391 A JP 13186391A JP H04229655 A JPH04229655 A JP H04229655A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory
well
erasing
nonvolatile semiconductor
high voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3131863A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Terada
寺田 康
Takeshi Nakayama
武志 中山
Shinichi Kobayashi
真一 小林
Yoshikazu Miyawaki
宮脇 好和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3131863A priority Critical patent/JPH04229655A/en
Publication of JPH04229655A publication Critical patent/JPH04229655A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To stably erase the title memory device without erasing it excessively. CONSTITUTION:The title memory device is erased in the following manner: a memory array is formed inside a P-well 112 which is separated from a peripheral circuit; a drain 3 and a source 4 for a memory transistor are kept floating at an erasure operation; a high voltage is applied to the P-well 112; and a control gate 1 is grounded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は電気的に書き込み消去
可能な不揮発性半導体記憶装置における消去方式に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an erasing method in an electrically writable and erasable nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】0002

【従来の技術】図11は従来の不揮発性半導体記憶装置
としてのフラッシュEEPROMのメモリセル構造を示
す図、図12は従来のフラッシュEEPROMのブロッ
ク図である。図13は従来のメモリトランジスタの等価
回路図である。図10,11において、1はコントロー
ルゲート、2はフローティングゲート、3はドレイン、
4はソース、5はメモリアレイ、6はビット線、7はワ
ード線、8はYゲート、9はロウデコーダ、10はコラ
ムデコーダ、11はソース線スイッチ、12は書き込み
回路、13はセンスアンプ、14は制御回路、15はア
ドレスバッファ、16は入出力バッファ、17はソース
線、18はメモリセルである。メモリセル18はコント
ロールゲート1とフローティングゲート2の2層のゲー
トからなるメモリトランジスタから構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a diagram showing the memory cell structure of a flash EEPROM as a conventional nonvolatile semiconductor memory device, and FIG. 12 is a block diagram of the conventional flash EEPROM. FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of a conventional memory transistor. In FIGS. 10 and 11, 1 is a control gate, 2 is a floating gate, 3 is a drain,
4 is a source, 5 is a memory array, 6 is a bit line, 7 is a word line, 8 is a Y gate, 9 is a row decoder, 10 is a column decoder, 11 is a source line switch, 12 is a write circuit, 13 is a sense amplifier, 14 is a control circuit, 15 is an address buffer, 16 is an input/output buffer, 17 is a source line, and 18 is a memory cell. The memory cell 18 is composed of a memory transistor consisting of two gate layers, a control gate 1 and a floating gate 2.

【0003】メモリアレイ5は図11に示したメモリセ
ルが行方向,列方向に配列されたものであり、メモリセ
ル18のドレイン3がビット線6に、コントロールゲー
ト1がワード線7に、ソース4がソース線17に接続さ
れている。ワード線7はロウデコーダ9の出力である。 ビット線6はYゲート8に接続される。ソース線17は
ソース線スイッチ11に接続される。Yゲート8はコラ
ムデコーダ10により制御され、ビット線6とセンスア
ンプ13と書き込み回路12の接続を制御する。ロウデ
コーダ9及びコラムデコーダ10はアドレスバッファ1
5の出力を受け、1本のワード線1組のYゲート8を選
択する。メモリアレイ5への書き込みデータや、メモリ
アレイ5からの読み出しデータは入出力バッファ16を
介して入出力される。制御回路14は外部から印加され
た制御信号に応じて、各回路ブロックの動作の制御を行
う。
The memory array 5 has the memory cells shown in FIG. 11 arranged in the row and column directions, and the drain 3 of the memory cell 18 is connected to the bit line 6, the control gate 1 is connected to the word line 7, and the source is connected to the bit line 6. 4 is connected to the source line 17. Word line 7 is the output of row decoder 9. Bit line 6 is connected to Y gate 8. Source line 17 is connected to source line switch 11 . Y gate 8 is controlled by column decoder 10 and controls the connection between bit line 6, sense amplifier 13, and write circuit 12. Row decoder 9 and column decoder 10 are address buffer 1
5 and selects one word line and one set of Y gates 8. Data written to the memory array 5 and data read from the memory array 5 are input and output via the input/output buffer 16. The control circuit 14 controls the operation of each circuit block according to a control signal applied from the outside.

【0004】次に、動作について説明する。メモリアレ
イ5に記憶されたデータの消去は一括して行われる。全
てのメモリセル18のソース4にソース線スイッチ11
により高電圧が印加され、コントロールゲート1は接地
される。フローティングゲート2とソース4間の酸化膜
に高電界が印加されるのでトンネル電流が流れ、フロー
ティングゲート2に蓄積された電子が除去される。これ
により、コントロールゲート1からみたメモリトランジ
スタのしきい値は低くなる。すなわち、EPROMにお
いて、紫外線消去した状態と同じになる。書き込みは、
EPROMと同様に行われ、メモリトランジスタのドレ
イン3,コントロールゲート1に高電圧パルスが印加さ
れ、ソース4が接地される。ドレイン3の近傍でアパラ
ンシェ崩壊により発生した電子がフローティングゲート
2に注入されコントロールゲート1からみたメモリトラ
ンジスタのしきい値は高くなる。消去,書き込みに必要
な高電圧は外部から供給される。これは、書き込み時に
ビット線6に流れる電流が1mA〜5mAになるためチ
ャージポンプ等の高電圧発生回路では電流の供給能力が
不足だからである。
Next, the operation will be explained. Data stored in the memory array 5 is erased all at once. A source line switch 11 is connected to the source 4 of all memory cells 18.
A high voltage is applied to the control gate 1, and the control gate 1 is grounded. Since a high electric field is applied to the oxide film between the floating gate 2 and the source 4, a tunnel current flows, and the electrons accumulated in the floating gate 2 are removed. This lowers the threshold value of the memory transistor as seen from the control gate 1. That is, the state is the same as that of an EPROM erased by ultraviolet rays. The writing is
It is carried out in the same manner as in EPROM, and a high voltage pulse is applied to the drain 3 and control gate 1 of the memory transistor, and the source 4 is grounded. Electrons generated by aparanche collapse near the drain 3 are injected into the floating gate 2, and the threshold value of the memory transistor as seen from the control gate 1 becomes high. The high voltage necessary for erasing and writing is supplied externally. This is because the current flowing through the bit line 6 during writing is 1 mA to 5 mA, so a high voltage generating circuit such as a charge pump has insufficient current supply ability.

【0005】読み出しは、選択されたメモリセルを介し
て電流が流れるか否かをセンスすることにより行われる
。この時、ビット線6に高い電位を与えるとフローティ
ングゲート2とドレイン3間の酸化膜に高い電界がかか
りフローティングゲート2に蓄積されていた電子が抜け
てしまうという問題点が生ずる。そのため、ドレイン3
の電位は1〜2Vに抑えなければならない。ドレイン3
の電位を抑えつつメモリセル18に流れる電流をセンス
するのに、センスアンプ13が用いられている。
Reading is performed by sensing whether current flows through the selected memory cell. At this time, if a high potential is applied to the bit line 6, a high electric field will be applied to the oxide film between the floating gate 2 and the drain 3, causing a problem that electrons stored in the floating gate 2 will escape. Therefore, drain 3
The potential of must be suppressed to 1 to 2V. drain 3
The sense amplifier 13 is used to sense the current flowing through the memory cell 18 while suppressing the potential of the memory cell 18.

【0006】消去,書き込み,読み出し等の選択された
メモリセルの電圧印加条件を図14に示す。ここで、書
き込み電圧は6〜8V、読み出し電圧は1〜2Vである
。メモリアレイは図14に示すようにP基板上に形成さ
れる。さて、読み出し及び書き込み時に1本のワード線
を選択するロウデコーダの具体的な回路図を図16に示
す。アドレス信号Xi等が入力されるNANDゲート2
4、アドレス信号A1,/A1(/はバーを示す)がゲ
ートに入力されるNチャネルMOSトランジスタ18,
19、ソースに高圧VPPもしくは電源電圧VCCが入
力されるPチャネルMOSトランジスタ21,22なら
びにNチャネルトランジスタ23から構成される。即ち
トランジスタ21〜23でラッチ回路を形成している。 次に動作について説明する。NANDゲート24に入力
されるアドレス信号がすべて“H”になるとNANDゲ
ート24が選択された状態となり出力が“L”となる。 A1〜A4のアドレス信号のうち1本が“H”になり他
のアドレス信号は“L”に保たれる。この時相補アドレ
ス信号/A1〜/A4のうち対応する1本のアドレス信
号のみ“L”になり他のアドレス信号は“H”になる。 例えばアドレス信号A2が“H”になったとするとアド
レス信号A1,A3,A4は“L”、またアドレス信号
/A2は“L”、アドレス信号/A1,/A3,/A4
は“H”となる。これによりノードN2のみ“L”にな
り、ノードN1,N3,N4は“H”となる。よって、
PチャネルMOSトランジスタ21,22のソースに高
電圧が印加されたときワード線WL2のみ昇圧され、他
のワード線は接地される。PチャネルMOSトランジス
タ21,22のソースに電源電圧の5Vが印加されてい
るときはワード線WL2のみ5Vとなる。
FIG. 14 shows voltage application conditions for selected memory cells such as erasing, writing, and reading. Here, the write voltage is 6 to 8V, and the read voltage is 1 to 2V. The memory array is formed on a P substrate as shown in FIG. Now, FIG. 16 shows a specific circuit diagram of a row decoder that selects one word line during reading and writing. NAND gate 2 to which address signal Xi etc. is input
4. N-channel MOS transistor 18 to which address signals A1, /A1 (/ indicates a bar) are input to the gate;
19, it is composed of P channel MOS transistors 21 and 22 and an N channel transistor 23 whose sources are input with high voltage VPP or power supply voltage VCC. That is, the transistors 21 to 23 form a latch circuit. Next, the operation will be explained. When all the address signals input to the NAND gate 24 become "H", the NAND gate 24 becomes selected and the output becomes "L". One of the address signals A1 to A4 becomes "H" and the other address signals are kept "L". At this time, only one corresponding address signal among the complementary address signals /A1 to /A4 becomes "L" and the other address signals become "H". For example, if address signal A2 becomes "H", address signals A1, A3, A4 are "L", address signal /A2 is "L", address signals /A1, /A3, /A4
becomes “H”. As a result, only the node N2 becomes "L", and the nodes N1, N3, and N4 become "H". Therefore,
When a high voltage is applied to the sources of P-channel MOS transistors 21 and 22, only word line WL2 is boosted, and the other word lines are grounded. When a power supply voltage of 5V is applied to the sources of P-channel MOS transistors 21 and 22, only word line WL2 becomes 5V.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の不揮発性半導体
記憶装置は以上のように構成されているので、外部入力
ピンに印加された高電圧がそのまま消去時にメモリトラ
ンジスタのソースに印加され、したがってソースにおよ
そ12Vが印加されていた。また、消去を行う前にはメ
モリトランジスタは書き込み状態でありフローティング
ゲートには電子が注入されているので、ソースに印加さ
れる電圧が例えば12Vであってもフローティングゲー
トとソース間の酸化膜には大きな電界が誘起される。こ
のため10ms程度の短いパルスでも電子が過剰に引き
抜かれフローティングゲートが正に帯電しメモリトラン
ジスタのしきい値が負となる過消去が起きるという問題
点があった。以下この事をもう少し具体的に説明する。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional nonvolatile semiconductor memory device is configured as described above, the high voltage applied to the external input pin is directly applied to the source of the memory transistor during erasing, and therefore the source Approximately 12V was applied to it. Also, before erasing, the memory transistor is in a written state and electrons are injected into the floating gate, so even if the voltage applied to the source is, for example, 12V, the oxide film between the floating gate and the source is A large electric field is induced. For this reason, even with a short pulse of about 10 ms, electrons are excessively extracted, the floating gate is positively charged, and the threshold value of the memory transistor becomes negative, resulting in overerasure. This will be explained in more detail below.

【0008】図13にメモリトランジスタの等価回路を
示す。コントロールゲート1とフローティングゲート2
間の容量をCCF、フローティングゲート2とドレイン
3間の容量をCD 、フローティングゲート2と基板1
11間の容量をCC 、フローティングゲート2とソー
ス4間の容量をCs 、フローティングゲート2に蓄積
されている電荷量をQFGとし、コントロールゲート1
に印加される電位をVG 、ドレイン,チャネル,ソー
スの電位を各々VD ,VC ,Vsとすると、フロー
ティングゲート電位VFGは VFG=(VG VCF+VD CD +VC CC 
+Vs Cs +QFG)/CTOTAL  で表される。ただし、CTOTAL =CCF+CD 
+CC +Cs である。 カップリングレシオをKC で表し KC =CCF/CTOTAL  とする。また、コントロールゲート1からみたしきい値
シフト量は ΔVTH=−QFG/CCF となる。 消去時はVG =VC =VD =0V,Vppである
のでフローティングゲート・ソース間の電位差は(1−
Cs /CTOTAL )Vs +KCΔVTHとなる
。フローティングゲート2と基板111間の酸化膜膜厚
Aを100オングストローム、書き込み時のしきい値シ
フト量ΔVTHを5V、カップリングレシオKC を0
.6、Cs /CTOTAL を0.1とすると、ソー
ス電位Vs が12Vならば酸化膜には13.8MV/
cmの電界が誘起される。
FIG. 13 shows an equivalent circuit of a memory transistor. Control gate 1 and floating gate 2
The capacitance between floating gate 2 and drain 3 is CCF, the capacitance between floating gate 2 and drain 3 is CD, floating gate 2 and substrate 1
CC is the capacitance between floating gate 2 and source 4, Cs is the capacitance between floating gate 2 and source 4, QFG is the amount of charge accumulated in floating gate 2, and control gate 1 is
If the potential applied to VG is VG, and the potentials of the drain, channel, and source are VD, VC, and Vs, respectively, then the floating gate potential VFG is VFG=(VG VCF+VD CD +VC CC
+Vs Cs +QFG)/CTOTAL. However, CTOTAL=CCF+CD
+CC +Cs. The coupling ratio is expressed as KC and KC = CCF/CTOTAL. Further, the amount of threshold shift seen from the control gate 1 is ΔVTH=-QFG/CCF. During erasing, VG = VC = VD = 0V, Vpp, so the potential difference between the floating gate and source is (1-
Cs /CTOTAL )Vs +KCΔVTH. The oxide film thickness A between the floating gate 2 and the substrate 111 is 100 angstroms, the threshold shift amount ΔVTH during writing is 5V, and the coupling ratio KC is 0.
.. 6. If Cs /CTOTAL is 0.1, if the source potential Vs is 12V, the oxide film will have a voltage of 13.8MV/
An electric field of cm is induced.

【0009】また、前述したように、従来の不揮発性半
導体記憶装置はソースに高圧を印加し、ゲートを接地し
消去するよう構成されていたので、一括消去型であった
Furthermore, as described above, conventional nonvolatile semiconductor memory devices were constructed to erase data by applying a high voltage to the source and grounding the gate, so they were of the batch erasing type.

【0010】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、過消去が発生せず安定な消去が
可能な不揮発性半導体記憶装置における消去方式を得る
ことを目的とする。また、この発明はワード線単位で消
去可能な不揮発性半導体記憶装置における消去方式を得
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide an erasing method for a nonvolatile semiconductor memory device that allows stable erasing without overerasing. Another object of the present invention is to obtain an erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device that allows erasing in units of word lines.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1,2の発明に係
る不揮発性半導体記憶装置における消去方式は、メモリ
アレイを周辺回路とは別のPウェル内に形成し、消去時
にメモリトランジスタのドレイン3並びにソース4をフ
ローティングに保ち、メモリアレイが形成されているP
ウェル112に高電圧を印加しコントロールゲート1を
接地するようにしたものである。請求項6の発明に係る
不揮発性半導体記憶装置における消去方式は、メモリト
ランジスタをPウェル112上に形成し、消去はPウェ
ル112に高電圧を印加し、選択ワード線を接地し、非
選択ワード線に高電圧を印加するようにしたものである
[Means for Solving the Problems] In the erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device according to the invention of claims 1 and 2, the memory array is formed in a P-well separate from the peripheral circuit, and the drain of the memory transistor is 3 and source 4 are kept floating, and P where the memory array is formed.
A high voltage is applied to the well 112 and the control gate 1 is grounded. In the erasing method in the nonvolatile semiconductor memory device according to the invention of claim 6, the memory transistor is formed on the P well 112, and for erasing, a high voltage is applied to the P well 112, the selected word line is grounded, and the unselected word line is A high voltage is applied to the wire.

【0012】0012

【作用】請求項1,2の発明においては、周辺回路とは
別のPウェル112内にメモリアレイを形成し、消去時
にメモリトランジスタのドレイン3並びにソース4をフ
ローティングに保ち、上記Pウェル112に高電圧を印
加し、コントロールゲート1を接地することにより消去
する。請求項6の発明においては、選択されたメモリセ
ルのコントロールゲート1が接地され、ワード線単位の
消去が行われる。
[Operation] In the invention of claims 1 and 2, the memory array is formed in the P well 112 separate from the peripheral circuit, and the drain 3 and source 4 of the memory transistor are kept floating during erasing. Erasing is performed by applying a high voltage and grounding the control gate 1. In the sixth aspect of the invention, the control gate 1 of the selected memory cell is grounded, and erasing is performed in units of word lines.

【0013】[0013]

【実施例】以下、この発明に係る不揮発性半導体記憶装
置の一実施例を図について説明する。まず、請求項1の
発明に係る一実施例について説明する。図1はこの実施
例のメモリアレイのブロック図である。なお、メモリセ
ル構造は図11に示したものと同じである。図1におい
て6,7,9,10,12,13,17は図12の従来
例に示したものと同等であるので説明を省略する。メモ
リアレイを周辺回路が形成されているPウェルとは別の
Pウェル112内に形成する。Pウェル112の電位は
ウェル電圧印加回路21により供給する。ソース線17
は信号CLKがゲートに入力されるMOSトランジスタ
22を介して接地される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment according to the invention of claim 1 will be described. FIG. 1 is a block diagram of the memory array of this embodiment. Note that the memory cell structure is the same as that shown in FIG. In FIG. 1, 6, 7, 9, 10, 12, 13, and 17 are the same as those shown in the conventional example of FIG. 12, so their explanation will be omitted. A memory array is formed in a P-well 112 separate from the P-well in which peripheral circuits are formed. The potential of the P well 112 is supplied by the well voltage application circuit 21. source line 17
is grounded via a MOS transistor 22 whose gate receives the signal CLK.

【0014】次に動作について説明する。書き込み及び
読み出し時にはPウェル112はウェル電圧発生回路2
1により接地される。また信号CLKは“H”となり、
ソース線17は接地される。これにより、動作は従来例
と同等となる。消去時には、外部から印加された高電圧
がウェル電圧印加回路21によりPウェル112に印加
される。ロウデコーダ9,コラムデコーダ10の出力並
びに信号CLKは“L”とされる。すなわち、メモリト
ランジスタのドレイン3及びソース4はフローティング
に保たれ、コントロールゲート1は接地され、チャネル
に高電圧が印加される。フローティングゲート2とチャ
ネル間容量は、フローティングゲート2とソース4間容
量に比べて大きいのでフローティングゲート2と基板(
Pウェル112)間の酸化膜に印加される電界は10M
V/cm程度に緩和され過消去が起こらない。
Next, the operation will be explained. During writing and reading, the P well 112 is connected to the well voltage generation circuit 2.
Grounded by 1. In addition, the signal CLK becomes “H”,
Source line 17 is grounded. This makes the operation equivalent to the conventional example. During erasing, a high voltage applied from the outside is applied to the P well 112 by the well voltage application circuit 21. The outputs of row decoder 9 and column decoder 10 and signal CLK are set to "L". That is, the drain 3 and source 4 of the memory transistor are kept floating, the control gate 1 is grounded, and a high voltage is applied to the channel. The capacitance between the floating gate 2 and the channel is larger than the capacitance between the floating gate 2 and the source 4, so the capacitance between the floating gate 2 and the substrate (
The electric field applied to the oxide film between the P-wells 112) is 10M.
It is relaxed to about V/cm and over-erasing does not occur.

【0015】図2は請求項2の発明に係る一実施例のメ
モリセル構造を示す図である。このメモリセルはソース
4側に延在したコントロールゲート1を有する。その他
は図11に示すメモリセル構造と同じである。この実施
例の場合、コントロールゲート1が選択トランジスタの
役目をするので過消去が起こらない。
FIG. 2 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment according to the second aspect of the invention. This memory cell has a control gate 1 extending to the source 4 side. The rest of the structure is the same as the memory cell structure shown in FIG. In this embodiment, since the control gate 1 serves as a selection transistor, over-erasing does not occur.

【0016】図3は請求項3の発明に係る一実施例のメ
モリセル構造を示す図である。この実施例においては、
P基板111を用い、メモリアレイをNウェル113中
に設けられたPウェル112内に形成し、消去はP,N
ウェル112,113に高電圧を印加してコントロール
ゲート1を接地することにより行う。
FIG. 3 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment according to the third aspect of the invention. In this example,
Using a P substrate 111, a memory array is formed in a P well 112 provided in an N well 113, and erasing is performed using P, N
This is done by applying a high voltage to the wells 112 and 113 and grounding the control gate 1.

【0017】図4は請求項4の発明に係る一実施例のメ
モリセル構造を示す図である。この実施例は、コントロ
ールゲート1に負の高電圧を印加するものである。
FIG. 4 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment according to the invention. In this embodiment, a negative high voltage is applied to the control gate 1.

【0018】図5は請求項5の発明に係る一実施例のメ
モリセル構造を示す図である。この実施例は、P,Nウ
ェル112,113に正の電圧VCCを、コントロール
ゲート1に負の電圧を印加するものである。
FIG. 5 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment according to the fifth aspect of the invention. In this embodiment, a positive voltage VCC is applied to the P and N wells 112 and 113, and a negative voltage is applied to the control gate 1.

【0019】なお、図3,図4及び図5の実施例は、図
2に示すメモリ構造にも適用できることは言うまでもな
い。
It goes without saying that the embodiments shown in FIGS. 3, 4 and 5 can also be applied to the memory structure shown in FIG.

【0020】図6は請求項6の発明に係る一実施例で、
消去時の電圧印加条件を示す。メモリアレイは図7に示
すようにNウェル113内に設けられたPウェル112
内に形成されている。消去時、Pウェル112ならびに
Nウェル113に高電圧を印加する。そして選択された
ワード線を接地する。非選択ワード線にはウェルに印加
する高電圧と同じ高電圧を印加する。選択ワード線に接
続されたメモリセルではコントロールゲート1とPウェ
ル112間の電位差がVPPとなるのでトンネル電流が
フローティングゲート2とPウェル112間の酸化膜中
を流れ、フローティングゲート2に蓄積されていた電子
が引き抜かれる。これによりしきい値は低くなる。非選
択ワード線ではコントロールゲート1とPウェル112
間に電位差は生じないのでトンネル電流は流れず、フロ
ーティングゲート2に蓄積された電荷量に変化はない。 すなわち、メモリトランジスタのしきい値に変化はなく
、そのしきい値が高いレベル状態に保たれる。
FIG. 6 shows an embodiment according to the invention of claim 6,
The voltage application conditions during erasing are shown. The memory array consists of a P well 112 provided in an N well 113 as shown in FIG.
formed within. During erasing, a high voltage is applied to the P well 112 and the N well 113. Then, the selected word line is grounded. The same high voltage as that applied to the well is applied to unselected word lines. In the memory cell connected to the selected word line, the potential difference between the control gate 1 and the P well 112 is VPP, so a tunnel current flows through the oxide film between the floating gate 2 and the P well 112 and is accumulated in the floating gate 2. electrons are extracted. This lowers the threshold. For unselected word lines, control gate 1 and P well 112
Since no potential difference occurs between them, no tunnel current flows, and the amount of charge accumulated in the floating gate 2 remains unchanged. That is, there is no change in the threshold voltage of the memory transistor, and the threshold voltage is maintained at a high level.

【0021】次に、以上延べたようにワード線電圧をス
イッチするロウデコーダの回路図を図8に示す。従来の
ロウデコーダと較べるとインバータ31とトランスファ
ゲート32が追加されている。電圧印加条件を図9に示
す。ロウデコーダの他の実施例を図10に示す。Nチャ
ネルMOSトランジスタ33,34のソースがワード線
に接続されている。NチャネルMOSトランジスタ35
,36並びに容量37で昇圧回路が形成されている。 トランジスタ33,34のドレインの電圧は読み出し/
書き込みと消去時で図で示すように異なる。書き込み時
は選択されたワード線がほぼVCC(電源電圧)に、非
選択ワード線が接地(GND)される。その後、信号φ
が入力され選択されたワード線が昇圧される。トランジ
スタ35のドレインには書き込み/消去時はチャージポ
ンプ(昇圧回路)もしくは、外部から印加された高電圧
が、読み出し時はVCCが印加される。なお、信号φは
発信器の出力である。
Next, FIG. 8 shows a circuit diagram of a row decoder that switches the word line voltage as described above. Compared to the conventional row decoder, an inverter 31 and a transfer gate 32 are added. The voltage application conditions are shown in FIG. Another embodiment of the row decoder is shown in FIG. The sources of N-channel MOS transistors 33 and 34 are connected to the word line. N-channel MOS transistor 35
, 36 and the capacitor 37 form a booster circuit. The voltage at the drains of transistors 33 and 34 is read/
There are differences between writing and erasing as shown in the figure. During writing, the selected word line is approximately at VCC (power supply voltage), and the unselected word line is grounded (GND). Then the signal φ
is input and the selected word line is boosted. A charge pump (boosting circuit) or a high voltage applied from the outside is applied to the drain of the transistor 35 during writing/erasing, and VCC is applied during reading. Note that the signal φ is the output of the oscillator.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように請求項1,2の発明によれ
ば、メモリアレイは周辺回路とは別のPウェル内に形成
し、消去時にメモリアレイが形成されているPウェルに
高電圧を印加するようにしたので、過消去の問題が起こ
らず安定な消去が可能となるという効果が得られる。ま
た、請求項6の発明によれば、フローティングゲートに
注入された電子の除去はPウェルに高電圧を印加すると
ともに、選択されたワード線を接地し、非選択のワード
線にも高電圧を印加し、選択されたワード線に接続され
たメモリトランジスタのみを選択的に消去するようにし
たので、ワード線単位の消去が可能になるという効果が
得られる。
As described above, according to the inventions of claims 1 and 2, the memory array is formed in a P-well separate from the peripheral circuit, and a high voltage is applied to the P-well in which the memory array is formed during erasing. Since the voltage is applied, the problem of over-erasing does not occur and stable erasing is possible. Further, according to the invention of claim 6, the electrons injected into the floating gate are removed by applying a high voltage to the P-well, grounding the selected word line, and applying a high voltage to unselected word lines. Since only the memory transistors connected to the selected word line are selectively erased by applying the voltage, it is possible to erase the word line by word line.

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

【図1】請求項1の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の一実施例のメモリアレイのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a memory array of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first aspect of the invention.

【図2】請求項2の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の一実施例のメモリセル構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second aspect of the invention.

【図3】請求項3の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の一実施例のメモリセル構造を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to a third aspect of the invention.

【図4】請求項4の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の一実施例のメモリセル構造を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth aspect of the invention.

【図5】請求項5の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の一実施例のメモリセル構造を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to a fifth aspect of the invention.

【図6】請求項6の発明に係る不揮発性半導体記憶装置
の一実施例のメモリセル構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a memory cell structure of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to a sixth aspect of the invention.

【図7】図6の実施例によるメモリアレイの構造を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of a memory array according to the embodiment of FIG. 6;

【図8】図7の実施例によるロウデコーダの回路図であ
る。
FIG. 8 is a circuit diagram of a row decoder according to the embodiment of FIG. 7;

【図9】図8の回路における電圧印加条件を示す図であ
る。
9 is a diagram showing voltage application conditions in the circuit of FIG. 8. FIG.

【図10】上記ロウデコーダの他の実施例の回路図であ
る。
FIG. 10 is a circuit diagram of another embodiment of the row decoder.

【図11】従来の不揮発性半導体記憶装置のメモリセル
構造を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a memory cell structure of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図12】従来の不揮発性半導体記憶装置のブロック図
である。
FIG. 12 is a block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図13】従来のメモリトランジスタの等価回路図であ
る。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of a conventional memory transistor.

【図14】従来例において消去,書き込み,読み出し時
の選択されたメモリセルの電圧印加条件を説明するため
の図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining voltage application conditions for selected memory cells during erasing, writing, and reading in a conventional example.

【図15】従来のメモリアレイの構造を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the structure of a conventional memory array.

【図16】従来のロウデコーダの回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram of a conventional row decoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  コントロールゲート 2  フローティングゲート 3  ドレイン 4  ソース 111  P基板 112  Pウェル 113  Nウェル 1 Control gate 2 Floating gate 3 Drain 4. Sauce 111 P board 112 P well 113 N-well

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  フローティングゲートとコントロール
ゲートとを有するメモリトランジスタが行方向列方向に
アレイ配置され、メモリセルのドレインがビット線に、
ゲート線がワード線に接続され、ソースがソース線に接
続された構成であって、メモリアレイは周辺回路とは別
のPウェル内に形成し、消去時にメモリアレイが形成さ
れているPウェルに高電圧を印加するようにしたことを
特徴とする不揮発性半導体記憶装置における消去方式。
1. Memory transistors each having a floating gate and a control gate are arranged in an array in the row and column directions, and the drain of the memory cell is connected to a bit line.
The gate line is connected to the word line, and the source is connected to the source line.The memory array is formed in a P well separate from the peripheral circuit, and during erasing, the memory array is connected to the P well where the memory array is formed. An erasing method for a nonvolatile semiconductor memory device characterized by applying a high voltage.
【請求項2】  フローティングゲートと、ソース側に
延在したコントロールゲートとを有するメモリトランジ
スタが行方向列方向にアレイ配置され、メモリセルのド
レインがビット線に、ゲート線がワード線に接続され、
ソースがソース線に接続された構成であって、メモリア
レイは周辺回路とは別のPウェル内に形成し、消去時に
メモリアレイが形成されているPウェルに高電圧を印加
するようにしたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置における消去方式。
2. Memory transistors each having a floating gate and a control gate extending to the source side are arranged in an array in the row and column directions, the drains of the memory cells are connected to bit lines, the gate lines are connected to word lines,
The source is connected to the source line, the memory array is formed in a P-well separate from the peripheral circuitry, and a high voltage is applied to the P-well in which the memory array is formed during erasing. An erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device characterized by:
【請求項3】  P基板を用い、メモリアレイをNウェ
ル中に設けられたPウェル内に形成し、消去はP,Nウ
ェルに高電圧を印加してコントロールゲートを接地する
ことにより行うことを特徴とする請求項1又は請求項2
の不揮発性半導体記憶装置における消去方式。
3. A P substrate is used, a memory array is formed in a P well provided in an N well, and erasing is performed by applying a high voltage to the P and N wells and grounding the control gate. Claim 1 or Claim 2
erasing method in nonvolatile semiconductor memory devices.
【請求項4】  コントロールゲートに負の高電圧を印
加することを特徴とする請求項1又は請求項2の不揮発
性半導体記憶装置における消去方式。
4. An erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1 or claim 2, characterized in that a negative high voltage is applied to the control gate.
【請求項5】  P,Nウェルに正の電圧を、コントロ
ールゲートに負の電圧を印加することを特徴とする請求
項1又は請求項2の不揮発性半導体記憶装置における消
去方式。
5. The erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1 or 2, characterized in that a positive voltage is applied to the P and N wells and a negative voltage is applied to the control gate.
【請求項6】  メモリトランジスタが行方向,列方向
にアレイ配置され、各メモリトランジスタはフローティ
ングゲートとコントロールゲートを有し、各々のメモリ
トランジスタは同一のもしくは分割されたPウェル上に
形成された構成であって、フローティングゲートに注入
された電子の除去はPウェルに高電圧を印加するととも
に、選択されたワード線を接地し、非選択のワード線に
も高電圧を印加し、選択されたワード線に接続されたメ
モリトランジスタのみを選択的に消去することを特徴と
する不揮発性半導体記憶装置における消去方式。
6. A structure in which memory transistors are arranged in an array in row and column directions, each memory transistor has a floating gate and a control gate, and each memory transistor is formed on the same or divided P well. In order to remove the electrons injected into the floating gate, a high voltage is applied to the P-well, the selected word line is grounded, and a high voltage is also applied to the unselected word lines, and the selected word line is removed. An erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device characterized by selectively erasing only memory transistors connected to a line.
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