JPH11162181A - Non-volatile semiconductor storage - Google Patents

Non-volatile semiconductor storage

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JPH11162181A
JPH11162181A JP32455497A JP32455497A JPH11162181A JP H11162181 A JPH11162181 A JP H11162181A JP 32455497 A JP32455497 A JP 32455497A JP 32455497 A JP32455497 A JP 32455497A JP H11162181 A JPH11162181 A JP H11162181A
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JP
Japan
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memory cell
flash memory
cell transistor
writing
floating gate
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JP32455497A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Ota
豊 太田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the dispersion in the writing characteristics of the electric charge of a floating gate by controlling the writing current between a bit line being adjacent to a drain region and the ground. SOLUTION: A writing current control circuit 15 is provided at a bit line BL being connected to the ground, where the circuit 15 controls a writing current for each of first and second flash memory transistors. Each writing characteristic of the first and second flash memory cell transistors is measured, and the writing current is set by the control circuit 15 so that those with longer writing time are equivalent to those with shorter writing time. For setting the writing current of the flash memory cell transistor with the longer writing time, a specific electric charge is written to a multilevel flash memory transistor 19 or 20 of the current control circuit 15 in advance. Then, a selection transistor 17 or 18 is turned on reading, thus setting the writing current to a specific setting value and making equal the writing time of both flash memories.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置に関し、詳しくはフローティングゲートと該フロ
ーティングゲートの上部から側部に跨る形でコントロー
ルゲートが形成され、フローティングゲートとコントロ
ールゲートに隣接するように基板表層にソース・ドレイ
ン領域とを有し、ソース・ドレイン領域間に発生させた
ホットエレクトロンをフローティングゲート内に蓄積さ
せることで、データの書き込みを行う、いわゆるスプリ
ットゲート型のフラッシュメモリセルトランジスタと称
す不揮発性半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly, to a floating gate and a control gate formed so as to extend from an upper portion to a side portion of the floating gate so as to be adjacent to the floating gate and the control gate. A so-called split gate type flash memory cell transistor having a source / drain region on the substrate surface layer and writing data by accumulating hot electrons generated between the source / drain region in the floating gate. A nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】メモリセルが単一のトランジスタからな
る電気的に消去可能な不揮発性半導体記憶装置、特にプ
ログラマブルROM(EEPROM:Electrically Erasable an
d Programmable ROM、フラッシュメモリとも称す。)に
おいては、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2重ゲート構造のトランジスタによって各フ
ラッシュメモリセルトランジスタが形成される。このよ
うな2重ゲート構造のフラッシュメモリセルトランジス
タの場合、フローティングゲートのドレイン領域側で発
生したホットエレクトロンを加速してフローティングゲ
ートに注入することでデータの書き込みが行われる。そ
して、F−N伝導(Fowler-Nordheim tunnelling)によっ
てフローティングゲートからコントルールゲートへ電荷
(電子)を引き抜くことでデータの消去が行われる。
2. Description of the Related Art An electrically erasable nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell comprises a single transistor, in particular, a programmable ROM (EEPROM: Electronically Erasable an).
d Programmable ROM, also called flash memory. 3), each flash memory cell transistor is formed by a transistor having a double gate structure having a floating gate and a control gate. In the case of such a double-gate flash memory cell transistor, data is written by accelerating and injecting hot electrons generated on the drain region side of the floating gate into the floating gate. Then, data is erased by extracting charges (electrons) from the floating gate to the control gate by FN conduction (Fowler-Nordheim tunnelling).

【0003】図3は、フローティングゲートを有するフ
ラッシュメモリセルトランジスタの平面図で、図4は、
そのX−X線の断面図である。この図においては、コン
トロールゲート6が絶縁膜を介してフローティングゲー
ト4の上部から側部に跨る形で配置されるスプリットゲ
ート構造を示している。P型のシリコン基板1の表面領
域に、選択的に厚く形成される酸化膜(LOCOS)よりなる
複数の分離領域2が短冊状に形成され、素子領域が区画
される。シリコン基板1上に、酸化膜3を介し、隣り合
う分離領域2の間に跨るようにしてフローティングゲー
ト4が配置される。このフローティングゲート4は、1
つのフラッシュメモリセルトランジスタ毎に独立して配
置される。また、フローティングゲート4上の選択酸化
膜5は、選択酸化法によりフローティングゲート4の中
央部で厚く形成され、フローティングゲート4の端部を
鋭角にしている。これにより、データの消去動作時にフ
ローティングゲート4の端部で電界集中が生じ易いよう
にしている。
FIG. 3 is a plan view of a flash memory cell transistor having a floating gate, and FIG.
It is sectional drawing of the XX line. This figure shows a split gate structure in which the control gate 6 is arranged so as to extend from the upper part to the side part of the floating gate 4 via an insulating film. A plurality of isolation regions 2 made of a selectively thick oxide film (LOCOS) are formed in a strip shape in a surface region of a P-type silicon substrate 1 to partition an element region. A floating gate 4 is arranged on a silicon substrate 1 with an oxide film 3 interposed between adjacent isolation regions 2. This floating gate 4
Each flash memory cell transistor is independently arranged. Further, the selective oxide film 5 on the floating gate 4 is formed thick at the center of the floating gate 4 by a selective oxidation method, and the end of the floating gate 4 is formed at an acute angle. This makes it easier for electric field concentration to occur at the end of the floating gate 4 during data erasing operation.

【0004】複数のフローティングゲート4が配置され
たシリコン基板1上に、フローティングゲート4の各列
毎に対応してコントロールゲート6が配置される。この
コントロールゲート6は、一部がフローティングゲート
4上に重なり、残りの部分が酸化膜3を介してシリコン
基板1に接するように配置される。また、これらのフロ
ーティングゲート4及びコントロールゲート6は、それ
ぞれ隣り合う列が互いに面対称となるように配置され
る。
On the silicon substrate 1 on which a plurality of floating gates 4 are arranged, control gates 6 are arranged corresponding to each column of the floating gates 4. The control gate 6 is arranged so that a part thereof overlaps the floating gate 4 and the remaining part is in contact with the silicon substrate 1 via the oxide film 3. The floating gate 4 and the control gate 6 are arranged such that adjacent rows are plane-symmetric with each other.

【0005】前記コントロールゲート6側の基板領域及
びフローティングゲート4側の基板領域に、N型のドレ
イン領域7及びソース領域8が形成される。ドレイン領
域7は、コントロールゲート6の間で分離領域2に囲ま
れてそれぞれが独立し、ソース領域8は、コントロール
ゲート6の延在する方向に連続する。これらのフローテ
ィングゲート4、コントロールゲート6、ドレイン領域
7及びソース領域8によりフローティングゲート・トラ
ンジスタとコントロールゲート・トランジスタとから成
るフラッシュメモリセルトランジスタが構成される。
An N-type drain region 7 and a source region 8 are formed in the substrate region on the control gate 6 side and the substrate region on the floating gate 4 side. The drain region 7 is surrounded by the isolation region 2 between the control gates 6 and is independent, and the source region 8 is continuous in the direction in which the control gate 6 extends. These floating gate 4, control gate 6, drain region 7 and source region 8 constitute a flash memory cell transistor composed of a floating gate transistor and a control gate transistor.

【0006】そして、前記コントロールゲート6上に、
酸化膜9を介してアルミニウム配線10がコントロール
ゲート6と交差する方向に配置される。このアルミニウ
ム配線10は、コンタクトホール11を通して、ドレイ
ン領域7に接続される。そして、図5に示すように各コ
ントロールゲート6は、ワード線WLとなり、コントロ
ールゲート6と平行に延在するソース領域8は、ソース
線SLとなる。また、ドレイン領域7に接続されるアル
ミニウム配線10はビット線BLとなり、該ビット線B
Lは、データの読み出し時に用いるセンスアンプ(不図
示)及びMOSトランジスタ13を介してグランドに接
続されている。尚、前記MOSトランジスタ13は、各
フラッシュメモリセルトランジスタの書き込み電流をあ
る値に設定するための役割を果たし、ここではおよそ1
50nAに設定してある。
Then, on the control gate 6,
Aluminum wiring 10 is arranged via oxide film 9 in a direction crossing control gate 6. This aluminum wiring 10 is connected to drain region 7 through contact hole 11. Then, as shown in FIG. 5, each control gate 6 becomes a word line WL, and a source region 8 extending in parallel with the control gate 6 becomes a source line SL. The aluminum wiring 10 connected to the drain region 7 becomes the bit line BL, and the bit line B
L is connected to ground via a sense amplifier (not shown) and a MOS transistor 13 used when reading data. The MOS transistor 13 serves to set the write current of each flash memory cell transistor to a certain value.
It is set to 50 nA.

【0007】このような2重ゲート構造のフラッシュメ
モリセルトランジスタの場合、フローティングゲート4
に注入される電荷の量によってソース、ドレイン間のオ
ン抵抗値が変動する。そこで、フローティングゲート4
に選択的に電荷を注入することにより、特定のフラッシ
ュメモリセルトランジスタのオン抵抗値を変動させ、こ
れによって生じる各フラッシュメモリセルトランジスタ
の動作特性の差を記憶するデータに対応づけるようにし
ている。
In the case of such a double gate flash memory cell transistor, the floating gate 4
The on-resistance value between the source and the drain fluctuates depending on the amount of charge injected into the device. Therefore, floating gate 4
The on-resistance value of a specific flash memory cell transistor is varied by selectively injecting electric charges into the memory cells, and a difference in operating characteristics of each flash memory cell transistor caused by the change is associated with data to be stored.

【0008】以上のフラッシュメモリセルトランジスタ
におけるデータの書き込み、消去及び読み出しの各動作
は、例えば、以下のようにして行われる。先ず、書き込
み動作において、選択したコントロールゲート6の電位
を2V、ドレイン領域7の電位を書き込み電流(Icel
l)が150nAとなる値、ソース領域8の電位を9V
とする。これにより、ドレイン領域7付近で発生するホ
ットエレクトロンがフローティングゲート4側へ加速さ
れ、酸化膜3を通してフローティングゲート4に注入さ
れてデータの書き込みが行われる。
The above-described data write, erase, and read operations in the flash memory cell transistor are performed, for example, as follows. First, in a write operation, the potential of the selected control gate 6 is set to 2 V, and the potential of the drain region 7 is set to a write current (Icel).
l) is 150 nA, and the potential of the source region 8 is 9 V
And As a result, hot electrons generated near the drain region 7 are accelerated toward the floating gate 4 and injected into the floating gate 4 through the oxide film 3 to write data.

【0009】一方、消去動作においては、ドレイン領域
7及びソース領域8の電位を0Vとし、コントロールゲ
ート6を14Vとする。これにより、フローティングゲ
ート6内に蓄積されている電荷(電子)が、フローティ
ングゲート4の角部の鋭角部分からF−N伝導によって
前記トンネル酸化膜を突き抜けてコントロールゲート6
に放出されてデータが消去される。
On the other hand, in the erasing operation, the potentials of the drain region 7 and the source region 8 are set to 0 V, and the control gate 6 is set to 14 V. As a result, electric charges (electrons) accumulated in the floating gate 6 penetrate through the tunnel oxide film from the acute corner of the floating gate 4 by FN conduction, and pass through the control gate 6.
And the data is erased.

【0010】そして、読み出し動作においては、コント
ロールゲート6の電位を4Vとし、ドレイン領域7を2
V、ソース領域8を0Vとする。このとき、フローティ
ングゲート4に電荷(電子)が注入されていると、フロ
ーティングゲート4の電位が低くなるため、フローティ
ングゲート4の下にはチャネルが形成されずドレイン電
流は流れない。逆に、フローティングゲート4に電荷
(電子)が注入されていなければ、フローティングゲー
ト4の電位が高くなるため、フローティングゲート4の
下にチャネルが形成されてドレイン電流が流れる。そこ
で、ドレイン領域7から流れ出す電流をセンスアンプに
より検出することでフラッシュメモリセルトランジスタ
のオン/オフの判定、即ち、書き込まれたデータの判定
が行える。
In a read operation, the potential of the control gate 6 is set to 4 V and the drain region 7 is set to 2 V.
V and the source region 8 is set to 0V. At this time, if charges (electrons) are injected into the floating gate 4, the potential of the floating gate 4 becomes low, so that no channel is formed below the floating gate 4 and no drain current flows. Conversely, if charges (electrons) are not injected into the floating gate 4, the potential of the floating gate 4 increases, so that a channel is formed below the floating gate 4 and a drain current flows. Therefore, by detecting the current flowing from the drain region 7 by the sense amplifier, it is possible to determine whether the flash memory cell transistor is on or off, that is, determine the written data.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記したフラッシュメ
モリセルトランジスタでは、フローティングゲート4の
上部から側部に跨る形で形成されるコントロールゲート
6は、フローティングゲート4上を被覆するように導電
膜を形成し、該導電膜を専用マスクを用いてパターニン
グすることで形成しており、すなわち、フローティング
ゲート4とコントロールゲート6とが自己整合形成され
ていないため、前記フローティングゲート4を加工する
工程のマスクに対してコントロールゲート6を加工する
工程のマスクが合わせズレを起こすと、前記ソース領域
8を挟んで隣り合うフラッシュメモリセルトランジスタ
同士のコントロールゲート・トランジスタのゲート長
(図6のL1、L2参照)が変わり、書き込み時にホッ
トエレクトロンを発生させる電界が変化したり、また、
フローティングゲート4とコントロールゲート6の重な
りの度合いが変わることにより、フローティングゲート
4とコントロールゲート6間の容量とフローティングゲ
ート4とソース領域8間の容量との容量比が変化する。
In the above-mentioned flash memory cell transistor, the control gate 6 formed so as to extend from the upper portion to the side portion of the floating gate 4 has a conductive film formed so as to cover the floating gate 4. Then, the conductive film is formed by patterning using a dedicated mask, that is, since the floating gate 4 and the control gate 6 are not formed in a self-aligned manner, they are used as a mask in the process of processing the floating gate 4. On the other hand, when the mask in the process of processing the control gate 6 is misaligned, the gate length of the control gate transistor (see L1 and L2 in FIG. 6) between the adjacent flash memory cell transistors with the source region 8 interposed therebetween is reduced. Change, emit hot electrons when writing Electric field may change to, also,
When the degree of overlap between the floating gate 4 and the control gate 6 changes, the capacitance ratio between the capacitance between the floating gate 4 and the control gate 6 and the capacitance between the floating gate 4 and the source region 8 changes.

【0012】それによって、各フラッシュメモリセルト
ランジスタの書き込み特性が非対象になってしまう。こ
こで、図7及び図8はそれぞれのフラッシュメモリセル
トランジスタの書き込み特性を示す特性図であり、前述
した書き込み動作時において、選択したコントロールゲ
ート6の電位を2V、ドレイン領域7の電位を書き込み
電流(Icell)が150nAとなる値、ソース領域8の
電位を各種(8V、9V、10V、11V)設定して、
ドレイン領域7付近で発生したホットエレクトロンがフ
ローティングゲート4側へ加速され、酸化膜3を通して
フローティングゲート4に所定量の電荷(電子)の書き
込みが行われるまでの書き込み時間(Program Time)を
示している。例えば、前述したようにソース領域8の電
位を9Vとして書き込みを行った場合に、第1のフラッ
シュメモリセルトランジスタ(以下、図6に示すワード
線WL1が接続されているフラッシュメモリセルトラン
ジスタのことを指す。)の読み出し電流(Cell Curren
t)Irが0.1μAとなる書き込み時間はおよそ18
μsec(図7に二点鎖線で示すA点)で、第2のフラ
ッシュメモリセルトランジスタ(以下、図6に示すワー
ド線WL2が接続されているフラッシュメモリセルトラ
ンジスタのことを指す。)の読み出し電流Irが0.1
μAとなる書き込み時間はおよそ30μsec(図8に
二点鎖線で示すB点)ほどかかっている。
As a result, the write characteristics of each flash memory cell transistor become asymmetric. 7 and 8 are characteristic diagrams showing the write characteristics of the respective flash memory cell transistors. In the above-described write operation, the potential of the selected control gate 6 is set to 2 V, and the potential of the drain region 7 is set to the write current. (Icell) is set to 150 nA, and the potential of the source region 8 is set to various values (8 V, 9 V, 10 V, 11 V).
A write time (Program Time) is shown until hot electrons generated near the drain region 7 are accelerated toward the floating gate 4 and a predetermined amount of charge (electrons) is written to the floating gate 4 through the oxide film 3. . For example, as described above, when writing is performed by setting the potential of the source region 8 to 9 V, the first flash memory cell transistor (hereinafter, the flash memory cell transistor to which the word line WL1 shown in FIG. Readout current (Cell Curren)
t) The writing time when Ir becomes 0.1 μA is about 18
At μsec (point A indicated by a two-dot chain line in FIG. 7), the read current of the second flash memory cell transistor (hereinafter, this refers to the flash memory cell transistor to which the word line WL2 shown in FIG. 6 is connected). Ir is 0.1
The writing time of μA takes about 30 μsec (point B indicated by a two-dot chain line in FIG. 8).

【0013】すなわち、両方のフラッシュメモリセルト
ランジスタ共に、その読み出し電流Irが0.1μAと
なるためには、書き込み特性の劣る方のフラッシュメモ
リセルトランジスタ(ここでは、第2のフラッシュメモ
リセルトランジスタ)に対応した書き込み時間(例え
ば、およそ30μsec)を必要としていたため、両フ
ラッシュメモリセルトランジスタにおける書き込み特性
のバラツキを改善したいという要望があった。
That is, in order for both the flash memory cell transistors to have a read current Ir of 0.1 μA, the flash memory cell transistor having a lower write characteristic (here, the second flash memory cell transistor) must be used. Since a corresponding writing time (for example, about 30 μsec) was required, there was a demand to improve the variation in the writing characteristics of both flash memory cell transistors.

【0014】従って、本発明はフローティングゲートを
加工する工程のマスクに対してコントロールゲートを加
工する工程のマスクが合わせズレを起こすことで発生し
ていた、ソース領域を挟んで隣り合うフラッシュメモリ
セルトランジスタの各フローティングゲートに電荷(電
子)を書き込む際の書き込み時間のバラツキを抑制して
書き込み特性を改善した不揮発性半導体記憶装置を提供
するものである。
Accordingly, the present invention provides a flash memory cell transistor adjacent to a source region, which is caused by misalignment of a mask in a process of processing a control gate with respect to a mask in a process of processing a floating gate. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device having improved write characteristics by suppressing variations in the write time when writing charges (electrons) to each floating gate.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置は、ドレイン領域7に接続されたビット線BL
とグランド間に各フラッシュメモリセルトランジスタの
書き込み電流を制御する複数個の多値フラッシュメモリ
セルトランジスタ19、20から成る書き込み電流制御
回路15を挿入したものである。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a bit line BL connected to a drain region 7 is provided.
A write current control circuit 15 including a plurality of multi-level flash memory cell transistors 19 and 20 for controlling the write current of each flash memory cell transistor is inserted between the write current control circuit 15 and the ground.

【0016】また、前記ドレイン領域7に接続されたビ
ット線BLにノード16を介して各フラッシュメモリセ
ルトランジスタに対応する各選択トランジスタ17、1
8の各ドレインD1、D2が接続され、該各選択トラン
ジスタ17、18の各ソースS1、S2とグランド間に
それぞれ前記フラッシュメモリセルトランジスタ毎に所
望の書き込み電流を設定可能な多値フラッシュメモリセ
ルトランジスタ19、20から成る書き込み電流制御回
路15を挿入したものである。
Each of the select transistors 17 and 1 corresponding to each flash memory cell transistor is connected to a bit line BL connected to the drain region 7 through a node 16.
8 is connected to each of the drains D1 and D2, and between the respective sources S1 and S2 of the selection transistors 17 and 18 and the ground, a multi-level flash memory cell transistor capable of setting a desired write current for each flash memory cell transistor A write current control circuit 15 comprising 19 and 20 is inserted.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を具体化した一実
施形態を図面に従って説明する。本発明の不揮発性半導
体記憶装置の平面及び断面構造は、図3及び図4に示す
構造と同等であり、説明を省略する。本発明の特徴は、
図1に示すようにソース領域8を挟んで隣り合うフラッ
シュメモリセルトランジスタ(ワード線WL1に接続さ
れている第1のフラッシュメモリセルトランジスタ、ワ
ード線WL2に接続されている第2のフラッシュメモリ
セルトランジスタ)を有するメモリセルアレイにおい
て、グランドに接続されるビット線BLに第1、第2の
フラッシュメモリセルトランジスタ毎に各フラッシュメ
モリセルトランジスタの書き込み電流を所望の設定値に
制御する多値フラッシュメモリセルトランジスタ19、
20から成る書き込み電流制御回路15を設けた点であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The planar and cross-sectional structures of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention are the same as the structures shown in FIGS. The features of the present invention are:
As shown in FIG. 1, the flash memory cell transistors adjacent to each other with the source region 8 interposed therebetween (the first flash memory cell transistor connected to the word line WL1, the second flash memory cell transistor connected to the word line WL2) ), A multi-level flash memory cell transistor for controlling the write current of each flash memory cell transistor to a desired set value for each of the first and second flash memory cell transistors on a bit line BL connected to the ground 19,
20 in that a write current control circuit 15 comprising 20 is provided.

【0018】前記書き込み電流制御回路15は、前記ビ
ット線BLにノード16を介して各メモリセルトランジ
スタに対応する選択トランジスタ17、18の各ドレイ
ンD1、D2が接続され、該選択トランジスタ17のソ
ースS1とグランド間に不揮発性半導体記憶装置から成
る多値フラッシュメモリセルトランジスタ19が接続さ
れ、選択トランジスタ18のソースS2とグランド間に
同じく不揮発性半導体記憶装置から成る多値フラッシュ
メモリセルトランジスタ20が接続されている。尚、本
実施形態では第1、第2のフラッシュメモリセルトラン
ジスタに各選択トランジスタ17、18を介して対応す
る、それぞれの多値フラッシュメモリセルトランジスタ
は「00」、「01」、「10」及び「11」のデータ
を書き込むことができる4値の多値フラッシュメモリセ
ルトランジスタであり、各データ「00」、「01」、
「10」及び「11」毎に前記第1、第2のフラッシュ
メモリセルトランジスタに書き込み電流150nA、3
00nA、600nA及び900nAを発生させるもの
とする。)から成る書き込み電流制御回路15を設けて
いる。
In the write current control circuit 15, the drains D1 and D2 of the select transistors 17 and 18 corresponding to the memory cell transistors are connected to the bit line BL via the node 16, and the source S1 of the select transistor 17 is connected to the bit line BL. A multi-level flash memory cell transistor 19 composed of a non-volatile semiconductor memory device is connected between the ground and a ground, and a multi-level flash memory cell transistor 20 also composed of a non-volatile semiconductor memory device is connected between the source S2 of the select transistor 18 and the ground. ing. In this embodiment, the multi-level flash memory cell transistors corresponding to the first and second flash memory cell transistors via the selection transistors 17 and 18 are “00”, “01”, “10”, and A four-valued multi-level flash memory cell transistor to which data of "11" can be written, wherein each data "00", "01",
A write current of 150 nA, 3 to the first and second flash memory cell transistors for each of "10" and "11".
It is assumed that 00 nA, 600 nA and 900 nA are generated. ) Is provided.

【0019】以上説明した構成から成る書き込み電流制
御回路15により、本発明の不揮発性半導体記憶装置の
書き込み電流制御方法について説明する。先ず、TEG
のフラッシュメモリセルトランジスタまたはLSI内の
フラッシュメモリセルトランジスタで前述した第1、第
2のフラッシュメモリセルトランジスタの各書き込み特
性を測定し、その測定した際の書き込み特性に対応して
ビット線BLとグランド間に挿入させた所望の多値フラ
ッシュメモリセルトランジスタ19及び20に所望のデ
ータ「00」、「01」、「10」及び「11」を書き
込み処理することで、第1のフラッシュメモリセルトラ
ンジスタまたは第2のフラッシュメモリセルトランジス
タの書き込み電流を調整する。
A method for controlling the write current of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention using the write current control circuit 15 having the above-described configuration will be described. First, TEG
The write characteristics of the above-described first and second flash memory cell transistors are measured by the flash memory cell transistor of FIG. 1 or the flash memory cell transistor in the LSI, and the bit line BL and the ground are corresponded to the measured write characteristics. By writing desired data “00”, “01”, “10” and “11” into the desired multi-valued flash memory cell transistors 19 and 20 inserted between them, the first flash memory cell transistor or The write current of the second flash memory cell transistor is adjusted.

【0020】すなわち、第1のフラッシュメモリセルト
ランジスタ及び第2のフラッシュメモリセルトランジス
タの各書き込み特性を測定した後、書き込み時間の長い
方のフラッシュメモリセルトランジスタ(例えば、第2
のフラッシュメモリセルトランジスタ)の書き込み時間
(従来とマスク合わせズレ量が同じであるとすれば、お
よそ30μsec)を書き込み時間の短い方のフラッシ
ュメモリセルトランジスタ(例えば、第1のフラッシュ
メモリセルトランジスタ)の書き込み時間(従来とマス
ク合わせズレ量が同じであるとすれば、およそ18μs
ec)とほぼ同等となるように、図2に示すように第2
のフラッシュメモリセルトランジスタの書き込み電流I
cellを150nA(前述した書き込み時間の測定データ
取得に用いた書き込み電流)から600nAに変更する
ことで、第2のフラッシュメモリセルトランジスタの書
き込み時間をおよそ30μsec(図2に点線で示すB
点)から18μsec(図2に一点鎖線で示すA点)に
設定することができる。
That is, after measuring the write characteristics of the first flash memory cell transistor and the second flash memory cell transistor, the flash memory cell transistor (eg, the second
Of the flash memory cell transistor (for example, the first flash memory cell transistor) having the shorter write time (for example, about 30 μsec if the mask misalignment amount is the same as that of the conventional flash memory cell transistor). Write time (approximately 18 μs if the mask misalignment amount is the same as the conventional one)
ec) so as to be substantially equivalent to the second one as shown in FIG.
Current I of the flash memory cell transistor
By changing the cell from 150 nA (the write current used for acquiring the write time measurement data described above) to 600 nA, the write time of the second flash memory cell transistor is about 30 μsec (B shown by a dotted line in FIG. 2).
(Point A) to 18 μsec (point A shown by a dashed line in FIG. 2).

【0021】従って、予め第2のフラッシュメモリセル
トランジスタの書き込み電流を600nAに設定可能と
するため、前記多値フラッシュメモリセルトランジスタ
20を所望のデータ「10」となるように電荷(電子)
を書き込んでおくことで、当該第2のフラッシュメモリ
セルトランジスタの読み出し時に第2のフラッシュメモ
リセルトランジスタを選択する選択トランジスタ18を
ONさせることで、前述した多値フラッシュメモリセル
トランジスタ20が導通して、第2のフラッシュメモリ
セルトランジスタの書き込み電流が600nAに設定さ
れる。これにより、前述した図2に示すように第2のフ
ラッシュメモリセルトランジスタの書き込み時間が、第
1のフラッシュメモリセルトランジスタの書き込み時間
とほぼ同等となり、書き込み特性の改善が図れる。
Therefore, in order to enable the write current of the second flash memory cell transistor to be set to 600 nA in advance, the multi-level flash memory cell transistor 20 is charged (electrons) so that desired data "10" is obtained.
Is written, the selection transistor 18 for selecting the second flash memory cell transistor is turned on at the time of reading of the second flash memory cell transistor, so that the multi-value flash memory cell transistor 20 becomes conductive. , The write current of the second flash memory cell transistor is set to 600 nA. Thereby, as shown in FIG. 2 described above, the write time of the second flash memory cell transistor becomes almost equal to the write time of the first flash memory cell transistor, and the write characteristics can be improved.

【0022】以上の説明では、第2のフラッシュメモリ
セルトランジスタの書き込み特性が第1のフラッシュメ
モリセルトランジスタの書き込み特性より劣るとして本
発明を説明したが、第1のフラッシュメモリセルトラン
ジスタの書き込み特性が第2のフラッシュメモリセルト
ランジスタの書き込み特性より劣る場合も同様であり、
前もって測定した書き込み特性データに基づいて第1の
フラッシュメモリセルトランジスタ側の多値フラッシュ
メモリセルトランジスタ19に所望のデータを書き込ん
でおくことで、第1のフラッシュメモリセルトランジス
タの読み出し時に第1のフラッシュメモリセルトランジ
スタを選択する選択トランジスタ17をONさせること
で、多値フラッシュメモリセルトランジスタが導通し
て、第1のフラッシュメモリセルトランジスタの書き込
み電流が所望の書き込み電流に設定される。これによ
り、第1のフラッシュメモリセルトランジスタの書き込
み時間が、第2のフラッシュメモリセルトランジスタの
書き込み時間とほぼ同等となり、書き込み特性の改善が
図れる。
In the above description, the present invention has been described on the assumption that the write characteristics of the second flash memory cell transistor are inferior to the write characteristics of the first flash memory cell transistor. The same applies to the case where the writing characteristics of the second flash memory cell transistor are inferior.
By writing desired data to the multi-level flash memory cell transistor 19 on the first flash memory cell transistor side based on the write characteristic data measured in advance, the first flash memory cell transistor can be used to read the first flash memory cell transistor. By turning on the selection transistor 17 for selecting a memory cell transistor, the multi-level flash memory cell transistor is turned on, and the write current of the first flash memory cell transistor is set to a desired write current. As a result, the write time of the first flash memory cell transistor becomes substantially equal to the write time of the second flash memory cell transistor, and the write characteristics can be improved.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の不揮発性半導体記憶装置によれ
ば、各フラッシュメモリセルトランジスタに各選択トラ
ンジスタを介して対応する多値フラッシュメモリセルト
ランジスタから成る書き込み電流制御回路を設けたこと
で、フローティングゲートを加工する工程のマスクに対
してコントロールゲートを加工する工程のマスクが合わ
せズレを起こすことで発生していた、ソース領域を挟ん
で隣り合うフラッシュメモリセルトランジスタの各フロ
ーティングゲートに電荷(電子)を書き込む際の書き込
み時間のバラツキを抑制して書き込み特性を改善するこ
とができる。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, since each flash memory cell transistor is provided with a write current control circuit composed of a corresponding multi-level flash memory cell transistor via each select transistor, floating Charges (electrons) are applied to each floating gate of the flash memory cell transistors adjacent to each other across the source region, which was caused by the misalignment of the mask in the process of processing the control gate with the mask in the process of processing the gate. In this case, it is possible to improve the write characteristics by suppressing the variation in the write time when writing data.

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

【図1】本発明の一実施形態の不揮発性半導体記憶装置
を説明するための回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の不揮発性半導体記憶装置
の書き込み特性の改善例を説明するための特性図であ
る。
FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining an example of improvement in write characteristics of the nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.

【図3】従来の不揮発性半導体記憶装置を説明するため
の平面図である。
FIG. 3 is a plan view for explaining a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図4】図3のX−X線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line XX of FIG. 3;

【図5】従来の不揮発性半導体記憶装置を説明するため
の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図6】従来の不揮発性半導体記憶装置の課題を説明す
るための回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a problem of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図7】第1のメモリセルトランジスタの書き込み特性
を説明するための特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining write characteristics of a first memory cell transistor;

【図8】第2のメモリセルトランジスタの書き込み特性
を説明するための特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram for describing write characteristics of a second memory cell transistor.

Claims (2)

【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
ートと第1、第2の不純物拡散領域とチャネルとから成
る複数のフラッシュメモリセルトランジスタを配置した
メモリセルアレイを具備して前記フローティングゲート
へホットエレクトロンにより電荷(電子)を書き込む不
揮発性半導体記憶装置において、 前記第1の不純物拡散領域に接続されたビット線とグラ
ンド間に各フラッシュメモリセルトランジスタ毎に所望
の書き込み電流を設定可能な多値フラッシュメモリセル
トランジスタから成る書き込み電流制御回路を挿入した
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array in which a plurality of flash memory cell transistors each including a floating gate, a control gate, first and second impurity diffusion regions and a channel are arranged, and the floating gate is charged by hot electrons. A nonvolatile semiconductor memory device for writing data comprising a multilevel flash memory cell transistor capable of setting a desired write current for each flash memory cell transistor between a bit line connected to the first impurity diffusion region and ground. A nonvolatile semiconductor memory device having a write current control circuit inserted therein.
【請求項2】 フローティングゲートとコントロールゲ
ートと第1、第2の不純物拡散領域とチャネルとから成
る複数のフラッシュメモリセルトランジスタを配置した
メモリセルアレイを具備して前記フローティングゲート
へホットエレクトロンにより電荷(電子)を書き込む不
揮発性半導体記憶装置において、 前記第1の不純物拡散領域に接続されたビット線にノー
ドを介して各フラッシュメモリセルトランジスタに対応
する各選択トランジスタの各ドレインが接続され、該各
選択トランジスタの各ソースとグランド間にそれぞれ前
記フラッシュメモリセルトランジスタ毎に所望の書き込
み電流を設定可能な多値フラッシュメモリセルトランジ
スタから成る書き込み電流制御回路を挿入したことを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置。
2. A memory cell array in which a plurality of flash memory cell transistors each including a floating gate, a control gate, first and second impurity diffusion regions, and a channel are arranged, and the floating gate is charged by hot electrons. In the nonvolatile semiconductor memory device for writing, the drain of each select transistor corresponding to each flash memory cell transistor is connected to a bit line connected to the first impurity diffusion region via a node. A write current control circuit comprising a multi-level flash memory cell transistor capable of setting a desired write current for each flash memory cell transistor between each source and the ground.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6339006B1 (en) 1999-06-30 2002-01-15 Hyundai Electronics Ind. Co., Ltd. Flash EEPROM cell and method of manufacturing the same
CN104599714A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 意法半导体(鲁塞)公司 Hot-carrier injection programmable memory and method of programming such a memory
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US10403730B2 (en) 2013-10-31 2019-09-03 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Memory cell comprising non-self-aligned horizontal and vertical control gates

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