JP2000236078A - Nonvolatile semiconductor memory storage - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory storage

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JP2000236078A
JP2000236078A JP11036154A JP3615499A JP2000236078A JP 2000236078 A JP2000236078 A JP 2000236078A JP 11036154 A JP11036154 A JP 11036154A JP 3615499 A JP3615499 A JP 3615499A JP 2000236078 A JP2000236078 A JP 2000236078A
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JP
Japan
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memory cell
voltage
memory
nonvolatile semiconductor
conductive layer
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JP11036154A
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Japanese (ja)
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Hiroyuki Moriya
博之 守屋
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory storage on which the boosting voltage of the conducting layer formed on a control gate can be fully transmitted to the channel of a selective memory cell and the affection of disturb can be reduced. SOLUTION: A conductive layer 18 is formed on the control gate of each memory cell on a memory column via an insulating film 17, and the conductive layer 18 is connected to an impurity region 11-1 located between a bit line side selective transistor 21 and its adjacent memory cell M1 via a contact 24. When a write-in operation is performed, high programming voltage is applied to a selective word line, path voltage is applied to other work line, a power source voltage VCC is applied to the gate of the selective transistor 21. The boosting voltage of the conductive layer 18 is applied to a non-selective memory cell, and as the memory cell located between the selective memory cell and the bit line has a negative threshold voltage in erasing state, the high-speed transmission of boosting voltage can be accomplished.

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、特に非書き込みメモリセルのチャネル電圧を高
めることによって書き込みディスターブを軽減する不揮
発性半導体記憶装置に関するものである。
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 non-volatile semiconductor memory device which reduces a write disturbance by increasing a channel voltage of a non-write memory cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビット線とソース線との間に複数のメモ
リセルが直列に接続されている、いわゆるNAND型不
揮発性メモリにおいて、プログラミングのとき書き込み
を行うメモリセルのコントロールゲートに正の高電圧
(以下、プログラミング電圧をいう)Vpgm を印加し、
メモリセルのドレイン、ソースおよびチャネル領域を0
Vに保持する。これによって、書き込みを行うメモリセ
ルのトンネル絶縁膜に高電圧がかかり、FNトンネリン
グによりフローティングゲートに電子が注入されるの
で、メモリセルのしきい値電圧が上昇し、消去状態のメ
モリセルのしきい値電圧より高くなる。読み出しのと
き、選択メモリセルのコントロールゲートに所定の読み
出し電圧を印加したとき、センスアンプによりメモリセ
ルを流れる電流を検出することにより、選択メモリセル
のしきい値電圧を検出し、それに応じた記憶データを読
み出される。
2. Description of the Related Art In a so-called NAND type nonvolatile memory in which a plurality of memory cells are connected in series between a bit line and a source line, a positive high voltage is applied to a control gate of a memory cell to be written at the time of programming. (Hereinafter referred to as programming voltage) V pgm
Set the drain, source and channel regions of the memory cell to 0
Hold at V. As a result, a high voltage is applied to the tunnel insulating film of the memory cell to be written, and electrons are injected into the floating gate by FN tunneling, so that the threshold voltage of the memory cell increases and the threshold of the memory cell in the erased state is increased. Value voltage. At the time of reading, when a predetermined read voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, the sense amplifier detects the current flowing through the memory cell, thereby detecting the threshold voltage of the selected memory cell and storing the data according to the threshold voltage. The data is read.

【0003】上述したプログラミング動作において、同
じ選択ワード線に接続されている他のメモリセルのう
ち、書き込みを行わないメモリセル(以下、非選択メモ
リセル)が書き込みディスターブを受ける。理想的に
は、非選択メモリセルのしきい値電圧は消去状態のまま
に保持することが望ましいが、プログラミングのときコ
ントロールゲートにプログラミング電圧Vpgm が印加さ
れるので、非選択メモリセルのソース、ドレインおよび
チャネル領域を十分高い電圧に保持出来なければ、FN
トンネリングが発生し、フローティングゲートに電子が
注入されるので、そのしきい値電圧が幾分上昇する。
In the above-described programming operation, of the other memory cells connected to the same selected word line, a memory cell that does not perform writing (hereinafter, an unselected memory cell) receives a write disturbance. Ideally, it is desirable to keep the threshold voltage of the unselected memory cells in the erased state, but since the programming voltage V pgm is applied to the control gate at the time of programming, the source of the unselected memory cells, If the drain and channel regions cannot be held at a sufficiently high voltage, FN
Since tunneling occurs and electrons are injected into the floating gate, its threshold voltage increases somewhat.

【0004】このため、通常、何らかの方法で非選択メ
モリセルのドレイン、ソースおよびチャネル領域に0V
とプログラミング電圧Vpgm の中間電圧、いわゆるイン
ヒビット(禁止)電圧Vinh を印加する。この禁止電圧
inh はビット線から直接印加することも可能だが、寄
生容量の大きいビット線を高速に駆動するには昇圧回路
の負荷が大きく、且つ駆動回路に高い駆動能力が要求さ
れるため実現が困難である。また、ビット線に接続され
ているセンスアンプの耐圧を考慮して回路設計を行う必
要があるため、現在セルフブーストまたはローカルセル
フブーストなどの方法によって非選択メモリセルのチャ
ネル電圧を昇圧する方法が一般的に採用されている。
For this reason, 0V is usually applied to the drain, source and channel regions of the unselected memory cells by some method.
And an intermediate voltage between the programming voltage V pgm and the so-called inhibit (inhibit) voltage V inh . This prohibition voltage V inh can be applied directly from the bit line. However, to drive a bit line with a large parasitic capacitance at high speed, the load of the booster circuit is large and the driving circuit requires high driving capability. Is difficult. In addition, since it is necessary to design a circuit in consideration of the withstand voltage of a sense amplifier connected to a bit line, a method of boosting the channel voltage of an unselected memory cell by a method such as self-boost or local self-boost at present is generally used. Has been adopted.

【0005】セルフブーストおよびローカルセルフブー
ストといった昇圧法は、非選択メモリセルのコントロー
ルゲート−フローティングゲート間容量、フローティン
グゲート−チャネル間容量およびチャネル−ウェル間容
量の結合比に応じてチャネル電圧を昇圧するものであ
る。この容量の結合比をチャネル昇圧率(Channel boos
t ratio )といい、プログラミングのとき非選択メモリ
セルのチャネル電圧を必要な禁止電圧まで昇圧するた
め、高い昇圧率が必要となる。
In a boosting method such as self-boost and local self-boost, a channel voltage is boosted according to a coupling ratio between a control gate-floating gate capacitance, a floating gate-channel capacitance, and a channel-well capacitance of an unselected memory cell. Things. The coupling ratio of this capacitance is defined as the channel boost ratio (Channel boos
This is referred to as “t ratio”, and the channel voltage of the non-selected memory cell is boosted to a required prohibition voltage during programming, so that a high boosting rate is required.

【0006】半導体記憶装置の高密度化、大容量化に伴
い、メモリセルのゲート長が短くなる。これによって、
チャネル昇圧率も低くなるため、プログラミング時に非
選択メモリセルのチャネル電圧を十分に昇圧できなくな
り、ディスターブが発生するおそれが生じる。
As the density and capacity of a semiconductor memory device increase, the gate length of a memory cell decreases. by this,
Since the channel boosting rate is also low, the channel voltage of the non-selected memory cell cannot be sufficiently boosted at the time of programming, which may cause disturbance.

【0007】チャネル昇圧率を向上させるために、コン
トロールゲートの上に絶縁膜を介して電極を配置し、さ
らに当該電極をメモリセルのソース/ドレインに接続す
る方法が提案されている。図3は、コントロールゲート
の上に電極が設けられた不揮発性半導体記憶装置の構成
を示す簡略断面図である。
In order to improve the channel boosting rate, there has been proposed a method in which an electrode is disposed on a control gate via an insulating film, and the electrode is connected to a source / drain of a memory cell. FIG. 3 is a simplified cross-sectional view showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device in which an electrode is provided on a control gate.

【0008】図3に示すように、基板10の表面領域に
所定の間隔で不純物領域11−1,11−2,…,11
−m+1が形成されている。これらの不純物領域に挟ま
れている領域はメモリセルのチャネル形成領域12−
1,12−2,…,12−mとなる。それぞれのチャネ
ル形成領域の上にトンネル絶縁膜13−1,13−2,
…,13−mが形成され、その上に電気的に絶縁されて
いる電荷蓄積機構としてのフローティングゲート14−
1,14−2,…,14−mが形成される。さらに、各
々のフローティングゲートの上に層間絶縁膜15−1,
15−2,…,15−mを介してコントロールゲート1
6−1,16−2,…,16−mがそれぞれ形成され
る。これによって、m個のメモリセルが直列接続されて
いるメモリ列が形成される。当該メモリ列の一方は選択
トランジスタ21のソースに接続され、当該選択トラン
ジスタ21を介してビット線19(BL)に接続されて
いる。当該メモリ列の他方は選択トランジスタ22のド
レインに接続され、当該選択トランジスタ22を介して
ソース線23(SL)に接続されている。
As shown in FIG. 3, impurity regions 11-1, 11-2,.
−m + 1 is formed. The region sandwiched between these impurity regions is the channel forming region 12- of the memory cell.
1, 12-2, ..., 12-m. Tunnel insulating films 13-1, 13-2,
, 13-m are formed and floating gate 14- is electrically insulated thereon as a charge storage mechanism.
, 14-2, ..., 14-m are formed. Further, on each floating gate, an interlayer insulating film 15-1,
Control gate 1 through 15-2,..., 15-m
6-1, 16-2,..., 16-m are respectively formed. Thereby, a memory column in which m memory cells are connected in series is formed. One of the memory columns is connected to the source of the selection transistor 21, and is connected to the bit line 19 (BL) via the selection transistor 21. The other end of the memory column is connected to the drain of the selection transistor 22 and to the source line 23 (SL) via the selection transistor 22.

【0009】コントロールゲート16−1,16−2,
…,16−mの上に、絶縁層17を介して、導電層18
が形成されている。当該導電層18は、例えば、ポリシ
リコンで形成されている。図3に示すように、導電層1
8は、例えば、コンタクト24を介して、メモリ列を構
成するメモリセルの間のソース/ドレイン領域に接続さ
れている。図3においては、導電層18は、メモリセル
のソース/ドレイン領域をなす不純物領域11−3に接
続されている。
The control gates 16-1, 16-2,
.., 16-m, via an insulating layer 17 and a conductive layer 18
Are formed. The conductive layer 18 is formed of, for example, polysilicon. As shown in FIG.
8 is connected, for example, via a contact 24 to source / drain regions between memory cells forming a memory column. In FIG. 3, the conductive layer 18 is connected to an impurity region 11-3 serving as a source / drain region of a memory cell.

【0010】プログラミングのとき、導電層18とコン
トロールゲート間の容量結合により当該導電層の電圧が
昇圧される。そして、昇圧された電圧はメモリセルのソ
ース/ドレイン領域に印加されるので、書き込みディス
ターブを受けるメモリセルのチャネル領域の電圧は、導
電層18が設けられていない場合に比べて高く昇圧され
る。即ち、コントロールゲートの上にさらに導電層18
を形成したことによって、チャネル昇圧率が向上し、プ
ログラミングのとき非選択メモリセルのチャネル電圧が
高く昇圧され、ディスターブの影響を軽減できる。
At the time of programming, the voltage of the conductive layer is boosted by capacitive coupling between the conductive layer 18 and the control gate. Then, since the boosted voltage is applied to the source / drain regions of the memory cell, the voltage of the channel region of the memory cell that receives the write disturbance is boosted higher than in the case where the conductive layer 18 is not provided. That is, the conductive layer 18 is further formed on the control gate.
Is formed, the channel boosting rate is improved, the channel voltage of the non-selected memory cells is boosted at the time of programming, and the influence of disturb can be reduced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した不
揮発性半導体記憶装置において、導電層18がメモリ列
の中間にあるメモリセルのソース/ドレイン領域に接続
されているため、プログラミングのとき、導電層18の
昇圧電圧をディスターブを受ける非選択メモリセルに十
分に伝達されないという不利益がある。
In the above-mentioned nonvolatile semiconductor memory device, the conductive layer 18 is connected to the source / drain region of the memory cell in the middle of the memory column. There is a disadvantage that the boosted voltage of 18 is not sufficiently transmitted to the non-selected memory cells receiving the disturbance.

【0012】プログラミングのとき、選択ワード線に接
続されていながら、しきい値電圧を消去状態のままに保
持する非選択メモリセルがディスターブを受ける。例え
ば、導電層18とメモリ列との短絡地点よりビット線側
のメモリセルが選択ワード線に接続されている場合、当
該選択ワード線に接続されている非選択メモリセルと短
絡地点との間に、配置されているメモリセルがすでに書
き込まれ、しきい値電圧が高く設定されている場合があ
る。例えば、図3において、メモリセルM1のコントロ
ールゲートが接続されているワード線が選択された場
合、プログラミングのとき、導電層18の昇圧電圧をメ
モリセルM2のチャネル形成領域を経由してメモリセル
M1のソース(不純物領域11−2)に供給される。メ
モリセルM2がすでに書き込まれ、そのしきい値電圧が
高いレベルに保持されている場合に、導電層18の昇圧
電圧をメモリセルM1のソースおよびチャネル形成領域
に十分伝わることができない。また、この昇圧電圧をメ
モリセルM1に伝わったとしてもそれに要する時間が長
くなる。その結果、プログラミングのときメモリセルM
1のチャネルを十分な電圧に昇圧することができず、デ
ィスターブの影響でメモリセルM1のしきい値電圧が上
昇してしまう。
During programming, unselected memory cells that are connected to the selected word line and maintain the threshold voltage in the erased state receive disturbance. For example, when the memory cell on the bit line side from the short-circuit point between the conductive layer 18 and the memory column is connected to the selected word line, the memory cell is connected between the unselected memory cell connected to the selected word line and the short-circuit point. In some cases, the arranged memory cells have already been written and the threshold voltage is set high. For example, in FIG. 3, when the word line to which the control gate of the memory cell M1 is connected is selected, during programming, the boosted voltage of the conductive layer 18 is applied to the memory cell M1 via the channel formation region of the memory cell M2. (Impurity region 11-2). When the memory cell M2 has already been written and its threshold voltage is kept at a high level, the boosted voltage of the conductive layer 18 cannot be sufficiently transmitted to the source and channel formation region of the memory cell M1. Further, even if this boosted voltage is transmitted to memory cell M1, the time required for the transmission is long. As a result, during programming, the memory cell M
One channel cannot be boosted to a sufficient voltage, and the threshold voltage of the memory cell M1 rises due to the influence of the disturbance.

【0013】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、コントロールゲートの上に形成
された導電層の昇圧電圧を書き込みディスターブを受け
るメモリセルに十分に伝達でき、且つ昇圧電圧の伝達時
間を短縮させることによりディスターブの影響を軽減で
きる不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to enable a boosted voltage of a conductive layer formed on a control gate to be sufficiently transmitted to a memory cell receiving a write disturbance and to increase a boosted voltage. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device which can reduce the influence of disturbance by shortening the voltage transmission time.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の不揮発性半導体記憶装置は、電荷蓄積層と
当該電荷蓄積層に対する電荷の授受を制御するコントロ
ールゲートとを有する複数のメモリセルが行列状に配置
され、各列のメモリセルが直列に接続され、それぞれの
メモリセル列の一方がビット線に接続され、他方がソー
ス線に接続され、同じ行に配置されているメモリセルの
コントロールゲートが一本のワード線に接続されている
不揮発性半導体記憶装置であって、上記各メモリセルの
上記コントロールゲートの上に絶縁層を介して形成され
ている導電層を有し、上記導電層は、上記メモリセル列
の内上記ビット線に最も近く配置されているメモリセル
の不純物領域に接続されている。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a plurality of memory cells each having a charge storage layer and a control gate for controlling transfer of charges to and from the charge storage layer. Are arranged in a matrix, the memory cells of each column are connected in series, one of the memory cell columns is connected to the bit line, the other is connected to the source line, and the memory cells of the memory cells arranged in the same row are connected. A non-volatile semiconductor memory device in which a control gate is connected to one word line, comprising a conductive layer formed on the control gate of each memory cell via an insulating layer, The layer is connected to an impurity region of a memory cell arranged closest to the bit line in the memory cell column.

【0015】また、本発明では、好適には、上記メモリ
セル列の一方と上記ビット線との間に、第1の選択トラ
ンジスタが接続され、プログラミングのとき当該第1の
選択トランジスタの制御端子に、例えば、電源電圧が印
加される。
In the present invention, preferably, a first selection transistor is connected between one of the memory cell columns and the bit line, and a control terminal of the first selection transistor is connected to the control terminal during programming. For example, a power supply voltage is applied.

【0016】また、本発明では、好適には、上記メモリ
セル列の他方と上記ソース線との間に、第2の選択トラ
ンジスタが接続され、プログラミングのとき当該第2の
選択トランジスタの選択端子は基準電位、例えば、接地
電位に保持される。
Further, in the present invention, preferably, a second selection transistor is connected between the other of the memory cell columns and the source line, and a selection terminal of the second selection transistor is used for programming. It is kept at a reference potential, for example, a ground potential.

【0017】さらに、本発明では、好適には、上記第1
の選択トランジスタと上記メモリセル列の内上記第1の
選択トランジスタに隣接するメモリセルとの間にある不
純物領域と、上記導電層との間に形成されているコンタ
クトを有する。
Further, in the present invention, preferably, the first
And a contact formed between the conductive layer and an impurity region between the select transistor and a memory cell adjacent to the first select transistor in the memory cell column.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る不揮発性半導
体記憶装置の一実施形態を示す回路図である。図1に示
すように、本発明の不揮発性半導体記憶装置は、NAN
D型不揮発性メモリであり、行列状に配置されている複
数のメモリセルにより構成されている。各列のメモリセ
ルは、ビット線とソース線CSLとの間に直列接続さ
れ、各行のメモリセルは同一のワード線に接続されてい
る。一本のワード線に接続されているメモリセルは一メ
モリページを構成している。通常、プログラミングはペ
ージ毎に行われる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention
This is a D-type non-volatile memory, and is composed of a plurality of memory cells arranged in a matrix. The memory cells in each column are connected in series between the bit line and the source line CSL, and the memory cells in each row are connected to the same word line. Memory cells connected to one word line constitute one memory page. Typically, programming is done on a page-by-page basis.

【0019】図1に示すNAND型不揮発性メモリにお
いて、メモリセルアレイの他に、制御回路100、デコ
ーダ101、カラム選択回路102、センスアンプ10
3および入出力回路(I/O回路)104が設けられて
いる。制御回路100は、不揮発性メモリの各部分の動
作を制御するための制御信号を発生し、それぞれの部分
回路に当該制御信号を出力する。
In the NAND type nonvolatile memory shown in FIG. 1, in addition to the memory cell array, a control circuit 100, a decoder 101, a column selection circuit 102, a sense amplifier 10
3 and an input / output circuit (I / O circuit) 104 are provided. The control circuit 100 generates a control signal for controlling the operation of each part of the nonvolatile memory, and outputs the control signal to each partial circuit.

【0020】デコーダ101は、複数のワード線WL1
〜WLmからアドレス信号ADRにより指定したワード
線WLを選択し、当該選択ワード線に所定の電圧を印加
する。例えば、読み出しのとき選択ワード線に読み出し
電圧VRDを印加し、他の全ての非選択ワード線に非選択
のメモリセルが十分にオンする程度の電圧を印加する。
一方、プログラミングのとき、選択ワード線にプログラ
ミング電圧Vpgm を印加し、他の非選択ワード線にプロ
グラミング電圧Vpgm と接地電位GNDとの中間のパス
電圧Vpassを印加する。
The decoder 101 includes a plurality of word lines WL1
To WLm, a word line WL specified by the address signal ADR is selected, and a predetermined voltage is applied to the selected word line. For example, at the time of reading, a read voltage V RD is applied to a selected word line, and a voltage is applied to all other unselected word lines such that non-selected memory cells are sufficiently turned on.
On the other hand, at the time of programming, a programming voltage V pgm is applied to a selected word line, and a pass voltage V pass intermediate between the programming voltage V pgm and the ground potential GND is applied to other unselected word lines.

【0021】カラム選択回路102は、n本のビット線
BL1〜BLnから所定の本数のビット線を選択する。
なお、ここで、nは例えば、512である。読み出しの
とき選択されたビット線はセンスアンプ103に接続さ
れ、これらの選択ビット線の電位がセンスアンプ103
により検出する。それぞれのビット線電位により、選択
メモリセルのしきい値電圧を判断でき、しきい値電圧に
応じた記憶データが読み出され、I/O回路104を通
して外部に出力する。一方、プログラミングのとき、外
部から入力された書き込みデータがI/O回路104を
介して入力される。カラム選択回路102は、I/O回
路104から入力された書き込みデータを選択されたビ
ット線にそれぞれ入力する。
The column selection circuit 102 selects a predetermined number of bit lines from n bit lines BL1 to BLn.
Here, n is, for example, 512. The bit line selected at the time of reading is connected to the sense amplifier 103, and the potential of these selected bit lines is
Is detected by The threshold voltage of the selected memory cell can be determined from each bit line potential, storage data corresponding to the threshold voltage is read, and output to the outside through the I / O circuit 104. On the other hand, at the time of programming, write data input from the outside is input via the I / O circuit 104. The column selection circuit 102 inputs the write data input from the I / O circuit 104 to the selected bit lines.

【0022】センスアンプ103は、読み出しのとき選
択ビット線の電流またはビット線電位を検出することに
より、選択メモリセルのしきい値電圧を判断し、それに
応じたデータを出力する。I/O回路104は、読み出
しのときセンスアンプ103により読み出したデータを
外部に出力し、プログラミングのとき外部からの書き込
みデータをカラム選択回路102に入力する。
The sense amplifier 103 determines the threshold voltage of the selected memory cell by detecting the current of the selected bit line or the bit line potential at the time of reading, and outputs data according to the threshold voltage. The I / O circuit 104 outputs data read by the sense amplifier 103 to the outside at the time of reading, and inputs write data from the outside to the column selection circuit 102 at the time of programming.

【0023】このように、制御回路100の制御に基づ
き、メモリセルアレイの周辺回路がそれぞれ所定の動作
を行い、メモリセルアレイに対して、消去、プログラミ
ングおよび読み出しを行う。以下、メモリ列の断面図を
参照しながら、プログラミングにおけるディスターブの
発生およびその防止の方法について説明する。
As described above, based on the control of the control circuit 100, the peripheral circuits of the memory cell array perform predetermined operations, and perform erasing, programming, and reading on the memory cell array. Hereinafter, a method of generating and preventing a disturbance in programming will be described with reference to a cross-sectional view of a memory column.

【0024】図2は一つのメモリ列の簡略断面図を示し
ている。図示のように、m個のメモリセルM1,M2,
M3,…,Mmがビット線BLとソース線SLとの間に
直列に接続されてメモリ列が構成されている。各メモリ
セルは、不純物領域からなるソースとドレインに挟まれ
たチャネル形成領域の上に、トンネル絶縁膜を介して形
成されたフローティングゲートと、フローティングゲー
トの上に層間絶縁膜を介して形成されたコントロールゲ
ートにより構成されている。フローティングゲートは周
囲と電気的に絶縁されており、その中に蓄積された電荷
が半永久的に保持される。このため、消去またはプログ
ラミングにより、各々のメモリセルのコントロールゲー
トとチャネル形成領域に適宜なバイアス電圧を印加する
ことにより、トンネル酸化膜に高電圧が印加され、FN
トンネリングにより、各々のメモリセルのフローティン
グゲートに対して電子の引き抜きまたは注入が行われる
ので、各々のメモリセルのしきい値電圧を所定の電圧値
に設定することができる。
FIG. 2 shows a simplified sectional view of one memory column. As shown, m memory cells M1, M2, M2
, Mm are connected in series between the bit line BL and the source line SL to form a memory column. Each memory cell is formed with a floating gate formed on a channel forming region sandwiched between a source and a drain made of an impurity region via a tunnel insulating film, and formed on the floating gate via an interlayer insulating film. It is composed of a control gate. The floating gate is electrically insulated from the surroundings, and the charge accumulated therein is held semipermanently. Therefore, by applying an appropriate bias voltage to the control gate and the channel formation region of each memory cell by erasing or programming, a high voltage is applied to the tunnel oxide film and FN
By tunneling, electrons are extracted or injected into the floating gate of each memory cell, so that the threshold voltage of each memory cell can be set to a predetermined voltage value.

【0025】図2に示すように、基板10の表面領域に
所定の間隔でメモリセルのソース/ドレイン領域をなす
不純物領域11−1,11−2,…,11−(m+1)
が形成されている。これらの不純物領域に挟まれている
領域は各々のメモリセルのチャネル形成領域12−1,
12−2,…,12−mとなる。それぞれのチャネル形
成領域の上にトンネル絶縁膜13−1,13−2,…,
13−mが形成され、その上に電気的に絶縁されている
電荷蓄積機構としてのフローティングゲート14−1,
14−2,…,14−mが形成される。さらに、各々の
フローティングゲートの上に層間絶縁膜15−1,15
−2,…,15−mを介してコントロールゲート16−
1,16−2,…,16−mがそれぞれ形成される。こ
れによって、m個のメモリセルM1,M2,M3,…,
Mmが直列接続されているメモリ列が形成される。当該
メモリ列の一方は選択トランジスタ21のソースに接続
され、当該選択トランジスタ21およびビットコンタク
ト20を介してビット線19(BL)に接続されてい
る。当該メモリ列の他方は選択トランジスタ22のドレ
インに接続され、当該選択トランジスタ22を介してソ
ース線(23)SLに接続されている。
As shown in FIG. 2, impurity regions 11-1, 11-2,..., 11- (m + 1) forming source / drain regions of a memory cell at predetermined intervals in a surface region of a substrate 10.
Are formed. The region sandwiched between these impurity regions is the channel forming region 12-1,
, 12-m. The tunnel insulating films 13-1, 13-2,...
13-m are formed, and floating gates 14-1, 14 as a charge storage mechanism electrically insulated thereon are formed.
, 14-m are formed. Further, the interlayer insulating films 15-1, 15 are formed on each floating gate.
−2,..., 15-m through the control gate 16−
, 16-m are formed respectively. Thereby, m memory cells M1, M2, M3,.
A memory string in which Mm are connected in series is formed. One of the memory columns is connected to the source of the selection transistor 21 and is connected to the bit line 19 (BL) via the selection transistor 21 and the bit contact 20. The other end of the memory column is connected to the drain of the selection transistor 22 and to the source line (23) SL via the selection transistor 22.

【0026】コントロールゲート16−1,16−2,
…,16−mの上に、絶縁層17を介して、導電層18
が形成されている。当該導電層18は、ポリシリコンな
どの導電体によって形成されている。図2に示すよう
に、例えば、導電層18はコンタクト24を介して、メ
モリセルM1と選択トランジスタ21との間にある不純
物領域11−1に接続されている。
The control gates 16-1, 16-2,
.., 16-m, via an insulating layer 17 and a conductive layer 18
Are formed. The conductive layer 18 is formed of a conductor such as polysilicon. As shown in FIG. 2, for example, the conductive layer 18 is connected via a contact 24 to an impurity region 11-1 between the memory cell M1 and the select transistor 21.

【0027】以下、図1および図2を参照しつつ、本実
施形態の不揮発性半導体記憶装置におけるプログラミン
グの動作について説明する。ここで、メモリセルM3が
接続されているワード線が選択ワード線と仮定する。メ
モリセルM3はプログラミング動作の間に書き込みディ
スターブを受ける非選択メモリセルである。プログラミ
ングのとき、ビット線BLに電源電圧VCCが印加され、
選択トランジスタ21のゲートに電源電圧VCCが印加さ
れ、選択トランジスタ22のゲートに0Vの電圧が印加
される。また、選択ワード線に高電圧のプログラミング
電圧Vpgm が印加され、選択ワード線以外の非選択ワー
ド線にプログラミング電圧Vpgm と0Vとの中間にある
パス電圧Vpassが印加される。
Hereinafter, the programming operation in the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment will be described with reference to FIGS. Here, it is assumed that the word line to which the memory cell M3 is connected is the selected word line. Memory cell M3 is an unselected memory cell that receives write disturb during a programming operation. At the time of programming, the power supply voltage V CC is applied to the bit line BL,
The power supply voltage V CC is applied to the gate of the selection transistor 21, and a voltage of 0 V is applied to the gate of the selection transistor 22. In addition, a high programming voltage V pgm is applied to the selected word line, and a pass voltage V pass intermediate between the programming voltage V pgm and 0 V is applied to non-selected word lines other than the selected word line.

【0028】選択トランジスタ21のしきい値電圧をV
th1 とすると、当該選択トランジスタ21のソース、即
ち、不純物領域11−1の電圧は(VCC−Vth1 )とな
る。図2に示すメモリセルM1,M2,M3,…,Mm
の内、メモリセルM3のコントロールゲートは選択ワー
ド線に接続され、プログラミングのときプログラミング
電圧Vpgm が印加され、他のメモリセルのコントロール
ゲートは非選択ワード線に接続され、プログラミングの
ときパス電圧Vpassが印加される。
The threshold voltage of the selection transistor 21 is V
Assuming that the voltage is th1, the voltage of the source of the selection transistor 21, that is, the voltage of the impurity region 11-1 is (V CC -V th1 ). The memory cells M1, M2, M3,..., Mm shown in FIG.
Among them, the control gate of the memory cell M3 is connected to the selected word line, the programming voltage V pgm is applied at the time of programming, the control gates of the other memory cells are connected to the unselected word line, and the pass voltage V pass is applied.

【0029】メモリセルM3のコントロールゲートがプ
ログラミング電圧Vpgm に保持されると、そのコントロ
ールゲート−フローティングゲート間容量、フローティ
ングゲート−チャネル間容量およびチャネル−ウェル間
容量の結合比によって、チャネル電圧Vchが昇圧され
る。さらに、導電層18とコントロールゲートとの間の
容量結合により、コントロールゲート電圧が上昇する。
これに伴って、導電層18の電位が昇圧される。導電層
18は、コンタクト24を通して選択トランジスタ21
とメモリセルM1との間にある不純物領域11−1に接
続されているので、導電層18の昇圧電圧がメモリ列を
構成する各々のトランジスタのソース/ドレインおよび
チャネル領域に伝達される。このため、メモリセルM3
のチャネル領域の電圧Vchがさらに上昇し、当該チャネ
ル電圧Vchはコントロールゲートに印加されているプロ
グラミング電圧Vpgm に近づき、メモリセルM3におけ
る書き込みディスターブの発生を防止できる。
When the control gate of the memory cell M3 is held at the programming voltage V pgm , the channel voltage V ch is determined by the coupling ratio of the control gate-floating gate capacitance, floating gate-channel capacitance, and channel-well capacitance. Is boosted. Further, the control gate voltage increases due to capacitive coupling between the conductive layer 18 and the control gate.
Accordingly, the potential of the conductive layer 18 is boosted. The conductive layer 18 is connected to the selection transistor 21 through the contact 24.
Connected to the impurity region 11-1 between the memory cell M1 and the memory cell M1, the boosted voltage of the conductive layer 18 is transmitted to the source / drain and channel region of each transistor forming the memory column. Therefore, the memory cell M3
, The channel voltage V ch further rises, and the channel voltage V ch approaches the programming voltage V pgm applied to the control gate, so that the occurrence of write disturbance in the memory cell M3 can be prevented.

【0030】図1に示すNAND型不揮発性メモリにお
いて、プログラミングはソース線側からビット線側に向
かって、ページ単位で行われる。このため、選択ワード
線に接続されているメモリセルよりビット線BL側の各
メモリセルは、消去状態のままであり、しきい値電圧は
負電圧となる。例えば、図2において、メモリセルM3
が選択された場合、それよりビット線BL側にあるメモ
リセルM1,M2は未書き込みであり、それぞれのしき
い値電圧は消去状態の負電圧、例えば、−2〜−4Vで
ある。このため、メモリセルM1とM2のコントロール
ゲートにそれぞれパス電圧Vpassが印加された状態にお
いて、導電層18の昇圧電圧が不純物領域11−1か
ら、メモリセルM1とM2を経由して容易にメモリセル
M3のドレイン領域11−3およびチャネル形成領域1
2−3に伝達できる。
In the NAND type nonvolatile memory shown in FIG. 1, programming is performed in page units from the source line side to the bit line side. Therefore, each memory cell on the bit line BL side from the memory cell connected to the selected word line remains in the erased state, and the threshold voltage becomes a negative voltage. For example, in FIG.
Is selected, the memory cells M1 and M2 on the bit line BL side are unwritten, and their threshold voltages are negative voltages in an erased state, for example, -2 to -4V. Therefore, in a state where the pass voltage V pass is applied to the control gates of the memory cells M1 and M2, the boosted voltage of the conductive layer 18 is easily transferred from the impurity region 11-1 to the memory via the memory cells M1 and M2. Drain region 11-3 and channel formation region 1 of cell M3
2-3.

【0031】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、直列接続されているm個のメモリセルM1,M2,
…,Mmからなるメモリ列を選択トランジスタ21を介
してビット線BLに接続し、選択トランジスタ22を介
してソース線SLに接続する。各々のメモリセルのコン
トロールゲートの上に絶縁膜17を介して導電層18を
形成し、当該導電層18はコンタクト24を介してビッ
ト線側選択トランジスタ21とその隣接のメモリセルM
1との間にある不純物領域11−1に接続されている。
プログラミングのとき、選択ワード線に正の高電圧のプ
ログラミング電圧Vpgm を印加し、他のワード線にV
pgm と0Vとの中間にあるパス電圧Vpassを印加し、選
択トランジスタ21のゲートに電源電圧VCCを印加する
ので、導電層18の昇圧電圧が非選択メモリセルに伝達
され、且つ選択メモリセルとビット線との間にあるメモ
リセルは消去状態にあり、しきい値電圧が負電圧である
ため、昇圧電圧の伝達が高速に実現でき、選択メモリセ
ルのチャネル領域が高い電圧に保持され、ディスターブ
の発生を防止できる。
As described above, according to the present embodiment, m memory cells M1, M2,
, Mm are connected to the bit line BL via the selection transistor 21 and to the source line SL via the selection transistor 22. A conductive layer 18 is formed on a control gate of each memory cell via an insulating film 17, and the conductive layer 18 is connected via a contact 24 to a bit line side select transistor 21 and an adjacent memory cell M
1 is connected to the impurity region 11-1 located between the first region and the first region.
During programming, a positive high voltage programming voltage V pgm is applied to the selected word line, and V
Since the pass voltage V pass intermediate between pgm and 0 V is applied and the power supply voltage V CC is applied to the gate of the selection transistor 21, the boosted voltage of the conductive layer 18 is transmitted to the unselected memory cells, and Since the memory cell between the memory cell and the bit line is in an erased state and the threshold voltage is a negative voltage, the transfer of the boosted voltage can be realized at high speed, the channel region of the selected memory cell is held at a high voltage, Disturbance can be prevented.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の不揮発性
半導体記憶装置によれば、コントロールゲートの上に形
成された導電層の昇圧電圧をプログラミングのとき高速
に非選択メモリセルのチャネル領域に伝達でき、当該非
選択メモリセルにおけるディスターブの発生を防止でき
る利点がある。
As described above, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the boosted voltage of the conductive layer formed on the control gate is quickly applied to the channel region of the non-selected memory cell during programming. There is an advantage that the transmission can be performed and occurrence of disturbance in the non-selected memory cell can be prevented.

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

【図1】本発明に係るNAND型不揮発性メモリの一実
施形態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a NAND nonvolatile memory according to the present invention.

【図2】本発明に係るNAND型不揮発性メモリのメモ
リ列の簡略断面図である。
FIG. 2 is a simplified sectional view of a memory column of a NAND nonvolatile memory according to the present invention.

【図3】従来のNAND型不揮発性メモリ一例を示すメ
モリ列の簡略断面図である。
FIG. 3 is a simplified sectional view of a memory column showing an example of a conventional NAND type nonvolatile memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基板、11−1,11−2,…,11−m,11
−(m+1)…不純物領域、12−1,12−2,…,
12−m…チャネル形成領域、13−1,13−2,
…,13−m…トンネル絶縁膜、14−1,14−2,
…,14−m…フローティングゲート、15−1,15
−2,…,15−m…層間絶縁膜、16−1,16−
2,…,16−m…コントロールゲート、17…絶縁
膜、18…導電層、19(BL)…ビット線、20…ビ
ットコンタクト、21,22…選択トランジスタ、23
(SL)…ソース線、24…コンタクト、100…制御
回路、101…デコーダ、102…カラム選択回路、1
03…センスアンプ、104…I/O回路、VCC…電源
電圧、GND…接地電位。
10 ... substrate, 11-1, 11-2, ..., 11-m, 11
− (M + 1)... Impurity regions, 12-1, 12-2,.
12-m ... channel forming region, 13-1, 13-2,
..., 13-m ... tunnel insulating films, 14-1, 14-2,
..., 14-m ... floating gate, 15-1, 15
−2,..., 15-m... Interlayer insulating film, 16-1, 16−
2, ..., 16-m ... control gate, 17 ... insulating film, 18 ... conductive layer, 19 (BL) ... bit line, 20 ... bit contact, 21, 22, ... select transistor, 23
(SL): source line, 24: contact, 100: control circuit, 101: decoder, 102: column selection circuit, 1
03 ... sense amplifier, 104 ... I / O circuit, V CC ... power supply voltage, GND ... ground potential.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA25 AB08 AB09 AB20 AC02 AC06 AD12 AD41 AD44 AD51 AD53 AE02 AE30 AF06 AF10 AG40 5F083 EP02 EP23 EP30 EP76 ER03 ER09 GA22 GA30 KA05 LA03 LA04 LA05 LA07 LA10 MA01 MA19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA25 AB08 AB09 AB20 AC02 AC06 AD12 AD41 AD44 AD51 AD53 AE02 AE30 AF06 AF10 AG40 5F083 EP02 EP23 EP30 EP76 ER03 ER09 GA22 GA30 KA05 LA03 LA04 LA05 LA07 LA10 MA01 MA19

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電荷蓄積層と当該電荷蓄積層に対する電荷
の授受を制御するコントロールゲートとを有する複数の
メモリセルが行列状に配置され、各列のメモリセルが直
列に接続され、それぞれのメモリセル列の一方がビット
線に接続され、他方がソース線に接続され、同じ行に配
置されているメモリセルのコントロールゲートが一本の
ワード線に接続されている不揮発性半導体記憶装置であ
って、 上記各メモリセルの上記コントロールゲートの上に絶縁
層を介して形成されている導電層を有し、 上記導電層は、上記メモリセル列の内上記ビット線に最
も近く配置されているメモリセルの不純物領域に接続さ
れている不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of memory cells each having a charge storage layer and a control gate for controlling transfer of charges to and from the charge storage layer are arranged in a matrix, and memory cells in each column are connected in series. A nonvolatile semiconductor memory device in which one of a cell column is connected to a bit line, the other is connected to a source line, and a control gate of a memory cell arranged in the same row is connected to one word line. A conductive layer formed on the control gate of each of the memory cells via an insulating layer, wherein the conductive layer is disposed closest to the bit line in the memory cell column. Nonvolatile semiconductor memory device connected to the impurity region of FIG.
【請求項2】上記メモリセル列の一方と上記ビット線と
の間に、第1の選択トランジスタが接続されている請求
項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a first select transistor is connected between one of said memory cell columns and said bit line.
【請求項3】書き込みのとき、上記第1の選択トランジ
スタの制御端子に電源電圧が印加される請求項2記載の
不揮発性半導体記憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein at the time of writing, a power supply voltage is applied to a control terminal of said first selection transistor.
【請求項4】上記第1の選択トランジスタと上記メモリ
セル列の内上記第1の選択トランジスタに隣接するメモ
リセルとの間にある不純物領域と、上記導電層との間に
形成されているコンタクトを有する請求項2記載の不揮
発性半導体記憶装置。
4. A contact formed between an impurity region between the first select transistor and a memory cell in the memory cell row adjacent to the first select transistor and the conductive layer. 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, comprising:
【請求項5】上記メモリセル列の他方と上記ソース線と
の間に、第2の選択トランジスタが接続されている請求
項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a second select transistor is connected between the other of said memory cell columns and said source line.
【請求項6】書き込みのとき、上記第2の選択トランジ
スタの制御端子が基準電位に保持されている請求項5記
載の不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein a control terminal of said second selection transistor is held at a reference potential during writing.
【請求項7】上記ワード線に接続されている複数のメモ
リセルによりメモリページが構成され、データの書き込
みは、上記ソース線側から上記ビット線側に向かって、
上記各メモリページ毎に順次行われる請求項1記載の不
揮発性半導体記憶装置。
7. A memory page is constituted by a plurality of memory cells connected to the word line, and data is written from the source line side to the bit line side.
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the operation is sequentially performed for each of said memory pages.
【請求項8】上記書き込みにおいて、選択ワード線に高
電圧を印加し、非選択ワード線に上記高電圧と基準電位
との間の電圧を印加する書き込み制御手段を有する請求
項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
8. The nonvolatile memory according to claim 1, further comprising a write control means for applying a high voltage to a selected word line and applying a voltage between said high voltage and a reference potential to a non-selected word line in said writing. Semiconductor storage device.
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