JP2001274364A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device

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JP2001274364A
JP2001274364A JP2000087642A JP2000087642A JP2001274364A JP 2001274364 A JP2001274364 A JP 2001274364A JP 2000087642 A JP2000087642 A JP 2000087642A JP 2000087642 A JP2000087642 A JP 2000087642A JP 2001274364 A JP2001274364 A JP 2001274364A
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memory cells
memory
voltage
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure a sufficient read margin concerning an applied voltage in the read operation. SOLUTION: A non-volatile semiconductor memory device 800 is a memory cell M provided with plural word lines WL, a plurality of bit lines MBL and SBL and a plurality of memory cells M which are respectively composed of a source 22a, a drain 22b, a floating gate 24, and a control gate 26. The device has the virtually grounded array structure of connecting the control gates to the word lines, and commonly connecting the sources of the respective memory cells and the drains of the adjacent memory cells connected to the same word line to one bit line. Among the plurality of memory cells, the plural first memory cells connected to one word line are divided into at least two groups, so that the read operation can be performed for the unit of one group, and between two adjacent groups, an isolation means IS is provided for blocking the flow of a current between the memory cells.

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、浮遊ゲート型不揮発性メモリセルにより構
成され、仮想接地型のメモリアレイ構造を有する不揮発
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 nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly, to a nonvolatile semiconductor memory device constituted by floating gate nonvolatile memory cells and having a virtual ground type memory array structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】高集積化を図る目的で、同一ビット線を
2つのメモリセルが共有する仮想接地型の、メモリアレ
イ構造をもつフラッシュメモリ(不揮発性メモリ)が提
案されている。その例として、例えば、IEDM Technical
Digest, pp 269-270, 1995 "ANew cell Structure for
Subquarter Micron High Density Flash Memory”や、
電気情報通信学会信学技報、ICD 97-21, P 37, 1997 ”
ACT型フラッシュメモリのセンス方式の検討”で発表
されたACT(Asymmetrical Contactless Transisto
r)型フラッシュメモリが挙げられる。このACT型フ
ラシュメモリは、プログラム(書き込み)/イレース
(消去)の動作においてFN(Fowler-Nordheim)トン
ネル現象を用いており、データストレージ型のものとし
て利用すると予想される。
2. Description of the Related Art A flash memory (nonvolatile memory) having a memory array structure of a virtual ground type in which two memory cells share the same bit line has been proposed for the purpose of achieving high integration. For example, IEDM Technical
Digest, pp 269-270, 1995 "ANew cell Structure for
Subquarter Micron High Density Flash Memory ”,
IEICE Technical Report, ICD 97-21, P 37, 1997 ”
ACT (Asymmetrical Contactless Transisto)
r) type flash memory. The ACT flash memory uses an FN (Fowler-Nordheim) tunnel phenomenon in a program (write) / erase (erase) operation, and is expected to be used as a data storage type.

【0003】図1および2を参照しながら、ACT型フ
ラッシュメモリ100の構成を説明する。
The configuration of the ACT flash memory 100 will be described with reference to FIGS.

【0004】図1は、ACT型フラッシュメモリ100
の平面構成を示す。図1に示されるように、ACT型フ
ラッシュメモリ100は、複数のワード線WL(WL
0、WL1、......、WL31)と、複数のメインビッ
ト線MBL(MBL0、MBL1、......、MBL1
6)と、複数のメインビット線MBLにそれぞれ対応し
て設けられた複数のサブビット線SBL(SBL0、S
BL1、......、SBL16)と、複数のワード線WL
と複数のメインビット線MBLとの交差点付近に設けら
れ、マトリクス状に配列している複数のACT型フラッ
シュメモリ素子(メモリセル)Mとを備えている。メイ
ンビット線MBLはメタル層により形成され、サブビッ
ト線SBLは拡散層により形成されている。ACT型フ
ラッシュメモリ100は、さらに、トランジスタTrを
制御することにより、所望のビット線(MBLおよびS
BL)を選択するためのセレクトゲート選択信号線SG
を有する。セレクトゲート選択信号線SGには6Vの電
圧が印加され、これにより、セレクトゲート選択信号線
SGに接続されているゲートをもつセレクトトランジス
タTrがオン状態となる。メモリセルMは、ソース22
a、ドレイン22b、浮遊ゲート24および制御ゲート
26により構成される。
FIG. 1 shows an ACT type flash memory 100.
2 shows a plan configuration. As shown in FIG. 1, the ACT flash memory 100 includes a plurality of word lines WL (WL
, WL31) and a plurality of main bit lines MBL (MBL0, MBL1,..., MBL1).
6) and a plurality of sub-bit lines SBL (SBL0, SBL) provided corresponding to the plurality of main bit lines MBL, respectively.
BL1,..., SBL16) and a plurality of word lines WL.
And a plurality of ACT-type flash memory elements (memory cells) M provided in the vicinity of the intersection with the plurality of main bit lines MBL and arranged in a matrix. The main bit line MBL is formed of a metal layer, and the sub bit line SBL is formed of a diffusion layer. The ACT type flash memory 100 further controls the transistor Tr to thereby control the desired bit lines (MBL and SBL).
BL) for selecting the gates.
Having. A voltage of 6 V is applied to the select gate selection signal line SG, whereby the select transistor Tr having a gate connected to the select gate selection signal line SG is turned on. The memory cell M has a source 22
a, a drain 22 b, a floating gate 24 and a control gate 26.

【0005】メインビット線MBLとサブビット線SB
Lとはメタル−拡散間コンタクト(図1において、黒四
角で示す)により互いに接続され、メモリセルMのソー
ス22aおよびドレイン22bは、拡散層(図1におい
て、黒丸で示す)によりサブビット線SBLに接続され
ている。メモリセルMのソース22aと、同一のワード
線WLに接続された隣接のメモリセルMのドレイン22
bとが、共通して1本のサブビット線SBLに接続され
ており、仮想接地型のアレイ構造となっている。
The main bit line MBL and the sub bit line SB
L is connected to each other by a metal-diffusion contact (indicated by a black square in FIG. 1), and the source 22a and the drain 22b of the memory cell M are connected to the sub-bit line SBL by a diffusion layer (indicated by a black circle in FIG. 1). It is connected. The source 22a of the memory cell M and the drain 22 of the adjacent memory cell M connected to the same word line WL
b are commonly connected to one sub-bit line SBL to form a virtual ground type array structure.

【0006】書込みおよび消去にFNトンネル現象を利
用するACT型フラッシュメモリ100は、メインビッ
ト線MBLとサブビット線SBLという2つのビット線
を有しかつ、ビット線の一部であるサブビット線SBL
を拡散層により形成している。このことにより、コンタ
クト数が減少し、アレイ面積が著しく縮小するので、高
集積化が可能となる。
An ACT flash memory 100 utilizing the FN tunnel phenomenon for writing and erasing has two bit lines, a main bit line MBL and a sub bit line SBL, and a sub bit line SBL which is a part of the bit line.
Is formed by a diffusion layer. As a result, the number of contacts is reduced and the array area is significantly reduced, so that high integration is possible.

【0007】ACT型フラッシュメモリ100の断面構
造を、図2を参照しながら説明する。図2は、図1にお
ける線II-IIに沿った断面図である。
The sectional structure of the ACT type flash memory 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【0008】ACT型フラッシュメモリ100は、基板
(p-ウェル)20にサブビット線SBLを構成する拡
散層21が形成されており、拡散層21の一部がメモリ
セルMのソース22aおよびドレイン22bを構成す
る。ソース22aとドレイン22bとの間にはチャネル
領域22cが存在する。さらに、基板20の上には、層
間絶線層23を介してフローティングゲート24、コン
トロールゲート26が設けられている。コントロールゲ
ート26は、ワード線WLにより互いに接続されてい
る。ワード線WLの上部には、層間絶線層23を介して
メインビット線MBLが設けられている。なお、隣り合
うフローティングゲート24の端部下方に設けた、隣接
の2つのメモリセルMの共通のサブビット線SBLは、
ソース22a側とドレイン22b側とでドナー濃度が異
なっている。
In the ACT type flash memory 100, a diffusion layer 21 forming a sub-bit line SBL is formed in a substrate (p-well) 20, and a part of the diffusion layer 21 serves as a source 22a and a drain 22b of the memory cell M. Constitute. A channel region 22c exists between the source 22a and the drain 22b. Further, a floating gate 24 and a control gate 26 are provided on the substrate 20 via an interlayer insulation layer 23. The control gates 26 are connected to each other by word lines WL. A main bit line MBL is provided above the word line WL via an interlayer insulation layer 23. Note that a common sub-bit line SBL of two adjacent memory cells M provided below an end portion of the adjacent floating gate 24 is
The donor concentration differs between the source 22a side and the drain 22b side.

【0009】以下に、ACT型フラシュメモリ100の
書き込み、消去および読み出し動作を説明する。
The write, erase and read operations of the ACT flash memory 100 will be described below.

【0010】まず、図3を参照しながら、ACT型フラ
シュメモリ100の書き込み動作(プログラム)につい
て述べる。図3は、図1に対応する構成を示し、書き込
み時に各部分に印加される電圧を示している。ここで
は、メモリセルM01およびM04に対し書き込みを行
う場合を例に説明する。
First, a write operation (program) of the ACT flash memory 100 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a configuration corresponding to FIG. 1 and shows voltages applied to respective parts at the time of writing. Here, a case where data is written to the memory cells M01 and M04 will be described as an example.

【0011】セレクトゲート選択信号線SGには6Vの
電圧が印加され、この信号線に接続されているゲートを
もつセレクトトランジスタTrがオン状態となる。そし
て、書き込みを行うメモリセルM01とM04の各コン
トロールゲート26が接続されているワード線WL0線
には負の高電圧Vneg(例えば、−12V)を印加す
る。一方、書き込みがなされないメモリセルの各コント
ロールゲートが接続されているワード線WL1〜WL3
1には基準電圧(例えば、0V)を印加する。そして、
メモリセルM01とM04のドレイン22b(n+型)
に書き込み電圧を印加するために、メインビット線MB
L2およびMBL5に正の電圧(例えば、4V)を印加
する。メインビット線MBL2およびMBL5に印加さ
れる電圧は、メインビット線から、メタル−拡散層間コ
ンタクト、セレクトトランジスタTr、サブビット線S
BL2またはSBL5を介して、メモリセルM01およ
びM04のドレイン22bに印加される。また、ソース
22aに接続されるサブビット線SBL1およびSBL
4は、オープンとしフローティング状態にする。さら
に、書き込みが行われないメモリセルのドレイン22b
およびソース22aが接続されているメインビット線M
BL0,MBL1,MBL3,MBL4,MBL6,M
BL7,MBL8もフローティング状態にする。なお、
基板(p−ウェル)20(図2参照)は基準電圧(例え
ば、0V)にする。
[0011] A voltage of 6 V is applied to the select gate selection signal line SG, and the select transistor Tr having a gate connected to this signal line is turned on. Then, a negative high voltage Vneg (for example, −12 V) is applied to the word line WL0 to which the control gates 26 of the memory cells M01 and M04 to be written are connected. On the other hand, word lines WL1 to WL3 to which the respective control gates of the memory cells to which writing is not performed are connected.
1 is applied with a reference voltage (for example, 0 V). And
Drain 22b (n + type) of memory cells M01 and M04
To apply a write voltage to the main bit line MB
A positive voltage (for example, 4 V) is applied to L2 and MBL5. The voltage applied to the main bit lines MBL2 and MBL5 is changed from the main bit line to the metal-diffusion interlayer contact, the select transistor Tr, and the sub bit line S.
The voltage is applied to the drains 22b of the memory cells M01 and M04 via BL2 or SBL5. Further, sub bit lines SBL1 and SBL connected to source 22a
4 is open and floating. Further, the drain 22b of the memory cell to which writing is not performed
And the main bit line M to which the source 22a is connected
BL0, MBL1, MBL3, MBL4, MBL6, M
BL7 and MBL8 are also set to the floating state. In addition,
The substrate (p-well) 20 (see FIG. 2) is set to a reference voltage (for example, 0 V).

【0012】このような電圧条件により、メモリセルM
01とM04の各ドレインサイドでFNトンネル現象が
発生し、各フローティングゲート24から各ドレイン2
2b(n+型)に電子が引き抜かれ、メモリセルM01
とM04のしきい値が低下する。
Under such voltage conditions, the memory cell M
01 and M04 cause an FN tunnel phenomenon at each drain side, and each floating gate 24
2b (n + type), electrons are extracted and the memory cell M01
And the threshold value of M04 decreases.

【0013】書き込みは、一般的には、書き込みと、書
き込みによるメモリセルのしきい値を検証するベリファ
イとを交互に行い、メモリセルのしきい値を検証しなが
ら所定の値になるように動作する。ベリファイを行うこ
とにより、メモリセルのしきい値が例えば1〜2V程度
に低下したことを確認できれば書き込み動作を終える。
なお、書き込みが行われないメモリセルは、書き込み前
のしきい値、例えば消去状態のしきい値を維持してい
る。
In general, writing is performed alternately with writing and verifying for verifying a threshold value of a memory cell by writing, and an operation is performed so that a predetermined value is obtained while verifying a threshold value of a memory cell. I do. When the verify operation confirms that the threshold value of the memory cell has dropped to, for example, about 1 to 2 V, the write operation is completed.
The memory cell to which no writing is performed maintains the threshold value before writing, for example, the threshold value in the erased state.

【0014】次に、消去動作(イレース)について、図
4を参照しながら説明する。
Next, an erasing operation (erase) will be described with reference to FIG.

【0015】消去は、ACT型フラッシュメモリ100
の全メモリセルを一括して行うか、複数のメモリセルM
が1以上のブロックに分割されている場合は、ブロック
を単位に行ってもよい。図4において、メモリセルMが
2つのブロックに分割されている様子が示されている。
ここでは、セレクトゲート選択信号線SG0により選択
されるブロック0を消去する場合について述べる。
Erasing is performed by the ACT type flash memory 100.
Of all memory cells at once or a plurality of memory cells M
May be divided into one or more blocks. FIG. 4 shows a state where the memory cell M is divided into two blocks.
Here, a case where the block 0 selected by the select gate selection signal line SG0 is erased will be described.

【0016】セレクトゲート選択信号線SG0には0V
の電圧が印加され、この信号線に接続されているゲート
をもつセレクトトランジスタTr0がオン状態となる。
一方、消去を行わないブロック1に対応するセレクトゲ
ート選択信号線SG1には−9Vの電圧が印加され、こ
の信号線に接続されているゲートをもつセレクトトラン
ジスタTr1はオフ状態となる。そして、ブロック0の
メモリセルM0のコントロールゲート26に接続された
ワード線WL0〜WL31には正の高電圧(例えば、1
2V)を、基板(p−ウェル)20(図2参照)には負
の高電圧(例えば、-9V)を印加する。また、全ての
メインビット線MBL0〜MBL8にも負の高電圧(例
えば、-9V)を印加する。
0 V is applied to select gate selection signal line SG0.
Is applied, and the select transistor Tr0 having the gate connected to this signal line is turned on.
On the other hand, a voltage of -9 V is applied to the select gate selection signal line SG1 corresponding to the block 1 on which erasing is not performed, and the select transistor Tr1 having a gate connected to this signal line is turned off. The word lines WL0 to WL31 connected to the control gate 26 of the memory cell M0 in the block 0 apply a positive high voltage (for example, 1
2V) and a high negative voltage (eg, -9 V) is applied to the substrate (p-well) 20 (see FIG. 2). Further, a negative high voltage (for example, −9 V) is applied to all the main bit lines MBL0 to MBL8.

【0017】このような電圧印加により、セレクトトラ
ンジスタTr0がオンとなっているブロック0では、メ
インビット線MBLから、メタル−拡散層間コンタク
ト、セレクトトランジスタTr0およびサブビット線S
BLを介して、−9Vの電圧がメモリセルM0のドレイ
ン22bとソース22aに印加される。これにより、ブ
ロック0内の全メモリセルM0のチャネル領域22c
(図2参照)において、FNトンネル現象が発生し各チ
ャネル領域22cから各フローティングゲート24に電
子が注入され、メモリセルのしきい値が上昇する。
In the block 0 in which the select transistor Tr0 is turned on by the application of the voltage, the metal-diffusion interlayer contact, the select transistor Tr0 and the sub-bit line S
Through the BL, a voltage of -9 V is applied to the drain 22b and the source 22a of the memory cell M0. Thereby, the channel region 22c of all the memory cells M0 in the block 0
2 (see FIG. 2), an FN tunnel phenomenon occurs, electrons are injected from each channel region 22c into each floating gate 24, and the threshold value of the memory cell rises.

【0018】通常、上記の消去と、メモリセルのしきい
値を検証するベリファイとを交互に行い、メモリセルの
しきい値を検証しながら所定の値になるように動作す
る。ベリファイを行うことにより、メモリセルのしきい
値が例えば4〜6V程度に上昇したことを確認できれば
消去動作を終える。
Normally, the above-mentioned erasing and the verifying for verifying the threshold value of the memory cell are alternately performed, and the operation is performed so that the threshold value of the memory cell becomes a predetermined value while verifying the threshold value. If the verify operation confirms that the threshold value of the memory cell has increased to, for example, about 4 to 6 V, the erase operation is completed.

【0019】一方、消去が行われないブロック1におい
ては、セレクトトランジスタTr1がオフとなっている
ため、ブロック1内のメモリセルM1のドレイン22b
とソース22aはフローティング状態となっている。ま
た、ブロック1内のワード線WL32〜WL63には基
準電圧(例えば、0V)が印加されているので、消去は
行われない。
On the other hand, in the block 1 in which erasing is not performed, since the select transistor Tr1 is turned off, the drain 22b of the memory cell M1 in the block 1 is turned off.
And the source 22a are in a floating state. Further, since a reference voltage (for example, 0 V) is applied to the word lines WL32 to WL63 in the block 1, erasing is not performed.

【0020】最後に、図5を参照しながら、読み出し動
作(リード)について説明する。図5は、書き込み動作
について参照した図3に対応する構成を示す。ここで
は、メモリセルM02およびM07に対し読み出しを行
う場合を例に説明する。
Finally, a read operation (read) will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a configuration corresponding to FIG. 3 referring to the write operation. Here, a case where data is read from the memory cells M02 and M07 will be described as an example.

【0021】セレクトゲート選択信号線SGには3Vの
電圧が印加され、この信号線に接続されているゲートを
もつセレクトトランジスタTrがオン状態となる。そし
て、読み出しを行うメモリセルM02とM07の各コン
トロールゲート26が接続されているワード線WL0線
には正の電圧(例えば、3V)を印加する。一方、読み
出しがなされないメモリセルMの各コントロールゲート
26が接続されているワード線WL1〜WL31には基
準電圧(例えば、0V)を印加する。なお、基板(p−
ウェル)20(図2参照)は基準電圧(例えば、0V)
にする。
A voltage of 3 V is applied to the select gate selection signal line SG, and the select transistor Tr having a gate connected to this signal line is turned on. Then, a positive voltage (for example, 3 V) is applied to the word line WL0 to which the control gates 26 of the memory cells M02 and M07 to be read are connected. On the other hand, a reference voltage (for example, 0 V) is applied to the word lines WL1 to WL31 to which the control gates 26 of the memory cells M to which no reading is performed are connected. The substrate (p-
Well 20 (see FIG. 2) is a reference voltage (for example, 0 V)
To

【0022】読み出しが行われるメモリセルM02のソ
ース22a側のメモリセルM00,M01に接続する、
3本のメインビット線MBL0,MBL1,MBL2には
0Vの電圧を印加する。また、メモリセルM02のドレ
イン22b側のメモリセルM03,M04に接続する、
2本のメインビット線MBL3,MBL4については、
1Vの電圧をプリチャージした後にフローティング状態
にする。そして、次のメインビット線MBL5線には、
回り込み電流を阻止するために1Vの電圧を印加する。
さらに続く2本の隣接するメインビット線MBL6,M
BL7には、メインビット線MBL3,MBL4と同様
に、1Vの電圧をプリチャージした後にフローティング
状態にする。
Connected to the memory cells M00 and M01 on the source 22a side of the memory cell M02 from which reading is performed;
A voltage of 0 V is applied to the three main bit lines MBL0, MBL1, MBL2. Also, it is connected to the memory cells M03 and M04 on the drain 22b side of the memory cell M02.
Regarding the two main bit lines MBL3 and MBL4,
After a voltage of 1 V is precharged, a floating state is set. Then, the next main bit line MBL5 line has
A voltage of 1 V is applied to prevent a sneak current.
Further, the next two adjacent main bit lines MBL6, MBL
BL7, like the main bit lines MBL3 and MBL4, is precharged with a voltage of 1 V and then brought into a floating state.

【0023】図5の例では、8ビット単位(MBL8n
〜MBL8n+7、n=0、1、2、3、......)で、
上記の電圧パターンを繰り返して印加する。上記の電圧
は、セレクトトランジスタTrがオンとなることによ
り、メインビット線MBLからメタル−拡散層間コンタ
クト、セレクトトランジスタTr、サブビット線SBL
を介して、メモリセルMのドレイン22bおよびソース
22aに印加される。
In the example of FIG. 5, an 8-bit unit (MBL8n
~ MBL8n + 7, n = 0, 1, 2, 3, ...)
The above voltage pattern is applied repeatedly. When the select transistor Tr is turned on, the above-mentioned voltage is applied from the main bit line MBL to the metal-diffusion interlayer contact, the select transistor Tr, and the sub-bit line SBL.
Is applied to the drain 22b and the source 22a of the memory cell M.

【0024】このような電圧印加により、メモリセルM
02およびM07のドレイン−ソース間に1Vの電位差
が生じ、ワード線WL0線に印加されているワード線電
圧(例えば、3V)よりメモリセルMのしきい値が低け
れば(例えば、1〜2V程度の書き込み状態のメモリセ
ルのしきい値)、メモリセルMに電流が流れ、プリチャ
ージされていた電圧が降下する。また、メモリセルのし
きい値が3Vより高ければ(例えば、4〜6V程度の消
去状態のメモリセルのしきい値)メモリセルには電流は
流れず、プリチャージされていた電圧の降下は起こらな
い。これらの電圧の変化は、メインビット線MBL3と
MBL7の先端部にそれぞれ接続されている、入力段が
ハイインピーダンス状態のセンスアンプ(不図示)によ
り検出され、データ0もしくは1として読み出される。
なお、ワード線WL1〜WL31には0Vの電圧が印加
されることで、読み出しは行われない。
By applying such a voltage, the memory cell M
If a potential difference of 1 V is generated between the drain and the source of the memory cell M02 and the threshold voltage of the memory cell M is lower than the word line voltage (for example, 3 V) applied to the word line WL0 (for example, about 1 to 2 V) , The current flows through the memory cell M, and the precharged voltage drops. If the threshold value of the memory cell is higher than 3 V (for example, the threshold value of the memory cell in an erased state of about 4 to 6 V), no current flows through the memory cell, and the precharged voltage drops. Absent. These voltage changes are detected by sense amplifiers (not shown) in which the input stage is connected to the leading ends of the main bit lines MBL3 and MBL7 and whose input stage is in a high impedance state, and are read as data 0 or 1.
Note that reading is not performed because a voltage of 0 V is applied to the word lines WL1 to WL31.

【0025】以上のように、仮想接地型アレイ構成を有
するACT型フラッシュメモリの書き込み、消去および
読み出しが行われる。
As described above, writing, erasing and reading of the ACT type flash memory having the virtual ground type array configuration are performed.

【0026】ところで、ACT型フラッシュメモリは仮
想接地型アレイ構造であるので、同一のワード線につな
がっているメモリセルは、互いに電気的に接続された状
態となっている。このため、1つのメモリセルに対して
読み出しを行うときに、読み出し動作が周辺のメモリセ
ルの状態から影響を受ける問題がある。
Since the ACT type flash memory has a virtual ground type array structure, the memory cells connected to the same word line are electrically connected to each other. Therefore, there is a problem that when reading is performed on one memory cell, the reading operation is affected by the state of the peripheral memory cells.

【0027】この問題を図6を用いて説明する。図6で
は、説明を簡略化するために、読み出しを行うメモリセ
ルM1のコントロールゲート26が接続されているワー
ド線WL、およびそれに接続されているメモリセルM1
〜M8のみが示されている。図5に示されるメインビッ
ト線MBL、セレクトトランジスタTrなどは省略して
いる。図6において、メモリセルM1〜M8はしきい値
の低い(2V以下)書き込み状態と仮定する。
This problem will be described with reference to FIG. In FIG. 6, to simplify the description, the word line WL connected to the control gate 26 of the memory cell M1 to be read and the memory cell M1 connected thereto
Only ~ M8 are shown. The main bit line MBL, select transistor Tr, and the like shown in FIG. 5 are omitted. In FIG. 6, it is assumed that memory cells M1 to M8 are in a write state with a low threshold value (2 V or less).

【0028】まず、ワード線WLに、例えば、3Vの電
圧を印加する。メモリセルM1のソース22aにつなが
るサブビット線SBL0には0Vの電圧を印加する。一
方、メモリセルM1のドレイン22bにつながるサブビ
ット線SBL1は、プリチャージとして1Vの電圧が印
加された後、フローティング状態にする。また、隣接す
るメモリセルM2のドレイン22bにつながるサブビッ
ト線SBL2も、プリチャージとして1Vの電圧が印加
された後に、フローティング状態にする。さらに、メモ
リセルM4〜M8への回り込み電流を阻止するために、
サブビット線SBL3には1Vの電圧が印加される。こ
の電圧は図5に関して説明した、メインビット線MBL
5に印加した電圧に相当する。
First, a voltage of, for example, 3 V is applied to the word line WL. A voltage of 0 V is applied to the sub bit line SBL0 connected to the source 22a of the memory cell M1. On the other hand, the sub-bit line SBL1 connected to the drain 22b of the memory cell M1 is brought into a floating state after a voltage of 1 V is applied as a precharge. The sub bit line SBL2 connected to the drain 22b of the adjacent memory cell M2 is also brought into a floating state after a voltage of 1 V is applied as a precharge. Further, in order to prevent a sneak current into the memory cells M4 to M8,
A voltage of 1 V is applied to sub-bit line SBL3. This voltage corresponds to the main bit line MBL described with reference to FIG.
5 corresponds to the voltage applied.

【0029】サブビット線SBL3に1Vの電圧を印加
する意義は、次の通りである。読み出すべきメモリセル
M1がしきい値の高い状態(4V以上)、メモリセルM
2〜M8がしきい値の低い状態(2V以下)の場合を考
える。もし、サブビット線SBL3への1Vの電圧印加
がないと、メモリセルM8のドレインにつながるサブビ
ット線SBL8に0Vの電圧が印加されていることによ
り、電流が、プリチャージされたサブビット線SBL1
から、しきい値が低いメモリセルM2〜M8を経て、サ
ブビット線SBL8に向かって流れてしまう。このた
め、本来電圧が低下しないはずのサブビット線SBL1
は電圧が低下し、その結果、メモリセルM1は書き込み
状熊と誤って読み出されてしまうことになる。サブビッ
ト線SBL3に1Vの電圧を印加することにより、メモ
リセルM4〜M8のしきい値状態がメモリセルM1の読
み出しに影響を与えることがなくなる。
The significance of applying a voltage of 1 V to the sub-bit line SBL3 is as follows. When the memory cell M1 to be read has a high threshold value (4 V or more), the memory cell M1
Consider a case where 2 to M8 have a low threshold value (2 V or less). If a voltage of 1 V is not applied to the sub-bit line SBL3, a current of 0 V is applied to the sub-bit line SBL8 connected to the drain of the memory cell M8.
Flows through the memory cells M2 to M8 having a low threshold value toward the sub-bit line SBL8. For this reason, the sub-bit line SBL1 which should not be reduced in voltage
Causes the voltage to drop, and as a result, the memory cell M1 is erroneously read as a write state. By applying a voltage of 1 V to the sub-bit line SBL3, the threshold states of the memory cells M4 to M8 do not affect the reading of the memory cell M1.

【0030】しかし、サブビット線SBL3に印加され
る1Vの電圧により、本来読み出すべきメモリセルM1
のしきい値の方が低い場合(しきい値は2V以下の書き
込み状態)は、プリチャージされているサブビット線S
BL1、SBL2の電位が低下していくと、しきい値が
低く書き込み状態であるメモリセルM2、M3を介し
て、サブビット線SBL3からメモリセルM1に電流が
流れることになる。この不要な回り込み電流がアレイノ
イズとなり、それにより、低抗の高い拡散層で形成され
ているサブビット線の電位が上昇し、メモリセルM1の
ソース22a電圧は0Vより高くなってしまう。その結
果、メモリセルM1のドレイン22bにつながるサブビ
ット線SBL1にプリチャージされている1Vの電位の
低下は減少する、すなわち、メモリセルM1のソース2
2aとドレイン22bとの電位差が低減する。このこと
により、サブビット線SBL1に接続されているセンス
アンプ(図示せず)により電流を検出すると、メモリセ
ルM1のしきい値は見かけ上高くなったような結果とな
る。
However, the voltage of 1 V applied to the sub-bit line SBL3 causes the memory cell M1 to be read out to be read out.
Is lower (the threshold is a write state of 2 V or less), the precharged sub-bit line S
As the potentials of BL1 and SBL2 decrease, a current flows from the sub-bit line SBL3 to the memory cell M1 via the memory cells M2 and M3 whose threshold values are low and in the written state. This unnecessary sneak current causes array noise, whereby the potential of the sub-bit line formed by the diffusion layer having a high resistance increases, and the voltage of the source 22a of the memory cell M1 becomes higher than 0V. As a result, the decrease in the potential of 1 V precharged to the sub bit line SBL1 connected to the drain 22b of the memory cell M1 is reduced, that is, the source 2 of the memory cell M1 is reduced.
The potential difference between 2a and drain 22b is reduced. As a result, when a current is detected by a sense amplifier (not shown) connected to the sub-bit line SBL1, the threshold value of the memory cell M1 becomes apparently higher.

【0031】以上のような、1つのメモリセルに2値の
データ(書き込みと消去)を記憶する場合であれば、読
み出しマージン、すなわち書き込み状態の2V以下と消
去状態の4V以上の範囲がある程度確保されているた
め、メモリセルのしきい値の見かけ上の変化はまだ大き
な問題とはならない。
In the case where binary data (write and erase) is stored in one memory cell as described above, a read margin, that is, a range of 2 V or less in a write state and 4 V or more in an erase state is secured to some extent. Therefore, the apparent change in the threshold value of the memory cell is not a big problem yet.

【0032】[0032]

【発明が解決しようとする課題】ところで、より高集積
化を図るための試みの1つとして、1つのメモリセルに
3値以上のしきい値を導入する多値技術が発表されてい
る。例えば、1997 ISSCCDig. Tech. Papers, pp 36-37
“A 98mm2 3.3V 64Mb Flash Memory with FN-NORType 4
-level cell”や、特開平6−177397号公報に記
載された方法が挙げられる。これらの方法によれば、F
N−NOR型のフラッシュメモリを用いて、書込みデー
タによりドレイン電圧を変え、書き込むべきフラッシュ
メモリセルに同時に書き込みパルスを印加するようにな
っている。また、近年では、1999 ISSCC Dig. Tech. Pa
pers、 pp 110-111 "A 256Mb Multilevel Flash Memory
with2MB/s Program Rate for Mass Storage Applicatio
ns”に記載されたような方法も報告されている。この文
献において、多値データの読み出し方式および各セクタ
ー毎のデータ書き換え方式が提案されている。
By the way, as one of attempts to achieve higher integration, a multi-valued technology for introducing a threshold value of three or more values into one memory cell has been announced. For example, 1997 ISSCCDig. Tech. Papers, pp 36-37
“A 98mm2 3.3V 64Mb Flash Memory with FN-NORType 4
-level cell "and the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-177397.
Using an N-NOR type flash memory, a drain voltage is changed according to write data, and a write pulse is simultaneously applied to flash memory cells to be written. In recent years, the 1999 ISSCC Dig. Tech. Pa.
pers, pp 110-111 "A 256Mb Multilevel Flash Memory
with2MB / s Program Rate for Mass Storage Applicatio
ns ". This document proposes a multi-valued data reading method and a data rewriting method for each sector.

【0033】このように、メモリセルに記憶されるデー
タの多値化が進んでくると、読み出しマージンは減少
し、その結果、誤読み出しのおそれが増大するという問
題が生じる。この問題を図7を参照しながらより詳細に
説明する。
As described above, as the number of levels of data stored in the memory cells increases, the read margin decreases, and as a result, the possibility of erroneous read increases. This problem will be described in more detail with reference to FIG.

【0034】図7は、多値、例えば4値のデータをメモ
リセルに記憶する場合の、各データについてのしきい値
分布の概略を示す。図7に示すように、各データが書き
込まれた時のメモリセルのしきい値分布は、データ“0
0”の場合例えば0.6〜1.0V、データ“01”の
場合例えば1.6〜2.0V、データ“10”の場合例
えば2.6〜3.0V、データ“11”の場合例えば
3.6V以上(消去状態)となる。
FIG. 7 schematically shows a threshold distribution for each data when multi-valued data, for example, quaternary data is stored in a memory cell. As shown in FIG. 7, the threshold distribution of the memory cell at the time when each data is written is the data “0”.
In the case of "0", for example, 0.6 to 1.0 V, in the case of data "01", for example, 1.6 to 2.0 V, in the case of data "10", for example, 2.6 to 3.0 V, and in the case of data "11", for example, It becomes 3.6 V or more (erased state).

【0035】これらデータの書き込み、消去および読み
取りは次のように行われる。書き込み動作について、書
き込むべきメモリセルのコントロールゲートに接続され
たワード線に負の高電圧を印加し、書き込むべきメモリ
セルのドレインに印加する電圧を、データにより、書き
込み電圧を変えるか、もしくは書き込み時間を変えるこ
とで多値データとしてメモリセルに書き込む。なお、こ
の時、書き込みとしきい値電圧を検証するベリファイと
を交互に行いながら、しきい値電圧を所望の値になるよ
うにする。
The writing, erasing and reading of these data are performed as follows. For a write operation, a high negative voltage is applied to the word line connected to the control gate of the memory cell to be written, and the voltage applied to the drain of the memory cell to be written is changed by the write voltage depending on the data, or the write time is changed. Is written to the memory cell as multi-value data. At this time, the threshold voltage is set to a desired value while alternately performing writing and verifying for verifying the threshold voltage.

【0036】消去動作は、先に説明した2値の場合と同
じ方法で、ブロック単位でもしくは一括して行う。
The erasing operation is performed in units of blocks or collectively by the same method as in the case of binary described above.

【0037】読み出し動作については、図7に示すよう
に、まず、読み出し電圧(例えば、2.3V)をワー
ド線に印加し、読み出すべきメモリセルに電流が流れる
(プリチャージされた電圧が低下する)かどうかを検出
する。電流が流れればメモリセルのデータは“00”か
“01”であると分かる。次に、読み出し電圧(例え
ば、1.3V)をワード線に印加し、これによりメモリ
セルに電流が流れれば(プリチャージされた電圧が低下
すれば)、メモリセルに書き込まれているデータが“0
0”と判定され、メモリセルに電流が流れない(プリチ
ャージされた電圧が低下しない)場合はデータ“01”
と読み出すことになる。
In the read operation, as shown in FIG. 7, first, a read voltage (for example, 2.3 V) is applied to a word line, and a current flows through a memory cell to be read (the precharged voltage decreases). ) To detect if. If a current flows, it can be determined that the data of the memory cell is "00" or "01". Next, a read voltage (for example, 1.3 V) is applied to the word line, and if a current flows through the memory cell (when the precharged voltage decreases), the data written in the memory cell is reduced. “0
If it is determined as “0” and no current flows through the memory cell (the precharged voltage does not decrease), the data “01”
Will be read.

【0038】一方、上記の読み出し電圧で電流が流れ
ない場合は、読み出し電圧(例えば、3.3V)をワ
ード線に印加することで、上記と同様な原理により、デ
ータ“10”とデータ“11”を読み出すことができ
る。このような読み出し方法は、1つの例であり他の方
法を用いてもよい。
On the other hand, when the current does not flow at the above read voltage, a read voltage (eg, 3.3 V) is applied to the word line, and the data “10” and the data “11” are applied according to the same principle as described above. "Can be read. Such a reading method is one example, and another method may be used.

【0039】上記のような読み出しの場合、図6に関し
て説明した回り込み電流により、各データのしきい値が
見かけ上高い側にシフトしたようになり、図7における
破線部(a)および(b)に示されるように、しきい値
分布の広がりが起こる。データ“11”が書き込まれた
メモリセルについては、最も高い読み出し電圧で読み
出すため、他のデータが書き込まれたメモリセルには電
流は流れず、よって、回り込み電流は発生せず、しきい
値の見かけ上の広がりは発生しない。一方、データ“0
0“が書き込まれたメモリセルは、逆に最も低い読み出
し電圧をワード線に印加して読み出すため、他のデー
タが書き込まれているメモリセルでは電流が流れない。
また、データ“00”が書き込まれたメモリセルについ
て、その近傍に存在するビット線にプリチャージされた
電位により、バックゲート効果が働き電流が流れにくく
なるため、回り込み電流は、データ“01”のメモリセ
ルおよびデータ“10”のメモリセルと比較して格段に
少ない。このため、データ“00”のしきい値の見かけ
上の広がりは、データ“01”およびデータ“10”の
場合に比べて無視できる。
In the case of reading as described above, the sneak current described with reference to FIG. 6 causes the threshold value of each data to be shifted to an apparently higher side, and the broken lines (a) and (b) in FIG. As shown in (1), the threshold distribution spreads. Since the memory cell to which data "11" is written is read at the highest read voltage, no current flows to the memory cell to which other data is written, so that no sneak current occurs, and No apparent spread occurs. On the other hand, data “0”
On the other hand, a memory cell in which “0” is written is read by applying the lowest read voltage to the word line, so that no current flows in a memory cell in which other data is written.
Further, in the memory cell in which the data “00” is written, the back gate effect operates and the current hardly flows due to the potential precharged to the bit line existing in the vicinity thereof. The number is much smaller than the memory cells and the memory cell of data “10”. Therefore, the apparent spread of the threshold value of data “00” can be ignored compared to the case of data “01” and data “10”.

【0040】上記のように、データ“01”もしくはデ
ータ“10”を読み出す際は、同一のワード線につなが
るメモリセルアレイの中のより低いしきい値をもったメ
モリセルを介して、回り込み電流が流れるという問題が
発生する。この不要な電流の影響を受け、前で説明した
ように、抵抗の高い拡散層で形成されたサブビット線の
電位が上昇し、本来読み出しを行うメモリセルに接続さ
れるビット線にプリチャージされた電圧の低下が減少
し、結果として図7に示すような、見かけ上しきい値分
布が高い値の方にシフトしたような広がりを見せる。
As described above, when data "01" or data "10" is read, a sneak current is generated via a memory cell having a lower threshold value in a memory cell array connected to the same word line. The problem of flowing occurs. Under the influence of this unnecessary current, as described above, the potential of the sub-bit line formed by the diffusion layer having a high resistance rises and is precharged to the bit line originally connected to the memory cell from which reading is performed. The decrease in the voltage is reduced, and as a result, as shown in FIG. 7, the threshold distribution apparently spreads toward a higher value.

【0041】このため、データ“01”とデータ“1
0”のしきい値分布の分離幅は、回り込み電流によるし
きい値分布の広がりが例えば0.2〜0.3V程度発生
すると、当初の0.6Vの狭い分離幅からさらに半減
し、読み出しマージンが低下してしまう。しきい値分布
の変位がさらに進むと、最悪の場合、読み出し誤りを起
こすこともある。また、読み出しマージンが減少すると
は、不揮発性半導体装置の製造条件を厳しくなり、使用
温度や電源電圧などの仕様についての要求も厳しくな
る。このような現状では、更なる多値化(4値以上)は
非常に困難となる。
Therefore, data "01" and data "1"
When the spread of the threshold distribution due to the sneak current occurs, for example, about 0.2 to 0.3 V, the separation width of the 0 "threshold distribution is further reduced by half from the initial narrow separation width of 0.6 V, and the read margin is reduced. When the displacement of the threshold distribution further advances, in the worst case, a read error may occur, and when the read margin decreases, the manufacturing conditions of the nonvolatile semiconductor device become severe, and Requirements for specifications such as temperature, power supply voltage, etc. also become strict, and in such a current situation, it is very difficult to further increase the number of values (more than four values).

【0042】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、 読み出し動作の
際、特に多値化したデータの読み出し動作においても十
分な読み出しマージンを確保できる、不揮発性半導体記
憶装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to ensure a sufficient read margin in a read operation, particularly in a read operation of multi-valued data. An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】本発明による不揮発性半
導体記憶装置は、複数のワード線と、複数のビット線
と、ソース領域、ドレイン領域、浮遊ゲートおよび制御
ゲートによりそれぞれ構成される複数のメモリセルであ
って、制御ゲートがワード線に接続されており、各メモ
リセルのソース領域と、同一のワード線に接続された隣
接のメモリセルのドレイン領域とが、共通して1本のビ
ット線に接続されている仮想接地型のアレイ構造を有す
る、複数のメモリセルと、を備えており、該複数のメモ
リセルのうち、1本のワード線に接続された複数の第1
のメモリセルは2以上のグループに分けられ、1グルー
プを単位に読み出し動作が行われるようになっており、
隣接の2つのグループの間には、メモリセル間の電流の
流れを阻止するためのアイソレーション手段が設けられ
ており、そのことにより上記目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising a plurality of word lines, a plurality of bit lines, a source region, a drain region, a floating gate, and a control gate. A control gate connected to a word line, and a source region of each memory cell and a drain region of an adjacent memory cell connected to the same word line share one bit line A plurality of memory cells having a virtual ground type array structure connected to a plurality of memory cells, and a plurality of first memory cells connected to one word line among the plurality of memory cells.
Are divided into two or more groups, and the read operation is performed in units of one group.
Isolation means is provided between two adjacent groups to prevent the flow of current between the memory cells, thereby achieving the above object.

【0044】ある実施形態では、前記アイソレーション
手段は、絶縁膜により形成されている。前記アイソレー
ション手段は、好ましくは、前記メモリセルのチャネル
領域に対応する領域に設けられている。
In one embodiment, the isolation means is formed of an insulating film. The isolation means is preferably provided in a region corresponding to a channel region of the memory cell.

【0045】ある実施形態では、前記アイソレーション
手段は、前記複数の第1のメモリセルよりしきい値の高
い状態の第2のメモリセルにより構成されている。前記
第2のメモリセルについて、消去動作が行われる前に一
度書き込み動作が行われている。
In one embodiment, the isolation means is constituted by a second memory cell having a higher threshold value than the plurality of first memory cells. A write operation is performed once on the second memory cell before the erase operation is performed.

【0046】ある実施形態では、前記第1のメモリセル
は、書き込みにより異なる値のしきい値が設定されるこ
とにより、複数のデータが記憶されている。
In one embodiment, a plurality of data are stored in the first memory cell by setting different threshold values by writing.

【0047】ある実施形態では、前記第1のメモリセル
に異なる値の複数のしきい値のデータが書き込まれる場
合、前記第2のメモリセルは、該複数のしきい値のうち
値が1番高いデータ、または2番高いデータが記憶され
ていることにより、該第2のメモリセルを用いて1つの
データが記憶される。
In one embodiment, when data of a plurality of thresholds having different values is written to the first memory cell, the second memory cell stores the first threshold value among the plurality of threshold values. Since high data or the second highest data is stored, one data is stored using the second memory cell.

【0048】読み出しにおいて、前記1グループについ
て、読み出しが行われる読み出しメモリセルのソース領
域は0Vの電圧が印加され、該読み出しメモリセルのド
レイン領域は1Vの電圧がプリチャージされた後にフロ
ーティング状態とされ、該1グループ内において、該読
み出しメモリセルの該ソース領域側のメモリセルに接続
されるすべてのビット線は0Vの電圧とされ、該読み出
しメモリセルの該ドレイン領域側のメモリセルに接続さ
れるすべてのビット線は1Vの電圧がプリチャージされ
た後にフローティング状態とされるようになっている。
In the read operation, for the one group, a source region of a read memory cell to be read is applied with a voltage of 0 V, and a drain region of the read memory cell is brought into a floating state after being precharged with a voltage of 1 V. In the one group, all the bit lines connected to the memory cell on the source region side of the read memory cell are set to a voltage of 0 V, and connected to the memory cell on the drain region side of the read memory cell. All bit lines are set to a floating state after a voltage of 1 V is precharged.

【0049】前記メモリセルのソース領域とドレイン領
域とはトランジスタを介して互いに接続されている。
The source and drain regions of the memory cell are connected to each other via a transistor.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下に、本発
明による不揮発性半導体記憶装置の第1の実施形態を説
明する.図8は、本発明による不揮発性半導体記憶装置
800の平面構成を示す。図8に示されるように、不揮
発性半導体記憶装置800は、複数のワード線WL(W
L0、WL1、......、WL31)と、複数のメインビ
ット線MBL(MBL0、MBL1、......、MBL
9)と、複数のメインビット線MBLにそれぞれ対応し
て設けられた複数のサブビット線SBL(SBL0、S
BL1、......、SBL9)と、複数のワード線WLと
複数のメインビット線MBLとの交差点付近に設けら
れ、マトリクス状に配列している複数の不揮発性半導体
メモリ素子(メモリセル)Mとを備えている。メインビ
ット線MBLはメタル層により形成され、サブビット線
SBLは拡散層により形成されている。不揮発性半導体
記憶装置800は、さらに、トランジスタTrを制御す
ることにより、所望のビット線(MBLおよびSBL)
を選択するためのセレクトゲート選択信号線SGを有す
る。セレクトゲート選択信号線SGに信号電圧を印加す
ることにより、この信号線に接続されるゲートをもつセ
レクトトランジスタTrがオン状態となる。なお、メモ
リセルMは、ソース22a、ドレイン22b、浮遊ゲー
ト24および制御ゲート26により構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described below. FIG. 8 shows a plan configuration of a nonvolatile semiconductor memory device 800 according to the present invention. As shown in FIG. 8, the nonvolatile semiconductor memory device 800 includes a plurality of word lines WL (W
L0, WL1,..., WL31) and a plurality of main bit lines MBL (MBL0, MBL1,.
9) and a plurality of sub-bit lines SBL (SBL0, SBL) provided corresponding to the plurality of main bit lines MBL, respectively.
BL1,..., SBL9) and a plurality of non-volatile semiconductor memory elements (memory cells) provided near intersections of the plurality of word lines WL and the plurality of main bit lines MBL and arranged in a matrix. ) M. The main bit line MBL is formed of a metal layer, and the sub bit line SBL is formed of a diffusion layer. The nonvolatile semiconductor memory device 800 further controls the transistor Tr so that the desired bit lines (MBL and SBL)
Select gate select signal line SG for selecting By applying a signal voltage to the select gate selection signal line SG, the select transistor Tr having a gate connected to this signal line is turned on. The memory cell M includes a source 22a, a drain 22b, a floating gate 24, and a control gate 26.

【0051】メインビット線MBLとサブビット線SB
Lとはメタル−拡散間コンタクト(図8において、黒四
角で示す)により互いに接続され、メモリセルMのソー
ス22aおよびドレイン22bは、拡散層(図8におい
て、黒丸で示す)によりサブビット線SBLに接続され
ている。メモリセルMのソース22aと、同一のワード
線WLに接続された隣接のメモリセルMのドレイン22
bとが、共通して1本のサブビット線SBLに接続され
ており、仮想接地型のアレイ構造となっている。
Main bit line MBL and sub bit line SB
L is connected to each other by a metal-diffusion contact (indicated by a black square in FIG. 8), and the source 22a and the drain 22b of the memory cell M are connected to the sub-bit line SBL by a diffusion layer (indicated by a black circle in FIG. 8). It is connected. The source 22a of the memory cell M and the drain 22 of the adjacent memory cell M connected to the same word line WL
b are commonly connected to one sub-bit line SBL to form a virtual ground type array structure.

【0052】さらに、不揮発性半導体記憶装置800に
おいて、1本のワード線WLに接続された複数のメモリ
セルM(第1のメモリセル)は2以上のグループに分け
られ、隣接の2つのグループの間には、メモリセル間の
電流の流れを阻止するためのアイソレーション構造(ア
イソレーション手段)ISが設けられている。図8にお
いて、隣接するメモリセルM07とM09のソースとド
レインが共有するサブビット線SBLが分離されている
部位がアイソレーション構造ISの領域となっている。
ここでは、同一のワード線WLにつながったメモリセル
Mの8個を1グループとし、各グループ毎にアイソレー
ション構造を配置し、このパターンを繰り返すものとな
っている。本発明において、読み出し動作は、1グルー
プを単位で行われる。なお、図8において、8個のメモ
リセルMが1グループを構成しているが,1グループ内
のメモリセルMの数は8に限定されることなく、他の値
にしてもよいことは言うまでもない。
Further, in the nonvolatile semiconductor memory device 800, a plurality of memory cells M (first memory cells) connected to one word line WL are divided into two or more groups, and two adjacent groups are divided into two groups. An isolation structure (isolation means) IS for preventing a current flow between the memory cells is provided therebetween. In FIG. 8, the region where the sub-bit line SBL shared by the sources and drains of the adjacent memory cells M07 and M09 is separated is the region of the isolation structure IS.
Here, eight memory cells M connected to the same word line WL constitute one group, an isolation structure is arranged for each group, and this pattern is repeated. In the present invention, the read operation is performed in units of one group. In FIG. 8, eight memory cells M constitute one group. However, it is needless to say that the number of memory cells M in one group is not limited to eight and may be another value. No.

【0053】なお、図8においては、アイソレーション
手段ISは、各行に、同一な間隔でかつ横方向において
同様な位置に設けられているように示されているが、本
発明はこのことに限定されない。ワード線毎にアイソレ
ーション手段ISの位置が異なってもよい。これは下記
の実施形態についても同様である。
In FIG. 8, the isolation means IS are shown at the same interval in each row and at the same position in the horizontal direction, but the present invention is not limited to this. Not done. The position of the isolation means IS may be different for each word line. This is the same for the following embodiments.

【0054】不揮発性半導体記憶装置800の断面構造
について、図9を用いて説明する。図9は図8における
線IX-IXに沿った断面図である。
The sectional structure of the nonvolatile semiconductor memory device 800 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.

【0055】不揮発性半導体記憶装置800は、基板
(p-ウェル)20にサブビット線SBLを構成する拡
散層21が形成されており、拡散層21の一部がメモリ
セルMのソース22aおよびドレイン22bを構成す
る。ソース22aとドレイン22bとの間にはチャネル
領域22cが存在する。さらに、基板20の上には、層
間絶線層23を介してフローティングゲート24、コン
トロールゲート26が設けられている。コントロールゲ
ート26は、ワード線WLにより互いに接続されてい
る。ワード線WLの上部には、層間絶線層23を介して
メインビット線MBLが設けられている。なお、隣り合
うフローティングゲート24の端部下方に設けた、隣接
の2つのメモリセルMの共通のサブビット線SBLは、
ソース22a側とドレイン22b側とでドナー濃度が異
なっている。
In the nonvolatile semiconductor memory device 800, a diffusion layer 21 forming a sub-bit line SBL is formed in a substrate (p-well) 20, and a part of the diffusion layer 21 is formed by a source 22a and a drain 22b of the memory cell M. Is configured. A channel region 22c exists between the source 22a and the drain 22b. Further, a floating gate 24 and a control gate 26 are provided on the substrate 20 via an interlayer insulation layer 23. The control gates 26 are connected to each other by word lines WL. A main bit line MBL is provided above the word line WL via an interlayer insulation layer 23. Note that a common sub-bit line SBL of two adjacent memory cells M provided below an end portion of the adjacent floating gate 24 is
The donor concentration differs between the source 22a side and the drain 22b side.

【0056】本実施形態において、アイソレーション構
造ISは、メモリセルMのチャネル領域22cに対応す
る領域、すなわち、本来メモリセルMのフローティング
ゲート24の下部に位置するチャネル領域22cとなる
べき部分に形成されている。その形成方法について、例
えば、本来チャネル領域22cとなる領域をエッチング
にて取り除き、酸化膜などの絶縁膜を用いてトレンチ分
離を行うなどの既知の技術で形成可能であるが、ここで
はシャロートレンチアイソレーションで形成するのが好
ましい。このような構成では、アイソレーション領域の
上にはフローティングゲート24などを本来のメモリセ
ル同様に配置するため、フローティングゲート24など
が等間隔の規則性をもつパターンを維持したまま、アイ
ソレーション構造ISを形成できる。
In this embodiment, the isolation structure IS is formed in a region corresponding to the channel region 22c of the memory cell M, that is, a portion which is to be the channel region 22c originally located below the floating gate 24 of the memory cell M. Have been. The formation method can be formed by a known technique such as, for example, removing a region that originally becomes the channel region 22c by etching and performing trench isolation using an insulating film such as an oxide film. It is preferable to form them by ration. In such a configuration, since the floating gate 24 and the like are arranged on the isolation region in the same manner as the original memory cells, the floating gate 24 and the like maintain an isolation structure IS while maintaining a pattern having regular intervals. Can be formed.

【0057】以下に、図10を参照しながら、本発明の
不揮発性半導体記憶装置800を用いた読み出し動作を
説明する。なお、書き込みおよび消去動作は、基本的に
は従来技術に関して述べた方法と同様であるので、その
説明を省略する。
Hereinafter, a read operation using the nonvolatile semiconductor memory device 800 of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the writing and erasing operations are basically the same as those described in connection with the related art, so that the description thereof will be omitted.

【0058】図10では、説明を簡略化するために、読
み出しを行うメモリセルM2のコントロールゲート26
が接続されているワード線WL、およびそれに接続され
ているメモリセルM1〜M9のみが示されている。図8
に示すようなメインビット線MBL、セレクトトランジ
スタTrなどは省略している。
In FIG. 10, for the sake of simplicity, the control gate 26 of the memory cell M2 from which data is to be read is shown.
Are connected, and only the memory cells M1 to M9 connected thereto are shown. FIG.
The main bit line MBL, select transistor Tr, and the like shown in FIG.

【0059】1本のワード線につながるメモリセルMの
読み出し動作は、1つのメモリセルMの読み出し動作を
8回繰り返すことで、全メモリセルMを読み出ようにし
ている。また、メモリセルMのしきい値は、従来技術の
場合と同様に、書き込み状態については2V以下、消去
状態については4V以上の値とする。ここでは、メモリ
セルM2を読み出す場合を例に説明する。
In the read operation of the memory cells M connected to one word line, the read operation of one memory cell M is repeated eight times so that all the memory cells M are read. Further, the threshold value of the memory cell M is set to 2 V or less in the writing state and 4 V or more in the erasing state, as in the case of the related art. Here, a case where the memory cell M2 is read will be described as an example.

【0060】まず、ワード線WLには読み出し用電圧と
して、例えば、3Vの電圧が印加される。メモリセルM
2のソース22aにつながるサブビット線SBL1には
0Vの電圧が印加される。さらにメモリセルM2のソー
ス22a側に隣接するメモリセルM1のソース22aに
つながるサブビット線SBL0にも0Vの電圧が印加さ
れる。これは、抵抗の高い拡散層で形成されているサブ
ビット線SBLが、読み出し時に流れる電流により電位
が0Vから浮き上がることを抑制するためのものであ
る。これにより、メモリセルM1が書き込み状態でしき
い値が低い値(2V以下)であってもメモリセルM1を
介して回り込み電流が流れることはない。
First, a voltage of, for example, 3 V is applied to the word line WL as a read voltage. Memory cell M
A voltage of 0 V is applied to the sub bit line SBL1 connected to the second source 22a. Further, a voltage of 0 V is applied to the sub bit line SBL0 connected to the source 22a of the memory cell M1 adjacent to the source 22a of the memory cell M2. This is to prevent the potential of the sub-bit line SBL formed of a diffusion layer having a high resistance from rising from 0 V due to a current flowing at the time of reading. Thus, even when the memory cell M1 has a low threshold value (2 V or less) in the written state, no sneak current flows through the memory cell M1.

【0061】一方、読み出しを行うメモリセルM2のド
レイン22bに接続されているビット線SBL2は、プ
リチャージとして1Vの電圧を印加した後、フローティ
ング状態にする。さらに、メモリM2のドレイン22b
側のメモリセルM3〜M8のドレイン22bに接続され
ているサブビット線SBL3〜SBL8も、1Vの電圧
をプリチャージした後、フローティング状態にする。図
10に示すような電圧印加パターンを、8メモリセル
(1グループ)毎に繰り返す。
On the other hand, the bit line SBL2 connected to the drain 22b of the memory cell M2 from which data is to be read is brought into a floating state after applying a voltage of 1 V as precharge. Further, the drain 22b of the memory M2
The sub bit lines SBL3 to SBL8 connected to the drains 22b of the memory cells M3 to M8 on the side are also brought into a floating state after precharging with a voltage of 1V. The voltage application pattern as shown in FIG. 10 is repeated for every eight memory cells (one group).

【0062】このような電圧印加により、メモリセルM
3〜M8が書き込み状態でしきい値の低い値(2V以
下)となっていても、バックゲート効果により、メモリ
セルM3〜M8を介して回り込み電流が流れることはな
い。よって、発生する電流は読み出すべきメモリセルM
2を流れる電流のみとなる。メモリセルM2が書き込み
状態の場合、セルに電流が流れ、それにより1Vの電位
にプリチャージされたドレイン電圧が低下する。一方、
メモリセルM2が消去状態であれば、セルに電流が流れ
ないため、1Vにプリチャージされた電圧は低下しない
ことになる。このドレイン電圧の変化を、ドレインにつ
ながっているビット線に接続されているセンス回路(不
図示)にて検出し、データ“1”またはデータ“0”と
して読み出すことになる。
By applying such a voltage, the memory cell M
Even if 3-M8 has a low threshold value (2 V or less) in the written state, no sneak current flows through memory cells M3-M8 due to the back gate effect. Therefore, the generated current depends on the memory cell M to be read.
2 only. When the memory cell M2 is in a write state, a current flows through the cell, and the drain voltage precharged to a potential of 1 V decreases. on the other hand,
When the memory cell M2 is in the erased state, no current flows through the cell, so that the voltage precharged to 1 V does not decrease. This change in the drain voltage is detected by a sense circuit (not shown) connected to the bit line connected to the drain, and is read as data “1” or data “0”.

【0063】この読み出し動作を、アイソレーション構
造IS間の各メモリセルMに対し行うことで、同一のワ
ード線につながっている全てのメモリセルMの読み出し
を完了することができる。本実施形態では、8回の上記
の読み出し動作を行うことで、同一のワード線につなが
っているすべてのメモリセルMの読み出しを完了するこ
とができる。
By performing this read operation on each memory cell M between the isolation structures IS, it is possible to complete reading of all the memory cells M connected to the same word line. In the present embodiment, by performing the above-described read operation eight times, the read operation of all the memory cells M connected to the same word line can be completed.

【0064】本実施態様によれば、不要な回り込み電流
が発生しないため、従来技術で問題となった見かけ上、
しきい値が高い状態として検出されることによるしきい
値分布の広がりはなく、その結果、読み出しマージンが
不要に狭くなってしまう問題は解決できる。
According to the present embodiment, since unnecessary sneak current does not occur, apparently a problem in the prior art appears.
There is no spread of the threshold distribution due to detection as a state where the threshold is high, and as a result, the problem that the read margin becomes unnecessarily narrow can be solved.

【0065】また、本実施形態において、上述したよう
に、アイソレーション構造ISがメモリセルMのチャネ
ル領域22cに対応する領域に設けられるので、フロー
ティングゲート24などが等間隔の規則性をもつパター
ンを維持したまま、アイソレーション構造ISを形成で
きる。このことは、特性の揃った安定したメモリセルの
形成に寄与する。フローティングゲートの形状などは、
通常、メモリセルの特性に大きな影響を与える。その形
状の精度は製造工程における露光条件やエッチング条件
により左右されるが、これらの条件は先のパターンの影
響を強く受ける。本実施形態によれば、規則性を保った
フローティングゲートのパターンを維持することがで
き、規則性が崩れた際に発生する露光時の光の干渉の影
響によるフローティングゲートなどの形状のばらづきは
発生せず、特性の揃ったかつ安定したメモリセルを形成
できる。
In the present embodiment, as described above, since the isolation structure IS is provided in the region corresponding to the channel region 22c of the memory cell M, a pattern in which the floating gate 24 and the like have regularity at equal intervals is formed. While maintaining this, the isolation structure IS can be formed. This contributes to the formation of a stable memory cell having uniform characteristics. The shape of the floating gate
Usually, this has a great effect on the characteristics of the memory cell. The precision of the shape depends on the exposure conditions and etching conditions in the manufacturing process, but these conditions are strongly affected by the above-mentioned pattern. According to the present embodiment, it is possible to maintain the pattern of the floating gate that maintains regularity, and the variation in the shape of the floating gate and the like due to the influence of light interference at the time of exposure that occurs when the regularity is lost. A memory cell with uniform characteristics and no generation can be formed.

【0066】(第2の実施形態)以下に、本発明による
不揮発性半導体記憶装置の第2の実施形態を説明する。
本実施形態と第1の実施形態との違いは、アイソレーシ
ョン手段として、絶縁膜を用いたトレンチ分離によるア
イソレーション構造IS(第1の実施形態関係の図9参
照)の代わりに、他のメモリセルよりしきい値の高いメ
モリセルを用いる点にある。より詳細には、本実施形態
では、アイソレーション構造ISを特別に設けることな
く、例えば、しきい値の高い消去状態のメモリセルをア
イソレーション手段とする。なお、本実施形態による不
揮発性半導体記憶装置の、アイソレーション手段以外の
構成は第1の実施形態の場合と同様である。
(Second Embodiment) A nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention will be described below.
The difference between the present embodiment and the first embodiment is that, instead of the isolation structure IS (see FIG. 9 relating to the first embodiment) by trench isolation using an insulating film as an isolation means, another memory is used. The point is that a memory cell having a higher threshold than the cell is used. More specifically, in the present embodiment, for example, a memory cell in an erased state having a high threshold value is used as the isolation means without specially providing the isolation structure IS. The configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment other than the isolation unit is the same as that of the first embodiment.

【0067】図11を参照しながら、本実施形態の不揮
発性半導体記憶装置を用いた読み出し動作を説明する。
図11は図10に示す構成に基本的には対応しており、
説明を簡略化するために、読み出しを行うメモリセルM
2のコントロールゲート26が接続されているワード線
WL、およびそれに接続されている一部のメモリセルM
1、M2、M3、M4、M5、......、Mnのみが示さ
れている。図8に示すようなメインビット線MBL、セ
レクトトランジスタTrなどは省略している。なお、書
き込みおよび消去動作は、基本的には従来技術に関して
述べた方法と同様であるのでその説明を省略する。
A read operation using the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 11 basically corresponds to the configuration shown in FIG.
To simplify the description, the memory cell M from
Word line WL to which two control gates 26 are connected, and some memory cells M connected thereto.
Only 1, M2, M3, M4, M5,..., Mn are shown. The main bit line MBL, select transistor Tr, and the like as shown in FIG. 8 are omitted. Note that the writing and erasing operations are basically the same as those described in connection with the prior art, so that the description thereof will be omitted.

【0068】図11において、メモリセルMn(第2の
メモリセル)がアイソレーション手段として機能する。
メモリセルMnは、その間に存在するメモリセルM1,
M2,M3,......(第1のメモリセル)より高いしきい
値、例えば4〜6Vのしきい値の状態(ここでは、消去
状態)となっている。メモリセルMnで形成したアイソ
レーション手段を同一のワード線につながっているメモ
リセルの例えば、8個毎に配置することで、第1の実施
形態で説明したとおりの読み出し動作を行うことができ
る。
In FIG. 11, a memory cell Mn (second memory cell) functions as isolation means.
The memory cell Mn is a memory cell M1,
.. (First memory cell), for example, a threshold value of 4 to 6 V (here, an erased state). By arranging the isolation means formed of the memory cells Mn for every eight memory cells connected to the same word line, for example, the read operation as described in the first embodiment can be performed.

【0069】メモリセルM2を読み出す場合を例に説明
する。1本のワード線につながるメモリセルMの読み出
し動作は、図10の場合と同様に、1つのメモリセルM
の読み出し動作を8回繰り返すことで、全メモリセルM
を読み出ようにしている。また、メモリセルMのしきい
値は、従来技術の場合と同様に、書き込み状態について
は2V以下、消去状態については4V以上の値とする。
The case where the memory cell M2 is read will be described as an example. The read operation of the memory cell M connected to one word line is performed in the same manner as in the case of FIG.
Is repeated eight times, so that all the memory cells M
Is trying to read. Further, the threshold value of the memory cell M is set to 2 V or less in the writing state and 4 V or more in the erasing state, as in the case of the related art.

【0070】まず、読み出しを行うべきメモリセルM2
のコントロールゲート26が接続されているワード線W
Lには例えば、3Vの電圧を印加する。そして、メモリ
セルM2のソース22aには0Vの電圧を印加する。一
方、サブビット線SBL2は、1Vの電圧にプリチャー
ジした後、フローティング状態にする。また、メモリセ
ルM2のソース22a側につながるメモリセル(メモリ
セルMnとメモリセルM1との間にさらにメモリセルが
存在する場合)のドレインに接続するサブビット線SB
Lには0Vの電圧を印加する。一方、メモリM2のドレ
イン22b側につながるメモリセル(M3、M4、M
5、......)のサブビット線(SBL3、SBL
4、......)は1Vの電圧にプリチャージした後、フロ
ーティング状態にする。
First, the memory cell M2 to be read is
Word line W to which the control gate 26 is connected
For example, a voltage of 3 V is applied to L. Then, a voltage of 0 V is applied to the source 22a of the memory cell M2. On the other hand, the sub-bit line SBL2 is brought into a floating state after being precharged to a voltage of 1V. The sub-bit line SB connected to the drain of the memory cell connected to the source 22a of the memory cell M2 (when there is another memory cell between the memory cell Mn and the memory cell M1).
A voltage of 0 V is applied to L. On the other hand, memory cells (M3, M4, M4) connected to the drain 22b side of the memory M2
5,...) Sub-bit lines (SBL3, SBL
4,...) Are precharged to a voltage of 1 V and then set to a floating state.

【0071】このような電圧印加により、メモリセルM
3、M4、M5、......が書き込み状態でしきい値の低
い値(2V以下)となっていても、バックゲート効果に
より、これらのメモリセルMを介して回り込み電流が流
れることはない。よって、発生する電流は読み出すべき
メモリセルM2を流れる電流のみとなる。メモリセルM
2が書き込み状態の場合、セルに電流が流れ、それによ
り1Vの電位にプリチャージされたドレイン電圧が低下
する。一方、メモリセルM2が消去状態であれば、セル
に電流が流れないため、1Vにプリチャージされた電圧
は低下しないことになる。このドレイン電圧の変化を、
ドレインにつながっているビット線に接続されているセ
ンス回路(不図示)にて検出し、データ“1”またはデ
ータ“0”として読み出すことになる。
By applying such a voltage, the memory cell M
Even if 3, M4, M5,... Have a low threshold value (2 V or less) in the written state, a sneak current flows through these memory cells M due to the back gate effect. There is no. Therefore, the generated current is only the current flowing through the memory cell M2 to be read. Memory cell M
When 2 is in the written state, a current flows through the cell, thereby lowering the drain voltage precharged to a potential of 1V. On the other hand, when the memory cell M2 is in the erased state, no current flows through the cell, so that the voltage precharged to 1 V does not decrease. This change in drain voltage is
The data is detected by a sense circuit (not shown) connected to the bit line connected to the drain, and is read as data “1” or data “0”.

【0072】この読み出し動作を、アイソレーション手
段のメモリセルMn間の各メモリセルに対し行うこと
で、同一のワード線につながっている全てのメモリセル
Mの読み出しを完了することができる。本実施形態で
は、8回の上記の読み出し動作を行うことで、同一のワ
ード線につながっているすべてのメモリセルMの読み出
しを完了することができる。
By performing this read operation on each memory cell between the memory cells Mn of the isolation means, the read operation of all the memory cells M connected to the same word line can be completed. In the present embodiment, by performing the above-described read operation eight times, the read operation of all the memory cells M connected to the same word line can be completed.

【0073】本実施態様によれば、不要な回り込み電流
が発生しないため、従来技術で問題となった見かけ上、
しきい値が高い状態として検出されることによるしきい
値分布の広がりはなく、その結果、読み出しマージンが
不要に狭くなってしまう問題は解決できる。
According to this embodiment, since unnecessary sneak current does not occur, apparently a problem in the prior art
There is no spread of the threshold distribution due to detection as a state where the threshold is high, and as a result, the problem that the read margin becomes unnecessarily narrow can be solved.

【0074】本実施形態によれば、装置の全てのレイア
ウトの規則性が、アイソレーション手段の形成により乱
されることなく完全に保つことができる。このため、同
一な露光条件やエッチング条件により、記憶/再生など
を行う通常のメモリセルおよびアイソレーション手段と
してのメモリセルを形成できる。すなわち、特性のそろ
ったメモリセルを、アイソレーション形成の影響を受け
ることなく安定して製造することができる。
According to the present embodiment, the regularity of all the layouts of the device can be completely maintained without being disturbed by the formation of the isolation means. Therefore, under the same exposure conditions and etching conditions, a normal memory cell for performing storage / reproduction and a memory cell as an isolation means can be formed. That is, a memory cell having uniform characteristics can be stably manufactured without being affected by isolation formation.

【0075】本実施形態に関し、アイソレーション手段
用のメモリセルMnについて、他のメモリセルと共に消
去を行う際に、消去電圧を印加する直前にメモリセルM
nに書き込み電圧を印加して書き込みを行うことが好ま
しい。すなわち、一旦、アイソレーション手段用のメモ
リセルMnのしきい値を低下させることで、フローティ
ングゲートの電位が過大に上昇しないようにする。こう
することにより、アイソレーション用のメモリセルMn
が消去電圧の印加のみとなって、過度の消去によるフロ
ーティングゲートの電位の上昇が、フローティングゲー
トを覆う絶縁膜に過大な電界ストレスをかけ続けること
でメモリセルの信頼性が損なう、という危険性が避けら
れる。
In this embodiment, when erasing is performed with respect to the memory cell Mn for the isolation means together with other memory cells, the memory cell M is used immediately before the erasing voltage is applied.
It is preferable to perform writing by applying a writing voltage to n. That is, once lowering the threshold value of the memory cell Mn for the isolation means, the potential of the floating gate is prevented from rising excessively. By doing so, the memory cell Mn for isolation is used.
However, there is a danger that the potential of the floating gate will increase due to excessive erasing, and that the reliability of the memory cell will be impaired due to the continued application of excessive electric field stress to the insulating film covering the floating gate. can avoid.

【0076】以上の説明は2値のしきい値をもつメモリ
セルについて行ったが、本発明は、より高集積化を図る
ために一つのメモリセルに3値以上のしきい値を導入す
る多値技術を応用する場合でも適用できる。より具体的
には本発明は、不要な回り込み電流に起因する読み出し
時のしきい値分布の広がりを防止できるから、多値化に
より読み出しマージンが減少する状況に対してその有効
性が発揮できる。また、多値化とは別に、半導体記憶装
置の低消費電力化に向けて、低電圧化に伴う読み出しマ
ージンが減少する場合でも、本発明は有効である。
Although the above description has been made with respect to a memory cell having a binary threshold value, the present invention is directed to a multi-level memory system in which three or more threshold values are introduced into one memory cell in order to achieve higher integration. It can be applied even when applying value technology. More specifically, the present invention can prevent the spread of the threshold distribution at the time of reading due to unnecessary sneak current, and thus can exhibit its effectiveness in a situation where the read margin is reduced due to multi-valued data. The present invention is effective even when the read margin associated with lowering the voltage is reduced in order to reduce the power consumption of the semiconductor memory device, separately from the multi-valued operation.

【0077】多値化を導入した場合、第2の実施形態に
おけるアイソレーション手段用のメモリセルMnを利用
して、データ訂正用のECC(Error Correcting Cod
e)データを書き込んでおくことができる。この場合、
アイソレーション手段用メモリセルMnには、最もしき
い値の高い値(図7における“11”の状態)、および
一つレベルが低いしきい値の値(図7における“10”
の状態)のいずれかをデータとして書き込むことで、E
CC用データを記憶させることができる。
In the case where multi-level conversion is introduced, an ECC (Error Correcting Cod) for data correction is utilized by using the memory cell Mn for the isolation means in the second embodiment.
e) Data can be written. in this case,
The memory cell Mn for the isolation means has the highest threshold value (state “11” in FIG. 7) and the threshold value one level lower (“10” in FIG. 7).
State) is written as data,
CC data can be stored.

【0078】一定のデータ列毎にこのECCデータを付
加することにより、データ列の記憶に誤りが生じていて
も、誤りを検出し、あるいはさらに訂正も可能となる。
これにより、高集積化された半導体記憶装置の、記憶装
置としての高信頼性化を実現することができる。このよ
うに、2つのしきい値状態のメモリセルMnを用いるこ
とで、アイソレーション手段は、その本来のアイソレー
ションの役割を果すと同時に、データ記憶用としても使
用可能である。これにより、メモリセルを高い効率で利
用することができる。
By adding this ECC data for each fixed data string, even if an error has occurred in the storage of the data string, the error can be detected or further corrected.
This makes it possible to realize a highly integrated semiconductor memory device with high reliability as a memory device. As described above, by using the memory cells Mn in the two threshold states, the isolation means can fulfill its original role of isolation and can be used for data storage. Thereby, the memory cells can be used with high efficiency.

【0079】なお、第1および第2の実施形態では、ア
イソレーション手段を同一のワード線につながるメモリ
セルの8個(1グループ)毎に配置する場合を例に説明
したが、本発明はこのことに限定されない。1グループ
を例えば16個のメモリセルにしても良く、要するに
は、アイソレーション手段を一定間隔で適宜配置すれば
よい。
In the first and second embodiments, the case where the isolation means is arranged for every eight (one group) of memory cells connected to the same word line has been described as an example. It is not limited to this. One group may be made up of, for example, 16 memory cells. In short, the isolation means may be appropriately arranged at regular intervals.

【0080】また、上記説明では、消去状態をしきい値
の高い状態としていたが、消去状態および書き込み状態
とは初期状態をどうするかの定義の問題であり、書き込
み状態をしきい値の高い状態とし、消去状態をしきい値
の低い状態としても、本発明は適用できる。書き込み状
態をしきい値の高い状態と定義した場合、第2の実施形
態におけるアイソレーション手段用のメモリセルは、し
きい値の高い状態(書き込み状態)のメモリセルを用い
ることは変わりがない。
In the above description, the erased state is set to a state with a high threshold. However, the erased state and the written state are problems of the definition of the initial state. The present invention is applicable even if the erased state is a state with a low threshold. When the write state is defined as a state with a high threshold value, the memory cell for the isolation means in the second embodiment still uses a memory cell in a state with a high threshold value (write state).

【0081】以上の説明では、ACT型フラッシュメモ
リを用いて行ったが、本発明はACT型フラッシュメモ
リに限られるものではなく、隣接するメモリセルでビッ
ト線を共有化する仮想接地型アレイ構造をもつ不揮発性
半導体記憶装置であれば、同様な効果が得られる。そし
て、高集積化を図るために拡散層や微細配線のような高
抵抗の配線(ビット線)を用いて仮想接地型アレイ構造
を構成する不揮発性半導体記憶装置に対しては、本発明
は特に有効である。
In the above description, the ACT type flash memory is used. However, the present invention is not limited to the ACT type flash memory, and a virtual ground type array structure in which adjacent memory cells share a bit line is used. The same effect can be obtained if the nonvolatile semiconductor memory device has the same function. The present invention is particularly applicable to a nonvolatile semiconductor memory device in which a virtual ground type array structure is formed by using a high-resistance wiring (bit line) such as a diffusion layer or a fine wiring in order to achieve high integration. It is valid.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、例
えばACT型フラッシュメモリ素子をアレイ状に配列し
た、同一ビット線を2つのメモリセルが共有する仮想接
地アレイ構造をもつ不揮発性半導体記憶装置において、
ある一定間隔で不揮発性メモリ素子の間にアイソレーシ
ョン手段を挿入することにより、メモリセル間で互いの
データ干渉のないデータ読み出し動作を実現することが
できる。
As described above, according to the present invention, for example, a nonvolatile semiconductor memory having a virtual ground array structure in which two memory cells share the same bit line in which ACT type flash memory elements are arranged in an array, for example. In the device,
By inserting isolation means between the non-volatile memory elements at certain intervals, a data read operation without data interference between memory cells can be realized.

【0083】また、アイソレーション手段を構成する絶
縁膜による構造を通常セルのチャネル領域となるべき所
に配置することにより、フローティングゲートおよびビ
ット線を一定間隔で連続的に形成することができ、プロ
セス中のフォト工程でのばらつきを抑えることが可能と
なる。さらに、アイソレーション手段を通常のメモリセ
ルで形成し、そのメモリセルをデータ補正用の補助メモ
リとして使用することにより、アイソレーション手段に
よるエリアペナルティを最小限に抑えることができる。
Further, by arranging the structure made of the insulating film constituting the isolation means at the place where the channel region of the normal cell is to be formed, the floating gate and the bit line can be formed continuously at a constant interval. Variations in the middle photo process can be suppressed. Further, by forming the isolation means with normal memory cells and using the memory cells as auxiliary memories for data correction, it is possible to minimize the area penalty caused by the isolation means.

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

【図1】従来例によるACT型フラッシュメモリの平面
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a planar configuration of an ACT type flash memory according to a conventional example.

【図2】図1における線II-IIに沿った断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】書き込み時に各部分に印加される電圧を示した
従来例のACT型フラッシュメモリの平面構成を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a plan configuration of a conventional ACT type flash memory showing a voltage applied to each part at the time of writing.

【図4】消去時に各部分に印加される電圧を示した従来
例のACT型フラッシュメモリの平面構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a plan configuration of a conventional ACT type flash memory showing voltages applied to respective portions at the time of erasing;

【図5】読み出し時に各部分に印加される電圧を示した
従来例のACT型フラッシュメモリの平面構成を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a planar configuration of a conventional ACT type flash memory showing voltages applied to respective parts at the time of reading.

【図6】従来例による読み出し動作における問題を示す
ための図1の構成の部分的な平面図。
FIG. 6 is a partial plan view of the configuration of FIG. 1 showing a problem in a read operation according to a conventional example.

【図7】4値のデータをメモリセルに記憶する場合の、
各データについてのしきい値分布の概略を示す図。
FIG. 7 illustrates a case where four-level data is stored in a memory cell.
The figure which shows the outline of the threshold value distribution about each data.

【図8】本発明による不揮発性半導体記憶装置の平面構
成を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a plan configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図9】図8における線IX-IX に沿った断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 8;

【図10】第1の実施形態による、読み出し時に各部分
に印加される電圧を示した図9の構成の部分的な平面
図。
FIG. 10 is a partial plan view of the configuration of FIG. 9 showing voltages applied to respective parts at the time of reading according to the first embodiment;

【図11】第2の実施形態による、読み出し時に各部分
に印加される電圧を示した図9の構成の部分的な平面
図。
FIG. 11 is a partial plan view of the configuration of FIG. 9 showing voltages applied to respective parts at the time of reading according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IS アイソレーション手段 M メモリセル MBL メインビット線 SBL サブビット線 SG セレクトゲート選択信号線 Tr セレクトトランジスタ WL ワード線 22a ソース 22b ドレイン 24 フローティングゲート 26 コントロールゲート IS Isolation means M Memory cell MBL Main bit line SBL Sub bit line SG Select gate select signal line Tr Select transistor WL Word line 22a Source 22b Drain 24 Floating gate 26 Control gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/788 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/788 29/792

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のワード線と、 複数のビット線と、 ソース領域、ドレイン領域、浮遊ゲートおよび制御ゲー
トによりそれぞれ構成される複数のメモリセルであっ
て、制御ゲートがワード線に接続されており、各メモリ
セルのソース領域と、同一のワード線に接続された隣接
のメモリセルのドレイン領域とが、共通して1本のビッ
ト線に接続されている仮想接地型のアレイ構造を有す
る、複数のメモリセルと、 を備えており、 該複数のメモリセルのうち、1本のワード線に接続され
た複数の第1のメモリセルは2以上のグループに分けら
れ、1グループを単位に読み出し動作が行われるように
なっており、隣接の2つのグループの間には、メモリセ
ル間の電流の流れを阻止するためのアイソレーション手
段が設けられている、不揮発性半導体記億装置。
1. A plurality of memory cells each including a plurality of word lines, a plurality of bit lines, a source region, a drain region, a floating gate, and a control gate, wherein the control gate is connected to the word line. A source region of each memory cell and a drain region of an adjacent memory cell connected to the same word line have a virtual ground type array structure commonly connected to one bit line; A plurality of memory cells, wherein a plurality of first memory cells connected to one word line are divided into two or more groups, and the plurality of memory cells are read in units of one group. An operation is performed, and a non-volatile semiconductor device is provided between two adjacent groups, provided with an isolation unit for preventing a current flow between the memory cells. Body Symbol billion devices.
【請求項2】 前記アイソレーション手段は、絶縁膜に
より形成されている、請求項1に記載の不揮発性半導体
記億装置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said isolation means is formed of an insulating film.
【請求項3】 前記アイソレーション手段は、前記メモ
リセルのチャネル領域に対応する領域に設けられてい
る、請求項2に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 said isolation means is provided in a region corresponding to a channel region of said memory cell.
【請求項4】 前記アイソレーション手段は、前記複数
の第1のメモリセルよりしきい値の高い状態の第2のメ
モリセルにより構成されている、請求項1に記載の不揮
発性半導体記億装置。
4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said isolation means is constituted by a second memory cell having a higher threshold value than said plurality of first memory cells. .
【請求項5】 前記第2のメモリセルについて、消去動
作が行われる前に一度書き込み動作が行われている、請
求項4に記載の不揮発性半導体記億装置。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein a write operation is performed once on the second memory cell before an erase operation is performed.
【請求項6】 前記第1のメモリセルは、書き込みによ
り異なる値のしきい値が設定されることにより、複数の
データが記憶されている、請求項1から5のいずれかに
記載の不揮発性半導体記億装置。
6. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein a plurality of data are stored in the first memory cell by setting different threshold values by writing. Semiconductor storage device.
【請求項7】 前記第1のメモリセルに異なる値の複数
のしきい値のデータが書き込まれる場合、前記第2のメ
モリセルは、該複数のしきい値のうち値が1番高いデー
タ、または2番高いデータが記憶されていることによ
り、該第2のメモリセルを用いて1つのデータが記憶さ
れる、請求項4または5に記載の不揮発性半導体記憶装
置。
7. When the data of a plurality of thresholds having different values are written in the first memory cell, the second memory cell stores the data having the highest value among the plurality of thresholds, 6. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 4, wherein one data is stored using the second memory cell by storing the second highest data.
【請求項8】 読み出しにおいて、前記1グループにつ
いて、読み出しが行われる読み出しメモリセルのソース
領域は0Vの電圧が印加され、該読み出しメモリセルの
ドレイン領域は1Vの電圧がプリチャージされた後にフ
ローティング状態とされ、 該1グループ内において、該読み出しメモリセルの該ソ
ース領域側のメモリセルに接続されるすべてのビット線
は0Vの電圧とされ、該読み出しメモリセルの該ドレイ
ン領域側のメモリセルに接続されるすべてのビット線は
1Vの電圧がプリチャージされた後にフローティング状
態とされるようになっている、請求項1から7のいずれ
かに記載の不揮発性半導体記億装置。
8. In reading, a voltage of 0 V is applied to a source region of a read memory cell from which data is to be read and a drain region of the read memory cell is in a floating state after a voltage of 1 V is precharged. In the one group, all bit lines connected to the memory cells on the source region side of the read memory cells are set to a voltage of 0 V, and connected to the memory cells on the drain region side of the read memory cells. 8. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein all the bit lines to be set are brought into a floating state after a voltage of 1 V is precharged.
【請求項9】 前記メモリセルのソース領域とドレイン
領域とはトランジスタを介して互いに接続されている、
請求項1から8のいずれかに記載の不揮発性半導体記億
装置。
9. The memory cell, wherein a source region and a drain region are connected to each other via a transistor.
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6879520B2 (en) 2003-04-22 2005-04-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory device and electric device with the same
JP2007128628A (en) * 2005-11-07 2007-05-24 Sharp Corp Charge injection method and writing method to memory cell
JP2008065981A (en) * 2007-11-22 2008-03-21 Spansion Llc Semiconductor memory device
CN115312091A (en) * 2022-07-07 2022-11-08 北京超弦存储器研究院 Storage unit, array, system, data read-write method and control chip

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6879520B2 (en) 2003-04-22 2005-04-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory device and electric device with the same
US6999344B2 (en) 2003-04-22 2006-02-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory device and electric device with the same
JP2007128628A (en) * 2005-11-07 2007-05-24 Sharp Corp Charge injection method and writing method to memory cell
JP4716852B2 (en) * 2005-11-07 2011-07-06 シャープ株式会社 Writing to memory cell
JP2008065981A (en) * 2007-11-22 2008-03-21 Spansion Llc Semiconductor memory device
JP4607166B2 (en) * 2007-11-22 2011-01-05 スパンション エルエルシー Semiconductor memory device
CN115312091A (en) * 2022-07-07 2022-11-08 北京超弦存储器研究院 Storage unit, array, system, data read-write method and control chip
CN115312091B (en) * 2022-07-07 2023-09-05 北京超弦存储器研究院 Memory unit, array read-write method, control chip, memory and electronic equipment

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