JP2002261172A - 不揮発性半導体メモリ装置 - Google Patents

不揮発性半導体メモリ装置

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JP2002261172A
JP2002261172A JP2001054270A JP2001054270A JP2002261172A JP 2002261172 A JP2002261172 A JP 2002261172A JP 2001054270 A JP2001054270 A JP 2001054270A JP 2001054270 A JP2001054270 A JP 2001054270A JP 2002261172 A JP2002261172 A JP 2002261172A
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type well
memory device
pump circuit
semiconductor memory
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Yasuaki Hirano
恭章 平野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラッチアップの発生を阻止できる高信頼性の
不揮発性半導体メモリ装置を提供する。 【解決手段】 メモリセルアレイには、ワード線とビッ
ト線とに接続された浮遊ゲート型電界効果トランジスタ
Trをマトリクス状に配置している。浮遊ゲート型電界
効果トランジスタTrは、P型半導体基板10のN型ウ
エル内に設けられたP型ウエル内に形成されたソース1
3,ドレイン14と、ソース13,ドレイン14間上に
トンネル酸化膜15を介して形成された浮遊ゲート16
と、浮遊ゲート16上に層間絶縁膜17を介して形成さ
れた制御ゲート18とを有する。消去パルス印加時に
は、第1の高電圧ポンプ回路1を用いてP型ウエル12
に6Vを印加すると共に、第2の高電圧ポンプ回路2を
用いてN型ウエル11に9Vを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性半導体メモ
リ装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】現
在、最も一般的に用いられているフラッシュメモリはE
TOX(Intelの登録商標)である。このETOX型フラ
ッシュメモリセルの浮遊ゲート型電界効果トランジスタ
の模式的な断面図を図9に示している。この浮遊ゲート
型電界効果トランジスタは、基板71に形成されたソー
ス73,ドレイン74と、そのソース73,ドレイン間
上にトンネル酸化膜75を介して形成された浮遊ゲート
76と、さらに浮遊ゲート76上に層間絶縁膜77を介
して形成された制御ゲート78とを有している。
【0003】以下、上記ETOXタイプのフラッシュメ
モリの動作原理について述べる。下表1に、書き込み、
消去および読み出し動作時の電圧条件を示す。
【表1】
【0004】表1に示すように、書き込み動作時は、制
御ゲート78にVpp(例えば10V)を印加し、ソー
ス73を基準電圧Vss(例えば0V)にし、ドレイン
74に6Vの電圧を印加する。これにより、上記ソース
73,ドレイン74間のチャネル領域では、多くの電流
が流れ、ドレインサイドの電界が高い部分で、ホットエ
レクトロンが発生し、浮遊ゲート76に電子が注入さ
れ、しきい値が上昇して、プログラム状態となる。この
プログラム状態のしきい値を図10に示す。
【0005】また、消去動作時には、制御ゲート78に
Vnn(例えば−9V)、ソース73にVpe(例えば
4V)を印加すると、浮遊ゲート76からソースサイド
に電子が引き抜かれて、しきい値が低下して、イレース
状態となる。このイレース状態のしきい値を図10に示
す。
【0006】このような消去動作時には、BTBT(Ban
d To Band Tunneling)電流が流れ、これと同時に、ホッ
トホールおよびホットエレクトロンが発生する。それら
のうちホットエレクトロンは基板方向に流れてしまう。
一方、上記ホットホールは、トンネル酸化膜75側へ引
かれ、トンネル酸化膜75内にトラップされる。この現
象が一般的に、フラッシュメモリの信頼性を悪化させる
と言われている。
【0007】また、読み出し動作時には、ドレイン74
に1Vを印加し、ソース73に0Vを印加し、制御ゲー
ト78に5Vを印加する。このとき、上記しきい値の状
態が図10に示すイレース状態でしきい値が低い場合、
メモリセルに電流が流れ、“1”と判定される一方、し
きい値がプログラム状態でしきい値が高い場合、セルに
電流が流れず、“0”と判定される。
【0008】このような動作方式を用いた場合の問題点
は、上述したように、消去動作時に発生するBTBT電
流によりメモリセルの信頼性が低下する点である。この
問題点を解決する手段の1つとしては、消去動作時に、
BTBT電流が発生しないチャネル消去がある。このチ
ャネル消去を用いる不揮発性半導体メモリ装置が、特開
平11−39890号公報で開示されている。なお、特
開平11−39890号公報において、書き込みと読み
出し動作については上述した方法と同様に行われてい
る。
【0009】以下、上記チャネル消去の動作原理を図1
1を用いて説明する。図11に示すように、各浮遊ゲー
ト型電界効果トランジスタTrは、半導体基板110の
N型ウエル111内に設けられたP型ウエル112内に
形成されたソース113,ドレイン114と、このソー
ス113,ドレイン114間上にトンネル酸化膜115
を介して形成された浮遊ゲート116と、この浮遊ゲー
ト116上に層間絶縁膜117を介して形成された制御
ゲート118とを有している。なお、119はチャネル
領域である。
【0010】消去動作時には、上記制御ゲート118に
対してワード線WLを介してVnn(例えば−9V)を
印加がされる。このとき、上記ソース113,P型ウエ
ル112には、Vesc(例えば+6V)が印加され
る。これにより、上記浮遊ゲート型電界効果トラジスタ
Trのトンネル酸化膜115に強い電界が印加される。
その結果、FN(ファウラー・ノーデハイム)トンネル
現象が生じ、浮遊ゲート116の電子が引き抜かれて、
しきい値が低下する。この場合の電圧印加条件を下表2
にまとめる。
【表2】
【0011】表2に示すように、消去動作時において、
ソース113とP型ウエル112の電位が等しいので、
ソース113とP型ウエル112の境界部では、電界が
集中せず、BTBT電流は発生しない。その結果、ホッ
トホールはトンネル酸化膜115にトラップされず、メ
モリセルの信頼性、つまり浮遊ゲート型電界効果トラジ
スタTrの信頼性が向上する。
【0012】ここで、チャネル消去を行うための電圧供
給回路について説明する。この電圧供給回路は、正電圧
ポンプ回路101と負電圧ポンプ回路103とを備えて
いる。上記正電圧ポンプ回路101は、基板110のN
型ウエル111,P型ウエル112にウエル用スイッチ
104を介して接続されている。一方、上記負電圧ポン
プ回路103は、浮遊ゲート型電界効果トランジスタT
rの制御ゲート118にローデコーダ回路RDを介して
接続されている。その制御ゲート118とローデコーダ
回路RDをワード線WLで接続している。
【0013】上記構成の電圧供給回路によれば、消去動
作が開始すると、負電圧ポンプ回路103が動作して、
負電圧(例えば−9V)がワード線WLに出力される。
つまり、上記制御ゲート118に−9Vが印加される。
このとき、上記正電圧ポンプ回路101も動作してお
り、正電圧ポンプ回路101が出力した正電圧(例えば
6V)がN型ウエル111,P型ウエル112に印加さ
れる。
【0014】図12に、上記ウエル用スイッチ104の
回路図を示す。このウエル用スイッチ104は、NAN
Dゲート121、電圧レベルシフター122、P型MO
S(Metal Oxide Semiconductor)FET123および
N型MOSFET124からなる。このP型MOSFE
T123がErasesp信号によりオン状態になって、N型
ウエル111,P型ウエル112に6Vが出力される。
【0015】そして、パルス印加が終了すると、P型ウ
エル112およびワード線WLの電圧を基準電圧(Vs
s)にするシャットダウンシーケンスが実行される。具
体的には、Erasesp信号がローになり、ワード線WLの
電圧が基準電圧Vssヘフォースされ、P型ウエル11
2の電圧が基準電圧Vssヘフォースされる。
【0016】最後に、上記正電圧ポンプ回路101およ
び負電圧ポンプ回路103を止める。このときのワード
線WL、N型ウエル111およびP型ウエル112の電
圧波形の一例を図13に示す。図13から判るように、
ワード線WLの電圧(図13ではワード線電圧と記す)
が基準電圧Vssヘフォースされるタイミングにおい
て、P型ウエル112の電圧(図13ではP‐well
電圧と記す)は、6Vからさらに2V程度上昇し、8V
程度になっている。その後、上記P型ウエル112の電
圧は0Vにフォースされている。なお、図13のN‐w
ell電圧はN型ウエル111の電圧を示している。
【0017】このようなP型ウエル112の電圧変化に
より以下のような問題が発生する。
【0018】図11に示すように、上記ワード線WLに
は負電圧を供給するために負電圧ポンプ回路103が接
続されており、消去動作時においてワード線WLに−9
Vを印加している。一方、上記P型ウエル112および
N型ウエル111には正の電圧を供給するために正電圧
ポンプ回路101が接続されている。この場合、上記正
電圧ポンプ回路101は1つで構成されており、P型ウ
エル112およびN型ウエル111には、消去動作時、
6Vの電圧が印加されている。このようなワード線WL
とP型ウエル112との等価回路を図14に示す。図1
4から判るように、上記ワード線WLとP型ウエル11
2は、メモリセルつまり浮遊ゲート型電界効果トランジ
スタTrを介してカップリングしている。図14中のC
wwにおいて、例えば、0.25umレベルのフラッシ
ュメモリの1ブロックは、 0.7fF×64×8×1024=367pf となり、非常に大きなものになる。すなわち、カップリ
ング比が大きくなる。これにより、上記ワード線WLの
電圧が−9Vから基準電圧Vssヘフォースされる時、
P型ウエル112の電圧は、さらに高い電圧、例えば6
Vから8Vとなるのである。このとき、上記N型ウエル
111の電圧も6Vから7V付近まで上昇してしまう。
その結果、上記P型ウエル112の電圧がN型ウエル1
11の電圧よりも高くなり、約8VのP型ウエル112
と約7VのN型ウエル111との間で順方向電流が発生
し、最悪、ラッチアップのトリガになる可能性があると
いう問題がある。
【0019】そこで、本発明の課題は、ラッチアップの
発生を阻止できる高信頼性の不揮発性半導体メモリ装置
を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、行線と列線
とに接続された浮遊ゲート型電界効果トランジスタがマ
トリクス状に配置されたメモリアレイを備え、上記浮遊
ゲート型電界効果トランジスタは、半導体基板のN型ウ
エル内に設けられたP型ウエル内に形成されたソース,
ドレインと、上記ソース,ドレイン間上に絶縁膜を介し
て形成された浮遊ゲートと、上記浮遊ゲート上に絶縁膜
を介して形成された制御ゲートとを含み、また、消去パ
ルス印加時に上記P型ウエルに第1の電圧を印加するた
めの第1の電圧印加手段と、消去パルス印加時に上記N
型ウエルに第2の電圧を印加するための第2の電圧印加
手段とを備えたことを特徴としている。
【0021】上記構成の不揮発性半導体メモリ装置は、
上記P型ウエルに第1の電圧を印加するための第1の電
圧印加手段と、N型ウエルに第2の電圧を印加するため
の第2の電圧印加手段とを有するので、P型ウエルとN
型ウエルに対して個別に電圧印加を行える。したがっ
て、上記第1の電圧よりも第2の電圧を高くすると、P
型ウエルからN型ウエルへ電流が流れない。つまり、上
記P型ウエル,N型ウエル間における順方向電流の発生
が阻止される。その結果、ラッチアップの発生を阻止す
ることができ、信頼性を高かめることができる。
【0022】一実施形態の不揮発性半導体メモリ装置
は、上記第1の電圧および第2の電圧は正電圧であり、
上記第2の電圧は上記第1の電圧より高い。
【0023】上記一実施形態の不揮発性半導体メモリ装
置によれば、上記P型ウエル,N型ウエルに印加する第
1の電圧,第2の電圧が正電圧であるから、制御ゲート
に負電圧、ソースに正電圧を印加することにより、浮遊
ゲートの電子を、絶縁膜を介してトンネル動作させ、ソ
ースおよびP型ウエル内に放電させることができる。
【0024】また、消去動作時つまり消去パルス印加時
には、上記第1の電圧印加手段を用いてP型ウエルに第
1の電圧を印加し、第2の電圧印加手段を用いてN型ウ
エルに第2の電圧を印加する。このとき、上記第2の電
圧が第1の電圧より高いから、P型ウエルからN型ウエ
ルへ電流が流れない。つまり、上記P型ウエル,N型ウ
エル間における順方向電流の発生が阻止される。したが
って、ラッチアップの発生を阻止することができ、信頼
性を高かめることができる。
【0025】また、一実施形態の不揮発性半導体メモリ
装置は、上記第1の電圧印加手段は、上記第1の電圧を
発生する第1の高電圧ポンプ回路であり、上記第2の電
圧印加手段は、上記第2の電圧を発生する第2の高電圧
ポンプ回路である。
【0026】また、一実施形態の不揮発性半導体メモリ
装置は、上記第1の電圧印加手段は、上記第1の電圧を
発生する高電圧ポンプ回路であり、上記第2の電圧印加
手段は、上記第1の電圧を受けて上記第1の電圧よりも
高い上記第2の電圧を発生する補助ポンプ回路である。
【0027】上記一実施形態の不揮発性半導体メモリ装
置によれば、上記高電圧ポンプ回路と補助ポンプ回路を
用いているので、ポンプレイアウト面積を極めて小さく
することができる。
【0028】また、一実施形態の不揮発性半導体メモリ
装置は、上記第2の電圧印加手段は、上記第1の電圧よ
りも高い上記第2の電圧を発生する高電圧ポンプ回路で
あり、上記第1の電圧印加手段は、上記第2の電圧を受
けて上記第2の電圧よりも低い上記第1の電圧を発生す
るレギュレータ回路である。
【0029】上記一実施形態の不揮発性半導体メモリ装
置によれば、上記高電圧回路とレギュレート回路を用い
ているので、ポンプレイアウト面積を極めて小さくする
ことができる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明の不揮発性半導体メ
モリ装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0031】(第1の実施の形態)図1に、本発明の第
1の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置の回路図に
概略を示している。
【0032】上記不揮発性半導体メモリ装置は、図1に
示すように、浮遊ゲート型電界効果トランジスタTrが
マトリクス状に配置されたメモリアレイMAを備えてい
る。この浮遊ゲート型電界効果トランジスタTrは、行
線としてのワード線WL0,WL1,…,WL1023
と、列線としてのビット線BL0,BL1,…,BL5
11とに接続されている。そして、上記ワード線WL
0,WL1,…,WL1023の一端はローデコーダ回
路RDに接続され、ビット線BL0,BL1,…,BL
511の一端はコラムデコーダCDに接続されている。
また、上記浮遊ゲート型電界効果トランジスタTrはソ
ース線SLを介してソース用スイッチ6に接続されてい
る。このソース用スイッチ6は、図3に示すように、N
ANDゲート31、増幅器32、P型MOSFET33
およびN型MOSFET34を有している。上記P型M
OSFET33とN型MOSFET34との間は、浮遊
ゲート型電界効果トランジスタTrのソースに接続され
る。
【0033】上記浮遊ゲート型電界効果トランジスタT
rは、図2に示すように、P型半導体基板10のN型ウ
エル11内に設けられたP型ウエル12内に形成された
ソース13,ドレイン14と、このソース13,ドレイ
ン14間上に絶縁膜としてのトンネル酸化膜15を介し
て形成された浮遊ゲート16と、この浮遊ゲート16上
に絶縁膜としての層間絶縁膜17を介して形成された制
御ゲート18とを有している。
【0034】下表3に、上記不揮発性半導体メモリ装置
の書き込み、消去および読み出し動作時の電圧条件を示
す。
【表3】
【0035】表3に示すように、書き込み時、読み出し
動作時に印加される電圧条件は従来の表2の場合と同じ
であるが、消去動作時の電圧条件は、ドレイン14をオ
ープン状態にし、ソース13、P型ウエル12に第1の
電圧としての例えば6Vを印加する。図示していない
が、ソース電圧はOPEN状態でも良い。このとき、上
記制御ゲート18に−9Vを印加すると共に、N型ウエ
ル11に第2電圧としての例えば9Vを印加する。これ
により、上記浮遊ゲート16から電子が引き抜かれて、
しきい値が低下する。
【0036】このような消去動作の電圧条件を実現する
ための一例の消去回路は、図2に示すように、ローデコ
ーダ回路RDを介してワード線WLに負電圧である−9
Vを印加するための負電圧ポンプ回路3を有している。
また、上記P型ウエル12に6Vを印加するための第1
の電圧印加手段である第1の高電圧ポンプ回路1が存在
すると共に、N型ウエル11に9Vを印加するための第
2の電圧印加手段である第2の高電圧ポンプ回路2が存
在する。上記第1の高電圧ポンプ回路1はP型ウエル用
スイッチ4を介してP型ウエル12に接続され、上記第
2の高電圧ポンプ回路2はN型ウエル用スイッチ5を介
してN型ウエル11に接続されている。
【0037】上記第1の高電圧ポンプ回路1は6Vを出
力し、P型ウエル用スイッチ4を通してP型ウエル12
に6Vの電圧を印加する。そのP型ウエル用スイッチ4
は、図4に示すように、NANDゲート41、増幅器4
2、P型MOSFET43およびN型MOSFET44
を有している。このP型MOSFET43,N型MOS
FET44間とP型ウエル12とが接続されている。消
去されるべきブロックが選択されると、Blkselがハイと
なり、消去コマンドが入力され、消去パルス印加信号で
あるErasesp信号がハイとなる。これにより、そのブロ
ックのP型ウエル12にVpe電圧つまり6Vが出力さ
れる。
【0038】一方、上記第2の高電圧ポンプ回路2は9
Vを出力し、N型ウエル用スイッチ5を通してN型ウエ
ル11に電圧9Vを印加する。上記N型ウエル用スイッ
チ5は、図5に示すように、NANDゲート51、増幅
器52,54、P型MOSFET53およびN型MOS
FE55を有している。消去されるべきブロックが選択
されるとBlkselがハイとなり、消去パルス印加信号であ
るErasesp信号がハイとなって、そのブロックのN型ウ
エル11にVpp(9V)が出力される。
【0039】そして、パルス印加が終了すると、P型ウ
エル12およびワード線WLの電圧を基準電圧Vss
(0V)にするシャットダウンシーケンスが実行され
る。そうすると、P型ウエル用スイッチ4のErasesp信
号がローになり、ワード線WLが基準電圧Vssヘフォ
ースされ、P型ウエル12が基準電圧Vssヘフォース
される。
【0040】最後に、上記第1の高電圧ポンプ回路1、
第2の高電圧ポンプ回路2および負電圧ポンプ回路3が
止められる。このときのワード線WL、P型ウエル12
およびN型ウエル11の電圧の波形の一例を図6に示
す。図6から判るように、上記ワード線WLの電圧(図
6ではワード線電圧と記す)が−9Vから基準電圧Vs
sヘフォースされるタイミングでは、P型ウエル12の
電圧(図6ではP−well電圧と記す)は、6Vから
さらに2V程度高くなり、8V程度になった後、基準電
圧Vssにフォースされている。このとき、上記P型ウ
エル12とN型ウエル11がカップリングしているため
に、P型ウエル12の電圧が6Vから8Vになるのに伴
い、N型ウエル11の電圧(図6ではN−well電圧
と記す)が9Vから10Vになる。
【0041】このように、常に、上記N型ウエル11の
電圧の方が、P型ウエル12の電圧よりも高いので、P
型ウエル12とN型ウエル11との間で順方向電流が流
れない。その結果、ラッチアップのトリガの発生を阻止
することができ、信頼性が高くなる。
【0042】上記第1の実施の形態では、消去動作時、
制御ゲート18に−9V、ソースに6V、P型ウエル1
2に6V、N型ウエル11に9Vを出力したが、制御ゲ
ート18、ソース13、P型ウエル12およびN型ウエ
ル11に出力する電圧はこれに限定されない。上記P型
ウエル12およびN型ウエル11に出力する電圧は正電
圧であればよく、N型ウエル11に印加する電圧が、P
型ウエル12に印加する電圧よりも高ければよい。
【0043】(第2の実施の形態)図7は、本発明の第
2の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置の概略構成
図である。なお、本実施形態において、図2と同一構成
部には同一番号を付して説明を省略する。
【0044】上記不揮発性半導体メモリ装置において、
書き込み、消去および読み出し動作での印加電圧条件
は、上記第1の実施の形態で述べたものと同一条件であ
る。上記第1の実施の形態と異なる点は消去回路の構成
である。
【0045】以下、上記不揮発性半導体メモリ装置の消
去回路について説明する。
【0046】上記消去回路は、図7に示すように、ロー
デコーダ回路RDを介してワード線WLに負の電圧の−
9Vを印加するための負電圧ポンプ回路3を有してい
る。一方、ウエル側は、P型ウエル12に第1の電圧と
しての6Vを印加するための第1の電圧印加手段である
高電圧ポンプ回路71が存在すると共に、N型ウエル1
1に第2の電圧としての9Vを印加するための第2の電
圧印加手段である補助ポンプ回路72が存在する。そし
て、上記高電圧ポンプ回路71はP型ウエル用スイッチ
4を介してP型ウエル12に接続されている。また、上
記高電圧ポンプ回路71とP型ウエル用スイッチ4との
間を、補助ポンプ回路72,N型ウエル用スイッチ5を
介してN型ウエル11に接続している。上記補助ポンプ
回路72は、高電圧ポンプ回路71の出力電圧を受け、
その出力電圧をさらに高めてN型ウエル11に出力す
る。
【0047】上記高電圧ポンプ回路71は6Vを出力
し、P型ウエル用スイッチ4を通してP型ウエル12に
6Vが出力される。消去されるべきブロックが選択され
ると、P型ウエル用スイッチ4では、図4に示すよう
に、Blkselがハイとなり、消去コマンドが入力され、消
去パルス印加信号であるErasesp信号がハイとなる。こ
れにより、そのブロックのP型ウエル12にVpe電圧
つまり6Vが出力される。
【0048】一方、上記補助ポンプ回路72は、入力電
圧として高電圧ポンプ回路71の出力電圧6Vを用い、
その6Vを高めて9Vを出力する。そうすると、上記N
型ウエル用スイッチ5を通してN型ウエル11に電圧9
Vが印加される。消去されるべきブロックが選択される
と、上記N型ウエル用スイッチ5では、図5に示すよう
に、Blkselがハイとなり、消去パルス印加信号であるEr
asesp信号がハイとなる。これにより、そのブロックの
N型ウエル11にVpp電圧つまり9Vが出力される。
【0049】そして、パルス印加が終了すると、P型ウ
エル12およびワード線12の電圧を基準電圧Vss
(0V)にするシャットダウンシーケンスが実行され
る。そうすると、上記P型ウエル用スイッチ5のErases
p信号がローになり、ワード線WLの電圧が基準電圧V
ssヘフォースされ、P型ウエルが基準電圧Vssヘフ
ォースされる。
【0050】最後に、上記高電圧ポンプ回路71、補助
ポンプ回路72および負電圧ポンプ回路72が止められ
る。このときのワード線WL、P型ウエル12およびN
型ウエル11の電圧の波形の一例を図6に示す。図6か
ら判るように、上記ワード線WLの電圧が−9Vから基
準電圧Vssヘフォースされるタイミングでは、P型ウ
エル12の電圧は、6Vからさらに2V程度高くなり、
8V程度になった後、基準電圧Vssにフォースされて
いる。このとき、上記P型ウエル12とN型ウエル11
がカップリングしているために、P型ウエル12の電圧
が6Vから8Vになるのに伴い、N型ウエル11の電圧
が9Vから10Vになる。
【0051】このように、常に、上記N型ウエル11の
電圧の方が、P型ウエル12の電圧よりも高いので、P
型ウエル12とN型ウエル11との間で順方向電流が流
れない。その結果、ラッチアップのトリガの発生を阻止
することができ、信頼性が高くなる。
【0052】また、上記高電圧ポンプ回路71,補助ポ
ンプ回路72を用いているので、ポンプレイアウト面積
を極めて小さくすることができる。
【0053】上記第2の実施の形態では、消去動作時、
制御ゲート18に−9V、ソースに6V、P型ウエル1
2に6V、N型ウエル11に9Vを出力したが、制御ゲ
ート18、ソース13、P型ウエル12およびN型ウエ
ル11に出力する電圧はこれに限定されない。上記P型
ウエル12およびN型ウエル11に出力する電圧は正電
圧であればよく、N型ウエル11に印加する電圧が、P
型ウエル12に印加する電圧よりも高ければよい。
【0054】(第3の実施の形態)図8は、本発明の第
3の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置の概略構成
図である。なお、本実施形態において、図2と同一構成
部には同一番号を付して説明を省略する。
【0055】上記不揮発性半導体メモリ装置において、
書き込み、消去および読み出し動作での印加電圧条件
は、上記第1の実施の形態で述べたものと同一条件であ
る。上記第1の実施の形態と異なる点は消去回路の構成
である。
【0056】以下、上記不揮発性半導体メモリ装置の消
去回路について説明する。
【0057】上記消去回路は、図8に示すように、ロー
デコーダ回路RDを介してワード線WLに負の電圧の−
9Vを印加するための負電圧ポンプ回路3を有してい
る。一方、ウエル側は、P型ウエル12に第1の電圧と
しての6Vを印加するための第1の電圧印加手段である
レギュレータ回路81が存在すると共に、N型ウエル1
1に第2の電圧としての9Vを印加するための第2の電
圧印加手段である高電圧ポンプ回路82が存在する。こ
の高電圧ポンプ回路82は、Nウエル用スイッチ5を介
してN型ウエル11に接続されている。また、上記高電
圧ポンプ回路82とN型ウエル5との間を、レギュレー
タ回路81,P型ウエル用スイッチ4を介してP型ウエ
ル12に接続している。上記レギュレータ回路81は、
高電圧ポンプ回路82の出力電圧を受けて、その出力電
圧より低い電圧をP型ウエル12に出力する。そのレギ
ュレータ回路81の出力電圧は一定になるように制御さ
れている。
【0058】上記高電圧ポンプ回路82は9Vを出力
し、N型ウエル用スイッチ5を通してN型ウエル11に
電圧9Vを印加する。消去されるべきブロックが選択さ
れると、N型ウエル用スッチ5では、図5に示すよう
に、Blkselがハイとなり、消去コマンドが入力され、消
去パルス印加信号であるErasesp信号がハイとなる。こ
れにより、そのブロックのN型ウエル11にVpp電圧
つまり9Vが出力される。
【0059】一方、上記レギュレータ回路81は、高電
圧ポンプ回路82の出力電圧9Vを受け、その出力電圧
9Vをレギュレートした電圧6Vを、P型ウエル用スイ
ッチ4を介してP型ウエル12に出力する。消去される
べきブロックが選択されると、上記P型ウエル用スイッ
チ4では、図4に示すように、Blkselがハイとなり、消
去パルス印加信号であるErasesp信号がハイとなる。こ
れにより、そのブロックのP型ウエル12にVpe電圧
つまり6Vが出力される。
【0060】そして、パルス印加が終了すると、P型ウ
エル12およびワード線WLの電圧を基準電圧Vss
(0V)にするシャットダウンシーケンスが実行され
る。そうすると、上記P型ウエル用スイッチ4のErases
p信号がローになり、ワード線WLの電圧が基準電圧V
ssヘフォースされ、P型ウエル12の電圧が基準電圧
Vssヘフォースされる。
【0061】最後に、上記高電圧ポンプ回路82および
負電圧ポンプ回路3が止められる。このときのワード線
WL、P型ウエル12およびN型ウエル11の電圧の波
形の一例を図6に示す。図6から判るように、上記ワー
ド線WLの電圧が−9Vから基準電圧Vssヘフォース
されるタイミングでは、P型ウエル12の電圧は、6V
からさらに2V程度高くなり、8V程度になった後、基
準電圧Vssにフォースされている。このとき、上記P
型ウエル12とN型ウエル11がカップリングしている
ために、P型ウエル12の電圧が6Vから8Vになるの
に伴い、N型ウエル11の電圧が9Vから10Vにな
る。
【0062】このように、常に、上記N型ウエル11の
電圧の方が、P型ウエル12の電圧よりも高いので、P
型ウエル12とN型ウエル11との間で順方向電流が流
れない。その結果、ラッチアップのトリガの発生を阻止
することができ、信頼性を向上させることができる。
【0063】また、上記高電圧ポンプ回路82,レギュ
レータ回路81を用いているので、ポンプレイアウト面
積を極めて小さくすることができる。
【0064】上記第3の実施の形態では、消去動作時、
制御ゲート18に−9V、ソースに6V、P型ウエル1
2に6V、N型ウエル11に9Vを出力したが、制御ゲ
ート18、ソース13、P型ウエル12およびN型ウエ
ル11に出力する電圧はこれに限定されない。上記P型
ウエル12およびN型ウエル11に出力する電圧は正電
圧であればよく、N型ウエル11に印加する電圧が、P
型ウエル12に印加する電圧よりも高ければよい。
【0065】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の不揮
発性半導体メモリ装置は、P型ウエルに第1の電圧を印
加するための第1の電圧印加手段と、N型ウエルに第2
の電圧を印加するための第2の電圧印加手段とを有する
ので、P型ウエルとN型ウエルに対して個別に電圧印加
を行える。したがって、上記第1の電圧よりも第2の電
圧を高くすると、P型ウエル,N型ウエル間における順
方向電流の発生せず、ラッチアップの発生を阻止するこ
とができ、信頼性を高かめることが可能である。
【0066】一実施形態の不揮発性半導体メモリ装置
は、上記P型ウエル,N型ウエルに印加する第1の電
圧,第2の電圧が正電圧であるから、制御ゲートに負電
圧、ソースに正電圧を印加することにより、浮遊ゲート
の電子を、絶縁膜を介してトンネル動作させ、ソースお
よびP型ウエル内に放電させることができる。
【0067】また、上記第2の電圧が第1の電圧より高
いから、チャネル消去を行っても、P型ウエル,N型ウ
エル間における順方向電流の発生せず、ラッチアップの
発生を阻止することができ、信頼性を高かめることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の第1の実施の形態の不揮発性
半導体メモリ装置の模式回路図である。
【図2】 図2は上記第1の実施の形態の不揮発性半導
体メモリ装置の概略構成図である。
【図3】 図3は上記第1の実施の形態の不揮発性半導
体メモリ装置のソース用スイッチの模式回路図である。
【図4】 図4は上記第1の実施の形態の不揮発性半導
体メモリ装置のP型ウエル用スイッチの模式回路図であ
る。
【図5】 図5は上記第1の実施の形態の不揮発性半導
体メモリ装置のN型ウエル用スイッチの模式回路図であ
る。
【図6】 図6は上記第1の実施の形態の不揮発性半導
体メモリ装置のワード線、N型ウエルおよびP型ウエル
の電圧波形を示すグラフである。
【図7】 図7は本発明の第2の実施の形態の不揮発性
半導体メモリ装置の概略構成図である。
【図8】 図8は本発明の第3の実施の形態の不揮発性
半導体メモリ装置の概略構成図である。
【図9】 図9は従来の不揮発性半導体メモリ装置の浮
遊ゲート型電界効果トランジスタの要部の模式断面図で
ある。
【図10】 図10は上記浮遊ゲート型電界効果トラン
ジスタのしきい値分布を示すグラフである。
【図11】 図11は上記従来の不揮発性半導体メモリ
装置の概略構成図である。
【図12】 図12は上記従来の不揮発性半導体メモリ
装置のウエル用スイッチの模式回路図である。
【図13】 図13は上記従来の不揮発性半導体メモリ
装置のワード線、N型ウエルおよびP型ウエルの電圧波
形を示すグラフである。
【図14】 図14は上記従来の不揮発性半導体メモリ
装置のワード線WLとP型ウエルとの等価回路図であ
る。
【符号の説明】
1 第1の高電圧ポンプ回路 2 第2の高電圧ポンプ回路 10 P型半導体基板 11 N型ウエル 12 P型ウエル 13 ソース 14 ドレイン 15 トンネル酸化膜 16 浮遊ゲート 17 層間絶縁膜 18 制御ゲート 71,82 高電圧ポンプ回路 81 レギュレータ回路 MA メモリセルアレイ Tr 浮遊ゲート型電界効果トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/115

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 行線と列線とに接続された浮遊ゲート型
    電界効果トランジスタがマトリクス状に配置されたメモ
    リアレイを備え、 上記浮遊ゲート型電界効果トランジスタは、 半導体基板のN型ウエル内に設けられたP型ウエル内に
    形成されたソース,ドレインと、 上記ソース,ドレイン間上に絶縁膜を介して形成された
    浮遊ゲートと、 上記浮遊ゲート上に絶縁膜を介して形成された制御ゲー
    トとを含み、 また、消去パルス印加時に上記P型ウエルに第1の電圧
    を印加するための第1の電圧印加手段と、 消去パルス印加時に上記N型ウエルに第2の電圧を印加
    するための第2の電圧印加手段とを備えたことを特徴と
    する不揮発性半導体メモリ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ
    装置において、 上記第1の電圧および第2の電圧は正電圧であり、上記
    第2の電圧は上記第1の電圧より高いことを特徴とする
    不揮発性半導体メモリ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の不揮発性半導
    体メモリ装置において、 上記第1の電圧印加手段は、上記第1の電圧を発生する
    第1の高電圧ポンプ回路であり、 上記第2の電圧印加手段は、上記第2の電圧を発生する
    第2の高電圧ポンプ回路であることを特徴とする不揮発
    性半導体メモリ装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または2に記載の不揮発性半導
    体メモリ装置において、 上記第1の電圧印加手段は、上記第1の電圧を発生する
    高電圧ポンプ回路であり、 上記第2の電圧印加手段は、上記第1の電圧を受けて上
    記第1の電圧よりも高い上記第2の電圧を発生する補助
    ポンプ回路であることを特徴とする不揮発性半導体メモ
    リ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または2に記載の不揮発性半導
    体メモリ装置において、 上記第2の電圧印加手段は、上記第1の電圧よりも高い
    上記第2の電圧を発生する高電圧ポンプ回路であり、 上記第1の電圧印加手段は、上記第2の電圧を受けて上
    記第2の電圧よりも低い上記第1の電圧を発生するレギ
    ュレータ回路であることを特徴とする不揮発性半導体メ
    モリ装置。
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