JP2003141887A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

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Publication number
JP2003141887A
JP2003141887A JP2001336028A JP2001336028A JP2003141887A JP 2003141887 A JP2003141887 A JP 2003141887A JP 2001336028 A JP2001336028 A JP 2001336028A JP 2001336028 A JP2001336028 A JP 2001336028A JP 2003141887 A JP2003141887 A JP 2003141887A
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JP
Japan
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gate
sub
mos transistor
decoder
word line
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Pending
Application number
JP2001336028A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Saeki
俊一 佐伯
Hideaki Kurata
英明 倉田
Naoki Kobayashi
小林  直樹
Takayuki Kawahara
尊之 河原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory in which high speed operation and reduction of chip area can be achieved simultaneously. SOLUTION: This device is constituted of a block decoder/auxiliary gate decoder, a sub-decoder, a gate decoder, a selection MOS transistor, a sense amplifier, a memory cell sub-array, or the like. Memory cells C000-C030 has structure of an associative ground type sharing mutually a local drain line and a local source line being adjacent on the same word line, as they have an auxiliary gate in addition to a control gate and a floating date, an operation current is suppressed though operation is write operation by injection of hot electrons, parallel operation being equal to write operation by FN tunnel can be realized, further, as a sub-decoder 20 driving word lines comprises two NMOS for one word line, layout of a sub-decoder can be adapted to making microfabrication.

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、フラッシュメモリ
などの不揮発性半導体記憶装置に関し、特にデコーダ回
路を構成するデコーダ素子のレイアウト領域を縮小し、
高集積化を可能にした不揮発性半導体記憶装置に適用し
て有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory, and more particularly to reducing the layout area of a decoder element which constitutes a decoder circuit,
The present invention relates to a technique effectively applied to a non-volatile semiconductor memory device that enables high integration.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、不
揮発性半導体記憶装置の一例としてのフラッシュメモリ
については、以下のような技術が考えられる。
According to a study made by the present inventor, the following techniques can be considered for a flash memory as an example of a nonvolatile semiconductor memory device.

【0003】フラッシュメモリは、携帯性、耐衝撃性に
優れ、電気的に一括消去が可能なことから、近年、携帯
型パーソナルコンピュータやデジタルスチルカメラ等の
小型携帯情報機器のファイルとして急速に需要が拡大し
ている。その市場の拡大にはメモリセル面積の縮小によ
るビットコストの低減が必須であり、これを実現する様
々なメモリセル方式が提案されている。たとえば、19
94 Symposium on VLSI Circ
uits, Digest of Technical
Papers, pp.61〜62に記載された技術
などが挙げられる。
Since flash memories are excellent in portability and shock resistance and can be electrically erased collectively, in recent years, there has been a rapid demand for them as files for small portable information devices such as portable personal computers and digital still cameras. It is expanding. In order to expand the market, it is essential to reduce the bit cost by reducing the memory cell area, and various memory cell systems that realize this have been proposed. For example, 19
94 Symposium on VLSI Circ
uits, Digest of Technical
Papers, pp. 61-62, etc. are mentioned.

【0004】以下は、公知とされた技術ではないが、本
発明者が本発明の前提として検討した技術であり、その
概要は次のとおりである。
The following is a technology which has not been publicly known but has been examined by the present inventor as a premise of the present invention, and the outline thereof is as follows.

【0005】図12に、フラッシュメモリにおけるアレ
イ構成の一例を示す。同図において、C000〜C00
mとC100〜C10mはメモリセルであり、1ブロッ
ク内のサブアレイには1データ線(D0あるいはD1)
上にm個のメモリセルが存在している。W00〜W1m
はワード線である。1ブロック内におけるメモリセルの
ソース(S0あるいはS1)およびドレイン(D0ある
いはD1)は拡散層を用いて共通に接続されている。こ
のソースは、S0SあるいはS1Sで制御されるブロッ
ク選択MOSトランジスタ(ST0SあるいはST1
S)を介して共通ソース線(SL0)に接続されてい
る。また、ドレインはS0DあるいはS1Dで制御され
るブロック選択MOSトランジスタ(ST0Dあるいは
ST1D)を介してグローバルデータ線(DL0)に接
続されている。このように拡散層配線を使用することに
より、m個のメモリセルで金属配線への1個のコンタク
ト孔を共有でき、メモリセル面積の微細化が可能であ
る。
FIG. 12 shows an example of an array configuration in a flash memory. In the figure, C000 to C00
m and C100 to C10m are memory cells, and one data line (D0 or D1) is provided in the sub array in one block.
There are m memory cells above. W00-W1m
Is a word line. The sources (S0 or S1) and drains (D0 or D1) of the memory cells in one block are commonly connected using a diffusion layer. This source is a block selection MOS transistor (ST0S or ST1) controlled by S0S or S1S.
It is connected to the common source line (SL0) via S). The drain is connected to the global data line (DL0) via the block selection MOS transistor (ST0D or ST1D) controlled by S0D or S1D. By using the diffusion layer wiring in this way, one contact hole to the metal wiring can be shared by m memory cells, and the memory cell area can be miniaturized.

【0006】また、ワードデコーダ回路は高速化を図る
ために、ブロックを選択するブロックデコーダと選択さ
れたブロック内の特定のワード線を選択するためのゲー
トデコーダおよびサブデコーダとに階層化されている。
図13にサブデコーダ素子の構成例を示す。サブデコー
ダを構成するサブデコーダ素子は相補型MOS(CMO
S)のインバータとなっており、その各出力がワード線
に接続されている。
Further, the word decoder circuit is hierarchized into a block decoder for selecting a block and a gate decoder and a sub-decoder for selecting a specific word line in the selected block in order to increase the speed. .
FIG. 13 shows a configuration example of the sub-decoder element. The sub-decoder element forming the sub-decoder is a complementary MOS (CMO
S) inverter, each output of which is connected to a word line.

【0007】図12において、G00〜G0mは各サブ
デコーダへ入力されるワード線選択用のゲート信号、B
0PとB1Pは各サブデコーダ素子であるPチャネル型
MOSトランジスタ(以下、PMOSという)のソース
信号、B0NとB1Nは各サブデコーダ素子であるNチ
ャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)
のソース信号である。このサブデコーダ素子のゲート信
号、およびPMOSのソース信号とNMOSのソース信
号は、階層化されたゲートデコーダおよびブロックデコ
ーダによって各々独立に制御することができ、インバー
タ構成のサブデコーダは各ワード線毎に1つ設けられて
いる。メモリセルは、エレクトロンを蓄えるための浮遊
ゲートとワード線に接続された制御ゲートからなる、い
わゆるAND型フラッシュメモリである。書込み、消
去、読出しの各動作について簡単に説明する。選択メモ
リセルをC000と仮定した時の各動作電圧を表5にま
とめる。
In FIG. 12, G00 to G0m are word line selection gate signals input to each sub-decoder, and B
0P and B1P are source signals of a P-channel type MOS transistor (hereinafter referred to as PMOS) which is each sub-decoder element, and B0N and B1N are N-channel type MOS transistors (hereinafter referred to as NMOS) which are each sub-decoder element.
Is the source signal of. The gate signal of the sub-decoder element and the source signal of the PMOS and the source signal of the NMOS can be independently controlled by the hierarchical gate decoder and the block decoder, and the sub-decoder having the inverter configuration is provided for each word line. One is provided. The memory cell is a so-called AND type flash memory including a floating gate for storing electrons and a control gate connected to a word line. Each operation of writing, erasing and reading will be briefly described. Table 5 shows each operating voltage when the selected memory cell is assumed to be C000.

【0008】[0008]

【表5】 [Table 5]

【0009】書込み動作では、例えばB0P=17V、
B0N=4.5V、G00=0VとすることによりW0
0=17Vとする。この時、例えばDL0=0V、S0
D=3VとしてD0=0Vにし、SL0=0V、S0S
=0VとしてS0=floatingとすることで、フ
ァウラー−ノールドハイム−トンネル現象(以下FNト
ンネル現象と呼ぶ)によって浮遊ゲートへエレクトロン
を注入する。消去動作では、例えばB0P=0V、B0
N=−16V、G00=2VとすることによりW00=
−16Vとする。この時、例えばSL0=DL0=2
V、S0D=S0S=7VとしてD0=S0=2V、ま
たメモリセルの基板電圧=2Vとすることで、FNトン
ネル現象によって浮遊ゲートから基板へエレクトロンを
放出する。読出し動作では、例えばB0P=3V、B0
N=0V、G00=−1VとすることによりW00=3
Vとする。この時、例えばDL0=1V、S0D=5V
としてD0=1Vにし、SL0=0V、S0S=3Vと
してS0=0Vとする。この時、メモリセルが書込まれ
た状態であればしきい値が高いためにD0=1Vは保持
され、メモリセルが消去された状態であればしきい値が
低いために電流が流れてD0=0Vとなる。これをセン
スアンプで検証することにより、読出しを行う。
In the write operation, for example, B0P = 17V,
By setting B0N = 4.5V and G00 = 0V, W0
0 = 17V. At this time, for example, DL0 = 0V, S0
Set D0 = 0V with D = 3V, SL0 = 0V, S0S
By setting S0 = floating with = 0 V, electrons are injected into the floating gate by the Fowler-Nordheim tunnel phenomenon (hereinafter referred to as FN tunnel phenomenon). In the erase operation, for example, B0P = 0V, B0
By setting N = -16V and G00 = 2V, W00 =
-16V. At this time, for example, SL0 = DL0 = 2
By setting V0, S0D = S0S = 7V, and setting D0 = S0 = 2V and the substrate voltage of the memory cell = 2V, electrons are emitted from the floating gate to the substrate by the FN tunnel phenomenon. In the read operation, for example, B0P = 3V, B0
By setting N = 0V and G00 = -1V, W00 = 3
V. At this time, for example, DL0 = 1V, S0D = 5V
Is set to D0 = 1V, SL0 = 0V, S0S = 3V, and S0 = 0V. At this time, if the memory cell is in the written state, the threshold value is high and D0 = 1V is held, and if the memory cell is in the erased state, the threshold value is low and a current flows and D0 = 0V. Reading is performed by verifying this with a sense amplifier.

【0010】上記したようにワード線を制御する、本発
明の前提技術のサブデコーダ素子のレイアウト概略図を
図14に示す。各サブデコーダを構成するインバータの
PMOSとNMOSは、ウェルを分離してPMOSをレ
イアウトする領域とNMOSをレイアウトする領域とに
分けて、ワード線方向へ直列接続するようにレイアウト
されている。
FIG. 14 is a schematic layout diagram of a sub-decoder element of the precondition technique of the present invention, which controls the word lines as described above. The PMOS and NMOS of the inverter forming each sub-decoder are laid out so as to be divided into a region for laying out the PMOS by separating the well and a region for laying out the NMOS and connected in series in the word line direction.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したイン
バータ構成のサブデコーダは、メモリセルの微細化に伴
い問題を生じることになる。メモリセルの微細化が進む
につれ、図14に示すブロック長はますます小さくなる
傾向にある。一方、インバータ構成のサブデコーダは、
その回路構成上、図14に示すように2つのMOS単位
で拡散層を分ける必要がある。また、PMOSとNMO
Sを分けるためのウェル分離領域が必要である。従っ
て、サブデコーダのレイアウトは、メモリセルの微細化
に追随しきれないという問題が生じてきている。
However, the above sub-decoder having the inverter structure causes a problem with the miniaturization of the memory cell. As the memory cells become finer, the block length shown in FIG. 14 tends to become smaller and smaller. On the other hand, the sub-decoder with the inverter configuration is
Due to the circuit configuration, it is necessary to divide the diffusion layer into two MOS units as shown in FIG. Also, PMOS and NMO
A well isolation region for dividing S is required. Therefore, there is a problem that the layout of the sub-decoder cannot keep up with the miniaturization of memory cells.

【0012】この問題を解決する手段としては、デコー
ダ素子を全てNMOSで構成する方法が考えられる。デ
コーダ素子を全てNMOSで構成すれば2つのMOS単
位で拡散層を分ける必要がなくなり、またウェル分離領
域も必要なくなる。しかし、メモリセルにデータを書込
む場合、例えば17Vといった高い電圧をNMOSを介
してワード線へ印加するためには、そのNMOSのゲー
トにはそれ以上の電圧、例えば20V程度の電圧が必要
となり、MOSの耐圧がもたないという問題が生じてし
まう。また、20Vという高電圧を発生させるための内
部電源回路の面積が増大してしまう。
As a means for solving this problem, a method of forming all the decoder elements by NMOS can be considered. If all the decoder elements are composed of NMOS, it is not necessary to divide the diffusion layer in two MOS units, and the well isolation region is also unnecessary. However, when writing data to the memory cell, in order to apply a high voltage of, for example, 17V to the word line via the NMOS, a higher voltage, for example, a voltage of about 20V is required at the gate of the NMOS, There is a problem that the MOS has no withstand voltage. Moreover, the area of the internal power supply circuit for generating a high voltage of 20 V increases.

【0013】書込み電圧を低減する方法としては、ホッ
トエレクトロン注入を利用した方法がある。しかし、ホ
ットエレクトロン注入による書込みでは電流量が多くな
るため、並列動作に制限が生じる。その結果、書込み時
間が増大してしまう。
As a method of reducing the write voltage, there is a method using hot electron injection. However, writing by hot electron injection requires a large amount of current, which limits parallel operation. As a result, the writing time increases.

【0014】そこで、本発明は、上記した問題を解決
し、並列動作を可能とすることにより書込み動作速度が
速く、かつデコーダ回路のレイアウトをメモリセルの微
細化に適合させた不揮発性半導体記憶装置を提供するこ
とを目的としている。すなわち、本発明の目的は、高速
動作およびチップ面積の低減化を同時に達成できる不揮
発性半導体記憶装置を提供することにある。
In view of the above, the present invention solves the above-mentioned problems and enables parallel operation so that the write operation speed is fast and the layout of the decoder circuit is adapted to the miniaturization of memory cells. Is intended to provide. That is, an object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device that can simultaneously achieve high-speed operation and reduction in chip area.

【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0017】本発明は、上記目的を達成するために、例
えば特開2001−28428号公報で公開された、書
込み時の動作電圧を低減できるホットエレクトロン注入
を利用し、かつ書込み時の電流量を低減できるメモリセ
ル(半導体基板の主面に形成された第1導電型のウェル
と、前記ウェル内に第1方向に延在して形成された第2
導電型の半導体領域と、前記半導体基板上に第1絶縁膜
を介して形成された第1ゲートと、前記第1ゲート上に
第2絶縁膜を介して形成された第2ゲートと、前記第1
ゲートと第3絶縁膜を介して形成された第3ゲートとを
有し、前記第3ゲートが、前記第1方向に延在して形成
され、前記第1ゲートの隙間に埋め込んで形成されてい
ることを特徴とするメモリセル)を使用し、上記複数の
メモリセルと、上記メモリセルに接続されたワード線
と、ワード線を駆動するサブデコーダ回路とを有する不
揮発性半導体記憶装置において、サブデコーダ回路を構
成するサブデコーダ素子を全てNMOSまたはPMOS
で構成することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention uses hot electron injection, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-28428, which can reduce the operating voltage at the time of writing, and the amount of current at the time of writing. Reducible memory cell (first conductivity type well formed on the main surface of the semiconductor substrate and second well formed in the well extending in the first direction)
A conductive type semiconductor region, a first gate formed on the semiconductor substrate via a first insulating film, a second gate formed on the first gate via a second insulating film, 1
A third gate formed through a third insulating film, the third gate is formed to extend in the first direction, and is embedded in a gap between the first gates. A non-volatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells, a word line connected to the memory cells, and a sub-decoder circuit for driving the word lines. All the sub-decoder elements forming the decoder circuit are NMOS or PMOS
It is characterized by being composed of.

【0018】すなわち、本発明の不揮発性半導体記憶装
置は、ワード線を選択的に駆動する機能を持つ複数のサ
ブデコーダ素子からなるサブデコーダ回路と、前記サブ
デコーダ素子のソース信号を選択的に駆動する機能を持
つブロックデコーダ回路と、前記サブデコーダ素子のゲ
ート信号を選択的に駆動する機能を持つゲートデコーダ
回路とを有する構成において、以下のような特徴を有す
るものである。
That is, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention selectively drives a sub-decoder circuit including a plurality of sub-decoder elements having a function of selectively driving a word line and a source signal of the sub-decoder element. In a configuration having a block decoder circuit having a function to perform and a gate decoder circuit having a function to selectively drive the gate signal of the sub-decoder element, the following features are provided.

【0019】(1)前記複数のサブデコーダ素子の各々
は、第1のNチャネル型MOSトランジスタと第2のN
チャネル型MOSトランジスタの2つのNチャネル型M
OSトランジスタで構成され、前記第1のNチャネル型
MOSトランジスタと前記第2のNチャネル型MOSト
ランジスタのドレインは同一ワード線に接続され、前記
第1のNチャネル型MOSトランジスタのゲート信号と
ソース信号と前記第2のNチャネル型MOSトランジス
タのゲート信号とソース信号は各々独立に制御されるも
のである。
(1) Each of the plurality of sub-decoder elements includes a first N-channel MOS transistor and a second N-channel MOS transistor.
Two N-channel type M of channel type MOS transistors
Drains of the first N-channel MOS transistor and the second N-channel MOS transistor are connected to the same word line, and a gate signal and a source signal of the first N-channel MOS transistor are formed. The gate signal and the source signal of the second N-channel type MOS transistor are independently controlled.

【0020】(2)前記(1)において、前記サブデコ
ーダ素子のウェル基板は全て、前記サブデコーダ素子で
ある前記第1のNチャネル型MOSトランジスタと前記
第2のNチャネル型MOSトランジスタのソース信号の
うち、低電圧側のソース信号に接続されるものである。
(2) In (1) above, all the well substrates of the sub-decoder elements are source signals of the first N-channel type MOS transistor and the second N-channel type MOS transistor which are the sub-decoder elements. Of these, it is connected to the source signal on the low voltage side.

【0021】(3)前記(1)において、前記ワード線
を駆動するサブデコーダ素子のソース信号は、隣接する
サブデコーダ素子の同一ソース信号同士で拡散層を共有
するものである。
(3) In (1), the source signals of the sub-decoder elements driving the word lines share the diffusion layer with the same source signals of the adjacent sub-decoder elements.

【0022】(4)前記(1)において、前記サブデコ
ーダ素子のゲートは、前記ワード線と同一方向に配置す
るものである。または、前記ワード線と垂直方向に配置
するものである。
(4) In (1), the gate of the sub-decoder element is arranged in the same direction as the word line. Alternatively, it is arranged in a direction perpendicular to the word line.

【0023】(5)前記複数のサブデコーダ素子の各々
は、第1のPチャネル型MOSトランジスタと第2のP
チャネル型MOSトランジスタの2つのPチャネル型M
OSトランジスタで構成され、前記第1のPチャネル型
MOSトランジスタと前記第2のPチャネル型MOSト
ランジスタのドレインは同一ワード線に接続され、前記
第1のPチャネル型MOSトランジスタのゲート信号と
ソース信号と前記第2のPチャネル型MOSトランジス
タのゲート信号とソース信号は各々独立に制御されるも
のである。
(5) Each of the plurality of sub-decoder elements includes a first P-channel MOS transistor and a second P-channel MOS transistor.
Two P-channel type M of channel type MOS transistors
Drains of the first P-channel MOS transistor and the second P-channel MOS transistor are connected to the same word line, and a gate signal and a source signal of the first P-channel MOS transistor are formed. The gate signal and the source signal of the second P-channel MOS transistor are independently controlled.

【0024】(6)前記(5)において、前記サブデコ
ーダ素子のウェル基板は全て、前記サブデコーダ素子で
ある前記第1のPチャネル型MOSトランジスタと前記
第2のPチャネル型MOSトランジスタのソース信号の
うち、高電圧側のソース信号に接続されるものである。
(6) In (5), all the well substrates of the sub-decoder elements are source signals of the first P-channel type MOS transistor and the second P-channel type MOS transistor which are the sub-decoder elements. Of these, it is connected to the source signal on the high voltage side.

【0025】(7)前記(5)において、前記ワード線
を駆動するサブデコーダ素子のソース信号は、隣接する
サブデコーダ素子の同一ソース信号同士で拡散層を共有
するものである。
(7) In (5), the source signals of the sub-decoder elements that drive the word lines share the diffusion layer between the same source signals of the adjacent sub-decoder elements.

【0026】(8)前記(5)において、前記サブデコ
ーダ素子のゲートは、前記ワード線と同一方向に配置す
るものである。または、前記ワード線と垂直方向に配置
するものである。
(8) In (5), the gate of the sub-decoder element is arranged in the same direction as the word line. Alternatively, it is arranged in a direction perpendicular to the word line.

【0027】(9)前記(1)〜(8)において、さら
に、半導体基板中に形成された第1導電型のウェルと、
前記ウェル中に形成された第2導電型の半導体領域と、
前記半導体領域を接続して形成されたローカルソース線
/ローカルビット線と、前記ローカルソース線/ローカ
ルビット線を選択する選択MOSトランジスタと、前記
半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された第1ゲー
トと、前記第1ゲートと第2絶縁膜を介して形成された
第2ゲートと、前記第2ゲートを接続して形成されたワ
ード線と、前記第1ゲートと第3絶縁膜を介して形成さ
れ、前記第1ゲートと前記第2ゲートとは機能の異なる
第3ゲートとを有し、前記選択MOSトランジスタで区
切られるローカルソース線およびローカルビット線上の
メモリセルでメモリセルブロックが構成され、前記メモ
リセルブロックが前記ワード線方向に配列されてメモリ
セルアレイが構成され、前記第3ゲートの結束部が、前
記メモリセルブロック内で前記選択MOSトランジスタ
に最も近い位置に存在するワード線と、前記選択MOS
トランジスタのゲートとの間に存在する不揮発性半導体
記憶装置に適用するものである。
(9) In the above (1) to (8), further, a well of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate,
A second conductivity type semiconductor region formed in the well,
A local source line / local bit line formed by connecting the semiconductor regions, a selection MOS transistor for selecting the local source line / local bit line, and a first insulating film formed on the semiconductor substrate via a first insulating film. A first gate, a second gate formed via the first gate and a second insulating film, a word line formed by connecting the second gate, a first gate and a third insulating film. And a third gate having a function different from that of the first gate and the second gate, which is formed through the memory cell block on the local source line and the local bit line separated by the selection MOS transistor. The memory cell blocks are arranged in the word line direction to form a memory cell array, and the binding portion of the third gate is connected to the memory cell block. A word line existing at the nearest position to said select MOS transistor in the click, the selection MOS
The present invention is applied to a non-volatile semiconductor memory device existing between the gate of a transistor.

【0028】(10)前記(1)〜(8)において、さ
らに、半導体基板中に形成された第1導電型のウェル
と、前記ウェル中に形成された第2導電型の半導体領域
と、前記半導体領域を接続して形成されたローカルソー
ス線およびローカルビット線と、前記ローカルソース線
およびローカルビット線を選択する選択MOSトランジ
スタと、前記半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成さ
れた第1ゲートと、前記第1ゲートと第2絶縁膜を介し
て形成された第2ゲートと、前記第2ゲートを接続して
形成されたワード線とを有し、前記選択MOSトランジ
スタで区切られるローカルソース線およびローカルビッ
ト線上のメモリセルでメモリセルブロックが構成され、
前記メモリセルブロックが前記ワード線方向に配列され
てメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体記憶装
置に適用するものである。
(10) In the above (1) to (8), a well of the first conductivity type formed in a semiconductor substrate, a semiconductor region of the second conductivity type formed in the well, and A local source line and a local bit line formed by connecting semiconductor regions, a selection MOS transistor for selecting the local source line and the local bit line, and a first insulating film formed on the semiconductor substrate via a first insulating film. A local gate having one gate, a second gate formed through the first gate and a second insulating film, and a word line formed by connecting the second gate, and separated by the selection MOS transistor. A memory cell block is composed of the memory cells on the source line and the local bit line,
The present invention is applied to a nonvolatile semiconductor memory device in which the memory cell blocks are arranged in the word line direction to form a memory cell array.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, members having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0030】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1である不揮発性半導体記憶装置の一例を示したメ
モリアレイ周辺の構成概略図である。ここで、ワード
線、グローバルビット線、およびブロックに関しては説
明を簡単にするためにその数を省略する。同図において
本発明の前提技術と異なる点は、本発明の実施の形態1
では、特開2001−28428号公報で公開された補
助ゲートを有するメモリセルを用いるため、ブロックデ
コーダ部に補助ゲートデコーダを備える点である。同図
において、メモリアレイ周辺は、ブロックデコーダ/補
助ゲートデコーダ10、サブデコーダ20、ゲートデコ
ーダ30、選択MOSトランジスタ40、センスアンプ
50、メモリセルサブアレイ60などから構成されてい
る。また、ST0ES,ST0OS,ST0ED,ST
0OD,ST1ES,ST1OS,ST1ED,ST1
ODは選択MOSトランジスタのゲート信号、AG0
E,AG0O,AG1E,AG1Oは補助ゲート信号、
B0H,B0L,B1H,B1Lはサブデコーダ素子の
ソース信号、W00〜W0m,W10〜W1mはワード
線、DL0〜DL2はグローバルビット線、SL0はグ
ローバルソース線である。同図に示すように、ワードデ
コーダ回路は高速化を図るために本発明の前提技術と同
様、ブロックを選択するブロックデコーダと選択された
ブロック内の特定のワード線を選択するためのゲートデ
コーダおよびサブデコーダとに階層化されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration around a memory array showing an example of a nonvolatile semiconductor memory device according to Embodiment 1 of the present invention. Here, the numbers of word lines, global bit lines, and blocks are omitted for simplification of description. In the figure, the points different from the base technology of the present invention are the first embodiment of the present invention.
Since the memory cell having the auxiliary gate disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-28428 is used, the block decoder section is provided with the auxiliary gate decoder. In the figure, the periphery of the memory array is composed of a block decoder / auxiliary gate decoder 10, a sub decoder 20, a gate decoder 30, a selection MOS transistor 40, a sense amplifier 50, a memory cell sub array 60, and the like. In addition, ST0ES, ST0OS, ST0ED, ST
0OD, ST1ES, ST1OS, ST1ED, ST1
OD is the gate signal of the selection MOS transistor, AG0
E, AG0O, AG1E and AG1O are auxiliary gate signals,
B0H, B0L, B1H and B1L are source signals of sub-decoder elements, W00 to W0m and W10 to W1m are word lines, DL0 to DL2 are global bit lines, and SL0 is a global source line. As shown in the figure, the word decoder circuit has a block decoder for selecting a block and a gate decoder and a gate decoder for selecting a specific word line in the selected block in the same manner as the precondition technique of the present invention in order to increase the speed. It is hierarchically divided into sub-decoders.

【0031】図2は、本発明の実施の形態1である不揮
発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレイ周辺の
構成図であり、図3および図4はメモリセルの回路図で
ある。また、図5はサブデコーダ部のレイアウト概略図
である。なお、図2では説明を簡単にするため、メモリ
セルの数を一部省略して説明する。図2において、サブ
アレイ内におけるC000〜C030はメモリセル、W
00〜W0mおよびW10〜W1mはワード線、D00
とD01,S00〜S02,D10とD11,S10〜
S12はローカルビット線あるいはローカルソース線で
あり、各々拡散層で配線されている。また、DL0〜D
L2はグローバルビット線、SL0はグローバルソース
線であり、共に金属配線である。ローカルビット線ある
いはローカルソース線は、ブロック選択MOSトランジ
スタ(以下、選択トランジスタと呼ぶ)を介して、グロ
ーバルビット線とグローバルソース線に接続されてい
る。グローバルビット線は2本のローカルビット線に対
して1本である。これにより、グローバルビット線の配
線ピッチを2倍に緩和することができ、メモリセルの微
細化に対応することが可能となる。ST0ES,ST0
OS,ST0ED,ST0OD,ST1ES,ST1O
S,ST1ED,ST1ODは選択トランジスタのゲー
ト信号である。ワード線を駆動するサブデコーダは、1
本のワード線に対し2つのNMOSからなるサブデコー
ダ素子で構成されている。B0HとB1Hは、ワード線
に高電位を与えるためのソース信号である。また、B0
LとB1Lは、ワード線に低電位を与えるためのソース
信号である。G0H〜GmH,G0L〜GmL,G1H
〜GmH,G1L〜GmLはサブデコーダのゲート信号
で、ワード線へ選択的に電圧を印加するためにアドレス
バッファから発生される信号である。AG0E,AG0
O,AG1E,AG1Oはメモリセルの補助ゲートに与
えられる信号である。メモリセルは、同一ワード線上に
隣接するメモリセルのローカルドレイン線とローカルソ
ース線を互いに共有する、いわゆる仮想接地型の構造で
あり、図3および図4に示すように、本発明の前提技術
の制御ゲートと浮遊ゲートに加え補助ゲートを有する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the periphery of the memory array showing an example of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are circuit diagrams of memory cells. FIG. 5 is a schematic layout diagram of the sub-decoder section. In FIG. 2, the number of memory cells is partially omitted for simplicity of explanation. In FIG. 2, C000 to C030 in the sub-array are memory cells, W
00 to W0m and W10 to W1m are word lines, D00
And D01, S00 to S02, D10 and D11, S10
S12 is a local bit line or a local source line, each of which is wired by a diffusion layer. Also, DL0-D
L2 is a global bit line and SL0 is a global source line, both of which are metal wirings. The local bit line or local source line is connected to the global bit line and the global source line via a block selection MOS transistor (hereinafter referred to as a selection transistor). There is one global bit line for every two local bit lines. As a result, the wiring pitch of the global bit lines can be doubled, and it becomes possible to cope with the miniaturization of memory cells. ST0ES, ST0
OS, ST0ED, ST0OD, ST1ES, ST1O
S, ST1ED and ST1OD are gate signals of the selection transistor. The sub-decoder that drives the word line is 1
It is composed of two NMOS sub-decoder elements for one word line. B0H and B1H are source signals for applying a high potential to the word line. Also, B0
L and B1L are source signals for giving a low potential to the word line. G0H to GmH, G0L to GmL, G1H
.About.GmH and G1L to GmL are gate signals of the sub-decoder, which are signals generated from the address buffer to selectively apply a voltage to the word line. AG0E, AG0
O, AG1E, AG1O are signals applied to the auxiliary gates of the memory cells. The memory cell has a so-called virtual ground type structure in which the local drain line and the local source line of the memory cells adjacent to each other on the same word line are shared with each other, and as shown in FIGS. It has an auxiliary gate in addition to a control gate and a floating gate.

【0032】表1に動作電圧の例を示し、各動作につい
て説明する。
Table 1 shows an example of the operating voltage, and each operation will be described.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】まず始めに、書込み動作について説明す
る。書込み動作は、ホットエレクトロンを浮遊ゲートへ
注入することによって行う。図2において、C000と
C020のメモリセルが選択メモリセルと仮定する。例
えば、B0H=12V、B0L=0V、B1H=0V、
B1L=0Vとする。この時、G0H=17V、G0L
=0V、G1H〜GmH=0V、G1L〜GmL=17
Vとすることにより、選択ワード線W00=12V、選
択ブロック(ブロック0)の非選択ワード線W01〜W
0m=0V、非選択ブロック(ブロック1)のワード線
W11〜W1m=0Vとなる。また、AG0E=2V、
AG0O=AG1E=AG1O=0Vとすることによ
り、選択メモリセルC000とC020の補助ゲートに
のみ2Vの電圧が印加される。また、DL0〜DL2=
5V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST0ED=1
0V、ST0OS=ST0OD=0Vとすることによ
り、D00=D01=5V、S00=S01=S02=
0Vとなる。また、ST1ES=ST1ED=ST1O
S=ST1OD=0Vとすることにより、D10=D1
1=S10=S11=S12=floatingとな
る。以上の動作により、メモリセルC000とC020
だけが選択され、ホットエレクトロン注入による書込み
が行われる。この時、メモリセルC010とC030に
もワードとソースに書込み選択の電圧が印加されるが、
補助ゲートの電圧が0Vであるため書込みは行われな
い。このように、本実施の形態ではメモリセルの制御ゲ
ートとドレインに正の高電圧を印加し、ホットエレクト
ロンを浮遊ゲートへ注入することによって書込みを行
う。この時、補助ゲートの電圧を適切な電圧に設定する
ことにより書込み時に流れる電流量を抑制し、FNトン
ネル現象による書込み動作並みの並列動作を可能にす
る。以上述べたように、書込み動作における補助ゲート
は同一ワード線上に隣接するメモリセルを電気的に切離
す役割と、書込み時に流れる電流量を抑制する役割を果
たす。
First, the write operation will be described. The write operation is performed by injecting hot electrons into the floating gate. In FIG. 2, it is assumed that the memory cells C000 and C020 are selected memory cells. For example, B0H = 12V, B0L = 0V, B1H = 0V,
B1L = 0V. At this time, G0H = 17V, G0L
= 0V, G1H to GmH = 0V, G1L to GmL = 17
By setting V, the selected word line W00 = 12V and the unselected word lines W01 to W of the selected block (block 0)
0m = 0V, and the word lines W11 to W1m of the non-selected block (block 1) become 0V. Also, AG0E = 2V,
By setting AG0O = AG1E = AG1O = 0V, the voltage of 2V is applied only to the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020. Also, DL0 to DL2 =
5V, SL0 = 0V, ST0ES = ST0ED = 1
By setting 0V, ST0OS = ST0OD = 0V, D00 = D01 = 5V, S00 = S01 = S02 =
It becomes 0V. Also, ST1ES = ST1ED = ST1O
By setting S = ST1OD = 0V, D10 = D1
1 = S10 = S11 = S12 = floating. By the above operation, the memory cells C000 and C020
Only those are selected, and programming by hot electron injection is performed. At this time, the memory cells C010 and C030 are also applied with the write selection voltage for the word and the source.
Writing is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. Thus, in this embodiment, writing is performed by applying a positive high voltage to the control gate and drain of the memory cell and injecting hot electrons into the floating gate. At this time, by setting the voltage of the auxiliary gate to an appropriate voltage, the amount of current flowing at the time of writing is suppressed, and parallel operation equivalent to the writing operation by the FN tunnel phenomenon is enabled. As described above, the auxiliary gate in the write operation has a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line and a role of suppressing the amount of current flowing at the time of writing.

【0035】次に、消去動作について説明する。消去動
作は、本発明の前提技術と同様にFNトンネル現象を利
用して、浮遊ゲートから基板へエレクトロンを放出する
ことで行う。図2において、ワード線W00上に存在す
るC000〜C030のメモリセルが選択メモリセルと
仮定する。例えば、B0H=0V、B0L=−16V、
B1H=0V、B1L=0Vとする。この時、G0H=
−16V、G0L=0V、G1H〜GmH=0V、G1
L〜GmL=−16Vとすることにより、選択ワード線
W00=−16V、選択ブロック(ブロック0)の非選
択ワード線W01〜W0m=floating、非選択
ブロック(ブロック1)のワード線W11〜W1m=f
loatingとなる。また、AG0E=AG0O=A
G1E=AG1O=0Vとする。また、DL0〜DL2
=2V、SL0=2Vとし、ST0ES=ST0ED=
ST0OS=ST0OD=10Vとすることにより、D
00=D01=S00=S01=S02=2Vとなる。
また、ST1ES=ST1ED=ST1OS=ST1O
D=0Vとすることにより、D10=D11=S10=
S11=S12=floatingとなる。以上の動作
により、ワード線W00上に存在するメモリセルC00
0〜C030が選択され、FNトンネル現象による消去
が行われる。なお、前記動作において、G0L=3V、
G1H〜GmH=3Vとすることにより、非選択ワード
線の電圧を全て0Vとすることも可能である。
Next, the erase operation will be described. The erasing operation is performed by emitting electrons from the floating gate to the substrate by utilizing the FN tunnel phenomenon as in the precondition technique of the present invention. In FIG. 2, it is assumed that the memory cells C000 to C030 existing on the word line W00 are selected memory cells. For example, B0H = 0V, B0L = -16V,
It is assumed that B1H = 0V and B1L = 0V. At this time, G0H =
-16V, G0L = 0V, G1H to GmH = 0V, G1
By setting L to GmL = -16V, the selected word line W00 = -16V, the non-selected word lines W01 to W0m = floating of the selected block (block 0), and the word lines W11 to W1m of the non-selected block (block 1) = f
It becomes loading. Also, AG0E = AG0O = A
G1E = AG1O = 0V. Also, DL0 to DL2
= 2V, SL0 = 2V, ST0ES = ST0ED =
By setting ST0OS = ST0OD = 10V, D
00 = D01 = S00 = S01 = S02 = 2V.
Also, ST1ES = ST1ED = ST1OS = ST1O
By setting D = 0V, D10 = D11 = S10 =
S11 = S12 = floating. By the above operation, the memory cell C00 existing on the word line W00
0 to C030 is selected, and erasing is performed by the FN tunnel phenomenon. In the above operation, G0L = 3V,
By setting G1H to GmH = 3V, it is possible to set all the voltages of the non-selected word lines to 0V.

【0036】次に、読出し動作について説明する。読出
し動作は、本発明の前提技術と同様にドレイン電圧の状
態を検証することで行う。図2において、C000のメ
モリセルが選択メモリセルと仮定する。例えば、B0H
=3V、B0L=0V、B1H=0V、B1L=0Vと
する。この時、G0H=7V、G0L=0V、G1H〜
GmH=0V、G1L〜GmL=7Vとすることによ
り、選択ワード線W00=3V、選択ブロック(ブロッ
ク0)の非選択ワード線W01〜W0m=0V、非選択
ブロック(ブロック1)のワード線W11〜W1m=0
Vとなる。また、AG0E=3V、AG0O=AG1E
=AG1O=0Vとすることにより、選択メモリセルC
000とC020の補助ゲートにのみ3Vの電圧が印加
される。また、DL0=1V、DL1=DL2=0V、
SL0=0Vとし、ST0ES=ST0ED=10V、
ST0OS=ST0OD=0Vとすることにより、D0
0=1V、D01=0V、S00=S01=S02=0
Vとなる。また、ST1ES=ST1ED=ST1OS
=ST1OD=0Vとすることにより、D10=D11
=S10=S11=S12=floatingとなる。
以上の動作により、メモリセルC000だけが選択さ
れ、読出しが行われる。この時、メモリセルC010に
もワードとソースに読出し選択の電圧が印加されるが、
補助ゲートの電圧が0Vであるため読出しは行われな
い。このように、読出し動作における補助ゲートは同一
ワード線上に隣接するメモリセルを電気的に切離す役割
を果たす。
Next, the read operation will be described. The read operation is performed by verifying the state of the drain voltage as in the precondition technique of the present invention. In FIG. 2, it is assumed that the memory cell of C000 is the selected memory cell. For example, B0H
= 3V, B0L = 0V, B1H = 0V, B1L = 0V. At this time, G0H = 7V, G0L = 0V, G1H
By setting GmH = 0V and G1L to GmL = 7V, the selected word line W00 = 3V, the unselected word lines W01 to W0m = 0V of the selected block (block 0), and the word lines W11 to W11 of the unselected block (block 1). W1m = 0
It becomes V. Also, AG0E = 3V, AG0O = AG1E
= AG1O = 0V, the selected memory cell C
The voltage of 3V is applied only to the auxiliary gates of 000 and C020. Also, DL0 = 1V, DL1 = DL2 = 0V,
SL0 = 0V, ST0ES = ST0ED = 10V,
By setting ST0OS = ST0OD = 0V, D0
0 = 1V, D01 = 0V, S00 = S01 = S02 = 0
It becomes V. Also, ST1ES = ST1ED = ST1OS
= ST1OD = 0V, D10 = D11
= S10 = S11 = S12 = floating.
By the above operation, only the memory cell C000 is selected and the reading is performed. At this time, the read selection voltage is applied to the word and source in the memory cell C010 as well.
Reading is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. In this way, the auxiliary gate in the read operation plays a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line.

【0037】以上の動作を実現するためのサブデコーダ
について、レイアウトの概略を示したのが図5である。
本実施の形態では、サブデコーダ素子をNMOSのみで
構成するため、本発明の前提技術のインバータ構成時に
必要であったPMOSとNMOSを分けるためのウェル
分離領域が不要となる。また、本発明の前提技術のイン
バータ構成では回路構成上図14に示すように2つのM
OS単位で拡散層を分ける必要があったが、本実施の形
態では2つのMOS単位で拡散層を分ける必要がなくな
る。更に、駆動能力を考慮した場合、PMOSよりNM
OSの方が定数を小さくできるため、この点においても
本実施の形態は有効である。
FIG. 5 shows the outline of the layout of the sub-decoder for realizing the above operation.
In the present embodiment, since the sub-decoder element is composed of only NMOS, the well isolation region for separating PMOS and NMOS, which is required when the inverter of the preparatory technique of the present invention is configured, is unnecessary. In addition, in the inverter configuration of the base technology of the present invention, two Ms are provided on the circuit configuration as shown in FIG.
Although it was necessary to divide the diffusion layer in each OS, it is not necessary to divide the diffusion layer in two MOS units in this embodiment. Furthermore, considering drive capability, NM is better than PMOS.
Since the OS can make the constant smaller, the present embodiment is also effective in this respect.

【0038】以上をまとめると、本実施の形態では以下
のような効果が得られる。仮想接地型の構造であり、本
発明の前提技術の制御ゲートと浮遊ゲートに加え補助ゲ
ートを有するNチャネル型のメモリセルを使用し、ホッ
トエレクトロン注入による書込みを行うことにより、書
込み動作電圧を低減することができ、更にFNトンネル
現象による書込み動作並みの並列動作を実現できる。こ
のように、正の高電圧となる書込み動作電圧を低減でき
るため、ワード線を駆動するサブデコーダの素子をNM
OSのみで構成することが可能となり、レイアウト面積
を低減できる。すなわち、高速動作であり、かつチップ
面積が小さな不揮発性半導体記憶装置を実現できる。
In summary, the following effects can be obtained in this embodiment. The write operation voltage is reduced by using the N-channel type memory cell having a virtual ground type structure and an auxiliary gate in addition to the control gate and the floating gate of the premise technique of the present invention to perform writing by hot electron injection. Further, it is possible to realize a parallel operation similar to the write operation by the FN tunnel phenomenon. In this way, the write operation voltage, which becomes a positive high voltage, can be reduced, so that the element of the sub-decoder that drives the word line is NM.
It is possible to configure with only the OS, and the layout area can be reduced. That is, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device that operates at high speed and has a small chip area.

【0039】(実施の形態2)本発明の実施の形態2で
ある不揮発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレ
イ周辺の構成概略図は図1であり、前記実施の形態1と
同様であるため、説明は省略する。本実施の形態は、実
施の形態1で説明したNチャネル型MOSのメモリセル
を、Pチャネル型MOSのメモリセルにした際の実施の
形態である。レイアウト面積への効果は実施の形態1と
同様であり、動作電圧のみが異なる。従って、ここでは
レイアウト面積に対する説明は省略し、動作電圧につい
てのみ説明する。
(Embodiment 2) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the periphery of a memory array showing an example of a nonvolatile semiconductor memory device according to Embodiment 2 of the present invention, which is the same as that of Embodiment 1. Therefore, the description is omitted. The present embodiment is an embodiment in which the N-channel MOS memory cell described in the first embodiment is replaced with a P-channel MOS memory cell. The effect on the layout area is similar to that of the first embodiment, and only the operating voltage is different. Therefore, the description of the layout area is omitted here, and only the operating voltage is described.

【0040】図6は、本発明の実施の形態2である不揮
発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレイ周辺の
構成図であり、図7および図8はメモリセルの回路図で
ある。また、表2が動作電圧の例を示した表である。前
記したように、実施の形態1と異なる点はメモリセルが
Pチャネル型MOSである点である。これに伴い、メモ
リセルアレイと同じ領域に配置する選択トランジスタも
PMOSとする。各部の信号名は実施の形態1と同様な
ので、説明を省略する。
FIG. 6 is a configuration diagram of the periphery of the memory array showing an example of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are circuit diagrams of the memory cells. Table 2 is a table showing examples of operating voltages. As described above, the point different from the first embodiment is that the memory cell is a P-channel type MOS. Along with this, the select transistors arranged in the same region as the memory cell array are also PMOS. Since the signal names of the respective parts are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】まず始めに、書込み動作について説明す
る。書込み動作は、ホットホールを浮遊ゲートへ注入す
ることによって行う。図6において、C000とC02
0のメモリセルが選択メモリセルと仮定する。例えば、
B0H=0V、B0L=−12V、B1H=0V、B1
L=0Vとする。この時、G0H=−12V、G0L=
3V、G1H〜GmH=3V、G1L〜GmL=−12
Vとすることにより、選択ワード線W00=−12V、
選択ブロック(ブロック0)の非選択ワード線W01〜
W0m=0V、非選択ブロック(ブロック1)のワード
線W11〜W1m=0Vとなる。また、AG0E=−2
V、AG0O=AG1E=AG1O=0Vとすることに
より、選択メモリセルC000とC020の補助ゲート
にのみ−2Vの電圧が印加される。また、DL0〜DL
2=−5V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST0E
D=−10V、ST0OS=ST0OD=0Vとするこ
とにより、D00=D01=−5V、S00=S01=
S02=0Vとなる。また、ST1ES=ST1ED=
ST1OS=ST1OD=0Vとすることにより、D1
0=D11=S10=S11=S12=floatin
gとなる。以上の動作により、メモリセルC000とC
020だけが選択され、ホットホール注入による書込み
が行われる。この時、メモリセルC010とC030に
もワードとソースに書込み選択の電圧が印加されるが、
補助ゲートの電圧が0Vであるため書込みは行われな
い。このように、本実施の形態ではメモリセルの制御ゲ
ートとドレインに負の高電圧を印加し、ホットホールを
浮遊ゲートへ注入することによって書込みを行う。この
時、補助ゲートの電圧を適切な電圧に設定することによ
り書込み時に流れる電流量を抑制し、FNトンネル現象
による書込み動作並みの並列動作を可能にする。以上述
べたように、書込み動作における補助ゲートは同一ワー
ド線上に隣接するメモリセルを電気的に切離す役割と、
書込み時に流れる電流量を抑制する役割を果たす。な
お、表2に示したように、本実施の形態では書込み時の
サブデコーダ素子に必要なMOSトランジスタの耐圧を
実施の形態1よりも更に下げることができる。
First, the write operation will be described. The write operation is performed by injecting hot holes into the floating gate. In FIG. 6, C000 and C02
Assume that the memory cell of 0 is the selected memory cell. For example,
B0H = 0V, B0L = -12V, B1H = 0V, B1
Let L = 0V. At this time, G0H = -12V, G0L =
3V, G1H to GmH = 3V, G1L to GmL = -12
By setting V, the selected word line W00 = −12V,
Non-selected word line W01 of selected block (block 0)
W0m = 0V and the word lines W11 to W1m = 0V of the non-selected block (block 1). Also, AG0E = -2
By setting V and AG0O = AG1E = AG1O = 0V, the voltage of −2V is applied only to the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020. Also, DL0-DL
2 = -5V, SL0 = 0V, ST0ES = ST0E
By setting D = -10V and ST0OS = ST0OD = 0V, D00 = D01 = -5V, S00 = S01 =
S02 = 0V. Also, ST1ES = ST1ED =
By setting ST1OS = ST1OD = 0V, D1
0 = D11 = S10 = S11 = S12 = floatin
It becomes g. By the above operation, the memory cells C000 and C
Only 020 is selected and writing is performed by hot hole injection. At this time, the memory cells C010 and C030 are also applied with the write selection voltage for the word and the source.
Writing is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. As described above, in this embodiment, writing is performed by applying a negative high voltage to the control gate and drain of the memory cell and injecting hot holes into the floating gate. At this time, by setting the voltage of the auxiliary gate to an appropriate voltage, the amount of current flowing at the time of writing is suppressed, and parallel operation equivalent to the writing operation by the FN tunnel phenomenon is enabled. As described above, the auxiliary gate in the write operation has a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line,
It plays the role of suppressing the amount of current flowing during writing. As shown in Table 2, in this embodiment, the withstand voltage of the MOS transistor required for the sub-decoder element at the time of writing can be further lowered as compared with the first embodiment.

【0043】次に、消去動作について説明する。消去動
作は、本発明の前提技術と同様にFNトンネル現象を利
用して行う。但し、メモリセルをPチャネル型MOSに
したため、電圧の極性が逆になる。このため、FNトン
ネル現象を利用して、浮遊ゲートから基板へホールを放
出することで行う。図6において、ワード線W00上に
存在するC000〜C030のメモリセルが選択メモリ
セルと仮定する。例えば、B0H=16V、B0L=0
V、B1H=0V、B1L=0Vとする。この時、G0
H=19V、G0L=0V、G1H〜GmH=0V、G
1L〜GmL=19Vとすることにより、選択ワード線
W00=16V、選択ブロック(ブロック0)の非選択
ワード線W01〜W0m=0V、非選択ブロック(ブロ
ック1)のワード線W11〜W1m=0Vとなる。ま
た、AG0E=AG0O=AG1E=AG1O=0Vと
する。また、DL0〜DL2=−2V、SL0=−2V
とし、ST0ES=ST0ED=ST0OS=ST0O
D=−10Vとすることにより、D00=D01=S0
0=S01=S02=−2Vとなる。また、ST1ES
=ST1ED=ST1OS=ST1OD=0Vとするこ
とにより、D10=D11=S10=S11=S12=
floatingとなる。以上の動作により、ワード線
W00上に存在するメモリセルC000〜C030が選
択され、FNトンネル現象による消去が行われる。な
お、表2に示したように、本実施の形態では消去時の非
選択ワード線の電圧を全て0Vとすることができる。
Next, the erase operation will be described. The erasing operation is performed by using the FN tunnel phenomenon as in the base technology of the present invention. However, since the memory cell is a P-channel type MOS, the polarities of the voltages are reversed. Therefore, the FN tunnel phenomenon is used to discharge holes from the floating gate to the substrate. In FIG. 6, it is assumed that the memory cells C000 to C030 existing on the word line W00 are selected memory cells. For example, B0H = 16V, B0L = 0
It is assumed that V, B1H = 0V, and B1L = 0V. At this time, G0
H = 19V, G0L = 0V, G1H to GmH = 0V, G
By setting 1L to GmL = 19V, the selected word line W00 = 16V, the unselected word lines W01 to W0m = 0V of the selected block (block 0), and the word lines W11 to W1m = 0V of the unselected block (block 1). Become. Further, it is assumed that AG0E = AG0O = AG1E = AG1O = 0V. Also, DL0 to DL2 = -2V, SL0 = -2V
And ST0ES = ST0ED = ST0OS = ST0O
By setting D = -10V, D00 = D01 = S0
0 = S01 = S02 = −2V. Also, ST1ES
= ST1ED = ST1OS = ST1OD = 0V, so that D10 = D11 = S10 = S11 = S12 =
It will be floating. By the above operation, the memory cells C000 to C030 existing on the word line W00 are selected and erased by the FN tunnel phenomenon. As shown in Table 2, in the present embodiment, all the voltages of the non-selected word lines at the time of erasing can be set to 0V.

【0044】次に、読出し動作について説明する。読出
し動作は、本発明の前提技術と同様にドレイン電圧の状
態を検証することで行う。図6において、C000のメ
モリセルが選択メモリセルと仮定する。例えば、B0H
=0V、B0L=−3V、B1H=0V、B1L=0V
とする。この時、G0H=−3V、G0L=3V、G1
H〜GmH=3V、G1L〜GmL=−3Vとすること
により、選択ワード線W00=−3V、選択ブロック
(ブロック0)の非選択ワード線W01〜W0m=0
V、非選択ブロック(ブロック1)のワード線W11〜
W1m=0Vとなる。また、AG0E=−3V、AG0
O=AG1E=AG1O=0Vとすることにより、選択
メモリセルC000とC020の補助ゲートにのみ−3
Vの電圧が印加される。また、DL0=−1V、DL1
=DL2=0V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST
0ED=−10V、ST0OS=ST0OD=0Vとす
ることにより、D00=−1V、D01=0V、S00
=S01=S02=0Vとなる。また、ST1ES=S
T1ED=ST1OS=ST1OD=0Vとすることに
より、D10=D11=S10=S11=S12=fl
oatingとなる。以上の動作により、メモリセルC
000だけが選択され、読出しが行われる。この時、メ
モリセルC010にもワードとソースに読出し選択の電
圧が印加されるが、補助ゲートの電圧が0Vであるため
読出しは行われない。このように、読出し動作における
補助ゲートは同一ワード線上に隣接するメモリセルを電
気的に切離す役割を果たす。
Next, the read operation will be described. The read operation is performed by verifying the state of the drain voltage as in the precondition technique of the present invention. In FIG. 6, it is assumed that the memory cell of C000 is the selected memory cell. For example, B0H
= 0V, B0L = -3V, B1H = 0V, B1L = 0V
And At this time, G0H = −3V, G0L = 3V, G1
By setting H to GmH = 3V and G1L to GmL = -3V, the selected word line W00 = -3V and the unselected word lines W01 to W0m = 0 of the selected block (block 0).
V, word lines W11 to W11 of the non-selected block (block 1)
W1m = 0V. Also, AG0E = −3V, AG0
By setting O = AG1E = AG1O = 0V, only the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020 are -3.
A voltage of V is applied. Also, DL0 = -1V, DL1
= DL2 = 0V, SL0 = 0V, ST0ES = ST
By setting 0ED = -10V and ST0OS = ST0OD = 0V, D00 = -1V, D01 = 0V, S00
= S01 = S02 = 0V. Also, ST1ES = S
By setting T1ED = ST1OS = ST1OD = 0V, D10 = D11 = S10 = S11 = S12 = fl
It becomes oating. By the above operation, the memory cell C
Only 000 are selected and read. At this time, the read selection voltage is applied to the word and the source also in the memory cell C010, but the reading is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. In this way, the auxiliary gate in the read operation plays a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line.

【0045】なお、前記したように、本実施の形態での
レイアウト面積への効果は実施の形態1と同様である。
As described above, the effect on the layout area in this embodiment is the same as that in the first embodiment.

【0046】以上をまとめると、本実施の形態では以下
のような効果が得られる。仮想接地型の構造であり、本
発明の前提技術の制御ゲートと浮遊ゲートに加え補助ゲ
ートを有するPチャネル型のメモリセルを使用し、ホッ
トホール注入による書込みを行うことにより、書込み動
作電圧を負電圧にすることができ、更にFNトンネル現
象による書込み動作並みの並列動作を実現できる。この
ように、書込み動作電圧を負電圧にすることができるた
め、ワード線を駆動するサブデコーダの素子をNMOS
のみで構成することが可能となり、レイアウト面積を低
減できる。すなわち、高速動作であり、かつチップ面積
が小さな不揮発性半導体記憶装置を実現できる。また、
前記したように、本実施の形態では書込み時のサブデコ
ーダ素子に必要なMOSトランジスタの耐圧を実施の形
態1よりも更に下げることができる。また、消去時の非
選択ワード線の電圧を全て0Vとすることができる。
In summary, the following effects can be obtained in this embodiment. A virtual ground type structure is used, and a P-channel type memory cell having an auxiliary gate in addition to a control gate and a floating gate according to the premise technique of the present invention is used to perform writing by hot hole injection, so that the write operation voltage is negative. It is possible to set the voltage, and it is possible to realize a parallel operation similar to the write operation by the FN tunnel phenomenon. As described above, since the write operation voltage can be set to a negative voltage, the element of the sub-decoder that drives the word line is NMOS.
The layout area can be reduced because it can be configured with only. That is, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device that operates at high speed and has a small chip area. Also,
As described above, in this embodiment, the withstand voltage of the MOS transistor required for the sub-decoder element at the time of writing can be further lowered as compared with the first embodiment. Further, all the voltages of the non-selected word lines at the time of erasing can be set to 0V.

【0047】(実施の形態3)本発明の実施の形態3で
ある不揮発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレ
イ周辺の構成概略図は図1であり、前記実施の形態1と
同様であるため、説明は省略する。本実施の形態は、実
施の形態1で説明したサブデコーダ素子をPMOSで構
成した際の実施の形態である。サブデコーダ素子をPM
OSで構成したため、MOSの定数を若干大きく設計す
る必要はあるが、レイアウト面積への効果は実施の形態
1とほぼ同等であり、動作電圧のみが異なる。従って、
ここではレイアウト面積に対する説明は省略し、動作電
圧についてのみ説明する。
(Embodiment 3) FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration around a memory array showing an example of a nonvolatile semiconductor memory device according to Embodiment 3 of the present invention, which is the same as that of Embodiment 1 above. Therefore, the description is omitted. This embodiment is an embodiment in which the sub-decoder element described in the first embodiment is configured by a PMOS. PM sub-decoder element
Since it is composed of the OS, it is necessary to design the MOS constant to be slightly larger, but the effect on the layout area is almost the same as that of the first embodiment, and only the operating voltage is different. Therefore,
Here, description of the layout area is omitted, and only the operating voltage will be described.

【0048】図9は、本発明の実施の形態3である不揮
発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレイ周辺の
構成図であり、メモリセルの回路図は実施の形態1と同
様、図3および図4のメモリセルとなる。また、表3が
動作電圧の例を示した表である。前記したように、実施
の形態1と異なる点はサブデコーダ素子をPMOSで構
成した点である。各部の信号名は実施の形態1と同様な
ので、説明を省略する。
FIG. 9 is a configuration diagram of the periphery of the memory array showing an example of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, and the circuit diagram of the memory cell is the same as that of the first embodiment, as shown in FIG. And the memory cell of FIG. Table 3 is a table showing examples of operating voltages. As described above, the point different from the first embodiment is that the sub-decoder element is composed of PMOS. Since the signal names of the respective parts are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】まず始めに、書込み動作について説明す
る。書込み動作は、ホットエレクトロンを浮遊ゲートへ
注入することによって行う。図9において、C000と
C020のメモリセルが選択メモリセルと仮定する。例
えば、B0H=12V、B0L=0V、B1H=0V、
B1L=0Vとする。この時、G0H=−3V、G0L
=12V、G1H〜GmH=12V、G1L〜GmL=
−3Vとすることにより、選択ワード線W00=12
V、選択ブロック(ブロック0)の非選択ワード線W0
1〜W0m=0V、非選択ブロック(ブロック1)のワ
ード線W11〜W1m=0Vとなる。また、AG0E=
2V、AG0O=AG1E=AG1O=0Vとすること
により、選択メモリセルC000とC020の補助ゲー
トにのみ2Vの電圧が印加される。また、DL0〜DL
2=5V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST0ED
=10V、ST0OS=ST0OD=0Vとすることに
より、D00=D01=5V、S00=S01=S02
=0Vとなる。また、ST1ES=ST1ED=ST1
OS=ST1OD=0Vとすることにより、D10=D
11=S10=S11=S12=floatingとな
る。以上の動作により、メモリセルC000とC020
だけが選択され、ホットエレクトロン注入による書込み
が行われる。この時、メモリセルC010とC030に
もワードとソースに書込み選択の電圧が印加されるが、
補助ゲートの電圧が0Vであるため書込みは行われな
い。このように、本実施の形態ではメモリセルの制御ゲ
ートとドレインに正の高電圧を印加し、ホットエレクト
ロンを浮遊ゲートへ注入することによって書込みを行
う。この時、補助ゲートの電圧を適切な電圧に設定する
ことにより書込み時に流れる電流量を抑制し、FNトン
ネル現象による書込み動作並みの並列動作を可能にす
る。以上述べたように、書込み動作における補助ゲート
は同一ワード線上に隣接するメモリセルを電気的に切離
す役割と、書込み時に流れる電流量を抑制する役割を果
たす。なお、表3に示したように、本実施の形態では書
込み時のサブデコーダ素子に必要なMOSトランジスタ
の耐圧を実施の形態1よりも更に下げることができる。
First, the write operation will be described. The write operation is performed by injecting hot electrons into the floating gate. In FIG. 9, it is assumed that the memory cells C000 and C020 are selected memory cells. For example, B0H = 12V, B0L = 0V, B1H = 0V,
B1L = 0V. At this time, G0H = -3V, G0L
= 12V, G1H to GmH = 12V, G1L to GmL =
By setting -3V, the selected word line W00 = 12
V, unselected word line W0 of selected block (block 0)
1 to W0m = 0V, and the word lines W11 to W1m of the non-selected block (block 1) become 0V. Also, AG0E =
By setting 2V and AG0O = AG1E = AG1O = 0V, the voltage of 2V is applied only to the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020. Also, DL0-DL
2 = 5V, SL0 = 0V, ST0ES = ST0ED
= 10V, ST0OS = ST0OD = 0V, D00 = D01 = 5V, S00 = S01 = S02
= 0V. Also, ST1ES = ST1ED = ST1
By setting OS = ST1OD = 0V, D10 = D
11 = S10 = S11 = S12 = floating. By the above operation, the memory cells C000 and C020
Only those are selected, and programming by hot electron injection is performed. At this time, the memory cells C010 and C030 are also applied with the write selection voltage for the word and the source.
Writing is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. Thus, in this embodiment, writing is performed by applying a positive high voltage to the control gate and drain of the memory cell and injecting hot electrons into the floating gate. At this time, by setting the voltage of the auxiliary gate to an appropriate voltage, the amount of current flowing at the time of writing is suppressed, and parallel operation equivalent to the writing operation by the FN tunnel phenomenon is enabled. As described above, the auxiliary gate in the write operation has a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line and a role of suppressing the amount of current flowing at the time of writing. As shown in Table 3, in this embodiment, the breakdown voltage of the MOS transistor required for the sub-decoder element at the time of writing can be further lowered as compared with the first embodiment.

【0051】次に、消去動作について説明する。消去動
作は、本発明の前提技術と同様にFNトンネル現象を利
用して、浮遊ゲートから基板へエレクトロンを放出する
ことで行う。図9において、ワード線W00上に存在す
るC000〜C030のメモリセルが選択メモリセルと
仮定する。例えば、B0H=0V、B0L=−16V、
B1H=0V、B1L=0Vとする。この時、G0H=
0V、G0L=−19V、G1H〜GmH=−19V、
G1L〜GmL=0Vとすることにより、選択ワード線
W00=−16V、選択ブロック(ブロック0)の非選
択ワード線W01〜W0m=0V、非選択ブロック(ブ
ロック1)のワード線W11〜W1m=0Vとなる。ま
た、AG0E=AG0O=AG1E=AG1O=0Vと
する。また、DL0〜DL2=2V、SL0=2Vと
し、ST0ES=ST0ED=ST0OS=ST0OD
=10Vとすることにより、D00=D01=S00=
S01=S02=2Vとなる。また、ST1ES=ST
1ED=ST1OS=ST1OD=0Vとすることによ
り、D10=D11=S10=S11=S12=flo
atingとなる。以上の動作により、ワード線W00
上に存在するメモリセルC000〜C030が選択さ
れ、FNトンネル現象による消去が行われる。なお、表
3に示したように、本実施の形態では消去時の非選択ワ
ード線の電圧を全て0Vとすることができる。
Next, the erase operation will be described. The erasing operation is performed by emitting electrons from the floating gate to the substrate by utilizing the FN tunnel phenomenon as in the precondition technique of the present invention. In FIG. 9, it is assumed that the memory cells C000 to C030 existing on the word line W00 are selected memory cells. For example, B0H = 0V, B0L = -16V,
It is assumed that B1H = 0V and B1L = 0V. At this time, G0H =
0V, G0L = -19V, G1H to GmH = -19V,
By setting G1L to GmL = 0V, the selected word line W00 = −16V, the unselected word lines W01 to W0m = 0V of the selected block (block 0), and the word lines W11 to W1m = 0V of the unselected block (block 1). Becomes Further, it is assumed that AG0E = AG0O = AG1E = AG1O = 0V. Also, DL0 to DL2 = 2V and SL0 = 2V, and ST0ES = ST0ED = ST0OS = ST0OD.
= 10V, D00 = D01 = S00 =
S01 = S02 = 2V. Also, ST1ES = ST
By setting 1ED = ST1OS = ST1OD = 0V, D10 = D11 = S10 = S11 = S12 = flo
becoming. By the above operation, the word line W00
The memory cells C000 to C030 existing above are selected and erased by the FN tunnel phenomenon. As shown in Table 3, in the present embodiment, all the voltages of the non-selected word lines at the time of erasing can be set to 0V.

【0052】次に、読出し動作について説明する。読出
し動作は、本発明の前提技術と同様にドレイン電圧の状
態を検証することで行う。図9において、C000のメ
モリセルが選択メモリセルと仮定する。例えば、B0H
=3V、B0L=0V、B1H=0V、B1L=0Vと
する。この時、G0H=−3V、G0L=3V、G1H
〜GmH=3V、G1L〜GmL=−3Vとすることに
より、選択ワード線W00=3V、選択ブロック(ブロ
ック0)の非選択ワード線W01〜W0m=0V、非選
択ブロック(ブロック1)のワード線W11〜W1m=
0Vとなる。また、AG0E=3V、AG0O=AG1
E=AG1O=0Vとすることにより、選択メモリセル
C000とC020の補助ゲートにのみ3Vの電圧が印
加される。また、DL0=1V、DL1=DL2=0
V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST0ED=10
V、ST0OS=ST0OD=0Vとすることにより、
D00=1V、D01=0V、S00=S01=S02
=0Vとなる。また、ST1ES=ST1ED=ST1
OS=ST1OD=0Vとすることにより、D10=D
11=S10=S11=S12=floatingとな
る。以上の動作により、メモリセルC000だけが選択
され、読出しが行われる。この時、メモリセルC010
にもワードとソースに読出し選択の電圧が印加される
が、補助ゲートの電圧が0Vであるため読出しは行われ
ない。このように、読出し動作における補助ゲートは同
一ワード線上に隣接するメモリセルを電気的に切離す役
割を果たす。
Next, the read operation will be described. The read operation is performed by verifying the state of the drain voltage as in the precondition technique of the present invention. In FIG. 9, it is assumed that the memory cell of C000 is the selected memory cell. For example, B0H
= 3V, B0L = 0V, B1H = 0V, B1L = 0V. At this time, G0H = −3V, G0L = 3V, G1H
-GmH = 3V, G1L-GmL = -3V, the selected word line W00 = 3V, the unselected word lines W01 to W0m = 0V of the selected block (block 0), and the word line of the unselected block (block 1) W11-W1m =
It becomes 0V. Also, AG0E = 3V, AG0O = AG1
By setting E = AG1O = 0V, the voltage of 3V is applied only to the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020. Also, DL0 = 1V, DL1 = DL2 = 0
V, SL0 = 0V, ST0ES = ST0ED = 10
By setting V, ST0OS = ST0OD = 0V,
D00 = 1V, D01 = 0V, S00 = S01 = S02
= 0V. Also, ST1ES = ST1ED = ST1
By setting OS = ST1OD = 0V, D10 = D
11 = S10 = S11 = S12 = floating. By the above operation, only the memory cell C000 is selected and the reading is performed. At this time, the memory cell C010
Also, the read selection voltage is applied to the word and the source, but the read is not performed because the auxiliary gate voltage is 0V. In this way, the auxiliary gate in the read operation plays a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line.

【0053】なお、前記したように、本実施の形態では
サブデコーダ素子をPMOSで構成したため、MOSの
定数を若干大きく設計する必要はあるが、レイアウト面
積への効果は実施の形態1とほぼ同等である。
As described above, since the sub-decoder element is composed of the PMOS in this embodiment, it is necessary to design the MOS constant a little larger, but the effect on the layout area is almost the same as that of the first embodiment. Is.

【0054】以上をまとめると、本実施の形態では以下
のような効果が得られる。仮想接地型の構造であり、本
発明の前提技術の制御ゲートと浮遊ゲートに加え補助ゲ
ートを有するNチャネル型のメモリセルを使用し、ホッ
トエレクトロン注入による書込みを行うことにより、書
込み動作電圧を低減することができ、更にFNトンネル
現象による書込み動作並みの並列動作を実現できる。こ
のように、正の高電圧となる書込み動作電圧を低減でき
るため、ワード線を駆動するサブデコーダの素子をPM
OSのみで構成することが可能となり、レイアウト面積
を低減できる。すなわち、高速動作であり、かつチップ
面積が小さな不揮発性半導体記憶装置を実現できる。ま
た、前記したように、本実施の形態では書込み時のサブ
デコーダ素子に必要なMOSトランジスタの耐圧を実施
の形態1よりも更に下げることができる。また、消去時
の非選択ワード線の電圧を全て0Vとすることができ
る。
In summary, the following effects can be obtained in this embodiment. The write operation voltage is reduced by using the N-channel type memory cell having a virtual ground type structure and an auxiliary gate in addition to the control gate and the floating gate of the premise technique of the present invention to perform writing by hot electron injection. Further, it is possible to realize a parallel operation similar to the write operation by the FN tunnel phenomenon. In this way, the write operation voltage, which is a positive high voltage, can be reduced, so that the element of the sub-decoder that drives the word line is PM
It is possible to configure with only the OS, and the layout area can be reduced. That is, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device that operates at high speed and has a small chip area. Further, as described above, in this embodiment, the breakdown voltage of the MOS transistor required for the sub-decoder element at the time of writing can be further lowered as compared with the first embodiment. Further, all the voltages of the non-selected word lines at the time of erasing can be set to 0V.

【0055】(実施の形態4)本発明の実施の形態4で
ある不揮発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレ
イ周辺の構成概略図は図1であり、前記実施の形態1と
同様であるため、説明は省略する。本実施の形態は、実
施の形態1で説明したNチャネル型MOSのメモリセル
を、Pチャネル型MOSのメモリセルにし、また、実施
の形態1で説明したサブデコーダ素子をPMOSで構成
した際の実施の形態である。サブデコーダ素子をPMO
Sで構成したため、MOSの定数を若干大きく設計する
必要はあるが、レイアウト面積への効果は実施の形態1
とほぼ同等であり、動作電圧のみが異なる。従って、こ
こではレイアウト面積に対する説明は省略し、動作電圧
についてのみ説明する。
(Embodiment 4) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the periphery of a memory array showing an example of a nonvolatile semiconductor memory device according to Embodiment 4 of the present invention, which is the same as that of Embodiment 1. Therefore, the description is omitted. In this embodiment, the N-channel MOS memory cell described in the first embodiment is changed to a P-channel MOS memory cell, and the sub-decoder element described in the first embodiment is formed by a PMOS. It is an embodiment. Sub decoder element is PMO
Since it is composed of S, it is necessary to design the MOS constant to be slightly larger, but the effect on the layout area is the same as that of the first embodiment.
Is almost the same as the above, and only the operating voltage is different. Therefore, the description of the layout area is omitted here, and only the operating voltage is described.

【0056】図10は、本発明の実施の形態4である不
揮発性半導体記憶装置の一例を示したメモリアレイ周辺
の構成図であり、メモリセルの回路図は実施の形態2と
同様、図7および図8のメモリセルとなる。また、表4
が動作電圧の例を示した表である。前記したように、実
施の形態1と異なる点はメモリセルがPチャネル型MO
Sである点と、サブデコーダ素子をPMOSで構成した
点である。メモリセルをPチャネル型MOSとすること
に伴い、メモリセルアレイと同じ領域に配置する選択ト
ランジスタもPMOSとする。各部の信号名は実施の形
態1と同様なので、説明を省略する。
FIG. 10 is a configuration diagram of the periphery of the memory array showing an example of the non-volatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention, and the circuit diagram of the memory cell is similar to that of the second embodiment. And the memory cell shown in FIG. Also, Table 4
Is a table showing examples of operating voltages. As described above, the difference from the first embodiment is that the memory cell is a P channel type MO
It is S and that the sub-decoder element is composed of PMOS. Since the memory cell is the P-channel type MOS, the select transistor arranged in the same region as the memory cell array is also the PMOS. Since the signal names of the respective parts are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0057】[0057]

【表4】 [Table 4]

【0058】まず始めに、書込み動作について説明す
る。書込み動作は、ホットホールを浮遊ゲートへ注入す
ることによって行う。図10において、C000とC0
20のメモリセルが選択メモリセルと仮定する。例え
ば、B0H=0V、B0L=−12V、B1H=0V、
B1L=0Vとする。この時、G0H=−15V、G0
L=0V、G1H〜GmH=0V、G1L〜GmL=−
15Vとすることにより、選択ワード線W00=−12
V、選択ブロック(ブロック0)の非選択ワード線W0
1〜W0m=0V、非選択ブロック(ブロック1)のワ
ード線W11〜W1m=0Vとなる。また、AG0E=
−2V、AG0O=AG1E=AG1O=0Vとするこ
とにより、選択メモリセルC000とC020の補助ゲ
ートにのみ−2Vの電圧が印加される。また、DL0〜
DL2=−5V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST
0ED=−10V、ST0OS=ST0OD=0Vとす
ることにより、D00=D01=−5V、S00=S0
1=S02=0Vとなる。また、ST1ES=ST1E
D=ST1OS=ST1OD=0Vとすることにより、
D10=D11=S10=S11=S12=float
ingとなる。以上の動作により、メモリセルC000
とC020だけが選択され、ホットホール注入による書
込みが行われる。この時、メモリセルC010とC03
0にもワードとソースに書込み選択の電圧が印加される
が、補助ゲートの電圧が0Vであるため書込みは行われ
ない。このように、本実施の形態ではメモリセルの制御
ゲートとドレインに負の高電圧を印加し、ホットホール
を浮遊ゲートへ注入することによって書込みを行う。こ
の時、補助ゲートの電圧を適切な電圧に設定することに
より書込み時に流れる電流量を抑制し、FNトンネル現
象による書込み動作並みの並列動作を可能にする。以上
述べたように、書込み動作における補助ゲートは同一ワ
ード線上に隣接するメモリセルを電気的に切離す役割
と、書込み時に流れる電流量を抑制する役割を果たす。
なお、表4に示したように、本実施の形態では書込み時
のサブデコーダ素子に必要なMOSトランジスタの耐圧
を実施の形態1よりも更に下げることができる。
First, the write operation will be described. The write operation is performed by injecting hot holes into the floating gate. In FIG. 10, C000 and C0
Assume that 20 memory cells are selected memory cells. For example, B0H = 0V, B0L = -12V, B1H = 0V,
B1L = 0V. At this time, G0H = -15V, G0
L = 0V, G1H to GmH = 0V, G1L to GmL =-
By setting the voltage to 15 V, the selected word line W00 = −12
V, unselected word line W0 of selected block (block 0)
1 to W0m = 0V, and the word lines W11 to W1m of the non-selected block (block 1) become 0V. Also, AG0E =
By setting -2V and AG0O = AG1E = AG1O = 0V, the voltage of -2V is applied only to the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020. Also, DL0
DL2 = -5V, SL0 = 0V, ST0ES = ST
By setting 0ED = -10V and ST0OS = ST0OD = 0V, D00 = D01 = -5V, S00 = S0
1 = S02 = 0V. Also, ST1ES = ST1E
By setting D = ST1OS = ST1OD = 0V,
D10 = D11 = S10 = S11 = S12 = float
It will be ing. By the above operation, the memory cell C000
And C020 are selected, and writing is performed by hot hole injection. At this time, memory cells C010 and C03
A write selection voltage is applied to the word and the source at 0, but writing is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. As described above, in this embodiment, writing is performed by applying a negative high voltage to the control gate and drain of the memory cell and injecting hot holes into the floating gate. At this time, by setting the voltage of the auxiliary gate to an appropriate voltage, the amount of current flowing at the time of writing is suppressed, and parallel operation equivalent to the writing operation by the FN tunnel phenomenon is enabled. As described above, the auxiliary gate in the write operation has a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line and a role of suppressing the amount of current flowing at the time of writing.
As shown in Table 4, in this embodiment, the withstand voltage of the MOS transistor required for the sub-decoder element at the time of writing can be further lowered as compared with the first embodiment.

【0059】次に、消去動作について説明する。消去動
作は、本発明の前提技術と同様にFNトンネル現象を利
用して行う。但し、メモリセルをPチャネル型MOSに
したため、電圧の極性が逆になる。このため、FNトン
ネル現象を利用して、浮遊ゲートから基板へホールを放
出することで行う。図10において、ワード線W00上
に存在するC000〜C030のメモリセルが選択メモ
リセルと仮定する。例えば、B0H=16V、B0L=
0V、B1H=0V、B1L=0Vとする。この時、G
0H=0V、G0L=16V、G1H〜GmH=16
V、G1L〜GmL=0Vとすることにより、選択ワー
ド線W00=16V、選択ブロック(ブロック0)の非
選択ワード線W01〜W0m=floating、非選
択ブロック(ブロック1)のワード線W11〜W1m=
floatingとなる。また、AG0E=AG0O=
AG1E=AG1O=0Vとする。また、DL0〜DL
2=−2V、SL0=−2Vとし、ST0ES=ST0
ED=ST0OS=ST0OD=−10Vとすることに
より、D00=D01=S00=S01=S02=−2
Vとなる。また、ST1ES=ST1ED=ST1OS
=ST1OD=0Vとすることにより、D10=D11
=S10=S11=S12=floatingとなる。
以上の動作により、ワード線W00上に存在するメモリ
セルC000〜C030が選択され、FNトンネル現象
による消去が行われる。なお、前記動作において、G0
H=3V、G1L〜GmL=3Vとすることにより、非
選択ワード線の電圧を全て0Vとすることも可能であ
る。
Next, the erase operation will be described. The erasing operation is performed by using the FN tunnel phenomenon as in the base technology of the present invention. However, since the memory cell is a P-channel type MOS, the polarities of the voltages are reversed. Therefore, the FN tunnel phenomenon is used to discharge holes from the floating gate to the substrate. In FIG. 10, it is assumed that the memory cells C000 to C030 existing on the word line W00 are selected memory cells. For example, B0H = 16V, B0L =
It is assumed that 0V, B1H = 0V, and B1L = 0V. At this time, G
0H = 0V, G0L = 16V, G1H to GmH = 16
By setting V and G1L to GmL = 0V, the selected word line W00 = 16V, the unselected word lines W01 to W0m = floating of the selected block (block 0), and the word lines W11 to W1m of the unselected block (block 1) =
It will be floating. Also, AG0E = AG0O =
AG1E = AG1O = 0V. Also, DL0-DL
2 = -2V, SL0 = -2V, ST0ES = ST0
By setting ED = ST0OS = ST0OD = -10V, D00 = D01 = S00 = S01 = S02 = -2
It becomes V. Also, ST1ES = ST1ED = ST1OS
= ST1OD = 0V, D10 = D11
= S10 = S11 = S12 = floating.
By the above operation, the memory cells C000 to C030 existing on the word line W00 are selected and erased by the FN tunnel phenomenon. In the above operation, G0
By setting H = 3V and G1L to GmL = 3V, it is possible to set all the voltages of the non-selected word lines to 0V.

【0060】次に、読出し動作について説明する。読出
し動作は、本発明の前提技術と同様にドレイン電圧の状
態を検証することで行う。図10において、C000の
メモリセルが選択メモリセルと仮定する。例えば、B0
H=0V、B0L=−3V、B1H=0V、B1L=0
Vとする。この時、G0H=0V、G0L=−6V、G
1H〜GmH=−6V、G1L〜GmL=0Vとするこ
とにより、選択ワード線W00=−3V、選択ブロック
(ブロック0)の非選択ワード線W01〜W0m=0
V、非選択ブロック(ブロック1)のワード線W11〜
W1m=0Vとなる。また、AG0E=−3V、AG0
O=AG1E=AG1O=0Vとすることにより、選択
メモリセルC000とC020の補助ゲートにのみ−3
Vの電圧が印加される。また、DL0=−1V、DL1
=DL2=0V、SL0=0Vとし、ST0ES=ST
0ED=−10V、ST0OS=ST0OD=0Vとす
ることにより、D00=−1V、D01=0V、S00
=S01=S02=0Vとなる。また、ST1ES=S
T1ED=ST1OS=ST1OD=0Vとすることに
より、D10=D11=S10=S11=S12=fl
oatingとなる。以上の動作により、メモリセルC
000だけが選択され、読出しが行われる。この時、メ
モリセルC010にもワードとソースに読出し選択の電
圧が印加されるが、補助ゲートの電圧が0Vであるため
読出しは行われない。このように、読出し動作における
補助ゲートは同一ワード線上に隣接するメモリセルを電
気的に切離す役割を果たす。
Next, the read operation will be described. The read operation is performed by verifying the state of the drain voltage as in the precondition technique of the present invention. In FIG. 10, it is assumed that the memory cell of C000 is the selected memory cell. For example, B0
H = 0V, B0L = -3V, B1H = 0V, B1L = 0
V. At this time, G0H = 0V, G0L = -6V, G
By setting 1H to GmH = −6V and G1L to GmL = 0V, the selected word line W00 = −3V and the unselected word lines W01 to W0m = 0 of the selected block (block 0).
V, word lines W11 to W11 of the non-selected block (block 1)
W1m = 0V. Also, AG0E = −3V, AG0
By setting O = AG1E = AG1O = 0V, only the auxiliary gates of the selected memory cells C000 and C020 are -3.
A voltage of V is applied. Also, DL0 = -1V, DL1
= DL2 = 0V, SL0 = 0V, ST0ES = ST
By setting 0ED = -10V and ST0OS = ST0OD = 0V, D00 = -1V, D01 = 0V, S00
= S01 = S02 = 0V. Also, ST1ES = S
By setting T1ED = ST1OS = ST1OD = 0V, D10 = D11 = S10 = S11 = S12 = fl
It becomes oating. By the above operation, the memory cell C
Only 000 are selected and read. At this time, the read selection voltage is applied to the word and the source also in the memory cell C010, but the reading is not performed because the voltage of the auxiliary gate is 0V. In this way, the auxiliary gate in the read operation plays a role of electrically disconnecting adjacent memory cells on the same word line.

【0061】なお、前記したように、本実施の形態では
サブデコーダ素子をPMOSで構成したため、MOSの
定数を若干大きく設計する必要はあるが、レイアウト面
積への効果は実施の形態1とほぼ同等である。
As described above, since the sub-decoder element is composed of the PMOS in this embodiment, it is necessary to design the MOS constant a little larger, but the effect on the layout area is almost the same as that of the first embodiment. Is.

【0062】以上をまとめると、本実施の形態では以下
のような効果が得られる。仮想接地型の構造であり、本
発明の前提技術の制御ゲートと浮遊ゲートに加え補助ゲ
ートを有するPチャネル型のメモリセルを使用し、ホッ
トホール注入による書込みを行うことにより、書込み動
作電圧を負電圧にすることができ、更にFNトンネル現
象による書込み動作並みの並列動作を実現できる。この
ように、書込み動作電圧を負電圧にすることができるた
め、ワード線を駆動するサブデコーダの素子をPMOS
のみで構成することが可能となり、レイアウト面積を低
減できる。すなわち、高速動作であり、かつチップ面積
が小さな不揮発性半導体記憶装置を実現できる。また、
前記したように、本実施の形態では書込み時のサブデコ
ーダ素子に必要なMOSトランジスタの耐圧を実施の形
態1よりも更に下げることができる。
In summary, the following effects can be obtained in this embodiment. A virtual ground type structure is used, and a P-channel type memory cell having an auxiliary gate in addition to a control gate and a floating gate according to the premise technique of the present invention is used to perform writing by hot hole injection, so that the write operation voltage is negative. It is possible to set the voltage, and it is possible to realize a parallel operation similar to the write operation by the FN tunnel phenomenon. As described above, since the write operation voltage can be a negative voltage, the element of the sub-decoder that drives the word line is PMOS.
The layout area can be reduced because it can be configured with only. That is, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device that operates at high speed and has a small chip area. Also,
As described above, in this embodiment, the withstand voltage of the MOS transistor required for the sub-decoder element at the time of writing can be further lowered as compared with the first embodiment.

【0063】(実施の形態5)図11は、本発明の実施
の形態5において、前記実施の形態1〜4による不揮発
性半導体記憶装置が取り込まれたコンピュータシステム
を示し、このシステムはシステムバスを介して相互に接
続されたホストCPUと、入出力装置、RAM、メモリ
カードとから構成されている。
(Fifth Embodiment) FIG. 11 shows a computer system in which the nonvolatile semiconductor memory device according to the first to fourth embodiments is incorporated in the fifth embodiment of the present invention. This system has a system bus. It is composed of a host CPU, an input / output device, a RAM, and a memory card, which are connected to each other via a host CPU.

【0064】メモリカードは、例えばハードディスク記
憶装置の置換用途として数十ギガバイトの大容量記憶の
フラッシュEEPROM(フラッシュメモリ)を含み、
本発明の実施の形態によるフラッシュメモリの利点であ
る、高速動作であり、かつチップ面積が小さいという点
を享受するので、最終製品である記憶装置としても充分
な産業的利点を有するものである。
The memory card includes, for example, a flash EEPROM (flash memory) having a large capacity of several tens of gigabytes as a replacement of a hard disk storage device.
Since the flash memory according to the embodiment of the present invention enjoys the advantages of high-speed operation and small chip area, it has sufficient industrial advantages as a storage device as a final product.

【0065】なお、本発明は厚さの比較的薄いメモリカ
ードに限定されるものではなく、厚さが比較的厚い場合
であっても、ホストバスシステムとのインターフェース
とホストシステムのコマンドを解析してフラッシュメモ
リを制御することが可能なインテリジェントなコントロ
ーラとを含むどのような不揮発性半導体記憶装置にも適
用可能なことは言うまでもない。
The present invention is not limited to a memory card having a relatively small thickness, and even when the thickness is relatively large, the interface with the host bus system and the command of the host system are analyzed. It goes without saying that the present invention can be applied to any nonvolatile semiconductor memory device including an intelligent controller capable of controlling a flash memory.

【0066】長期間に記憶されるデータはこの不揮発性
の記憶装置に記憶される一方、ホストCPUによって処
理されて頻繁に変更されるデータは揮発性メモリのRA
Mに格納される。
Data stored for a long period of time is stored in this non-volatile storage device, while data that is processed by the host CPU and frequently changed is RA of the volatile memory.
Stored in M.

【0067】メモリカードはシステムバスと接続される
システムバスインターフェースを持ち、例えばATAシ
ステムバスなどの標準バスインターフェースを可能とす
る。システムバスインターフェースに接続されたコント
ローラは、システムバスに接続されたホストCPUや入
出力装置のホストシステムからのコマンドとデータを受
付ける。
The memory card has a system bus interface connected to the system bus, and enables a standard bus interface such as the ATA system bus. The controller connected to the system bus interface receives commands and data from the host CPU or input / output device host system connected to the system bus.

【0068】コマンドがリード命令の場合は、コントロ
ーラは複数のフラッシュEEPROMの必要な1つまた
は複数をアクセスして読出しデータをホストシステムへ
転送する。
If the command is a read command, the controller accesses the required one or more flash EEPROMs and transfers the read data to the host system.

【0069】コマンドがライト命令の場合は、コントロ
ーラは複数のフラッシュEEPROMの必要な1つまた
は複数をアクセスしてホストシステムからの書込みデー
タをその内部に格納する。この格納動作はフラッシュメ
モリの必要なブロックやセクタやメモリセルへのプログ
ラム動作とベリファイ動作を含んでいる。
If the command is a write command, the controller accesses the required one or more of the flash EEPROMs and stores the write data from the host system therein. This storing operation includes a program operation and a verify operation for a necessary block, sector or memory cell of the flash memory.

【0070】コマンドが消去命令の場合は、コントロー
ラは複数のフラッシュEEPROMの必要な1つまたは
複数をアクセスして、その内部に記憶されるデータを消
去する。この消去動作は、フラッシュメモリの必要なブ
ロック、セクタ、またはメモリセルへの消去動作とベリ
ファイ動作とを含んでいる。
If the command is an erase command, the controller accesses the required one or more of the flash EEPROMs to erase the data stored therein. This erase operation includes an erase operation and a verify operation for a necessary block, sector, or memory cell of the flash memory.

【0071】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
As described above, the invention made by the present inventor is
Although the specific description has been given based on the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0072】例えば、本発明は、不揮発性半導体記憶素
子を有するメモリセルアレイ部を備えたワンチップマイ
クロコンピュータ(半導体装置)に適用してもよい。
For example, the present invention may be applied to a one-chip microcomputer (semiconductor device) having a memory cell array section having a non-volatile semiconductor memory element.

【0073】また、いずれの実施の形態においても、書
込みの際、浮遊ゲートに蓄積されるエレクトロンあるい
はホールの状態は、最低2状態必要であるが、4状態以
上のレベルを形成し、1つのメモリセルに2ビット以上
のデータを記憶する、いわゆる多値記憶に適用してもよ
い。
Further, in any of the embodiments, at least two states of electrons or holes accumulated in the floating gate at the time of writing are required, but four or more states are formed to form one memory. It may be applied to so-called multi-valued storage, in which data of 2 bits or more is stored in a cell.

【0074】また、本発明の実施の形態では、特開20
01−28428号公報で公開された、仮想接地構造で
あり、かつ第3ゲートを有するメモリセルでホットエレ
クトロン注入を利用した場合を例に取って説明したが、
動作電圧を低減できるメモリセルであれば、FNトンネ
ル現象を利用した場合においても適用可能であり、特に
前記メモリセルに限定する必要はない。
Further, in the embodiment of the present invention, Japanese Patent Laid-Open No.
The case where the hot electron injection is used in the memory cell having the virtual ground structure and having the third gate, which is disclosed in JP-A-01-28428, has been described as an example.
Any memory cell that can reduce the operating voltage can be applied even when the FN tunnel phenomenon is used, and it is not particularly limited to the memory cell.

【0075】また、動作電圧が高くても、それに耐えら
れる耐圧を持つMOSトランジスタでサブデコーダを構
成すれば適用可能である。
Even if the operating voltage is high, it is applicable if the sub-decoder is composed of MOS transistors having withstand voltage.

【0076】また、選択トランジスタの構成、あるいは
周辺回路においても特に限定する必要はない。
There is no particular limitation on the structure of the selection transistor or the peripheral circuit.

【0077】また、本発明の実施の形態では、メモリセ
ルアレイの基板電圧を0Vとして説明したが、本発明の
前提技術例の消去動作のように、メモリセルアレイの基
板に電圧を印加してもよい。
Further, although the substrate voltage of the memory cell array has been described as 0V in the embodiment of the present invention, the voltage may be applied to the substrate of the memory cell array as in the erase operation of the precondition technique example of the present invention. .

【0078】[0078]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0079】(1)不揮発性半導体記憶装置のチップ面
積を縮小することが可能となる。
(1) It is possible to reduce the chip area of the nonvolatile semiconductor memory device.

【0080】(2)不揮発性半導体記憶装置の動作速度
の向上を図ることが可能となる。
(2) It is possible to improve the operating speed of the nonvolatile semiconductor memory device.

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

【図1】本発明の実施の形態1である不揮発性半導体記
憶装置のメモリアレイ周辺の構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration around a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1である不揮発性半導体記
憶装置のメモリアレイ周辺を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing the periphery of a memory array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1である不揮発性半導体記
憶装置において、メモリセルを示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a memory cell in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1である不揮発性半導体記
憶装置において、メモリセルを示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a memory cell in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1である不揮発性半導体記
憶装置において、サブデコーダ素子を示すレイアウト概
略図である。
FIG. 5 is a layout schematic diagram showing a sub-decoder element in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態2である不揮発性半導体記
憶装置のメモリアレイ周辺を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing the periphery of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device which is Embodiment 2 of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態2である不揮発性半導体記
憶装置において、メモリセルを示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a memory cell in a nonvolatile semiconductor memory device which is Embodiment 2 of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態2である不揮発性半導体記
憶装置において、メモリセルを示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a memory cell in a nonvolatile semiconductor memory device which is Embodiment 2 of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態3である不揮発性半導体記
憶装置のメモリアレイ周辺を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing the periphery of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device which is Embodiment 3 of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態4である不揮発性半導体
記憶装置のメモリアレイ周辺を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing the periphery of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device which is Embodiment 4 of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態5において、実施の形態
1〜4による不揮発性半導体記憶装置が取り込まれたコ
ンピュータシステムを示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a computer system in which a nonvolatile semiconductor memory device according to any one of the first to fourth embodiments is incorporated in the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の前提として検討した不揮発性半導体
記憶装置のメモリアレイ周辺を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing the periphery of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device examined as a premise of the present invention.

【図13】本発明の前提として検討した不揮発性半導体
記憶装置において、サブデコーダ素子を示す回路図であ
る。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a sub-decoder element in a nonvolatile semiconductor memory device examined as a premise of the present invention.

【図14】本発明の前提として検討した不揮発性半導体
記憶装置において、サブデコーダ素子を示すレイアウト
概略図である。
FIG. 14 is a schematic layout diagram showing a sub-decoder element in a nonvolatile semiconductor memory device examined as a premise of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ブロックデコーダ/補助ゲートデコーダ 20 サブデコーダ 30 ゲートデコーダ 40 選択MOSトランジスタ 50 センスアンプ 60 メモリセルサブアレイ C000,C010,C020,C030,C00m,
C100,C10mメモリセル W00, W01,W02, W03,W0m−1,W0
m,W10, W11,W12, W13,W1m−1,
W1m ワード線 D00,D01,S00,S01,S02,D10,D
11,S10,S11,S12 ローカルソース線/ロ
ーカルビット線 S0,S1 ローカルソース線 D0,D1 ローカルビット線 SL0 グローバルソース線 DL0,DL1,DL2 グローバルビット線 ST0ES,ST0OS,ST0ED,ST0OD,S
T1ES,ST1OS,ST1ED,ST1OD,S0
S,S0D,S1S,S1D 選択トランジスタのゲー
ト信号 B0H,B0L,B1H,B1L,B0P,B0N,B
1P,B1N,BiP,BiN サブデコーダのソース信
号 G0H,G0L,G1H,G1L,G2H,G2L,G
m−1H,Gm−1L,GmH,GmL,G00,G0
1,G02,G03,G0m,Gij サブデコーダのゲ
ート信号 AG0E,AG0O,AG1E,AG1O 補助ゲート
信号
10 Block Decoder / Auxiliary Gate Decoder 20 Sub Decoder 30 Gate Decoder 40 Select MOS Transistor 50 Sense Amplifier 60 Memory Cell Sub Array C000, C010, C020, C030, C00m,
C100, C10m memory cells W00, W01, W02, W03, W0m-1, W0
m, W10, W11, W12, W13, W1m-1,
W1m word lines D00, D01, S00, S01, S02, D10, D
11, S10, S11, S12 Local source line / local bit line S0, S1 Local source line D0, D1 Local bit line SL0 Global source line DL0, DL1, DL2 Global bit line ST0ES, ST0OS, ST0ED, ST0OD, S
T1ES, ST1OS, ST1ED, ST1OD, S0
S, S0D, S1S, S1D Select transistor gate signals B0H, B0L, B1H, B1L, B0P, B0N, B
Source signals G0H, G0L, G1H, G1L, G2H, G2L, G of 1P, B1N, BiP, BiN sub-decoders
m-1H, Gm-1L, GmH, GmL, G00, G0
1, G02, G03, G0m, Gij Sub-decoder gate signals AG0E, AG0O, AG1E, AG1O Auxiliary gate signals

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 (72)発明者 倉田 英明 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小林 直樹 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 河原 尊之 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5B025 AA03 AB01 AC01 AD00 AD02 AE00 AE05 5F083 EP02 EP22 EP30 ER02 ER09 ER19 ER22 ER29 ER30 GA01 GA09 KA06 KA12 LA04 LA05 LA12 ZA13 ZA14 5F101 BA01 BB02 BB09 BC11 BD02 BD31 BE02 BE05 BE07 BH21Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/788 29/792 (72) Inventor Hideaki Kurata 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan Research Center, Hitachi Ltd. (72) Inventor Naoki Kobayashi 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Takayuki Kawahara 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo F-Term, Hitachi Central Research Laboratory (reference) ) 5B025 AA03 AB01 AC01 AD00 AD02 AE00 AE05 5F083 EP02 EP22 EP30 ER02 ER09 ER19 ER22 ER29 ER30 GA01 GA09 KA06 KA12 LA04 LA05 LA12 ZA13 ZA14 5F101 BA01 BB02 BB09 BC11 BD02 BD31 BE21 BE05 BE07 BE07 BE05 BE07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワード線を選択的に駆動する機能を持つ
複数のサブデコーダ素子からなるサブデコーダ回路と、
前記サブデコーダ素子のソース信号を選択的に駆動する
機能を持つブロックデコーダ回路と、前記サブデコーダ
素子のゲート信号を選択的に駆動する機能を持つゲート
デコーダ回路とを有し、 前記複数のサブデコーダ素子の各々は、第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタと第2のNチャネル型MOSト
ランジスタの2つのNチャネル型MOSトランジスタで
構成され、前記第1のNチャネル型MOSトランジスタ
と前記第2のNチャネル型MOSトランジスタのドレイ
ンは同一ワード線に接続され、前記第1のNチャネル型
MOSトランジスタのゲート信号とソース信号と前記第
2のNチャネル型MOSトランジスタのゲート信号とソ
ース信号は各々独立に制御され、前記サブデコーダ素子
のウェル基板は全て、前記サブデコーダ素子である前記
第1のNチャネル型MOSトランジスタと前記第2のN
チャネル型MOSトランジスタのソース信号のうち、低
電圧側のソース信号に接続されることを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
1. A sub-decoder circuit comprising a plurality of sub-decoder elements having a function of selectively driving a word line,
A block decoder circuit having a function of selectively driving a source signal of the sub-decoder element, and a gate decoder circuit having a function of selectively driving a gate signal of the sub-decoder element, the plurality of sub-decoders Each of the elements is composed of two N channel type MOS transistors, a first N channel type MOS transistor and a second N channel type MOS transistor, and the first N channel type MOS transistor and the second N channel type. Type MOS transistors have their drains connected to the same word line, and the gate signal and source signal of the first N-channel type MOS transistor and the gate signal and source signal of the second N-channel type MOS transistor are independently controlled. , All the well substrates of the sub-decoder element are the sub-decoder element. The first N-channel MOS transistor and the second N-channel MOS transistor
A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that it is connected to a source signal on a low voltage side among source signals of a channel type MOS transistor.
【請求項2】 ワード線を選択的に駆動する機能を持つ
複数のサブデコーダ素子からなるサブデコーダ回路と、
前記サブデコーダ素子のソース信号を選択的に駆動する
機能を持つブロックデコーダ回路と、前記サブデコーダ
素子のゲート信号を選択的に駆動する機能を持つゲート
デコーダ回路とを有し、 前記複数のサブデコーダ素子の各々は、第1のPチャネ
ル型MOSトランジスタと第2のPチャネル型MOSト
ランジスタの2つのPチャネル型MOSトランジスタで
構成され、前記第1のPチャネル型MOSトランジスタ
と前記第2のPチャネル型MOSトランジスタのドレイ
ンは同一ワード線に接続され、前記第1のPチャネル型
MOSトランジスタのゲート信号とソース信号と前記第
2のPチャネル型MOSトランジスタのゲート信号とソ
ース信号は各々独立に制御され、前記サブデコーダ素子
のウェル基板は全て、前記サブデコーダ素子である前記
第1のPチャネル型MOSトランジスタと前記第2のP
チャネル型MOSトランジスタのソース信号のうち、高
電圧側のソース信号に接続されることを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
2. A sub-decoder circuit comprising a plurality of sub-decoder elements having a function of selectively driving a word line,
A block decoder circuit having a function of selectively driving a source signal of the sub-decoder element, and a gate decoder circuit having a function of selectively driving a gate signal of the sub-decoder element, the plurality of sub-decoders Each of the elements is composed of two P-channel type MOS transistors, a first P-channel type MOS transistor and a second P-channel type MOS transistor, and the first P-channel type MOS transistor and the second P-channel type MOS transistor. The drains of the MOS transistors are connected to the same word line, and the gate signal and source signal of the first P-channel MOS transistor and the gate signal and source signal of the second P-channel MOS transistor are independently controlled. , All the well substrates of the sub-decoder element are the sub-decoder element. The first P-channel MOS transistor and the second P-channel MOS transistor
A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that it is connected to a source signal on a high voltage side among source signals of a channel type MOS transistor.
【請求項3】 請求項1または2記載の不揮発性半導体
記憶装置であって、 前記ワード線を駆動するサブデコーダ素子のソース信号
は、隣接するサブデコーダ素子の同一ソース信号同士で
拡散層を共有し、前記サブデコーダ素子のゲートは前記
ワード線と同一方向、または垂直方向に配置することを
特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the source signals of the sub-decoder elements that drive the word lines share a diffusion layer between the same source signals of adjacent sub-decoder elements. The gate of the sub-decoder element is arranged in the same direction as the word line or in the vertical direction.
【請求項4】 請求項1、2または3記載の不揮発性半
導体記憶装置であって、 半導体基板中に形成された第1導電型のウェルと、前記
ウェル中に形成された第2導電型の半導体領域と、前記
半導体領域を接続して形成されたローカルソース線/ロ
ーカルビット線と、前記ローカルソース線/ローカルビ
ット線を選択する選択MOSトランジスタと、前記半導
体基板上に第1絶縁膜を介して形成された第1ゲート
と、前記第1ゲートと第2絶縁膜を介して形成された第
2ゲートと、前記第2ゲートを接続して形成されたワー
ド線と、前記第1ゲートと第3絶縁膜を介して形成さ
れ、前記第1ゲートと前記第2ゲートとは機能の異なる
第3ゲートとを有し、 前記選択MOSトランジスタで区切られるローカルソー
ス線およびローカルビット線上のメモリセルでメモリセ
ルブロックが構成され、前記メモリセルブロックが前記
ワード線方向に配列されてメモリセルアレイが構成さ
れ、前記第3ゲートの結束部が、前記メモリセルブロッ
ク内で前記選択MOSトランジスタに最も近い位置に存
在するワード線と、前記選択MOSトランジスタのゲー
トとの間に存在することを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置。
4. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the well of the first conductivity type is formed in the semiconductor substrate and the well of the second conductivity type is formed in the well. A semiconductor region, a local source line / local bit line formed by connecting the semiconductor region, a selection MOS transistor for selecting the local source line / local bit line, and a first insulating film on the semiconductor substrate. Formed by the first gate, the second gate formed by interposing the first gate and the second insulating film, the word line formed by connecting the second gate, the first gate and the first gate On a local source line and a local bit line separated by the selection MOS transistor, the first gate and the second gate having a third gate different in function from each other. A memory cell block is formed of memory cells, the memory cell blocks are arranged in the word line direction to form a memory cell array, and the binding portion of the third gate is located closest to the selection MOS transistor in the memory cell block. A non-volatile semiconductor memory device characterized by being present between a word line existing at a close position and a gate of the selection MOS transistor.
【請求項5】 請求項1、2または3記載の不揮発性半
導体記憶装置であって、 半導体基板中に形成された第1導電型のウェルと、前記
ウェル中に形成された第2導電型の半導体領域と、前記
半導体領域を接続して形成されたローカルソース線およ
びローカルビット線と、前記ローカルソース線およびロ
ーカルビット線を選択する選択MOSトランジスタと、
前記半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された第1
ゲートと、前記第1ゲートと第2絶縁膜を介して形成さ
れた第2ゲートと、前記第2ゲートを接続して形成され
たワード線とを有し、 前記選択MOSトランジスタで区切られるローカルソー
ス線およびローカルビット線上のメモリセルでメモリセ
ルブロックが構成され、前記メモリセルブロックが前記
ワード線方向に配列されてメモリセルアレイが構成され
ることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 2 or 3, wherein a first conductivity type well formed in a semiconductor substrate and a second conductivity type well formed in the well. A semiconductor region, a local source line and a local bit line formed by connecting the semiconductor region, and a selection MOS transistor for selecting the local source line and the local bit line,
A first insulating film formed on the semiconductor substrate via a first insulating film;
A local source having a gate, a second gate formed through the first gate and a second insulating film, and a word line formed by connecting the second gate, and separated by the selection MOS transistor A non-volatile semiconductor memory device characterized in that a memory cell block is constituted by memory cells on a line and a local bit line, and the memory cell block is arranged in the word line direction to constitute a memory cell array.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007123652A (en) * 2005-10-31 2007-05-17 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof
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US7859909B2 (en) 2006-02-03 2010-12-28 Renesas Electronics Corporation Nonvolatile semiconductor memory device
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