JP2004158193A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

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Takeshi Takeuchi
健 竹内
Tomoharu Tanaka
智晴 田中
Seiichi Aritome
誠一 有留
Yasushi Sakui
康司 作井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EEPROM which allows random access to be accelerated, as a result of the reduction in the floating of a source line by forming the source line into low resistance without increasing the chip area. <P>SOLUTION: This memory comprises a memory cell section constituted by one cell or a plurality of non-volatile memory cells, a signal line to perform data transfer with the memory cell section, and a selective transistor located between the signal line and the memory cell section. In write-protected operation, writing non-selective voltage is applied to the signal line, and by applying selective gate voltage higher than the writing non-selective voltage to a gate of the selective transistor, the writing non-selective voltage is transferred to a channel of the memory cell section. Writing gate voltage is then applied to a control gate of the memory cell, and write-protected channel voltage boosted by capacity coupling between the channel and the control gate of the memory cell is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.

近年、電気的書き替え可能とした不揮発性半導体装置(EEPROM)の1つとしてNANDセル型EEPROMが提案されている。このEEPROMは、電荷蓄積層としての例えば浮遊ゲートと制御ゲートが積層されたnチャネルFETMOS構造の複数のメモリセルを、それらのソース,ドレインを隣接するもの同士で共有する形で直列接続し、これを1単位としてビット線に接続するものである。   In recent years, a NAND cell type EEPROM has been proposed as one of electrically rewritable nonvolatile semiconductor devices (EEPROM). In this EEPROM, a plurality of memory cells having an n-channel FET MOS structure in which, for example, a floating gate and a control gate are stacked as a charge storage layer are connected in series by sharing their sources and drains with adjacent ones. Is connected to the bit line as one unit.

図38(a)(b)は、メモリセルアレイの1つのNANDセル部分の平面図と等価回路図である。図39(a)(b)は、それぞれ図38(a)のA−A'及びB−B'断面図である。   FIGS. 38A and 38B are a plan view and an equivalent circuit diagram of one NAND cell part of the memory cell array. FIGS. 39A and 39B are cross-sectional views taken along AA ′ and BB ′ in FIG. 38A, respectively.

素子分離酸化膜12で囲まれたp型シリコン基板(又はp型ウエル)11に、複数のNANDセルからなるメモリセルアレイが形成されている。1つのNANDセルに着目して説明すると、この実施の形態では、8個のメモリセルM1〜M8が直列接続されて1つのNANDセルを構成している。メモリセルはそれぞれ、基板11上にトンネル絶縁膜13を介して浮遊ゲート14(141 ,142 〜148 )が形成され、その上にゲート絶縁膜15を介して制御ゲート16(161 ,162 〜168 )が形成されて、構成されている。これらのメモリセルのソース,ドレインであるn型拡散層19は隣接するもの同士共有する形で接続され、これにより複数のメモリセルが直列接続されている。   A memory cell array including a plurality of NAND cells is formed on a p-type silicon substrate (or p-type well) 11 surrounded by an element isolation oxide film 12. Focusing on one NAND cell, in this embodiment, eight memory cells M1 to M8 are connected in series to form one NAND cell. In each of the memory cells, a floating gate 14 (141, 142 to 148) is formed on a substrate 11 via a tunnel insulating film 13, and a control gate 16 (161, 162 to 168) is formed thereon via a gate insulating film 15. Are formed and configured. The n-type diffusion layers 19, which are the source and the drain of these memory cells, are connected so as to be shared by adjacent ones, whereby a plurality of memory cells are connected in series.

NANDセルのドレイン側,ソース側には各々、メモリセルの浮遊ゲート,制御ゲートと同時に形成された第1の選択ゲート149 ,169 及び第2の選択ゲート1410,1610が設けられている。素子形成された基板はCVD酸化膜17により覆われ、この上にビット線18が配設されている。NANDセルの制御ゲート14は、共通に制御ゲートCG1 ,CG2 〜CG8 として配設されている。これら制御ゲート線はワード線となる。選択ゲート149 ,169 及び1410,1610もそれぞれ行方向に連続的に選択ゲートSG1 ,SG2 として配設されている。   A first select gate 149, 169 and a second select gate 1410, 1610 formed simultaneously with the floating gate and the control gate of the memory cell are provided on the drain side and the source side of the NAND cell, respectively. The substrate on which the elements are formed is covered with a CVD oxide film 17, on which bit lines 18 are provided. The control gates 14 of the NAND cells are commonly arranged as control gates CG1, CG2 to CG8. These control gate lines become word lines. The selection gates 149, 169 and 1410, 1610 are also continuously provided in the row direction as selection gates SG1, SG2, respectively.

図40は、このようなNANDセルがマトリクス状に配列されたメモリセルアレイの等価回路を示している。ソース線は例えば64本のビット線毎につき1箇所、コンタクトを介してAl、ポリSiなどの基準電位配線に接続される。この基準電位配線は周辺回路に接続される。メモリセルの制御ゲート及び第1,第2の選択ゲートは、行方向に連続的に配設される。通常、制御ゲートにつながるメモリセルの集合を1ページと呼び、1組のドレイン側(第1の選択ゲート)及びソース側(第2の選択ゲート)の選択ゲートによって挟まれたページの集合を1NANDブロック又は単に1ブロックと呼ぶ。   FIG. 40 shows an equivalent circuit of a memory cell array in which such NAND cells are arranged in a matrix. The source line is connected to a reference potential wiring such as Al or poly Si via a contact, for example, at one place for every 64 bit lines. This reference potential wiring is connected to a peripheral circuit. The control gate and the first and second selection gates of the memory cell are continuously arranged in the row direction. Normally, a set of memory cells connected to the control gate is called one page, and a set of pages sandwiched between a set of select gates on the drain side (first select gate) and the source side (second select gate) is 1 NAND. It is called a block or simply one block.

NANDセル型EEPROMの動作は、次の通りである。データ書き込みは、ビット線から遠い方のメモリセルから順に行う。選択されたメモリセルの制御ゲートには昇圧された書き込み電圧Vpp(=20V程度)を印加し、他の非選択メモリセルの制御ゲート及び第1の選択ゲートには中間電位(=10V程度)を印加し、ビット線にはデータに応じて0V("0"書き込み)又は中間電位("1"書き込み)を印加する。このとき、ビット線の電位は選択メモリセルに伝達される。データ"0"の時は、選択メモリセルの浮遊ゲートと基板間に高電圧がかかり、基板から浮遊ゲートに電子がトンネル注入されてしきい値電圧が正方向に移動する。データが"1"の時はしきい値電圧は変化しない。   The operation of the NAND cell type EEPROM is as follows. Data writing is performed sequentially from the memory cell farthest from the bit line. A boosted write voltage Vpp (approximately 20 V) is applied to the control gate of the selected memory cell, and an intermediate potential (approximately 10 V) is applied to the control gate and the first select gate of the other unselected memory cells. 0V ("0" write) or an intermediate potential ("1" write) is applied to the bit line according to the data. At this time, the potential of the bit line is transmitted to the selected memory cell. When data is "0", a high voltage is applied between the floating gate of the selected memory cell and the substrate, electrons are tunnel-injected from the substrate to the floating gate, and the threshold voltage moves in the positive direction. When the data is "1", the threshold voltage does not change.

データ消去は、ブロック単位でほぼ同時に行われる。即ち、消去するブロックの全ての制御ゲート,選択ゲートを0Vとし、p型ウエル及びn型基板に昇圧された昇圧電位VppE (20V程度)を印加する。消去を行わないブロックの制御ゲート,選択ゲートにもVppE を印加する。これにより、消去するブロックのメモリセルにおいて浮遊ゲートの電子がウエルに放出され、しきい値電圧が負方向に移動する。   Data erasure is performed almost simultaneously in block units. That is, all control gates and select gates of the block to be erased are set to 0 V, and a boosted potential VppE (about 20 V) is applied to the p-type well and the n-type substrate. VppE is also applied to the control gate and select gate of the block that is not erased. As a result, in the memory cell of the block to be erased, electrons of the floating gate are emitted to the well, and the threshold voltage moves in the negative direction.

データ読み出し動作は、選択されたメモリセルの制御ゲートを0Vとし、それ以外のメモリセルの制御ゲートを電源電圧Vcc(例えば3V)として、選択メモリセルで電流が流れるか否かを検出することにより行われる。NANDセル型EEPROMでは、複数のメモリセルが縦列接続されているため、読み出し時のセル電流が小さい。また、メモリセルの制御ゲート及び第1,第2の選択ゲートは行方向に連続的に配設されているので、1ページ分のデータが同時にビット線に読み出される。   The data read operation is performed by setting the control gate of the selected memory cell to 0 V and setting the control gates of the other memory cells to the power supply voltage Vcc (for example, 3 V) to detect whether a current flows in the selected memory cell. Done. In the NAND cell type EEPROM, since a plurality of memory cells are connected in cascade, the cell current at the time of reading is small. Further, since the control gate and the first and second selection gates of the memory cell are continuously arranged in the row direction, data for one page is simultaneously read out to the bit line.

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題があった。   However, this type of apparatus has the following problems.

(問題点1)
NANDセル型EEPROMでは、データ読み出し時に選択されたメモリセルの制御ゲートを0V、それ以外のメモリセルの制御ゲートをVcc(例えば3V)として、セル電流Icellが流れるか否かを検出するが、セル電流の大きさは読み出すセルのしきい値電圧だけではなく、直列接続されている残り全てのセルのしきい値電圧によっても左右される。8つのメモリセルが直列接続されて1NANDセルを構成する場合を考えると、Icellが一番大きい場合(抵抗が一番小さい場合)のIcell(Best)は、直列接続される8個のセルのしきい値電圧が全て負("1"状態)の場合である。"1"読み出しする際に、Icellが一番小さい場合(抵抗が一番大きい場合)のIcell(Worst) は、読み出すセルに直列接続する他の全てのセルのしきい値電圧が正("0"状態)の時に1番ビット線コンタクト側のメモリセル(例えば図40のMC1 )を"1"であると読み出す場合である。
(Issue 1)
In the NAND cell type EEPROM, the control gate of the memory cell selected at the time of data reading is set to 0 V, and the control gates of the other memory cells are set to Vcc (for example, 3 V) to detect whether or not the cell current Icell flows. The magnitude of the current depends not only on the threshold voltage of the cell to be read, but also on the threshold voltages of all the remaining cells connected in series. Considering the case where eight memory cells are connected in series to constitute one NAND cell, Icell (Best) when Icell is the largest (when the resistance is the smallest) is the number of eight cells connected in series. This is a case where the threshold voltages are all negative ("1" state). When reading "1", if Icell is the smallest (the resistance is the largest) and Icell (Worst) is, the threshold voltage of all other cells connected in series to the cell to be read is positive ("0"). This is a case where the memory cell (for example, MC1 in FIG. 40) on the first bit line contact side is read as "1" at the time of "state".

セル電流はビット線からメモリセルを介してソース線に流れるが、従来のメモリセルアレイではソース線は同時に読み出す1ページ分のNANDセルで共有している(図40)。ソース線−基準電位配線間のコンタクトから最も離れたメモリセル(図40のメモリセルMC1 )を読み出す場合に、メモリセルMC1 に直列接続する他の7セルのしきい値電圧が正(つまりセル電流が最小Icell(Worst) )であり、ソース線を共有する他のNAND列の抵抗が最小(つまりセル電流が最大Icell(Best) )の場合を考える。この場合、読み出し初期には抵抗が小さいNAND列からセル電流が流れ、またソース線の抵抗が大きいために、メモリセルMC1 が属するNANDセルのソース線の電位はI×R(I:読み出し初期に流れるセル電流、R:ソース線の抵抗)になる。   The cell current flows from the bit line to the source line via the memory cell. In the conventional memory cell array, the source line is shared by one page of NAND cells to be read simultaneously (FIG. 40). When reading out the memory cell (memory cell MC1 in FIG. 40) farthest from the contact between the source line and the reference potential wiring, the threshold voltage of the other seven cells connected in series to the memory cell MC1 is positive (that is, the cell current). Is the minimum Icell (Worst)) and the resistance of the other NAND string sharing the source line is the minimum (that is, the cell current is the maximum Icell (Best)). In this case, a cell current flows from the NAND string having a small resistance at the initial stage of reading, and since the resistance of the source line is large, the potential of the source line of the NAND cell to which the memory cell MC1 belongs is I × R (I: Cell current, R: resistance of the source line).

つまり、メモリセルMC1 を含むNAND列のメモリセルのソースが接地電位Vssから浮くために、メモリセルのソース−ドレイン間電圧、ソース−ゲート間電圧は下がり、更にソースがVssから浮くことにより基板バイアス効果も起こってメモリセルのしきい値が増加するために、MC1 を含むNANDセル列のメモリセルのコンダクタンスが下がる。このように、ソース線の抵抗が大きい場合にはソース線が接地電位から浮くために、セル電流が小さいNAND列では更にセル電流が流れにくくなる。   That is, since the source of the memory cell in the NAND string including the memory cell MC1 floats from the ground potential Vss, the source-drain voltage and the source-gate voltage of the memory cell decrease. Since the effect also occurs and the threshold value of the memory cell increases, the conductance of the memory cell in the NAND cell string including MC1 decreases. As described above, when the resistance of the source line is large, the source line floats from the ground potential, so that it becomes more difficult for the NAND string having a small cell current to flow.

ビット線容量はCB 、メモリセルのしきい値電圧が負(つまり"1"状態)であると読み出すためにはビット線電位がプリチャージ電位からΔVB だけ下がる必要があるとする。ビット線放電時間TRWL の最大値はセル電流が最も小さい場合で決まるが、ソース線の浮きがない場合にはTRWL =CB /Icell(Worst) であるが、上記のように従来のメモリセルではソース線が浮くためにTRWL は更に長くなり、ランダムアクセス時間が長くなるという問題がある。また、従来のNANDセル型EEPROMではソース線の浮きを小さくするために、例えば16本に1本だけソース線−基準電位配線間コンタクトを設けると、メモリセルの面積が増加するという問題がある。   It is assumed that the bit line capacitance is CB, and the bit line potential needs to decrease by .DELTA.VB from the precharge potential in order to read when the threshold voltage of the memory cell is negative (that is, "1" state). Although the maximum value of the bit line discharge time TRWL is determined when the cell current is the smallest, TRWL = CB / Icell (Worst) when there is no floating of the source line. Since the line floats, TRWL becomes longer, and there is a problem that the random access time becomes longer. Further, in the conventional NAND cell type EEPROM, if only one out of 16 contacts between the source line and the reference potential wiring is provided in order to reduce the floating of the source line, the area of the memory cell increases.

ソース線が浮くことによってビット線放電時間が長くなることは、読み出し時間が長くなるのみでなく、メモリセルに書き込まれたしきい値のばらつきももたらす。   Increasing the bit line discharge time due to the floating of the source line not only increases the read time, but also causes variations in the threshold value written in the memory cell.

図42は図43のメモリセルMCC1に"0"書き込み(メモリセルのしきい値を負の値から正の値にする)を行った後に、ベリファイリードする際のビット線放電時間のMCC1のしきい値依存正を示している。なお、書き込み、ベリファイリード動作については、公知例(特開平3−343363号公報)を参照して説明する。図43のメモリセルMCC1のベリファイリードでは、図43のように同じページの他のメモリセルMCC2,MCC3,MCC4,MCC5…が"0"書き込み不十分(つまり正のしきい値でなく、負のしきい値を持つ)のために大きなセル電流が流れ、その結果ソース線が浮き、図42のようにビット線放電時間が長くなる。   FIG. 42 shows the bit line discharge time MCC1 for verify read after writing "0" (changing the threshold value of the memory cell from a negative value to a positive value) in the memory cell MCC1 of FIG. This indicates a threshold-dependent positive value. The write and verify read operations will be described with reference to a known example (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-343363). In the verify read of the memory cell MCC1 in FIG. 43, as shown in FIG. 43, other memory cells MCC2, MCC3, MCC4, MCC5... Of the same page are insufficiently written with "0" (that is, not a positive threshold but a negative one). (Has a threshold value), a large cell current flows, and as a result, the source line floats and the bit line discharge time becomes longer as shown in FIG.

その結果、ベリファイリードの際に、ビット線放電時間がTBL1 以上であればメモリセルに"0"書き込みされたとすると、図43のメモリセルMCC1ではソース線が浮くために、メモリセルのしきい値が図42のVth1 以上で"0"書き込みされたと判定される。一方、図44のメモリセルMCD1のようにセル電流が大きく、かつソース線の浮きがない場合には、ビット線放電時間は図42のようになる。つまり、メモリセルMCD1に書き込みを行う場合には、図42のしきい値Vth1 以上で"0"書き込みされたと判定される。   As a result, if the bit line discharge time is equal to or longer than TBL1 during the verify read, and if "0" is written to the memory cell, the source line floats in the memory cell MCC1 in FIG. It is determined that "0" has been written at Vth1 or higher in FIG. On the other hand, when the cell current is large and the source line does not float as in the memory cell MCD1 in FIG. 44, the bit line discharge time is as shown in FIG. That is, when writing to the memory cell MCD1, it is determined that "0" has been written at the threshold Vth1 or more in FIG.

このようにメモリセルMCC1とメモリセルMCD1ではしきい値のばらつきが回路的にVthd1−Vth1 だけ生じてしまうという問題がある。ソース線の浮きをなくしてビット線放電時間を短くすることができ、メモリセルMCC1のビット線放電時間を例えば図42のようにすることができれば、回路的に生じるしきい値ばらつきを小さく(図42のVthd1−Vth2 )することができる。   As described above, there is a problem that the variation in the threshold voltage between the memory cell MCC1 and the memory cell MCD1 is Vthd1−Vth1 in the circuit. If the bit line discharge time can be shortened by eliminating the floating of the source line, and the bit line discharge time of the memory cell MCC1 can be set to, for example, as shown in FIG. 42 Vthd1−Vth2).

また、図43のメモリセルMCC1が1回目の書き込みパルスによって書き込みが行われ、しきい値がVth1 (図45)になった後に、2回目以降の書き込みパルスによって図43のメモリセルMCC2,MCC3,MCC4,MCC5…が"0"状態になったとする。メモリセルMCC1への書き込みは1回目の書き込みパルスで終了しているので、2回目以降の書き込みパルスでメモリセルMCC1は書き込まれず、しきい値はVth1 のままである。   Also, after the memory cell MCC1 of FIG. 43 is written by the first write pulse and the threshold value becomes Vth1 (FIG. 45), the memory cells MCC2, MCC3, and MCC3 of FIG. It is assumed that MCC4, MCC5,. Since writing to the memory cell MCC1 is completed by the first write pulse, the memory cell MCC1 is not written by the second and subsequent write pulses, and the threshold value remains at Vth1.

この結果、メモリセルMCC1,MCC2,MCC3…のページの書き込み終了後、メモリセルMCC1を読む際には、今度はメモリセルMCC2,MCC3,MCC4,MCC5…はセル電流が流れないので、メモリセルMCC1を読む際に、ソース線は浮かず、ビット線放電時間は図45のようにΔTだけ短くなり、"1"読み出しされるという可能性がある。即ち、メモリセルMCC1書き込み後、2回目以降の書き込みパルスでメモリセルMCC1の同じページのメモリセルMCC2,MCC3,MCC4…のデータが変化したために、"0"書き込みしたはずのメモリセルMCC1のデータが"1"であると読み出されてしまうという問題がある。この誤読み出しが生じるのは、メモリセルを読み出す際に、ソース線を介して他のメモリセルのデータが、読み出すメモリセルの読み出し電流に影響するからである。   As a result, when reading the memory cell MCC1 after the page writing of the memory cells MCC1, MCC2, MCC3... Is completed, no cell current flows through the memory cells MCC2, MCC3, MCC4, MCC5. , The source line does not float, the bit line discharge time is shortened by ΔT as shown in FIG. 45, and “1” may be read. That is, since the data of the memory cells MCC2, MCC3, MCC4... Of the same page of the memory cell MCC1 has changed by the second and subsequent write pulses after the writing of the memory cell MCC1, the data of the memory cell MCC1 to which "0" has been written is changed. There is a problem that if it is "1", it is read. This erroneous read occurs because, when reading a memory cell, data of another memory cell via a source line affects a read current of the memory cell to be read.

(問題点2)
従来のNANDセル型EEPROMでは、ドレイン側の選択ゲート−ビット線間のコンタクトが図40のように隣接して配設される。図41(a)は従来のメモリセルアレイのn型拡散層とメモリセルのソース・ゲート・ドレイン領域及び、n型拡散層とビット線(Alなど)を接続するコンタクト(以下ビット線コンタクトと記す)、つまり素子領域を示している。図41(a)の斜線部以外はメモリセル間の素子分離領域を表している。図41(a)のY方向にNANDセルが直列接続されて配列されている。図40のX方向にはn型拡散層(ソース線)及び、メモリセルアレイ−ビット線間コンタクトが配列されている。L'はビット線コンタクト間の距離、Lはメモリセル−メモリセル間の素子分離幅、Wはメモリセルトランジスタのチャネル幅である。
(Issue 2)
In a conventional NAND cell type EEPROM, a contact between a drain-side select gate and a bit line is disposed adjacent to each other as shown in FIG. FIG. 41A shows an n-type diffusion layer of a conventional memory cell array and source / gate / drain regions of the memory cell, and a contact connecting the n-type diffusion layer and a bit line (such as Al) (hereinafter referred to as a bit line contact). That is, it shows the element region. The portions other than the hatched portions in FIG. 41A indicate the element isolation regions between the memory cells. NAND cells are arranged in series in the Y direction in FIG. In the X direction of FIG. 40, an n-type diffusion layer (source line) and a contact between the memory cell array and the bit line are arranged. L 'is the distance between bit line contacts, L is the element isolation width between memory cells, and W is the channel width of the memory cell transistor.

従来のNANDセルアレイでは、メモリセル−メモリセル間の素子分離領域幅が縮小されても、図41(a)から分かるようにビット線コンタクトが隣接して配列されているために、カラム方向(X方向)のメモリセルのピッチを縮小できない。つまり、X方向の大きさはビット線コンタクト間距離L'で決まるために、メモリセルアレイ間の素子分離幅Lは、隣接するNANDセル列間のフィールド反転耐圧、素子分離技術などによって決まる最小素子分離幅L0 よりも大きくなり、その結果メモリセルアレイの面積が増加するという問題がある。   In the conventional NAND cell array, even if the width of the element isolation region between memory cells is reduced, the bit line contacts are arranged adjacently as shown in FIG. Direction), the pitch of the memory cells cannot be reduced. That is, since the size in the X direction is determined by the distance L 'between the bit line contacts, the element isolation width L between the memory cell arrays is determined by the field inversion withstand voltage between adjacent NAND cell columns, the minimum element isolation determined by the element isolation technology, and the like. There is a problem that the width becomes larger than the width L0, and as a result, the area of the memory cell array increases.

また、図41(b)に示すようにコンタクトと素子領域の余裕lはメモリセルのピッチ縮小により小さくしなければならない。しかし、lを小さくすると合わせずれにより、コンタクトが素子分離上にずれて形成され、ビット線とメモリセルが形成されるウエル又は基板が短絡するという問題がある。   Further, as shown in FIG. 41B, the margin l between the contact and the element region must be reduced by reducing the pitch of the memory cells. However, when l is reduced, a contact is formed on the element isolation due to misalignment, and there is a problem that a well or a substrate in which a bit line and a memory cell are formed is short-circuited.

このように従来のEEPROMにおいては、ソース線の抵抗が大きい場合にはソース線が接地電位から浮くために、ビット線放電時間が長くなり、ランダムアクセス時間が長くなるという問題がある。さらに、ソース線の浮きを小さくするために、例えば16本に1本だけソース線−基準電位配線間コンタクトを設けると、メモリセルの面積が増加するという問題がある。   As described above, in the conventional EEPROM, when the resistance of the source line is large, the source line floats from the ground potential, so that the bit line discharge time becomes longer and the random access time becomes longer. Furthermore, if only one of 16 contacts between the source line and the reference potential wiring is provided to reduce the floating of the source line, the area of the memory cell increases.

また、ビット線コンタクトが隣接して配列されているために、カラム方向のメモリセルのピッチを縮小することはできない。さらに、コンタクトと素子領域の合わせ余裕はメモリセルのピッチ縮小により小さくしなければならないが、この余裕を小さくすると合わせずれにより、コンタクトが素子分離上にずれて形成され、ビット線とメモリセルが形成されるウエル又は基板が短絡するという問題がある。   Further, since the bit line contacts are arranged adjacent to each other, the pitch of the memory cells in the column direction cannot be reduced. Furthermore, the margin for matching between the contact and the element region must be reduced by reducing the pitch of the memory cell. However, if this margin is reduced, the contact is shifted on the element isolation due to misalignment, and the bit line and the memory cell are formed. There is a problem that the well or the substrate to be short-circuited.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、チップ面積を増加させることなくソース線を低抵抗化してソース線の浮きを低減し、その結果ランダムアクセスを高速化し得る不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the floating of source lines by reducing the resistance of the source lines without increasing the chip area, thereby reducing random access. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device which can be operated at high speed.

また、本発明の他の目的は、隣接するNAND列でビット線コンタクトの位置をずらすことにより、カラム方向のメモリセルのピッチを縮小することができ、高密度なメモリセル構造を実現し得る不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to shift the position of the bit line contact between adjacent NAND strings, thereby reducing the pitch of memory cells in the column direction, and realizing a high-density memory cell structure. Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device.

上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
1個又は複数個の不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、このメモリセル部とのデータ転送を行う(共通)信号線と、前記信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
(1) 書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲートに印加することによって、書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、書き込みゲート電圧が前記メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記メモリセルのチャネルとその制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生すること。
(2) 書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲート及び前記メモリセルの制御ゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、書き込みゲート電圧が前記メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記メモリセルのチャネルとその制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生すること。
(3) 書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記共通信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生すること。
(4) 書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲート及び前記メモリセルの制御ゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生すること。
(5) 書き込み選択動作の場合には、書き込み選択電圧が前記信号線に印加されることで、前記メモリセル部のチャネルに転送され、書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生すること。
(6) 書き込み選択動作の場合には、書き込み選択電圧が前記信号線に印加されることで、前記メモリセル部のチャネルに転送され、書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタの及び前記メモリセルの制御ゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生すること。
を特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
A memory cell unit including one or a plurality of nonvolatile memory cells; a (common) signal line for performing data transfer with the memory cell unit; and a signal line disposed between the signal line and the memory cell unit. And a selection transistor,
(1) In the case of a write-inhibiting operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-selection voltage is applied to the gate of the select transistor. The write gate voltage is transferred to the channel of the memory cell section, and the write gate voltage is applied to the control gate of the memory cell to generate a write inhibit channel voltage boosted by capacitive coupling between the channel of the memory cell and its control gate. thing.
(2) In the case of a write inhibit operation, a write non-select voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-select voltage is applied to the gate of the select transistor and the control gate of the memory cell. The write non-selection voltage is transferred to the channel of the memory cell section, and the write gate voltage is applied to the control gate of the memory cell, and is boosted by capacitive coupling between the channel of the memory cell and the control gate. Generating a write-protected channel voltage.
(3) In the case of a write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the common signal line, and a select gate voltage higher than the write non-selection voltage is applied to the gate of the select transistor. A voltage is transferred to a channel of the memory cell unit, a pass voltage is applied to a control gate of a non-selected memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to a control gate of a selected memory cell. Generating a write-protected channel voltage boosted by capacitive coupling between the channels of the memory cells and the control gates thereof.
(4) In the case of a write inhibit operation, a write non-select voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-select voltage is applied to the gate of the select transistor and the control gate of the memory cell. The write non-selection voltage is transferred to the channel of the memory cell section, and a pass voltage is applied to the control gate of the non-selected memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the selected memory cell. Generating a write-protected channel voltage which is applied and boosted by capacitive coupling between the channels of the plurality of memory cells and the control gates thereof.
(5) In the case of a write select operation, a write select voltage is applied to the signal line to be transferred to the channel of the memory cell section. In the case of a write inhibit operation, a write non-select voltage is applied to the signal line. The write non-selection voltage is transferred to the channel of the memory cell section by applying a select gate voltage higher than a write non-select voltage to the gate of the select transistor. A write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, and the voltage is boosted by capacitive coupling between the channels of the plurality of memory cells and the control gates thereof. To generate a write-protected channel voltage.
(6) In the case of a write selection operation, a write selection voltage is applied to the signal line to be transferred to the channel of the memory cell section. In the case of a write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line. Applying a select gate voltage higher than the write non-select voltage to the select transistor and to the control gate of the memory cell to transfer the write non-select voltage to the channel of the memory cell portion; and A pass voltage is applied to a control gate of an unselected memory cell, a write voltage higher than the pass voltage is applied to a control gate of a selected memory cell, and a channel of the plurality of memory cells and a control gate of the channel are arranged. Generating a write-protected channel voltage boosted by capacitive coupling.
It is characterized by.

ここで、本発明の望ましい実施態様としては、請求項で従属形式で述べたものに加えて次のものがあげられる。
(1) 読み出し非選択電位が接地電位であること。
(2) 書き込み非選択電位が電源電圧、又はチップ内電源電圧であること。
(3) 非選択ゲート電圧が負の電圧であること。
(4) メモリセル部が、電気的書き替え可能な不揮発性メモリセルで構成されること。
(5) 不揮発性メモリセルは、半導体層上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層形成され、複数のメモリセルが隣接するもの同士でソース,ドレインを共有する形で直列接続されていること。
(6) 不揮発性メモリセルは、半導体層上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層形成され、1個又は複数個のメモリセルが全てソース,ドレインを共有する形で並列接続されていること。
(7) チャネルの不純物濃度を同じにする、或いは変えることによって第1〜第9の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を同じにする、或いは変えること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following in addition to those described in the dependent claims.
(1) The read non-selection potential is the ground potential.
(2) The write non-selection potential is the power supply voltage or the power supply voltage in the chip.
(3) The non-selection gate voltage is a negative voltage.
(4) The memory cell section is composed of electrically rewritable nonvolatile memory cells.
(5) In the nonvolatile memory cell, a charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor layer, and a plurality of memory cells are connected in series so that adjacent memory cells share a source and a drain.
(6) In the nonvolatile memory cell, a charge storage layer and a control gate are laminated on a semiconductor layer, and one or a plurality of memory cells are connected in parallel so that all of them share a source and a drain.
(7) To equalize or change the threshold voltage of the first to ninth select MOS transistors by equalizing or changing the impurity concentration of the channel.

本発明によれば、メモリセルユニットの一端側及び他端側の双方がそれぞれ他のメモリセルユニットとコンタクトを共有して第1,第2の共通信号線に接続されているので、低抵抗のAlなどで形成するビット線を、従来の高抵抗のn型拡散層で形成するソース線の代わりに用いることにより、ソース線の浮きの問題を解決することができる。このため、ソース線を低抵抗化してソース線の浮きを低減し、その結果ランダムアクセスを高速化することが可能となる。   According to the present invention, both the one end side and the other end side of the memory cell unit are connected to the first and second common signal lines while sharing the contacts with the other memory cell units, respectively. By using a bit line formed of Al or the like instead of a conventional source line formed of a high-resistance n-type diffusion layer, the problem of floating of the source line can be solved. For this reason, the resistance of the source line is reduced to reduce the floating of the source line, and as a result, it is possible to speed up random access.

また、メモリセルユニットの一端側及び他端側を共通信号線に接続するための選択MOSトランジスタとしてEタイプ,Iタイプを適宜選択することにより、チップ面積を増加させることなく、高速なランダムアクセスが可能な上記メモリセルアレイを実現できる。さらに、隣接するNAND列でビット線コンタクトの位置をずらすことによって、カラム方向のメモリセルのピッチを縮小することができ、高密度なメモリセル構造を実現することが可能となる。   In addition, by appropriately selecting the E type and the I type as the selection MOS transistors for connecting one end and the other end of the memory cell unit to the common signal line, high-speed random access can be performed without increasing the chip area. The possible memory cell array can be realized. Further, by shifting the position of the bit line contact between adjacent NAND strings, the pitch of the memory cells in the column direction can be reduced, and a high-density memory cell structure can be realized.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係わるNANDセル型EEPROMの構成を示すブロック図である。図中の1はメモリ手段としてのメモリセルアレイであり、オープンビット線方式なので、メモリセルアレイは1A,1Bに2分割されている。2はデータ書き込み,読み出しを行うためのラッチ手段としてのセンスアンプ回路である。3はワード線選択を行うロウデコーダ、4はビット線選択を行うカラムデコーダ、5はアドレスバッファ、6はI/ Oセンスアンプ、7はデータ入出力バッファ、8は基板電位制御回路である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a NAND cell type EEPROM according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a memory cell array as a memory means, which is an open bit line system, and the memory cell array is divided into 1A and 1B. Reference numeral 2 denotes a sense amplifier circuit as a latch unit for writing and reading data. 3 is a row decoder for selecting a word line, 4 is a column decoder for selecting a bit line, 5 is an address buffer, 6 is an I / O sense amplifier, 7 is a data input / output buffer, and 8 is a substrate potential control circuit.

図2はメモリセルアレイ1A、図3はメモリセルアレイ1Bのアレイ構造を示す図である。本実施の形態によるメモリセルアレイ(図2、3)は、従来のメモリセルアレイ(図40)のようにソース側の選択ゲート(第2の選択ゲート)がn型拡散層のソース線に接続されておらず、ビット線にコンタクトされている。さらに、1つのビット線コンタクトは従来のメモリセルでは2個のNANDセル列で共有していたが、本実施の形態のメモリセルアレイでは4つのNANDセル列で共有しているので、メモリセルアレイ全体でのビット線コンタクトの数は従来のメモリセルアレイから増加することはない。   FIG. 2 is a diagram showing an array structure of the memory cell array 1A, and FIG. 3 is a diagram showing an array structure of the memory cell array 1B. In the memory cell array (FIGS. 2 and 3) according to the present embodiment, the source side select gate (second select gate) is connected to the source line of the n-type diffusion layer as in the conventional memory cell array (FIG. 40). Not in contact with the bit line. Further, one bit line contact is shared by two NAND cell columns in the conventional memory cell, but is shared by four NAND cell columns in the memory cell array of the present embodiment, so that the entire memory cell array is shared. Does not increase from the conventional memory cell array.

なお、複数のメモリセルユニット(NANDセル)からなるサブアレイは、一端側の選択MOSトランジスタSTn1をIタイプとし他端側の選択MOSトランジスタSTn2をEタイプとしたメモリセルユニット(1) と、一端側の選択MOSトランジスタSTn1をEタイプとし他端側の選択MOSトランジスタSTn2をIタイプとしたメモリセルユニット(2) とを、ワード線方向に交互に配置して構成されている。   The sub-array composed of a plurality of memory cell units (NAND cells) includes a memory cell unit (1) in which the select MOS transistor STn1 at one end is an I type and a select MOS transistor STn2 at the other end is an E type, And a memory cell unit (2) having the select MOS transistor STn1 of the E type and the select MOS transistor STn2 at the other end of the I type being alternately arranged in the word line direction.

図4は本実施の形態のメモリセルのn型拡散層、メモリセルのソース・ゲート・ドレイン領域、及びn型拡散層とビット線(Alなど)を接続するコンタクト(ビット線コンタクト)つまり素子領域を示している。上記のように従来のメモリセルアレイでは、隣接するビット線のビット線コンタクトは図41のように隣接して配列されているので、カラム方向(図41のX方向)の縮小が困難であるという問題がある。   FIG. 4 shows the n-type diffusion layer of the memory cell according to the present embodiment, the source / gate / drain region of the memory cell, and a contact (bit line contact) connecting the n-type diffusion layer and a bit line (such as Al), that is, an element region. Is shown. As described above, in the conventional memory cell array, since the bit line contacts of adjacent bit lines are arranged adjacently as shown in FIG. 41, it is difficult to reduce the size in the column direction (X direction in FIG. 41). There is.

これに対し、本実施の形態のメモリセルアレイでは、隣接するビット線のビット線コンタクトは図4のように隣接して配設されていないので、ビット線コンタクト−ビット線コンタクト間の素子分離領域の大きさがメモリセルアレイのカラム方向(X方向)を縮小する際の問題点とならず、メモリセル−メモリセル間の素子分離幅は、隣接するNANDセル列間のフィールド反転耐圧,素子分離技術などによって決まる最小素子分離領域幅L0 に縮小することができる。また、選択MOSトランジスタの数は従来と同様に、1NAND列につき2個なので、選択MOSトランジスタ数が増加することによる面積増加はない。   On the other hand, in the memory cell array according to the present embodiment, the bit line contacts of the adjacent bit lines are not arranged adjacent to each other as shown in FIG. The size does not become a problem when the memory cell array is reduced in the column direction (X direction), and the element isolation width between memory cells is determined by the field inversion breakdown voltage between adjacent NAND cell columns, element isolation technology, and the like. Can be reduced to the minimum element isolation region width L0 determined by the above. Further, since the number of selection MOS transistors is two per NAND string as in the conventional case, there is no increase in area due to the increase in the number of selection MOS transistors.

本実施の形態のメモリセルアレイでは、1つのNANDセル列とビット線を接続する2つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧をVth1 ,Vth2 (Vth1 >Vth2 )の2種類設けている。高いしきい値電圧Vth1 (例えば2V)を持つ選択MOSトランジスタをEタイプ、低いしきい値電圧Vth2 (例えば0.5V)を持つ選択MOSトランジスタをIタイプと記す。選択ゲートに印加する電圧はIタイプ及びEタイプの両方のトランジスタがオンする電圧Vsgh (例えば3V)(Vsgh >Vt1,Vt2)、及びIタイプのトランジスタはオンするがEタイプのトランジスタはオフする電圧Vsgl (例えば1.5V)(Vt1>Vsgl >Vt2)である。   In the memory cell array of this embodiment, two types of threshold voltages Vth1 and Vth2 (Vth1> Vth2) are provided for two select MOS transistors that connect one NAND cell column and a bit line. A select MOS transistor having a high threshold voltage Vth1 (for example, 2 V) is referred to as an E type, and a select MOS transistor having a low threshold voltage Vth2 (for example, 0.5 V) is referred to as an I type. The voltage applied to the selection gate is a voltage Vsgh (for example, 3 V) at which both I-type and E-type transistors are turned on (Vsgh> Vt1, Vt2), and a voltage at which the I-type transistor turns on but the E-type transistor turns off. Vsgl (for example, 1.5 V) (Vt1> Vsgl> Vt2).

このように、選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2種類設け、選択ゲートに印加する電圧を2種類にすることによって、書き込みや読み出しに際して、隣接するNANDセル列の一方をビット線と導通、他方を非導通にすることができる。   As described above, by providing two types of threshold voltages of the selection MOS transistor and two types of voltages applied to the selection gate, one of the adjacent NAND cell columns is electrically connected to the bit line during writing or reading, and the other is performed. Can be made non-conductive.

図2を用いて具体的に読み出し、書き込み方式を説明する。   A specific reading and writing method will be described with reference to FIG.

<読み出し>
メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータをビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出す場合には、まずビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をビット線読み出し電位VA (例えば1.8V)にプリチャージし、BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …を0Vに接地する。プリチャージ後、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティングにする。
<Read>
When the data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) is read out to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A..., First, the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. 1.8V), and BL0A, BL2A, BL4A, BL6A ... are grounded to 0V. After the precharge, the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,.

次に、制御ゲートCG1は0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)にする。そして、選択ゲートSG1はVsgl 、選択ゲートSG2はVsgh にする。その他の選択ゲート,制御ゲートは0Vにする。この場合、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …に接続する選択MOSトランジスタ(ST02,ST12,ST22,ST32,ST42,ST52…)はオンする。一方、ビット線BL1A ,BL3A,BL5A …に接続するIタイプ選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタST01,ST21,ST41…はオフする。   Next, the control gate CG1 is set to 0V, and CG2 to CG8 are set to Vcc (for example, 3V). The selection gate SG1 is set to Vsgl, and the selection gate SG2 is set to Vsgh. Other select gates and control gates are set to 0V. In this case, the selection MOS transistors (ST02, ST12, ST22, ST32, ST42, ST52 ...) connected to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A ... are turned on. On the other hand, the I-type selection MOS transistors ST11, ST31, ST51,... Connected to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Turn on, but the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41.

従って、メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"1"ならば、プリチャージしたビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は接地したビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …へ放電しプリチャージ電位から低下することにより、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータがビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出される。一方、メモリセルに書き込まれたデータが"0"ならば、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は放電を行わず、プリチャージ電位を保つ。   Therefore, if the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "1", the precharged bit lines BL1A, BL3A, BL5A, etc. are discharged to the grounded bit lines BL2A, BL4A, BL6A,. , The data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) are read out to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. On the other hand, if the data written in the memory cell is "0", the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Do not discharge and maintain the precharge potential.

一方、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…に対しては、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に接続するEタイプ選択MOSトランジスタST01,ST21,ST41…がオフするので、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出されない。   On the other hand, for the memory cells MC01, MC21, MC41,... In the memory cell unit (2), the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41, ... connected to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,. The data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is not read out to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,.

次に、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…のデータをビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合を考える。まず、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …をビット線読み出し電位VA (例えば1.8V)にプリチャージし、BL1A ,BL3A ,BL5A …を0Vに接地する。プリチャージ後、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …はフローティングにする。   Next, a case is considered where the data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... In the memory cell unit (2) is read out to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,. First, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A... Are precharged to a bit line read potential VA (for example, 1.8 V), and the BL1A, BL3A, BL5A. After the precharge, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,.

次に、制御ゲートCG1を0V、CG2〜CG8をVcc(例えば3V)にする。そして、選択ゲートSG1をVsgh 、選択ゲートSG2をVsgl にする。その他の選択ゲート,制御ゲートは0Vにする。この場合、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に接続する選択MOSトランジスタ(ST01,ST11,ST21,ST31,ST41,ST51…)はオンする。一方、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …に接続するIタイプ選択MOSトランジスタST02,ST22,ST42…はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタST12,ST32,ST52…はオフする。   Next, the control gate CG1 is set to 0V, and CG2 to CG8 are set to Vcc (for example, 3V). Then, the selection gate SG1 is set to Vsgh, and the selection gate SG2 is set to Vsgl. Other select gates and control gates are set to 0V. In this case, the selection MOS transistors (ST01, ST11, ST21, ST31, ST41, ST51 ...) connected to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... are turned on. On the other hand, the I-type selection MOS transistors ST02, ST22, ST42,... Connected to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A... Turn on, but the E-type selection MOS transistors ST12, ST32, ST52.

従って、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…に書き込まれたデータが"1"ならば、プリチャージしたビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地したビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …へ放電してプリチャージ電位から低下することにより、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータがビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …に読み出される。一方、メモリセルに書き込まれたデータが"0"ならば、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …は放電を行わず、プリチャージ電位を保つ。   Therefore, if the data written in the memory cells MC01, MC21, MC41... In the memory cell unit (2) is "1", the precharged bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A. By discharging to BL3A, BL5A,... And lowering from the precharge potential, data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is read out to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,. On the other hand, if the data written in the memory cell is "0", the bit lines BL0A, BL2A, BL4A... Do not discharge and maintain the precharge potential.

一方、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に関しては、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に接続するEタイプ選択MOSトランジスタST12,ST32,ST52…はオフするので、メモリセルMC11,MC31,MC51…のデータはビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …に読み出されない。   On the other hand, as for the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1), the E-type selection MOS transistors ST12, ST32, ST52. The data of MC11, MC31, MC51,... Is not read out to bit lines BL0A, BL2A, BL4A,.

このように実施の形態では、従来のメモリセルアレイのソース線(n型拡散層)をなくし、読み出しの際にビット線の半数が接地して従来のソース線と同様の役割を果たし、残りの半数のビット線にメモリセルのデータを読み出す。低抵抗のAlなどで形成するビット線を、従来の高抵抗のn型拡散層で形成するソース線の代わりに用いることにより、ソース線の浮きの問題を解決できる。   As described above, in the embodiment, the source line (n-type diffusion layer) of the conventional memory cell array is eliminated, and at the time of reading, half of the bit lines are grounded and play the same role as the conventional source line, and the other half are used. The data of the memory cell is read out to the bit line. By using a bit line formed of low-resistance Al or the like instead of a conventional source line formed of a high-resistance n-type diffusion layer, the problem of floating of the source line can be solved.

ここで、タイミング図を用いて読み出し動作をより詳細に説明する。   Here, the read operation will be described in more detail with reference to a timing chart.

図5は、図2のメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータを読み出す場合のタイミングチャートである。   FIG. 5 is a timing chart for reading data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) of FIG.

ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は図6のセンスアンプSA1に接続し、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は図7のセンスアンプSA2に接続する。センスアンプは制御信号φP ,φN で制御されるCMOSフリップフロップで形成されている。   The bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A... Are connected to the sense amplifier SA1 in FIG. 6, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. The sense amplifier is formed by a CMOS flip-flop controlled by control signals φP and φN.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB2がVssからVccになり(時刻t0 )、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …がVA2(例えば1.7V)になり、(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …がVB2(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t1 )。VA1は0Vであり、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB2 change from Vss to Vcc (time t0), the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Change to VA2 (for example, 1.7V), and the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B. Are precharged to VB2 (for example, 1.5 V) (time t1). VA1 is 0 V, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA2,PRB2がVssとなり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t2 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG2は3V(Vsgh )、SG1は1.5V(Vsgl )となる。   When the precharge ends, PRA2 and PRB2 become Vss, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Thereafter, a desired voltage is applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t2). The control gate CG1 is at 0V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG2 is at 3V (Vsgh), and SG1 is at 1.5V (Vsgl).

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"0"の場合はメモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また選択ゲートSG1が1.5Vなので、Eタイプ選択MOSトタンジスタST01,ST21,ST41はオフになり、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線に転送されない。この間(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。   If the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) is "0", the threshold voltage of the memory cell is positive and no cell current flows, and the bit lines BL1A, BL3A,. BL5A... Remain at 1.7V. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Decrease to 1.5 V or less. Since the selection gate SG1 is 1.5V, the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41 are turned off, and the data of the memory cells MC01, MC21, MC41... In the memory cell unit (2) are not transferred to the bit lines. During this time, the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B... Are kept at a precharge potential of 1.5V.

その後、時刻t3 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t4 にφE が3VになることによりSA2のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1,N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t5 にSS2 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになりビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …とビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …の電位差が増幅される(時刻t6 )。   Thereafter, at time t3, .phi.P becomes 3 V and .phi.N becomes 0 V, the CMOS flip-flop FF is inactivated, and at time t4, .phi.E becomes 3 V, whereby the SA2 CMOS flip-flop FF is equalized and the nodes N1 and N2 become Vcc. / 2 (for example, 1.5 V). At time t5, SS2, SA, SB become 3V, and the bit line and the sense amplifier are connected. Then, φN becomes 0V to 3V, φP becomes 3V to 0V, and bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... and bit lines BL1B, BL1B, The potential difference between BL3B, BL5B ... is amplified (time t6).

つまり、メモリセルMC11,MC31,MC51…に"0"が書き込まれていれば、SA2のノードN1が3V,ノードN2が0Vになり、メモリセルMC11,MC31,MC51…に"1"が書き込まれていれば、ノードN1が0V、ノードN2が3Vになる。その後、カラム選択信号CSLが0Vから3Vとなると、CMOSフリップフロップにラッチされていたデータがIO、/IOに出力される(時刻t7 )。   That is, if "0" is written in the memory cells MC11, MC31, MC51,..., The node N1 of SA2 becomes 3 V, the node N2 becomes 0 V, and "1" is written in the memory cells MC11, MC31, MC51,. And the node N1 becomes 0V and the node N2 becomes 3V. Thereafter, when the column selection signal CSL changes from 0 V to 3 V, the data latched by the CMOS flip-flop is output to IO and / IO (time t7).

読み出し動作を通じてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は0Vに接地する。つまり、ビット線は1本おきに接地されることになる。従って、読み出しビット線同士の距離はビット線を接地しない場合の2倍になり、ビット線間容量結合に起因するノイズは著しく低下する(特願平4−276393号公報)。また、読み出し動作を通じてPRB1をVcc、VB1を0Vにすることによってビット線BL0B ,BL2B ,BL4B ,BL6B …を接地してもよい。これによって、ビット線電位増幅時のビット線間容量結合雑音を低減できる。   Through the read operation, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded to 0V. That is, every other bit line is grounded. Therefore, the distance between the read bit lines is twice as long as the case where the bit lines are not grounded, and the noise due to the capacitive coupling between the bit lines is significantly reduced (Japanese Patent Application No. 4-276393). The bit lines BL0B, BL2B, BL4B, BL6B... May be grounded by setting PRB1 to Vcc and VB1 to 0V through the read operation. As a result, it is possible to reduce inter-bit line capacitive coupling noise during bit line potential amplification.

図8は、図2のメモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41,MC61…に書き込まれたデータを読み出す場合のタイミングチャートである。   FIG. 8 is a timing chart for reading data written in the memory cells MC01, MC21, MC41, MC61,... In the memory cell unit (2) of FIG.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB1がVssからVccになり(時刻t0 )、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …がVA1(例えば1.7V)になり、(ダミー)ビット線BL0B ,BL2B ,BL4B …がVB1(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t1 )。VA2は0Vであり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB1 change from Vss to Vcc (time t0), the bit lines BL0A, BL2A, BL4A... Change to VA1 (for example, 1.7V), and the (dummy) bit lines BL0B, BL2B, BL4B. Are precharged to VB1 (for example, 1.5 V) (time t1). VA2 is 0V, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA1,PRB1がVssとなり、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t2 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG1は3V(Vsgh )、SG2は1.5V(Vsgl )となる。   When the precharge is completed, PRA1 and PRB1 become Vss, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A. Thereafter, a desired voltage is applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t2). The control gate CG1 is at 0V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG1 is at 3V (Vsgh), and SG2 is at 1.5V (Vsgl).

メモリセルMC01,MC21,MC41…に書き込まれたデータが"0"の場合は、メモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また、選択ゲートSG2が1.5Vなので、Eタイプ選択MOSトタンジスタST12,ST32,ST52はオフになり、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータはビット線に転送されない。この間(ダミー)ビット線BL0B ,BL2B ,BL4B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。   When the data written in the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is "0", the cell current does not flow because the threshold voltage of the memory cell is positive, and the potential of the bit lines BL0A, BL2A, BL4A. It remains at 7V. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL0A, BL2A, BL4A... Decrease to 1.5V or less. Since the selection gate SG2 is 1.5 V, the E-type selection MOS transistors ST12, ST32, ST52 are turned off, and the data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) are not transferred to the bit lines. . During this time, the (dummy) bit lines BL0B, BL2B, BL4B... Are kept at a precharge potential of 1.5V.

その後、時刻t3 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t4 にφE が3VになることによりSA1のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1,N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t5 にSS1 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになりビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …、とビット線BL0B ,BL2B ,BL4B …の電位差が増幅される(時刻t6 )。   Thereafter, at time t3, .phi.P becomes 3V and .phi.N becomes 0V, the CMOS flip-flop FF is inactivated, and at time t4, .phi.E becomes 3V, whereby the SA1 CMOS flip-flop FF is equalized, and the nodes N1 and N2 become Vcc. / 2 (for example, 1.5 V). At time t5, SS1, SA and SB become 3V and the bit lines are connected to the sense amplifier. Then, φN is changed from 0V to 3V, φP is changed from 3V to 0V, and bit lines BL0A, BL2A, BL4A... , BL2B, BL4B... Are amplified (time t6).

つまり、メモリセルMC01,MC21,MC41…に"0"が書き込まれていれば、SA1のノードN1が3V,ノードN2が0Vになり、メモリセルMC01,MC21,MC41…に"1"が書き込まれていれば、ノードN1が0V、ノードN2が3Vになる。その後、カラム選択信号CSLが0Vから3Vとなると、CMOSフリップフロップにラッチされていたデータがIO、/IOに出力される(時刻t7 )。   That is, if "0" is written in the memory cells MC01, MC21, MC41,..., The node N1 of SA1 becomes 3V and the node N2 becomes 0V, and "1" is written in the memory cells MC01, MC21, MC41,. And the node N1 becomes 0V and the node N2 becomes 3V. Thereafter, when the column selection signal CSL changes from 0 V to 3 V, the data latched by the CMOS flip-flop is output to IO and / IO (time t7).

読み出し動作を通じてBL1A ,BL3A ,BL5A …は0Vに接地するので、ビット線間容量結合に起因する雑音は低減される。   .. Are grounded to 0 V throughout the read operation, so that noise due to capacitive coupling between bit lines is reduced.

読み出し動作のタイミングは任意性を有する。例えば図9のように時刻t5 にビット線とセンスアンプを接続するトランスファゲートをオンにしてビット線,ダミービット線の電位をセンスアンプのノードN1,N2に転送した後、トランスファゲートをオフにしてもよい。この場合、ビット線,ダミービット線がセンスアンプから切り離されるので、センスアンプの負荷容量が減少し、センス及びデータラッチ時にノードN1,N2の電位は急速に決定されることになる。   The timing of the read operation is arbitrary. For example, as shown in FIG. 9, at time t5, the transfer gate connecting the bit line and the sense amplifier is turned on to transfer the potentials of the bit line and the dummy bit line to the nodes N1 and N2 of the sense amplifier, and then the transfer gate is turned off. Is also good. In this case, since the bit line and the dummy bit line are disconnected from the sense amplifier, the load capacitance of the sense amplifier is reduced, and the potentials of the nodes N1 and N2 are quickly determined during sensing and data latch.

上記実施の形態では、例えばメモリセルMC11,MC31,MC51…を読み出す際にはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をプリチャージ、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …を接地し、メモリセルのデータをビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出している。メモリセルユニットの両端に接続するビット線のどちらにデータを読み出すかは任意性を有する。例えば、メモリセルMC11,MC31,MC51…を読み出す際に、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をプリチャージ、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …を接地して、メモリセルのデータをビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出してもよい。   In the above embodiment, for example, when reading out the memory cells MC11, MC31, MC51,..., The bit lines BL1A, BL3A, BL5A,... Are precharged, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A. The data is read out to the lines BL1A, BL3A, BL5A. Which of the bit lines connected to both ends of the memory cell unit is used to read data is arbitrary. For example, when reading out the memory cells MC11, MC31, MC51..., The bit lines BL2A, BL4A, BL6A... Are precharged, the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. , BL6A...

<書き込み>
本実施の形態の書き込み動作を以下で説明する。
<Write>
The write operation of the present embodiment will be described below.

図2のメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合の書き込み手順を以下で説明する。   A write procedure when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) of FIG. 2 will be described below.

選択ゲートSG2は0Vにして、選択ゲートSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てOFFにする。SG1,CG1〜CG8をVcc、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をVccにして書き込みを行うページのチャネルをVcc−Vth(選択MOSトランジスタでのしきい値電圧落ちのためにビット線電位Vccよりも小さくなる。)にプリチャージする。ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …はVccにしてもよいし、0Vにしてもよく、任意の電圧に設定すればよい。   The selection gate SG2 is set to 0 V, and all the selection MOS transistors having the selection gate SG2 as a gate electrode are turned off. SG1 and CG1 to CG8 are set to Vcc, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Precharge). The bit lines BL0A, BL2A, BL4A,... May be set to Vcc or 0V, and may be set to an arbitrary voltage.

その後、選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)にすると、Iタイプ選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタST01,ST21,ST41…はオフするので、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはビット線から充電を行った電位Vcc−Vthでフローティングになる。メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込むデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から与える。   Thereafter, when the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), the I-type selection MOS transistors ST11, ST31, ST51... Are turned on, but the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41. The channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Float at the potential Vcc-Vth charged from the bit line. Data to be written to the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) is given from bit lines BL1A, BL3A, BL5A,.

例えば、メモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A を0Vにすると、Iタイプ選択MOSトランジスタST11がオンしてメモリセルMC11のチャネルは0Vになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合にはビット線BL1A を3Vにすると、Iタイプ選択MOSトランジスタST11はオフしメモリセルMC11のチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …はVccにしてもよいし、0Vにしてもよく、任意の電圧に設定すればよい。   For example, when writing "0" to the memory cell MC11, when the bit line BL1A is set to 0V, the I-type selection MOS transistor ST11 is turned on and the channel of the memory cell MC11 is set to 0V. When "1" is written to the memory cell MC11, when the bit line BL1A is set to 3 V, the I-type selection MOS transistor ST11 is turned off, and the channel of the memory cell MC11 becomes floating at Vcc-Vth. The bit lines BL0A, BL2A, BL4A,... May be set to Vcc or 0V, and may be set to an arbitrary voltage.

選択ゲートSG1をVccからVsgl (Iタイプ選択MOSトランジスタのしきい値電圧よりも大きいが、Eタイプ選択MOSトランジスタよりも小さい電圧、例えば1.5V)にした後、制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(10V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG1 is changed from Vcc to Vsgl (a voltage higher than the threshold voltage of the I-type selection MOS transistor but smaller than the E-type selection MOS transistor, for example, 1.5 V), the control gates CG1 to CG8 are changed from Vcc. It is set to the intermediate potential VM (about 10 V). Since the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC31, MC51,. (About 10 V). The channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは中間電位(10V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なので、これらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので、基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell in which writing is not selected and "1" is written rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V). Then, the memory cells MC01, MC21, MC41... And the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "1" in the memory cell unit (2) where no writing is performed have an intermediate potential (about 10 V), (About 20 V), these memory cells are not written. However, since the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "0" are 0 V, and the control gate is Vpp (about 20 V), the floating gate Electrons are injected and "0" writing is performed.

ここで、タイミング図を用いて本実施の形態の書き込み動作をより詳細に説明する。図10,11はメモリセルMC11(及びメモリセルMC31,MC51…)を書き込む場合のタイミング図である。   Here, the write operation of this embodiment will be described in more detail with reference to a timing chart. FIGS. 10 and 11 are timing charts when the memory cell MC11 (and the memory cells MC31, MC51,...) Is written.

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込むデータはセンスアンプ回路(図7のSA2)にラッチされている。つまり、"0"書き込みの場合にはノードN1は0V、N2は3V、"1"書き込みの場合にはノードN1は3V、N2は0Vになる。   The data to be written into the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) is latched in the sense amplifier circuit (SA2 in FIG. 7). That is, in the case of "0" write, the node N1 is at 0V, N2 is 3V, and in the case of "1" write, the node N1 is at 3V and N2 is at 0V.

書き込み動作に入ると、まず時刻t1 にSG1をVss、SG2、CG1〜CG8をVccにする。本実施の形態ではメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う際には、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…には書き込みを行わない。そのためにはメモリセルMC01、MC21、MC41…のチャネルをビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …から充電する必要がある。   At the time of writing operation, first, at time t1, SG1 is set to Vss, SG2 and CG1 to CG8 are set to Vcc. In this embodiment, when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1), writing is performed to the memory cells MC01, MC21, MC41,. Absent. For this purpose, it is necessary to charge the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... From the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,.

本実施の形態では、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …を図6のセンスアンプSA1のVA1からVccに充電する。その結果、メモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはVcc−Vthに充電される。この時、書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルもVcc−Vthに充電される。このようにメモリセルユニット(2) のメモリセルのチャネルをVcc(−Vth)に充電する方法としてはBL0A ,BL2A ,BL4A …から充電してもよいし、BL1A ,BL3A ,BL5A から充電してもよい。   In this embodiment, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,... Are charged from VA1 to Vcc of the sense amplifier SA1 in FIG. As a result, the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41 ... are charged to Vcc-Vth. At this time, the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing are also charged to Vcc-Vth. As described above, the channel of the memory cell of the memory cell unit (2) may be charged to Vcc (-Vth) from BL0A, BL2A, BL4A... Or from BL1A, BL3A, BL5A. Good.

一方、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に対してはセンスアンプ回路SA2にラッチされたデータに応じて、VccかVss(0V)の電位を与えられる。これによって、例えばメモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A を0VにしてメモリセルMC11のチャネルを0Vにすることになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A をVcc(例えば3V)にしてメモリセルMC11のチャネルをVcc−Vthに充電することになる。   On the other hand, a potential of Vcc or Vss (0 V) is applied to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,... According to the data latched in the sense amplifier circuit SA2. Thus, for example, when "0" is written to the memory cell MC11, the bit line BL1A is set to 0V and the channel of the memory cell MC11 is set to 0V. When "1" is written to the memory cell MC11, the bit line BL1A is set to Vcc (for example, 3 V), and the channel of the memory cell MC11 is charged to Vcc-Vth.

ビット線充電後、選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)、SG2をVss(例えば0V)にする。選択ゲートSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てオフになる。書き込みを行わないメモリセルMC01,MC21,MC41…が接続する選択MOSトランジスタST01,ST21,ST41…はEタイプなのでオフし、メモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。   After the bit line is charged, the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), and SG2 is set to Vss (for example, 0 V). All the selection MOS transistors having the selection gate SG2 as a gate electrode are turned off. The selection MOS transistors ST01, ST21, ST41,... To which the memory cells MC01, MC21, MC41,.

"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…の選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…のメモリセル側のドレインはVcc−Vth(例えばIタイプのトランジスタの基板バイアス効果も含めたしきい値電圧を0.8Vとすると、3−0.8=2.2V)、ビット線コンタクト側のソースはVcc(例えば3V)、選択ゲートSG1はVsgl (例えば1.5V)なので、選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…はオフする。その結果、書き込み非選択セルと同様に、メモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティングになる。   The drains of the select MOS transistors ST11, ST31, ST51,... Of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "1" are Vcc-Vth (for example, a threshold voltage including the substrate bias effect of an I type transistor). Assuming that the voltage is 0.8V, 3-0.8 = 2.2V), the source on the bit line contact side is Vcc (for example, 3V), and the selection gate SG1 is Vsgl (for example, 1.5V). ST31, ST51 ... are turned off. As a result, the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,.

メモリセルMC11,MC31,MC51…に"0"書き込みを行う場合には、選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…の選択ゲートSG1はVsgl (例えば1.5V)、ソース,ドレインは0Vなので、選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…はオンして、メモリセルのチャネルは0Vが保たれる。   When "0" is written to the memory cells MC11, MC31, MC51,..., The selection gate SG1 of the selection MOS transistors ST11, ST31, ST51,. The transistors ST11, ST31, ST51,... Are turned on, and the channel of the memory cell is maintained at 0V.

選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)にした後、時刻t2 に制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(10V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), the control gates CG1 to CG8 are changed from Vcc to the intermediate potential VM (about 10 V) at time t2. Since the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC31, MC51,. (About 10 V). The channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、時刻t3 に制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは中間電位(10V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なのでこれらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので、基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell performing the write non-selection and "1" write rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V) at time t3. .. And the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "1" have an intermediate potential (about 10 V) and the control gate CG1 has Vpp (about 20 V). The cell is not written, but since the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "0" are 0 V and the control gate is Vpp (about 20 V), electrons are injected from the substrate into the floating gate to write "0". Is performed.

書き込み終了後、制御ゲート,選択ゲート,ビット線が順次放電されて書き込み動作は終了する。   After the writing is completed, the control gate, the selection gate, and the bit line are sequentially discharged, and the writing operation ends.

書き込み終了後は、書き込みが十分に行われたかを調べる書き込みベリファイ動作が行われる。   After the end of the write, a write verify operation is performed to check whether the write has been performed sufficiently.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB2がVssからVccになり(時刻t4 )、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …がVA2(例えば1.7V)に(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …がVB2(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t5 )。VA1は0Vであり、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB2 change from Vss to Vcc (time t4), the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Become VA2 (eg, 1.7V) and (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B. It is precharged to VB2 (for example, 1.5 V) (time t5). VA1 is 0 V, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA2,PRB2がVssとなり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t6 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG2は3V(Vsgh )、SG1は1.5V(Vsgl )となる。メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"0"の場合は、メモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また、選択ゲートSG1が1.5Vなので、Eタイプ選択MOSトタンジスタST01,ST21,ST41はオフになり、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線に転送されない。   When the precharge ends, PRA2 and PRB2 become Vss, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Thereafter, desired voltages are applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t6). The control gate CG1 is at 0V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG2 is at 3V (Vsgh), and SG1 is at 1.5V (Vsgl). When the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "0", the cell current does not flow because the threshold voltage of the memory cell is positive, and the potential of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. It remains at 7V. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Decrease to 1.5 V or less. Since the selection gate SG1 is 1.5V, the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41 are turned off, and the data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is not transferred to the bit lines.

ビット線放電後、ベリファイ信号VRFYA が3Vになり(時刻t7 )、メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれるデータが"1"の場合には、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は3V近くに充電される。ここで、ベリファイ信号によって行われる充電の電圧レベルはビット線BLjB(j=1,3,5…)のプリチャージ電圧1.5V以上であればよい。   After the bit line discharge, the verify signal VRFYA becomes 3V (time t7), and when the data written to the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "1", the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Charged. Here, the voltage level of the charging performed by the verify signal only needs to be 1.5 V or more of the precharge voltage of the bit line BLjB (j = 1, 3, 5,...).

この間(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。   During this time, the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B... Are kept at a precharge potential of 1.5V.

その後、時刻t8 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t9 にφE が3Vになることにより、SA2のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1,N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t10にSS2 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになりビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …とビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …の電位差が増幅され、再書き込みのデータがセンスアンプがラッチされる(時刻t11)。   Then, at time t8, .phi.P becomes 3 V and .phi.N becomes 0 V, and the CMOS flip-flop FF is inactivated. At time t9, .phi.E becomes 3 V, so that the SA2 CMOS flip-flop FF is equalized, and the nodes N1 and N2 become equal. Vcc / 2 (for example, 1.5 V). At time t10, SS2, SA, SB become 3V and the bit lines are connected to the sense amplifier. Then, .phi.N is changed from 0V to 3V, .phi.P is changed from 3V to 0V, and bit lines BL1A, BL3A, BL5A... The potential difference between BL3B, BL5B ... is amplified, and the sense amplifier latches the rewritten data (time t11).

ベリファイ読み出し動作を通じてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は0Vに接地する。つまり、ビット線は1本おきに接地されることになる。   The bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A... Are grounded to 0 V through the verify read operation. That is, every other bit line is grounded.

上記のように本発明では、ソース線を低抵抗のビット線で代用するために、ソース線の浮きは著しく減少し、その結果(問題点1)で記したように、ランダムアクセス時間が短縮されるのみならず、回路的な要因から生じる書き込み時のしきい値ばらつきも著しく低減される。更に、隣接するNANDセル列間で、ソース線を共有していないので、(問題点1)で記したように隣接するメモリセルのデータによってメモリセルのデータが誤読み出しされることもない。   As described above, in the present invention, since the source line is replaced with a low-resistance bit line, the floating of the source line is significantly reduced, and as a result (problem 1), the random access time is shortened. In addition, the variation in the threshold value at the time of writing caused by circuit factors is significantly reduced. Further, since the source lines are not shared between the adjacent NAND cell columns, the data of the memory cells is not erroneously read by the data of the adjacent memory cells as described in (Problem 1).

上記実施の形態に記したように、書き込み時の最初にメモリセルのチャネルにはVcc−Vthを充電を行う。充電の仕方は任意性を有する。上記実施の形態では、メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合には、まず選択ゲートSG1をVss、SG2をVcc、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …をVccにしてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …からメモリセルMC01,MC21,MC31,MC41,MC51…の充電を行った。この方法以外にも、例えばビット線BL0A ,BL1A ,BL2A ,BL3A …をVccに充電し、SG1,SG2,CG1〜CG8をVccにすることによって、NAND列が接続する両端のビット線からメモリセルMC01,MC11,MC21,MC31…のチャネルにVcc(−Vth)の充電を行ってもよい。   As described in the above embodiment, first, at the time of writing, the channel of the memory cell is charged with Vcc-Vth. The way of charging is arbitrary. In the above embodiment, when writing data to the memory cells MC11, MC31, MC51,..., First, the selection gate SG1 is set to Vss, SG2 is set to Vcc, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A are set to Vcc, and the bit lines BL0A, BL2A are set. , BL4A,..., The memory cells MC01, MC21, MC31, MC41, MC51,. In addition to this method, for example, the bit lines BL0A, BL1A, BL2A, BL3A... Are charged to Vcc and SG1, SG2, CG1 to CG8 are set to Vcc, so that the memory cells MC01 from the bit lines at both ends to which the NAND string is connected. , MC11, MC21, MC31... May be charged with Vcc (-Vth).

或いはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をVcc、SG2をVss、SG1,CG1〜CG8をVccにすることにより、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …からメモリセルMC01,MC11,MC21,MC31…のチャネルに充電してもよい。   Alternatively, by setting the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... To Vcc, SG2 to Vss, and SG1, CG1 to CG8 to Vcc, the bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... to the channels of the memory cells MC01, MC11, MC21, MC31. You may charge it.

更には、SG1,SG2を共にVsgl にして、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …をVccにしてもよい。この場合、Iタイプ選択MOSトランジスタはオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタはオフするので、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …からメモリセルユニット2に、書き込み非選択電位(Vcc)のビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …からメモリセルユニット1に書き込み電位("1"書き込みならばVcc、"0"書き込みならばVss)を略同時に転送することができる。   Further, both SG1 and SG2 may be set to Vsgl, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A... May be set to Vcc. In this case, the I-type selection MOS transistor is turned on, but the E-type selection MOS transistor is turned off. Therefore, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,. Write potentials (Vcc for "1" write, Vss for "0" write) can be transferred from BL3A, BL5A... To the memory cell unit 1 almost simultaneously.

上記実施の形態では、1/2ページ分のメモリセルに同時に書き込みを行う。例えば、図2のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合には、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から書き込みデータを転送し、メモリセルMC01,MC21,MC41…には書き込みを行わず、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A はVcc,0Vなどの定電位に保つ。一方、メモリセルMC01,MC21,MC41…に書き込みを行う場合には、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …から書き込みデータを転送し、メモリセルMC11,MC31,MC51…には書き込みを行わず、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A はVcc,0Vなどの定電位に保つ。   In the above embodiment, writing is performed simultaneously on the memory cells corresponding to 1 / page. For example, when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51... In FIG. 2, write data is transferred from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. , And the bit lines BL0A, BL2A, BL4A are kept at a constant potential such as Vcc, 0V. On the other hand, when writing to the memory cells MC01, MC21, MC41,..., The write data is transferred from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,. BL1A, BL3A and BL5A are kept at a constant potential such as Vcc and 0V.

このように上記実施の形態では、1/2ページ分のメモリセルにほぼ同時に書き込みを行うが、本発明によれば1ページ分のメモリセルにほぼ同時に書き込みを行うことができる。例えば、選択ゲートSG1,SG2を共にVsgl (例えば1.5V)にすればよい(図12)。そうすると、選択ゲートSG1,SG2をゲート電極とするEタイプ選択MOSトランジスタはオフになり、Iタイプ選択MOSトランジスタはオンになる。メモリセルMC11,MC31,MC51…の書き込みデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から転送される。つまり、"0"書き込みの場合にはビット線と書き込むメモリセルのチャネルが0Vになり、"1"書き込みの場合にはビット線がVccになり、チャネルはVcc−Vthでフローティングになる。同様に、メモリセルMC01,MC21,MC41…の書き込みデータは、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …から転送される。   As described above, in the above embodiment, the writing is performed almost simultaneously on the memory cells of the ペ ー ジ page. However, according to the present invention, the writing can be performed almost simultaneously on the memory cells of the one page. For example, both the selection gates SG1 and SG2 may be set to Vsgl (for example, 1.5 V) (FIG. 12). Then, the E-type selection MOS transistor having the selection gates SG1 and SG2 as gate electrodes is turned off, and the I-type selection MOS transistor is turned on. The write data of the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is transferred from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,. That is, in the case of "0" writing, the bit line and the channel of the memory cell to be written become 0 V, and in the case of "1" writing, the bit line becomes Vcc, and the channel floats at Vcc-Vth. Similarly, the write data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is transferred from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,.

上記のように本実施の形態では、カラム方向に配列されたビット線の数とカラム方向のNANDセル列の数がほぼ同数なので、それぞれのビット線にメモリセルに書き込むデータを与えることにより、1ページ分のデータをほぼ同時に書き込むことができる。書き込み動作後には書き込みが十分に行われたかを調べるベリファイリードが行われる。上記実施の形態のベリファイリード動作では、2本のビット線を用いて1つのメモリセルのデータを読み出す。つまり、1/2ページ分のデータをほぼ同時に読み出す。   As described above, in this embodiment, since the number of bit lines arranged in the column direction and the number of NAND cell columns in the column direction are substantially the same, by giving data to be written to the memory cells to each bit line, 1 Data for pages can be written almost simultaneously. After the write operation, a verify read is performed to check whether the write has been sufficiently performed. In the verify read operation of the above embodiment, data of one memory cell is read using two bit lines. That is, data for 1/2 page is read almost simultaneously.

従って、1ページ分のデータをほぼ同時に書き込む方法では、1回の書き込み動作につきベリファイリード動作は2回に分けて行えばよい。1回の書き込み動作につきベリファイリードを2回行う方法では、1ページ分のデータを書き込むトータル時間はおよそTpr+2Tvfy (Tpr:書き込みパルス幅、Tvfy :1回のベリファイリード時間)である。一方、1/2ページ分のデータをほぼ同時に書き込む方法では1ページ分のデータを書き込むトータルの書き込み時間はおよそ2(Tpr+Tvfy )なので、1ページ分のデータを同時に書き込む方法の方が、書き込み動作が高速である。   Therefore, in the method of writing data for one page almost simultaneously, the verify read operation may be performed twice for each write operation. In the method of performing the verify read twice for one write operation, the total time for writing data for one page is approximately Tpr + 2Tvfy (Tpr: write pulse width, Tvfy: one verify read time). On the other hand, in the method of writing data of 2 page almost at the same time, the total writing time for writing data of one page is about 2 (Tpr + Tvfy). Be fast.

本発明では、ビット線コンタクトと選択ゲートを共有する2つのNAND列の選択MOSトランジスタ(例えば図2の選択MOSトランジスタST12とST22、ST32とST42)のしきい値電圧に差があればよく、選択MOSトランジスタのしきい値電圧の設定の仕方は任意性を有する。図2では選択MOSトランジスタST02とST03、ST12とST13、ST22とST23のしきい値電圧をほぼ同じに設定しているが、例えば図13、図14のように一方の選択MOSトランジスタをIタイプ、他方の選択MOSトランジスタをEタイプとしてもよい。   In the present invention, it is sufficient if there is a difference between the threshold voltages of the selection MOS transistors (for example, the selection MOS transistors ST12 and ST22 and ST32 and ST42 in FIG. 2) of the two NAND strings sharing the bit line contact and the selection gate. How to set the threshold voltage of the MOS transistor is arbitrary. In FIG. 2, the threshold voltages of the select MOS transistors ST02 and ST03, ST12 and ST13, and ST22 and ST23 are set to be substantially the same. For example, as shown in FIGS. The other select MOS transistor may be of the E type.

上記実施の形態では毎ビット線毎にセンスアンプが接続するが、2本のビット線に1個のセンスアンプが接続する、いわゆる共有センスアンプ方式(図15)にしてもよい。この場合の書き込み、読み出しのタイミング図は上記実施の形態(図5、図10,11など)とほぼ同じである。   In the above embodiment, a sense amplifier is connected for each bit line, but a so-called shared sense amplifier system (FIG. 15) in which one sense amplifier is connected to two bit lines may be used. The timing charts for writing and reading in this case are almost the same as those in the above-described embodiment (FIGS. 5, 10 and 11).

また本発明では、1本の選択ゲートを共有する選択MOSトランジスタの中で、導通状態のものと非導通状態のものを生じさせることができ、またそのような選択ゲートを2本用意することにより、同一選択ゲートを有するメモリセル内で選択状態のメモリセルと非選択状態のメモリセルを容易に実現できることを利用している。   According to the present invention, a conductive MOS transistor and a non-conductive MOS transistor can be generated among select MOS transistors sharing one select gate. By preparing two such select gates, This utilizes the fact that a selected memory cell and a non-selected memory cell can be easily realized in a memory cell having the same selection gate.

従って、選択MOSトランジスタのしきい値電圧や、選択ゲートに印加する電圧は任意性を有する。メモリセルの一端側、選択MOSトランジスタがVtd1 ,Vtd2 (Vtd1 >Vtd2 )の2種類のしきい値電圧を持ち、この選択ゲートに印加する電圧がVsghd(Vsghd>Vtd1 ),Vsgld(Vtd1 >Vsgld>Vtd2 )の2種類であり、メモリセルの他端側の選択MOSトランジスタはVts1 ,Vts2 (Vts1 >Vts2 )の2種類のしきい値電圧を持ち、この選択ゲートに印加する電圧はVsghs(Vsghs>Vts1 ),Vsgls(Vts1 >Vsgls>Vts2 )の2種類であればよく、上記実施の形態のようにVtd1 =Vts1 ,Vtd2 =Vts2 ,Vsghd=Vsghs,Vsgld=Vsglsでなくてもよい。   Therefore, the threshold voltage of the selection MOS transistor and the voltage applied to the selection gate have arbitrary characteristics. One end of the memory cell, the selection MOS transistor has two threshold voltages Vtd1 and Vtd2 (Vtd1> Vtd2), and the voltages applied to the selection gate are Vsghd (Vsghd> Vtd1) and Vsgld (Vtd1> Vsgld> Vtd2), and the selection MOS transistor at the other end of the memory cell has two threshold voltages Vts1, Vts2 (Vts1> Vts2), and the voltage applied to the selection gate is Vsghs (Vsghs>). Vts1) and Vsgls (Vts1> Vsgls> Vts2) may be used, and Vtd1 = Vts1, Vtd2 = Vts2, Vsghd = Vsghs, and Vsgld = Vsgls as in the above embodiment.

例えば、メモリセルの一端側の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2Vと0.5Vの2種類とし、メモリセルの他端側の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2.5Vと1Vの2種類として、メモリセルの一端側の選択ゲートに印加する電圧をVsgh=3V,Vsgl =1.5V、メモリセルの他端側の選択ゲートに印加する電圧をVsgh =3V,Vsgl =1.2Vとしてもよい。   For example, the threshold voltage of the selection MOS transistor at one end of the memory cell is set to two types of 2 V and 0.5 V, and the threshold voltage of the selection MOS transistor at the other end of the memory cell is set to 2 V of 2.5 V and 1 V. As a type, the voltage applied to the selection gate at one end of the memory cell is Vsgh = 3V, Vsgl = 1.5V, and the voltage applied to the selection gate at the other end of the memory cell is Vsgh = 3V, Vsgl = 1.2V. Is also good.

また、1つのNAND列に接続する2つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧はほぼ同じでもよい。例えば、あるNAND列に接続する2つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧を0.8V、このNAND列と選択MOSトランジスタのゲート電極を共有して隣接するNANDセルの一端側の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を0.2V、メモリセルの他端側の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を1.4とし、NANDセルの一端側の選択ゲートに印加する電圧をVsgh=3V,Vsgl =0.5V、NANDセルの他端側の選択ゲートに印加する電圧をVsgh =3V,Vsgl =1.2Vとしてもよい。   Also, the threshold voltages of the two select MOS transistors connected to one NAND string may be substantially the same. For example, the threshold voltage of two select MOS transistors connected to a certain NAND string is 0.8 V, and the select MOS transistor on one end side of an adjacent NAND cell shares the gate electrode of the select MOS transistor with the NAND string. The threshold voltage is 0.2 V, the threshold voltage of the select MOS transistor on the other end of the memory cell is 1.4, and the voltage applied to the select gate on one end of the NAND cell is Vsgh = 3 V, Vsgl = 0. The voltage applied to the selection gate at 5 V and the other end of the NAND cell may be Vsgh = 3 V and Vsgl = 1.2 V.

Vsgh をVccよりも大きくすれば、選択MOSトランジスタのコンダクタンスの増加(つまり抵抗の減少)につながり、読み出しの際にNANDセル列を流れるセル電流が増加するので、ビット線放電時間が短くなり、その結果読み出し,書き込みのベリファイ読み出しが高速化される。Vsgh は例えばチップ内の昇圧回路でVccから昇圧すればよい。   If Vsgh is made larger than Vcc, it leads to an increase in the conductance of the selection MOS transistor (that is, a decrease in resistance), and the cell current flowing through the NAND cell array at the time of reading increases, so that the bit line discharge time becomes shorter. The result read and write verify read are speeded up. Vsgh may be boosted from Vcc by a booster circuit in the chip, for example.

1本の選択ゲートを共有する選択MOSトランジスタをすべて導通状態にする、選択ゲートの電圧Vsgh は電源電圧Vcc以下が望ましい。Vsgh がVccよりも大きい場合には、チップ内で昇圧回路が必要になるのでチップ面積の増加につながる。   The selection MOS transistors sharing one selection gate are all turned on. The voltage Vsgh of the selection gate is desirably equal to or lower than the power supply voltage Vcc. When Vsgh is larger than Vcc, a booster circuit is required in the chip, which leads to an increase in chip area.

選択MOSトランジスタのしきい値電圧のうち大きい方の値Vt1も電源電圧Vcc以上の電圧(例えば3.5V)に設定してもよい。この場合、読み出しやベリファイ読み出し時にVt1のしきい値電圧を持つ選択MOSトランジスタをオンするためには、例えばチップ内部の昇圧回路を用いて選択ゲートに例えば4Vを印加すればよい。   The larger value Vt1 of the threshold voltage of the selection MOS transistor may also be set to a voltage higher than the power supply voltage Vcc (for example, 3.5 V). In this case, in order to turn on the selection MOS transistor having the threshold voltage of Vt1 at the time of reading or verify reading, for example, 4 V may be applied to the selection gate using, for example, a booster circuit inside the chip.

しきい値電圧を変える方法としては、選択MOSトランジスタのゲート酸化膜厚を変える、選択MOSトランジスタにチャネルドープした不純物の濃度を変えるなどが考えられる。或いは選択MOSトランジスタに不純物のチャネルドープする、又はしないによってもしきい値電圧に差をつけてもよい。選択MOSトランジスタのチャネル長を変えることによってもしきい値電圧を変えることができる。つまり、チャネル長が短いトランジスタでは短チャネル効果によってしきい値電圧が小さくなるので、これをIタイプトランジスタとしてもよい。   As a method of changing the threshold voltage, changing the gate oxide film thickness of the selection MOS transistor, changing the concentration of the channel-doped impurity in the selection MOS transistor, and the like can be considered. Alternatively, the threshold voltage may be different depending on whether or not the select MOS transistor is channel-doped with impurities. The threshold voltage can also be changed by changing the channel length of the selection MOS transistor. That is, since the threshold voltage of a transistor having a short channel length is reduced due to the short channel effect, the transistor may be an I-type transistor.

また、ゲート酸化膜厚,チャネルの不純物濃度を変える方法としても、新たに製造工程を導入しなくても、周辺回路のチャネルドープなど、他の製造工程を利用してもよい。いずれの方法でも選択MOSトランジスタのしきい値電圧に差を付ければよく、しきい値電圧に差ができれば基板バイアスなどによって所定のしきい値電圧を得ることができる。   As a method of changing the gate oxide film thickness and the impurity concentration of the channel, another manufacturing process such as channel doping of a peripheral circuit may be used without introducing a new manufacturing process. In either method, the threshold voltage of the selection MOS transistor may be made different, and if the threshold voltage is made different, a predetermined threshold voltage can be obtained by a substrate bias or the like.

また、書き込みブロックの一端側の選択ゲート(例えば図2のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合にはSG2)に0Vを与えると、この選択ゲートをゲート電極とする選択MOSトランジスタがIタイプでしきい値電圧Vt2が0.1V程度の場合(或いは負のしきい値電圧の場合)、この選択MOSトランジスタは完全にはカットオフせず、セル電流が流れる。その結果、書き込み非選択或いは"1"書き込みのメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位VM に昇圧されない、或いは昇圧されてもセル電流が流れることによってVM から電位が低下する。いずれにせよ書き込み非選択或いは"1"書き込みのメモリセルのチャネルがVM から下がることになるので、"0"に誤書き込みされる。   When 0 V is applied to a select gate on one end side of the write block (for example, SG2 when writing is performed on the memory cells MC11, MC31, MC51,... In FIG. 2), a select MOS transistor using the select gate as a gate electrode is formed. When the threshold voltage Vt2 is about 0.1 V (or a negative threshold voltage) in the I type, the select MOS transistor does not completely cut off and a cell current flows. As a result, the channel of the memory cell in which writing is not selected or "1" is written is not boosted from Vcc-Vth to the intermediate potential VM, or even if the channel is boosted, the cell current flows and the potential drops from VM. In any case, since the channel of the memory cell in which writing is not selected or "1" is written falls from VM, "0" is erroneously written.

Iタイプのトランジスタのカットオフ特性を向上させるためには、書き込み時に書き込みデータを与えないビット線(図2のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合にはBL0A ,BL2A ,BL4A …)に例えば0.5V程度の電圧を加えればよい。選択MOSトランジスタのソースに0.5V印加すれば、ソース−基板間の電位差が−0.5Vになり、基板バイアス効果でIタイプのトランジスタのしきい値電圧が増加するのでIタイプのトランジスタのゲートに0V印加した時のカットオフ特性が向上する。   In order to improve the cutoff characteristics of the I-type transistor, bit lines to which write data is not applied at the time of writing (BL0A, BL2A, BL4A... When writing to the memory cells MC11, MC31, MC51... In FIG. 2) A voltage of, for example, about 0.5 V may be applied to the above. When 0.5 V is applied to the source of the selection MOS transistor, the potential difference between the source and the substrate becomes -0.5 V, and the threshold voltage of the I-type transistor increases due to the substrate bias effect. Cutoff characteristics when 0 V is applied to the substrate.

選択MOSトランジスタのしきい値電圧のうち、小さい方(Iタイプ)のしきい値電圧を例えば0.5Vと設定するために、基板濃度を薄くする方法が考えられる。基板濃度が薄いIタイプのトランジスタでは、ゲート電圧を印加しなくてもドレイン電圧を印加するとドレイン−基板間の空乏層が広がり、その結果ドレイン−基板間の空乏層とソース−基板間の空乏層がつながりやくすなる(パンチスルー)という問題点がある。Iタイプの選択MOSトランジスタのパンチスルー耐圧を上げるために、Iタイプの選択MOSトランジスタのチャネル長Lを長くすればよい。   In order to set the smaller (I type) threshold voltage among the threshold voltages of the selection MOS transistors to, for example, 0.5 V, a method of reducing the substrate concentration is considered. In an I-type transistor having a low substrate concentration, when a drain voltage is applied without applying a gate voltage, a depletion layer between the drain and the substrate expands, and as a result, a depletion layer between the drain and the substrate and a depletion layer between the source and the substrate are reduced. However, there is a problem in that the connection and the dullness (punch through) occur. In order to increase the punch-through breakdown voltage of the I-type select MOS transistor, the channel length L of the I-type select MOS transistor may be increased.

(実施の形態2)
本実施の形態に係わるNANDセル型EEPROMの構成は図1と同じである。本実施の形態のメモリセルアレイ11Aは図16、メモリセルアレイ11Bは図17である。選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2種類以上設ける点は実施の形態1と同様である。本実施の形態によるメモリセルアレイ(図16、図17)でも4つのNANDセル列で1つのビット線コンタクトを共有しているので、メモリセルアレイ全体でのビット線コンタクトの数は従来のメモリセルアレイから増加しない。ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …に接続するセンスアンプSA1は図6、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に接続するセンスアンプSA2は図7である。
(Embodiment 2)
The configuration of the NAND cell type EEPROM according to the present embodiment is the same as that of FIG. FIG. 16 shows the memory cell array 11A of this embodiment, and FIG. 17 shows the memory cell array 11B. As in the first embodiment, two or more threshold voltages of the selection MOS transistor are provided. Also in the memory cell array according to the present embodiment (FIGS. 16 and 17), since one bit line contact is shared by four NAND cell columns, the number of bit line contacts in the entire memory cell array is increased from the conventional memory cell array. do not do. The sense amplifier SA1 connected to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A... Is shown in FIG. 6, and the sense amplifier SA2 connected to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A.

図18は本実施の形態のメモリセルのn型拡散層、メモリセルのソース・ゲート・ドレイン領域及び、n型拡散層とビット線(Alなど)を接続するコンタクト(ビット線コンタクト)を示している。上記のように、従来のメモリセルアレイでは隣接するビット線のビット線コンタクトは図41のように隣接して配列されているので、カラム方向(図41のX方向)の縮小が困難であるという問題がある。これに対し、本実施の形態のメモリセルアレイでは隣接するビット線のビット線コンタクトは図18のように隣接して配設されていないので、ビット線コンタクト−ビット線コンタクト間の素子分離領域の大きさがメモリセルアレイのカラム方向(X方向)を縮小する際の問題点とならず、メモリセル−メモリセル間の素子分離幅は、隣接するNANDセル列間のフィールド反転耐圧、素子分離技術などによって決まる最小素子分離領域幅L0 に縮小することができる。   FIG. 18 shows the n-type diffusion layer of the memory cell according to the present embodiment, the source / gate / drain regions of the memory cell, and the contacts (bit line contacts) connecting the n-type diffusion layer to bit lines (such as Al). I have. As described above, in the conventional memory cell array, since the bit line contacts of adjacent bit lines are arranged adjacently as shown in FIG. 41, it is difficult to reduce the size in the column direction (X direction in FIG. 41). There is. On the other hand, in the memory cell array according to the present embodiment, the bit line contacts of the adjacent bit lines are not arranged adjacent to each other as shown in FIG. Does not cause a problem when the column direction (X direction) of the memory cell array is reduced, and the element isolation width between memory cells is determined by the field inversion breakdown voltage between adjacent NAND cell columns, element isolation technology, and the like. It can be reduced to the determined minimum element isolation region width L0.

<読み出し動作>
ここで、タイミング図を用いて読み出し動作を説明する。
<Read operation>
Here, the read operation will be described with reference to a timing chart.

図19は図16のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータを読み出す場合のタイミングチャートである。   FIG. 19 is a timing chart for reading data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... In FIG.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB2がVssからVccになり(時刻t0 )、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …がVA2(例えば1.7V)になり、(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …がVB2(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t1 )。VA1は0Vであり、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB2 change from Vss to Vcc (time t0), the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Change to VA2 (for example, 1.7V), and the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B. Are precharged to VB2 (for example, 1.5 V) (time t1). VA1 is 0 V, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA2,PRB2がVssとなり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t2 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG2は3V(Vsgh )、SG1は1.5V(Vsgl )となる。   When the precharge ends, PRA2 and PRB2 become Vss, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Thereafter, a desired voltage is applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t2). The control gate CG1 is at 0V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG2 is at 3V (Vsgh), and SG1 is at 1.5V (Vsgl).

メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"0"の場合は、メモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また、選択ゲートSG1が1.5Vなので、Eタイプ選択MOSトランジスタST01,ST21,ST41…はオフになり、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線に転送されない。この間(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。 その後、時刻t3 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t4 にφE が3VになることによりSA2のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1,N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t5 にSS2 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …とビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …の電位差が増幅される(時刻t6 )。   When the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "0", the cell current does not flow because the threshold voltage of the memory cell is positive, and the potential of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. It remains at 7V. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Decrease to 1.5 V or less. Since the selection gate SG1 is 1.5 V, the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41,... Are turned off, and the data of the memory cells MC01, MC21, MC41,. During this time, the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B... Are kept at a precharge potential of 1.5V. Thereafter, at time t3, .phi.P becomes 3 V and .phi.N becomes 0 V, the CMOS flip-flop FF is inactivated, and at time t4, .phi.E becomes 3 V, whereby the SA2 CMOS flip-flop FF is equalized and the nodes N1 and N2 become Vcc. / 2 (for example, 1.5 V). At time t5, after SS2, SA, SB become 3V and the bit line and the sense amplifier are connected, φN becomes 0V to 3V, φP becomes 3V to 0V, and bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... and bit line BL1B , BL3B, BL5B... Are amplified (time t6).

つまり、メモリセルMC11,MC31,MC51…に"0"が書き込まれていれば、SA2のノードN1が3V,ノードN2が0Vになり、メモリセルMC11,MC31,MC51…に"1"が書き込まれていれば、ノードN1が0V、ノードN2が3Vになる。その後、カラム選択信号CSLが0Vから3Vとなると、CMOSフリップフロップにラッチされていたデータがIO,/IOに出力される(時刻t7 )。   That is, if "0" is written in the memory cells MC11, MC31, MC51,..., The node N1 of SA2 becomes 3 V, the node N2 becomes 0 V, and "1" is written in the memory cells MC11, MC31, MC51,. And the node N1 becomes 0V and the node N2 becomes 3V. Thereafter, when the column selection signal CSL changes from 0 V to 3 V, the data latched by the CMOS flip-flop is output to IO and / IO (time t7).

読み出し動作を通じてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は0Vに接地する。また、読み出し動作を通じてPRB1をVcc、VB1を0Vにすることによって、ビット線BL0B ,BL2B ,BL4B ,BL6B …を接地してもよい。これによって、ビット線電位増幅時のビット線間容量結合雑音を低減できる。   Through the read operation, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded to 0V. The bit lines BL0B, BL2B, BL4B, BL6B... May be grounded by setting PRB1 to Vcc and VB1 to 0V through the read operation. As a result, it is possible to reduce inter-bit line capacitive coupling noise during bit line potential amplification.

図20は図16のメモリセルMC01,MC21,MC41…に書き込まれたデータをビット線BL0B ,BL2B ,BL4B ,BL6B …に読み出す場合のタイミング図である。   FIG. 20 is a timing chart when data written in the memory cells MC01, MC21, MC41... In FIG. 16 is read out to bit lines BL0B, BL2B, BL4B, BL6B.

<書き込み動作>
ここで、タイミング図を用いて本発明の書き込み動作を説明する。図21、図22はメモリセルMC11(及びメモリセルMC31,MC51…)を書き込む場合のタイミング図である。
<Write operation>
Here, the write operation of the present invention will be described with reference to a timing chart. FIGS. 21 and 22 are timing charts in the case where the memory cell MC11 (and the memory cells MC31, MC51,...) Is written.

メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込むデータは、センスアンプ回路(図7のSA2)にラッチされている。つまり、"0"書き込みの場合にはノードN1は0V、N2は3V、"1"書き込みの場合にはノードN1は3V、N2は0Vになる。   Data to be written into the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is latched in the sense amplifier circuit (SA2 in FIG. 7). That is, in the case of "0" write, the node N1 is at 0V, N2 is 3V, and in the case of "1" write, the node N1 is at 3V and N2 is at 0V.

書き込み動作に入ると、まず時刻t1 にSG1をVss、SG2,CG1〜CG8をVccにする。本実施の形態ではメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う際には、メモリセルMC01,MC21,MC41…には書き込みを行わない。そのためにはメモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルをビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …から充電する必要がある。本実施の形態ではビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …を図6のセンスアンプSA1のVA1からVccに充電する。その結果、メモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはVcc−Vthに充電される。この時、メモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルもVcc−Vthに充電される。   When the write operation starts, SG1 is set to Vss and SG2, CG1 to CG8 are set to Vcc at time t1. In the present embodiment, when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51,..., Writing is not performed to the memory cells MC01, MC21, MC41,. For this purpose, the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Need to be charged from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,. In this embodiment, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,... Are charged from VA1 to Vcc of the sense amplifier SA1 in FIG. As a result, the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41 ... are charged to Vcc-Vth. At this time, the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51 ... are also charged to Vcc-Vth.

ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はセンスアンプ回路SA2にラッチされたデータに応じてVccかVss(0V)の電位を与えられる。これによって、例えばメモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A を0VにしてメモリセルMC11のチャネルを0Vにすることになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合にはビット線BL1A をVcc(例えば3V)にしてメモリセルMC11のチャネルをVcc−Vthに充電することになる。選択ゲートSG2は0Vで、SG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタはオフである。   The bit lines BL1A, BL3A, BL5A,... Are supplied with a potential of Vcc or Vss (0 V) according to the data latched in the sense amplifier circuit SA2. Thus, for example, when "0" is written to the memory cell MC11, the bit line BL1A is set to 0V and the channel of the memory cell MC11 is set to 0V. When "1" is written to the memory cell MC11, the bit line BL1A is set to Vcc (for example, 3 V), and the channel of the memory cell MC11 is charged to Vcc-Vth. The selection gate SG2 is at 0 V, and the selection MOS transistor using SG2 as a gate electrode is off.

ビット線充電後、選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)、選択ゲートSG2をVssにする。書き込みを行わないメモリセルMC01,MC21,MC41…が接続する選択MOSトランジスタST01,ST21,ST41…はEタイプなのでオフし、メモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。   After the bit line is charged, the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V) and the selection gate SG2 is set to Vss. Since the selection MOS transistors ST01, ST21, ST41,... To which the memory cells MC01, MC21, MC41.

"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…の選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…のメモリセル側のドレインはVcc−Vth(例えばIタイプのトランジスタのしきい値電圧を0.8Vとすると、3−0.8=2.2V)、ビット線コンタクト側のソースはVcc(例えば3V)、選択ゲートSG1はVsgl (例えば1.5V)なので、選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…はオフする。その結果、書き込み非選択セルと同様に、メモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティングになる。   The drains on the memory cell side of the select MOS transistors ST11, ST31, ST51,... Of the memory cells MC11, MC31, MC51,... For writing "1" are Vcc-Vth (for example, the threshold voltage of the I-type transistor is 0.8 V). Then, since the source on the bit line contact side is Vcc (for example, 3 V) and the selection gate SG1 is Vsgl (for example, 1.5 V), the selection MOS transistors ST11, ST31, ST51,. I do. As a result, the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,.

メモリセルMC11,MC31,MC51…に"0"書き込みを行う場合には、選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…の選択ゲートSG1はVsgl (例えば1.5V)、ソース,ドレインは0Vなので、選択MOSトランジスタST11,ST31,ST51…はオンして、メモリセルのチャネルは0Vが保たれる。   When "0" is written to the memory cells MC11, MC31, MC51,..., The selection gate SG1 of the selection MOS transistors ST11, ST31, ST51,. The transistors ST11, ST31, ST51,... Are turned on, and the channel of the memory cell is maintained at 0V.

選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)にした後、時刻t2 に制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…、及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(10V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), the control gates CG1 to CG8 are changed from Vcc to the intermediate potential VM (about 10 V) at time t2. Since the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC31, MC51. It rises to the potential (about 10 V). The channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、時刻t3 に制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは中間電位(10V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なので、これらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので、基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell performing the write non-selection and "1" write rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V) at time t3. Then, the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC31, MC51. Although the memory cell is not written, since the channel of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "0" is 0V and the control gate is Vpp (about 20V), electrons are injected from the substrate into the floating gate to "0". Writing is performed.

書き込み終了後、制御ゲート,選択ゲート,ビット線が順次放電されて書き込み動作は終了する。   After the writing is completed, the control gate, the selection gate, and the bit line are sequentially discharged, and the writing operation ends.

書き込み終了後は、書き込みが十分に行われたかを調べる書き込みベリファイ動作が行われる。   After the end of the write, a write verify operation is performed to check whether the write has been performed sufficiently.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB2がVssからVccになり(時刻t4 )、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …がVA2(例えば1.7V)になり、(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …がVB2(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t5 )。VA1は0Vであり、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB2 change from Vss to Vcc (time t4), the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Change to VA2 (eg, 1.7V), and (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B. Are precharged to VB2 (for example, 1.5 V) (time t5). VA1 is 0 V, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA2,PRB2がVssとなり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t6 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG2は3V(Vsgh )、SG1は1.5V(Vsgl )となる。メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"0"の場合は、メモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また、選択ゲートSG1が1.5Vなので、Eタイプ選択MOSトタンジスタST01,ST21,ST41はオフになり、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線に転送されない。   When the precharge ends, PRA2 and PRB2 become Vss, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Thereafter, desired voltages are applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t6). The control gate CG1 is at 0V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG2 is at 3V (Vsgh), and SG1 is at 1.5V (Vsgl). When the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "0", the cell current does not flow because the threshold voltage of the memory cell is positive, and the potential of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. It remains at 7V. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Decrease to 1.5 V or less. Since the selection gate SG1 is 1.5V, the E-type selection MOS transistors ST01, ST21, ST41 are turned off, and the data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is not transferred to the bit lines.

ビット線放電後、ベリファイ信号VRFYA が3Vになり(時刻t7 )、メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれるデータが"1"の場合には、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は、3V近くに充電される。ここで、ベリファイ信号によって行われる充電の電圧レベルはビット線BLjB(j=0,1〜127)のプリチャージ電圧1.5V以上であればよい。   After the bit line discharge, the verify signal VRFYA becomes 3V (time t7), and when the data to be written into the memory cells MC11, MC31, MC51... Is "1", the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Is charged. Here, the voltage level of the charging performed by the verify signal may be 1.5 V or more of the precharge voltage of the bit line BLjB (j = 0, 1 to 127).

この間(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。   During this time, the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B... Are kept at a precharge potential of 1.5V.

その後、時刻t8 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t9 にφE が3VになることによりSA2のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1,N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t10にSS2 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになりビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …とビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …の電位差が増幅され、再書き込みのデータがセンスアンプにラッチされる(時刻t11)。   Thereafter, at time t8, .phi.P becomes 3 V and .phi.N becomes 0 V, and the CMOS flip-flop FF is inactivated. At time t9, .phi.E becomes 3 V, whereby the CMOS flip-flop FF of SA2 is equalized, and the nodes N1 and N2 become Vcc. / 2 (for example, 1.5 V). At time t10, SS2, SA, SB become 3V and the bit lines are connected to the sense amplifier. Then, .phi.N is changed from 0V to 3V, .phi.P is changed from 3V to 0V, and bit lines BL1A, BL3A, BL5A... The potential difference between BL3B, BL5B ... is amplified, and the rewritten data is latched by the sense amplifier (time t11).

読み出し動作を通じてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は0Vに接地する。つまり、ビット線は1本おきに接地されることになる。   Through the read operation, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded to 0V. That is, every other bit line is grounded.

本発明では、ビット線コンタクトと選択ゲートを共有する2つのNAND列の選択MOSトランジスタ(例えば図16の選択MOSトランジスタST02とST12、ST22とST32)のしきい値電圧に差があればゆく、選択MOSトランジスタのしきい値電圧の設定の仕方は任意性を有する。図16では選択MOSトランジスタST02とST03、ST12とST13、ST22とST23のしきい値電圧をほぼ同じに設定しているが、例えば図23、図24のように一方の選択MOSトランジスタをIタイプ、他方の選択MOSトランジスタをEタイプとしてもよい。   In the present invention, if there is a difference between the threshold voltages of the selection MOS transistors (for example, the selection MOS transistors ST02 and ST12 and ST22 and ST32 in FIG. 16) of the two NAND strings sharing the bit line contact and the selection gate, How to set the threshold voltage of the MOS transistor is arbitrary. In FIG. 16, the threshold voltages of the select MOS transistors ST02 and ST03, ST12 and ST13, and ST22 and ST23 are set to be substantially the same. For example, as shown in FIGS. The other select MOS transistor may be of the E type.

上記実施の形態では毎ビット線毎にセンスアンプが接続するが、2本のビット線に1個のセンスアンプが接続するいわゆる共有センスアンプ方式(図15)にしてもよい。この場合の書き込み,読み出しのタイミング図は上記実施の形態(図19、図21,22など)とほぼ同じである。また、実施の形態1と同様に、1ページ分のデータを略同時に書き込むこともできる。   In the above embodiment, a sense amplifier is connected for each bit line, but a so-called shared sense amplifier system (FIG. 15) in which one sense amplifier is connected to two bit lines may be used. The timing charts for writing and reading in this case are almost the same as those in the above embodiment (FIGS. 19, 21 and 22). Further, similarly to the first embodiment, data for one page can be written substantially simultaneously.

(実施の形態3)
上記実施の形態では、1本の選択ゲートを共有する選択MOSトランジスタの中で、導通状態のものと非導通状態のものが生じさせることができるのを利用している。従って、選択MOSトランジスタの小さい方のしきい値電圧Vt2は、負のしきい値電圧(例えば−1V)であってもよい。この場合のメモリセルアレイは例えば図25である。図25では負のしきい値電圧を持つ選択MOSトランジスタをDタイプと記している。上記実施の形態では、書き込み或いは読み出し時に、選択ゲートにEタイプ選択MOSトランジスタはオフするが、Iタイプ選択MOSトランジスタはオンする電圧Vsgl (例えば1.5V)を印加することを利用していたが、本実施の形態ではEタイプ選択MOSトランジスタとDタイプ選択MOSトランジスタを用いているので、Vsgl =0Vとしてもよいし、正の電圧(例えば0.5V)でもよいし、負電圧(例えば−0.5V)でもよい。
(Embodiment 3)
The above-described embodiment utilizes the fact that, of the select MOS transistors sharing one select gate, a conductive MOS transistor and a non-conductive MOS transistor can be generated. Therefore, the smaller threshold voltage Vt2 of the selection MOS transistor may be a negative threshold voltage (for example, -1 V). FIG. 25 shows a memory cell array in this case, for example. In FIG. 25, a select MOS transistor having a negative threshold voltage is described as a D type. In the above-described embodiment, at the time of writing or reading, the application of the voltage Vsgl (for example, 1.5 V) that turns on the E-type selection MOS transistor to the selection gate but turns on the I-type selection MOS transistor is used. In this embodiment, since the E-type selection MOS transistor and the D-type selection MOS transistor are used, Vsgl may be set to 0 V, may be set to a positive voltage (for example, 0.5 V), or may be set to a negative voltage (for example, -0). .5V).

また、読み出し時或いは書き込み時に、読み出し或いは書き込みを行わない非選択ブロックの選択ゲート(例えば図25のメモリセルMC11,MC31,MC51…を書き込む場合には、選択ゲートSG3,SG4,SG5,SG6…に相当する)には上記実施の形態では0Vを印加しているが、Dタイプ選択MOSトランジスタがオフするように負電圧(例えば−2V)を印加してもよい。非選択ブロックのDタイプ選択MOSトランジスタがオフすれば、読み出し或いは書き込み時にビット線電位が選択MOSトランジスタを介してメモリセルのドレイン或いはチャネルに印加されて、メモリセルが誤消去されることはないし、ビット線の電荷が非選択ブロックにリークして、読み出し,書き込みの際のビット線プリチャージに長い時間を要することもない。   Further, at the time of reading or writing, the selection gates of the non-selected blocks (for example, when the memory cells MC11, MC31, MC51... Shown in FIG. 25 are written) are not connected to the selection gates SG3, SG4, SG5, SG6. Although 0 V is applied in the above embodiment, a negative voltage (for example, -2 V) may be applied so that the D-type selection MOS transistor is turned off. If the D-type selection MOS transistor in the unselected block is turned off, the bit line potential is applied to the drain or channel of the memory cell via the selection MOS transistor during reading or writing, and the memory cell is not erased erroneously. The electric charge of the bit line does not leak to the unselected block, so that it does not take a long time to precharge the bit line at the time of reading and writing.

(実施の形態4)
上記実施の形態では、選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2種類設けていたが、2種類に限らない。例えば、選択MOSトランジスタが3種類のしきい値電圧を持ってもよい。図26は選択MOSトランジスタが3種類のしきい値電圧を持つ場合の実施の形態の1つである。Eタイプのトランジスタのしきい値電圧をVth1 、Iタイプのトランジスタのしきい値電圧をVth2 、I' タイプのトランジスタのしきい値電圧をVth3 とすると、Vth1 >Vth2 >Vth3 とすればよい。また、選択ゲートに印加する電圧も3種類、Vsgh (Vsgh >Vth1 ),Vsgm (Vth1 >Vsgm >Vth2 ),Vsgl (Vth2 >Vsgl >Vth3 )にすればよい。選択ゲートにこれら3種類の電圧を印加することによって、図26のメモリセルユニット(1) ,2,3のうちの1つのメモリセルユニットの両端をビット線に接続することができる。
(Embodiment 4)
In the above embodiment, two kinds of threshold voltages of the selection MOS transistor are provided, but the number is not limited to two. For example, the selection MOS transistor may have three types of threshold voltages. FIG. 26 shows an embodiment in which the selection MOS transistor has three types of threshold voltages. Assuming that the threshold voltage of the E-type transistor is Vth1, the threshold voltage of the I-type transistor is Vth2, and the threshold voltage of the I′-type transistor is Vth3, Vth1>Vth2> Vth3. In addition, three types of voltages to be applied to the selection gate may be set to Vsgh (Vsgh> Vth1), Vsgm (Vth1>Vsgm> Vth2), and Vsgl (Vth2>Vsgl> Vth3). By applying these three types of voltages to the select gate, both ends of one of the memory cell units (1), 2, and 3 in FIG. 26 can be connected to the bit line.

図26のメモリセルMC01,MC11,MC21に書き込まれたデータを読み出す際には、制御ゲートCG1を0V、CG2〜CG8にVccを印加する。メモリセルMC01が配設されているメモリセルユニット(1) を読み出す際には、選択ゲートSG1をVsgl 、SG2をVsgh にすれば、選択ゲートSG1をゲート電極とする選択MOSトランジスタのうちメモリセルユニット(1) に属する選択MOSトランジスタ(例えばST01)のみ導通する。選択ゲートSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てオンする。従って、メモリセルユニット(1) を通じてビット線BL2A −BL3A 間を接続する電流経路ができるので、メモリセルMC01を読み出すことができる。   When reading data written in the memory cells MC01, MC11, and MC21 in FIG. 26, 0 V is applied to the control gate CG1, and Vcc is applied to CG2 to CG8. When reading the memory cell unit (1) in which the memory cell MC01 is disposed, if the selection gate SG1 is set to Vsgl and SG2 is set to Vsgh, the memory cell unit among the selection MOS transistors having the selection gate SG1 as a gate electrode is selected. Only the selection MOS transistor (eg, ST01) belonging to (1) is turned on. All the selection MOS transistors having the selection gate SG2 as a gate electrode are turned on. Therefore, a current path connecting the bit lines BL2A and BL3A is formed through the memory cell unit (1), so that the memory cell MC01 can be read.

メモリセルMC11が配設されているメモリセルユニット(2) を読み出す際には、選択ゲートSG1をVsgm 、SG2をVsgm にすれば、選択ゲートSG1をゲート電極とする選択MOSトランジスタと選択ゲートSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタの両方が導通状態になるのは、メモリセルユニット(2) のみである。従って、メモリセルユニット(2) を通じてビット線BL3A −BL4A 間を接続する電流経路ができるので、メモリセルMC11に書き込まれたデータを読み出すことができる。   When reading the memory cell unit (2) in which the memory cell MC11 is provided, if the selection gate SG1 is set to Vsgm and SG2 is set to Vsgm, the selection MOS transistor and the selection gate SG2 having the selection gate SG1 as a gate electrode are connected. It is only the memory cell unit (2) that both of the select MOS transistors serving as gate electrodes are turned on. Therefore, a current path connecting the bit lines BL3A and BL4A is formed through the memory cell unit (2), so that data written in the memory cell MC11 can be read.

メモリセルMC21が配設されているメモリセルユニット3を読み出す際には、選択ゲートSG1をVsgh 、SG2をVsgl にすれば、選択ゲートSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタのうちメモリセルユニット3に属する選択MOSトランジスタ(例えばST22)のみ導通する。選択ゲートSG1をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てオンする。従ってメモリセルユニット3を通じてビット線BL3A −BL4A 間を接続する電流経路ができるので、メモリセルMC21を読み出すことができる。   When reading the memory cell unit 3 in which the memory cell MC21 is disposed, if the selection gate SG1 is set to Vsgh and SG2 is set to Vsgl, the memory cell unit 3 of the selection MOS transistors having the selection gate SG2 as the gate electrode is read. Only the select MOS transistor to which it belongs (eg, ST22) conducts. All the selection MOS transistors having the selection gate SG1 as a gate electrode are turned on. Therefore, a current path connecting the bit lines BL3A and BL4A is formed through the memory cell unit 3, so that the memory cell MC21 can be read.

このように選択MOSトランジスタのしきい値電圧を3種類以上にしても、選択ゲートに印加する電圧を3種類以上にすれば、3種類以上のメモリセルユニットのうちの1つを選択状態にすることができる。これによって(実施の形態1〜3)で記したように、ビット線コンタクト余裕が増加するだけでなく、ビット線自体の配線の余裕も増加させることができる。例えば、図26の実施の形態では3本のメモリセルのピッチに2本のビット線が配設されるので、ビット線の本数は従来のメモリセルの2/3になり、ビット線の配線が容易になる。   As described above, even when the threshold voltage of the selection MOS transistor is three or more, if the voltage applied to the selection gate is three or more, one of the three or more memory cell units is set to the selected state. be able to. As a result, as described in the first to third embodiments, not only the bit line contact margin can be increased, but also the wiring margin of the bit line itself can be increased. For example, in the embodiment of FIG. 26, two bit lines are arranged at a pitch of three memory cells, so that the number of bit lines is 2/3 that of a conventional memory cell, and the bit line wiring is reduced. Become easy.

(実施の形態5)
上記実施の形態では、メモリセルが直列接続された1NANDセル列につき選択MOSトランジスタは2個であるが、例えば図27のように1NANDセル列につき、3個の選択MOSトランジスタを設けて、1メモリセルユニットを構成してもよい。以下では、図27のメモリセルMC11が含まれるメモリセルユニット(1) とメモリセルMC21が含まれるメモリセルユニット(2) とを例にとり説明を行う。
(Embodiment 5)
In the above embodiment, two selection MOS transistors are provided for one NAND cell row in which memory cells are connected in series. However, for example, as shown in FIG. 27, three selection MOS transistors are provided for one NAND cell row, and one memory cell is provided. A cell unit may be configured. In the following, description will be made by taking as an example a memory cell unit (1) including the memory cell MC11 and a memory cell unit (2) including the memory cell MC21 in FIG.

NANDセル列の一端側は2つの選択MOSトランジスタ(例えばST13,ST14)を介してビット線(例えばビット線BL2A )に接続され、他端側は1つの選択MOSトランジスタ(例えばST11)を介してビット線(例えばビット線BL1A )に接続される。直列接続される2つの選択MOSトランジスタはEタイプ(しきい値電圧Vth1 >0),Dタイプ(しきい値電圧Vth2 <0)の2種類である。選択ゲートSG2をゲート電極とするメモリセルユニット(1) の選択MOSトランジスタ(例えばST13)はDタイプ、メモリセルユニット(2) の選択MOSトランジスタ(例えばST23)はEタイプである。選択ゲートSG3をゲート電極とするメモリセルユニット(2) の選択MOSトランジスタ(例えばST24)はDタイプ、メモリセルユニット(1) の選択MOSトランジスタ(例えばST14)はEタイプである。   One end of the NAND cell row is connected to a bit line (for example, bit line BL2A) via two select MOS transistors (for example, ST13 and ST14), and the other end is connected to a bit for one select MOS transistor (for example, ST11). Line (eg, bit line BL1A). The two selection MOS transistors connected in series are of an E type (threshold voltage Vth1> 0) and a D type (threshold voltage Vth2 <0). The selection MOS transistor (eg, ST13) of the memory cell unit (1) having the selection gate SG2 as a gate electrode is a D type, and the selection MOS transistor (eg, ST23) of the memory cell unit (2) is an E type. The selection MOS transistor (for example, ST24) of the memory cell unit (2) having the selection gate SG3 as a gate electrode is of the D type, and the selection MOS transistor (for example, ST14) of the memory cell unit (1) is of the E type.

また、NANDセルの他端側の選択MOSトランジスタ(例えばST11、ST21)はE' タイプ(しきい値電圧Vth3 )である。Vth3 はVth1 やVth2 のいずれかと等しくてもよいし、Vth1 ,Vth2 と異なった値でもよい。例えばVth3 は0.7Vにすればよい。   The selection MOS transistors (eg, ST11 and ST21) at the other end of the NAND cell are of the E 'type (threshold voltage Vth3). Vth3 may be equal to one of Vth1 and Vth2, or may be a value different from Vth1 and Vth2. For example, Vth3 may be set to 0.7V.

以下では、本実施の形態の読み出し動作と書き込み動作の説明を行う。   Hereinafter, a read operation and a write operation of the present embodiment will be described.

<読み出し動作>
メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータをビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合には、まずビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をビット線読み出し電位VA (例えば1.8V)にプリチャージし、BL1A ,BL3A ,BL5A …を0Vに接地する。プリチャージした後、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …はフローティングにする。
<Read operation>
When the data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A..., First, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A. 1.8 V), and BL1A, BL3A, BL5A ... are grounded to 0V. After precharging, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A,.

次に、制御ゲートCG1は0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)にする。そして、選択ゲートSG1,SG3はVcc、選択ゲートSG2はVssにする。その他の選択ゲート,制御ゲートは0Vにする。この場合、選択ゲートSG1,SG3をゲート電極とする選択MOSトランジスタ(ST01,ST11,ST21…,ST04,ST14,ST24…)は全てオンする。選択ゲートSG2をゲート電極とするDタイプ選択MOSトランジスタ(ST13,ST33,ST53…)はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタ(ST03,ST23,ST43…)はオフする。   Next, the control gate CG1 is set to 0V, and CG2 to CG8 are set to Vcc (for example, 3V). The selection gates SG1 and SG3 are set to Vcc, and the selection gate SG2 is set to Vss. Other select gates and control gates are set to 0V. In this case, all the select MOS transistors (ST01, ST11, ST21..., ST04, ST14, ST24...) Using the select gates SG1 and SG3 as gate electrodes are turned on. The D-type selection MOS transistors (ST13, ST33, ST53,...) Having the selection gate SG2 as a gate electrode are turned on, while the E-type selection MOS transistors (ST03, ST23, ST43,...) Are turned off.

従って、メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"1"ならば、プリチャージしたビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地したビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …へ放電しプリチャージ電位から低下し、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータがビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出される。一方、メモリセルに書き込まれたデータが"0"ならば、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …は放電を行わず、プリチャージ電位を保つ。   Therefore, if the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "1", the precharged bit lines BL2A, BL4A, BL6A, etc. are discharged to the grounded bit lines BL1A, BL3A, BL5A,. , And the data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A. On the other hand, if the data written in the memory cell is "0", the bit lines BL2A, BL4A, BL6A... Do not discharge and maintain the precharge potential.

上記実施の形態では、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をプリチャージし、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …を接地したが、逆にビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …を接地し、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をプリチャージして、メモリセルのデータをビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出してもよい。   In the above embodiment, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A ... are precharged and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... are grounded. Conversely, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A ... are grounded, and the bit lines BL1A, BL6A ... BL3A, BL5A... May be precharged, and the data of the memory cells may be read out to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A.

一方、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…に対してはSG2をゲート電極とするEタイプ選択MOSトランジスタST03,ST23,ST43…はオフするので、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線に読み出されない。   On the other hand, for the memory cells MC01, MC21, MC41,... In the memory cell unit (2), the E-type selection MOS transistors ST03, ST23, ST43,. The data of MC41 is not read out to the bit line.

メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…のデータをビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合には、選択ゲートSG1,SG2はVcc、選択ゲートSG3はVssにする。制御ゲートCG1は0V、CG2〜CG8はVccにする。この場合、選択ゲートSG1,SG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタ(ST01,ST11,ST21,…,ST03,ST13,ST23…)は全てオンする。選択ゲートSG3をゲート電極とするDタイプ選択MOSトランジスタ(ST04,ST24,ST44…)はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタ(ST14,ST34,ST54…)はオフする。   When the data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... In the memory cell unit (2) is read out to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A, etc., the selection gates SG1, SG2 are set to Vcc, and the selection gate SG3 is set to Vss. . The control gate CG1 is set to 0V, and CG2 to CG8 are set to Vcc. In this case, all the selection MOS transistors (ST01, ST11, ST21,..., ST03, ST13, ST23...) Having the selection gates SG1 and SG2 as gate electrodes are turned on. The D-type selection MOS transistors (ST04, ST24, ST44...) Having the selection gate SG3 as a gate electrode are turned on, while the E-type selection MOS transistors (ST14, ST34, ST54...) Are turned off.

従って、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルとビット線を接続する選択MOSトランジスタは全てオンするので、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01、MC21、MC41…のデータがビット線に読み出される。メモリセルユニット(1) 内では選択ゲートSG3をゲート電極とする選択MOSトランジスタがオフするので、ビット線にデータは読み出されない。   Therefore, the selection MOS transistors that connect the memory cells in the memory cell unit (2) and the bit lines are all turned on, so that the data in the memory cells MC01, MC21, MC41,... In the memory cell unit (2) is read out to the bit lines. It is. In the memory cell unit (1), since the selection MOS transistor having the selection gate SG3 as a gate electrode is turned off, no data is read to the bit line.

<書き込み>
メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合の書き込み手順を以下で説明する。
<Write>
The writing procedure when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) will be described below.

選択ゲートSG1は0Vにして、選択ゲートSG1をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てOFFにする。SG2,SG3,CG1〜CG8をVcc、ビット線BL0A ,BL1A ,BL2A ,BL3A …をVccにして書き込みを行うページのブロックのメモリセルのチャネルをVcc−Vth(選択MOSトランジスタでのしきい値電圧落ちのためにビット線電位Vccよりも小さくなる。)にプリチャージする。   The selection gate SG1 is set to 0 V, and all the selection MOS transistors using the selection gate SG1 as a gate electrode are turned off. SG2, SG3, and CG1 to CG8 are set to Vcc, and the bit lines BL0A, BL1A, BL2A, BL3A. For this reason, the potential becomes lower than the bit line potential Vcc.).

その後、選択ゲートSG2をVss(0V)にすると、選択ゲートSG2をゲート電極とするDタイプ選択MOSトランジスタST13,ST33,ST53…はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタST03,ST23,ST43…はオフするので、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはビット線から充電を行った電位Vcc−Vthでフローティングになる。この時、選択ゲートSG3はVccのままである。   Thereafter, when the selection gate SG2 is set to Vss (0 V), the D-type selection MOS transistors ST13, ST33, ST53,... Using the selection gate SG2 as the gate electrode are turned on, but the E-type selection MOS transistors ST03, ST23, ST43,. , The channels of the unwritten memory cells MC01, MC21, MC41,... Float at the potential Vcc-Vth charged from the bit line. At this time, the selection gate SG3 remains at Vcc.

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込むデータはビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …から与える。例えば、メモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL2A を0VにするとSG3はVccなので、Eタイプ選択MOSトランジスタST14がオンしてメモリセルMC11のチャネルは0Vになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合にはビット線BL2A を3Vにすると、Eタイプ選択MOSトランジスタST14はオフしメモリセルMC11のチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はVccにしてもよいし、0Vにしてもよく、任意の電圧に設定すればよい。   Data to be written into the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) is supplied from bit lines BL2A, BL4A, BL6A,. For example, when "0" is to be written to the memory cell MC11, when the bit line BL2A is set to 0V, SG3 is Vcc, so that the E-type selection MOS transistor ST14 is turned on and the channel of the memory cell MC11 becomes 0V. When "1" is written to the memory cell MC11, when the bit line BL2A is set to 3 V, the E-type selection MOS transistor ST14 is turned off, and the channel of the memory cell MC11 becomes floating at Vcc-Vth. The bit lines BL1A, BL3A, BL5A... May be set to Vcc or 0V, or may be set to an arbitrary voltage.

選択ゲートSG2をVccからVssにした後、制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(10V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG2 is changed from Vcc to Vss, the control gates CG1 to CG8 are changed from Vcc to the intermediate potential VM (about 10 V). Since the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC31, MC51,. (About 10 V). The channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは中間電位(10V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なのでこれらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので、基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell in which writing is not selected and "1" is written rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V). Then, the memory cells MC01, MC21, MC41... And the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "1" in the memory cell unit (2) where no writing is performed have an intermediate potential (about 10 V), and the control gate CG1 has Vpp. (About 20 V), these memory cells are not written. However, since the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "0" are 0 V and the control gate is Vpp (about 20 V), electrons are transferred from the substrate to the floating gate. Is injected, and "0" writing is performed.

メモリセルユニット(2) に書き込む場合には、メモリセルユニット(1) のチャネルをVcc−Vthにプリチャージした後、選択ゲートSG2をVcc、SG1,SG3をVssにすればよい。この場合、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …からメモリセルユニット(2) への書き込みデータが転送される。また、SG1をVcc、SG2,SG3をVssにして、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から書き込みを行わないメモリセルメモリセルユニット(1) へのプリチャージを行ってもよい。   When writing to the memory cell unit (2), the channel of the memory cell unit (1) may be precharged to Vcc-Vth, and then the select gate SG2 may be set to Vcc and SG1 and SG3 may be set to Vss. In this case, write data to the memory cell unit (2) is transferred from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A. Alternatively, SG1 may be set to Vcc, SG2 and SG3 may be set to Vss, and precharging may be performed from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A.

本実施の形態では、読み出し,書き込み時に選択ゲートにVssを印加すると、この選択ゲートをゲート電極とする選択MOSトランジスタのうち、Eタイプ選択MOSトランジスタはオフするが、Dタイプ選択MOSトランジスタはオンすることを利用している。このDタイプ選択MOSトランジスタはIタイプ(しきい値電圧が正)であってもよい。この場合、選択ゲートにVssを印加する代わりにEタイプはオフするがIタイプ選択MOSトランジスタはオンするVsgl を印加すればよい。   In the present embodiment, when Vss is applied to the selection gate at the time of reading and writing, among the selection MOS transistors having this selection gate as the gate electrode, the E type selection MOS transistor is turned off, but the D type selection MOS transistor is turned on. Use that thing. The D-type selection MOS transistor may be an I-type (threshold voltage is positive). In this case, instead of applying Vss to the selection gate, Vsgl which turns off the E type but turns on the I type selection MOS transistor may be applied.

(実施の形態6)
選択MOSトランジスタは図28のように1NANDセル列につき、4個の選択MOSトランジスタを設けて、1メモリセルユニットを構成してもよい。以下では図28のメモリセルMC11が含まれるメモリセルユニット(1) とメモリセルMC21が含まれるメモリセルユニット(2) を例にとって説明を行う。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 28, four selection MOS transistors may be provided for one NAND cell column to form one memory cell unit. Hereinafter, a description will be given of a memory cell unit (1) including the memory cell MC11 of FIG. 28 and a memory cell unit (2) including the memory cell MC21 as an example.

NANDセル列の一端側は2つの選択MOSトランジスタ(例えばST13,ST14)を介してビット線(例えばビット線BL2A )に接続され、他端側も2つの選択MOSトランジスタ(例えばST11,ST12)を介してビット線(例えばビット線BL1A )に接続される。直列接続される2つの選択MOSトランジスタはEタイプ(しきい値電圧Vth1 >0)、Dタイプ(しきい値電圧Vth2 <0)の2種類である。選択ゲートSG1,3をゲート電極とするメモリセルユニット(1) の選択MOSトランジスタ(例えばST11,ST13)はDタイプ、メモリセルユニット(2) の選択MOSトランジスタ(例えばST21,ST23)はEタイプである。選択ゲートSG2,4をゲート電極とするメモリセルユニット(2) の選択MOSトランジスタ(例えばST22,ST24)はDタイプ、メモリセルユニット(1) の選択MOSトランジスタ(例えばST12,ST14)はEタイプである。   One end of the NAND cell row is connected to a bit line (for example, bit line BL2A) via two selection MOS transistors (for example, ST13 and ST14), and the other end is also connected to two selection MOS transistors (for example, ST11 and ST12). Connected to a bit line (for example, bit line BL1A). The two selection MOS transistors connected in series are of the E type (threshold voltage Vth1> 0) and the D type (threshold voltage Vth2 <0). The selection MOS transistors (eg, ST11 and ST13) of the memory cell unit (1) having the selection gates SG1 and SG3 as gate electrodes are of the D type, and the selection MOS transistors (eg, ST21 and ST23) of the memory cell unit (2) are of the E type. is there. The selection MOS transistors (eg, ST22 and ST24) of the memory cell unit (2) having the selection gates SG2 and SG4 as gate electrodes are of the D type, and the selection MOS transistors (eg, ST12 and ST14) of the memory cell unit (1) are of the E type. is there.

以下では、本実施の形態の読み出し動作と書き込み動作の説明を行う。   Hereinafter, a read operation and a write operation of the present embodiment will be described.

<読み出し動作>
メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータをビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合には、まずビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をビット線読み出し電位VA (例えば1.8V)にプリチャージし、BL1A ,BL3A ,BL5A …を0Vに接地する。プリチャージした後、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …はフローティングにする。
<Read operation>
When the data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A..., First, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A. 1.8 V), and BL1A, BL3A, BL5A ... are grounded to 0V. After precharging, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A,.

次に、制御ゲートCG1は0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)にする。そして、選択ゲートSG2,SG4はVcc、選択ゲートSG1,SG3の一方又は両方をVssにする。その他の選択ゲート,制御ゲートは0Vにする。この場合、選択ゲートSG2,SG4をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てオンする。選択ゲートSG1,3をゲート電極とするDタイプ選択MOSトランジスタ(ST11,ST13,ST31,ST33…)はオンする。選択ゲートSG1,SG3をゲート電極とするEタイプ選択MOSトランジスタのうち、選択ゲートがVssであるE-type 選択MOSトランジスタはオフする。   Next, the control gate CG1 is set to 0V, and CG2 to CG8 are set to Vcc (for example, 3V). The selection gates SG2 and SG4 are set to Vcc, and one or both of the selection gates SG1 and SG3 are set to Vss. Other select gates and control gates are set to 0V. In this case, all the selection MOS transistors having the selection gates SG2 and SG4 as gate electrodes are turned on. D-type selection MOS transistors (ST11, ST13, ST31, ST33 ...) using the selection gates SG1 and SG3 as gate electrodes are turned on. Among the E-type selection MOS transistors having the selection gates SG1 and SG3 as gate electrodes, the E-type selection MOS transistor whose selection gate is Vss is turned off.

従って、メモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込まれたデータが"1"ならば、プリチャージしたビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地したビット線BL1A ,BL3A ,BL5A へ放電しプリチャージ電位から低下し、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…のデータがビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出される。一方、メモリセルに書き込まれたデータが"0"ならば、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …は放電を行わず、プリチャージ電位を保つ。   Therefore, if the data written in the memory cells MC11, MC31, MC51,... Is "1", the precharged bit lines BL2A, BL4A, BL6A, etc. are discharged to the grounded bit lines BL1A, BL3A, BL5A and changed from the precharge potential. , And the data of the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A. On the other hand, if the data written in the memory cell is "0", the bit lines BL2A, BL4A, BL6A... Do not discharge and maintain the precharge potential.

上記実施の形態では、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をプリチャージし、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …を接地したが、逆にビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …を接地し、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をプリチャージして、メモリセルのデータをビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出してもよい。   In the above embodiment, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A ... are precharged and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... are grounded. Conversely, the bit lines BL2A, BL4A, BL6A ... are grounded, and the bit lines BL1A, BL6A ... BL3A, BL5A... May be precharged, and the data of the memory cells may be read out to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A.

一方、メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC21,MC41…は選択ゲートSG1,SG3をゲート電極とするEタイプ選択MOSトランジスタのどちらか(SG1,SG3の一方をVssにする場合)、又は両方(SG1,SG3を共にVssにする場合)がオフするので、、メモリセルMC01,MC21,MC41…のデータはビット線に読み出されない。   On the other hand, the memory cells MC01, MC21, MC41... In the memory cell unit (2) are either E-type selection MOS transistors having the selection gates SG1 and SG3 as gate electrodes (when one of SG1 and SG3 is set to Vss), Or both (when both SG1 and SG3 are set to Vss) are turned off, so that the data of the memory cells MC01, MC21, MC41,... Is not read out to the bit lines.

<書き込み>
メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込みを行う場合の書き込み手順を以下で説明する。
<Write>
The writing procedure when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) will be described below.

選択ゲートSG1,SG2をVssにすると、選択ゲートSG1とSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタの一方、つまりEタイプ選択MOSトランジスタがオフする。SG3,SG4,CG1〜CG8をVcc、ビット線BL0A ,BL1A ,BL2A ,BL3A …をVccにして書き込みを行うブロックのチャネルをVcc−Vth(選択MOSトランジスタでのしきい値電圧落ちのためにビット線電位Vccよりも小さくなる。)にプリチャージする。   When the selection gates SG1 and SG2 are set to Vss, one of the selection MOS transistors having the selection gates SG1 and SG2 as gate electrodes, that is, the E-type selection MOS transistor is turned off. SG3, SG4, CG1 to CG8 are set to Vcc, and the bit lines BL0A, BL1A, BL2A, BL3A... Are set to Vcc, and the channel of the block to be written is set to Vcc-Vth. (Less than the potential Vcc).

その後、選択ゲートSG3をVss(0V)にすると、選択ゲートSG3をゲート電極とするDタイプ選択MOSトランジスタST13,ST33,ST53…はオンするが、Eタイプ選択MOSトランジスタST03,ST23,ST43…はオフするので、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…のチャネルはビット線から充電を行った電位Vcc−Vthでフローティングになる。この時、選択ゲートSG4はVccのままである。   Thereafter, when the selection gate SG3 is set to Vss (0 V), the D-type selection MOS transistors ST13, ST33, ST53,... Using the selection gate SG3 as a gate electrode are turned on, but the E-type selection MOS transistors ST03, ST23, ST43,. , The channels of the unwritten memory cells MC01, MC21, MC41,... Float at the potential Vcc-Vth charged from the bit line. At this time, the selection gate SG4 remains at Vcc.

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込むデータはビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …から与える。例えば、メモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL2A を0VにするとSG4はVccなので、Eタイプ選択MOSトランジスタST14がオンしてメモリセルMC11のチャネルは0Vになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A を3Vにすると、Eタイプ選択MOSトランジスタST14はオフしメモリセルMC11のチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はVccにしてもよいし、0Vにしてもよく、任意の電圧に設定すればよい。   Data to be written into the memory cells MC11, MC31, MC51,... In the memory cell unit (1) is supplied from bit lines BL2A, BL4A, BL6A,. For example, when "0" is written to the memory cell MC11, when the bit line BL2A is set to 0V, SG4 is Vcc, so the E-type selection MOS transistor ST14 is turned on and the channel of the memory cell MC11 becomes 0V. When writing "1" to the memory cell MC11, when the bit line BL1A is set to 3 V, the E-type selection MOS transistor ST14 is turned off, and the channel of the memory cell MC11 becomes floating at Vcc-Vth. The bit lines BL1A, BL3A, BL5A... May be set to Vcc or 0V, or may be set to an arbitrary voltage.

選択ゲートSG3をVccからVssにした後、制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込まないメモリセルMC01,MC21,MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(10V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは、ビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG3 is changed from Vcc to Vss, the control gates CG1 to CG8 are changed from Vcc to the intermediate potential VM (about 10 V). Since the channels of the memory cells MC01, MC21, MC41,... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC31, MC51,. (About 10 V). The channels of the memory cells MC11, MC31, MC51,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC01,MC,、MC41…及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは中間電位(10V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なので、これらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC31,MC51…のチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので、基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell in which writing is not selected and "1" is written rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V). Then, the channels of the memory cells MC01, MC, MC41... And the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "1" in the non-written memory cell unit (2) have an intermediate potential (about 10 V), and the control gate CG1 Since Vpp (about 20 V), these memory cells are not written. However, since the channels of the memory cells MC11, MC31, MC51... For writing "0" are 0 V and the control gate is Vpp (about 20 V), the floating gate Is injected to write "0".

更には、SG1,SG4をVcc、SG2,SG3をVssにして、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をVccにしてもよい。この場合、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …からメモリセルユニット(2) に書き込み非選択電位(Vcc) 、ビット線BL2A ,BL4A ,BL5A …からメモリセルユニット(1) に書き込み電位("1"書き込みならばVcc、"0"書き込みならばVss)を略同時に転送することができる。   Further, SG1 and SG4 may be set to Vcc, SG2 and SG3 may be set to Vss, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. In this case, the write non-selection potential (Vcc) is written to the memory cell unit (2) from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A..., And the write potential (writes "1") to the memory cell unit (1) from the bit lines BL2A, BL4A, BL5A. Then, Vcc, and if "0" is written, Vss) can be transferred almost simultaneously.

メモリセルユニット(2) に書き込む場合には、メモリセルユニット(1) のチャネルをVcc−Vthにプリチャージした後、選択ゲートSG3をVcc、SG1,SG2,SG4をVssにすればよい。この場合、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …からメモリセルユニット(2) への書き込みデータが転送される。また、SG1をVcc、SG2,SG3,SG4をVssにして、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …からメモリセルユニット(2) への書き込みデータを転送してもよい。   When writing to the memory cell unit (2), after precharging the channel of the memory cell unit (1) to Vcc-Vth, the select gate SG3 may be set to Vcc, and SG1, SG2 and SG4 may be set to Vss. In this case, write data to the memory cell unit (2) is transferred from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A. Alternatively, the write data from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... To the memory cell unit (2) may be transferred by setting SG1 to Vcc and SG2, SG3, SG4 to Vss.

また、メモリセルユニット(1) を書き込む際に、メモリセルユニット(2) にもほぼ同時に書き込みを行ってもよい。この時、SG1,SG4をVcc、SG2,SG3をVssにすると、メモリセルユニット(1) に書き込むデータはビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …から転送され、メモリセルユニット(2) に書き込むデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から転送される。   When writing to the memory cell unit (1), writing may be performed to the memory cell unit (2) almost simultaneously. At this time, if SG1 and SG4 are set to Vcc and SG2 and SG3 are set to Vss, data to be written to the memory cell unit (1) is transferred from the bit lines BL2A, BL4A, BL6A. Are transferred from the lines BL1A, BL3A, BL5A.

選択ゲートの電圧を次のようにしても、メモリセルユニット(1)(2)にほぼ同時に書き込みを行うことができる。SG1,SG4をVss、SG2,SG3をVccにすると、メモリセルユニット(2) に書き込むデータはビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …から転送され、メモリセルユニット(1) に書き込むデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から転送される。   Even when the voltage of the selection gate is set as follows, it is possible to perform writing to the memory cell units (1) and (2) almost simultaneously. When SG1 and SG4 are set to Vss and SG2 and SG3 are set to Vcc, data to be written to the memory cell unit (2) is transferred from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A..., And data to be written to the memory cell unit (1) is a bit line. Are transferred from BL1A, BL3A, BL5A.

本実施の形態では、読み出し,書き込み時に選択ゲートにVssを印加すると、この選択ゲートをゲート電極とする選択MOSトランジスタのうち、Eタイプ選択MOSトランジスタはオフするが、Dタイプ選択MOSトランジスタはオンすることを利用している。このDタイプ選択MOSトランジスタはIタイプ(しきい値電圧が正)であってもよい。この場合、選択ゲートにVssを印加する代わりにEタイプはオフするがIタイプはオンするVsgl を印加すればよい。   In the present embodiment, when Vss is applied to the selection gate at the time of reading and writing, among the selection MOS transistors having this selection gate as the gate electrode, the E type selection MOS transistor is turned off, but the D type selection MOS transistor is turned on. Use that thing. The D-type selection MOS transistor may be an I-type (threshold voltage is positive). In this case, instead of applying Vss to the select gate, Vsgl which turns off the E type but turns on the I type may be applied.

本実施の形態の別の書き込み方式について以下説明する。   Another writing method according to the present embodiment will be described below.

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC31,MC51…を書き込む場合には、選択ゲートSG1,SG4を中間電位VM 、選択ゲートSG2,SG3を0V、制御ゲートCG1はVpp、CG2〜CG8はVM にする。選択ゲートSG2,SG3をゲート電極とするEタイプ選択MOSトランジスタST12,ST32,ST52…,ST03,ST23,ST43…はオフになる。従って、メモリセルユニット(1) はビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …と導通、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …と非導通になる。一方、メモリセルユニット(2) はビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …と非導通、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …と導通になる。   When writing the memory cells MC11, MC31, MC51... In the memory cell unit (1), the selection gates SG1 and SG4 are set to the intermediate potential VM, the selection gates SG2 and SG3 are set to 0 V, the control gate CG1 is set to Vpp, and CG2 to CG8 are set to VM. The E-type selection MOS transistors ST12, ST32, ST52,..., ST03, ST23, ST43,... Using the selection gates SG2, SG3 as gate electrodes are turned off. Therefore, the memory cell unit (1) becomes conductive with the bit lines BL2A, BL4A, BL6A... And becomes non-conductive with the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. On the other hand, the memory cell unit (2) becomes nonconductive with the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... And becomes conductive with the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,.

従って、メモリセルMC11,MC31,MC51…の書き込みデータはビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …から与えればよい。即ち、"0"書き込みの場合にはビット線を0V、"1"書き込みの場合にはビット線を中間電位VM にする。Dタイプ選択MOSトランジスタのしきい値電圧が例えば−15Vであれば、"1"書き込みの場合のビット線の電位VM をメモリセルのチャネルに転送することができる。   Therefore, the write data for the memory cells MC11, MC31, MC51,... May be supplied from the bit lines BL2A, BL4A, BL6A,. That is, the bit line is set to 0 V in the case of "0" writing, and to the intermediate potential VM in the case of "1" writing. If the threshold voltage of the D-type selection MOS transistor is, for example, −15 V, the potential VM of the bit line in the case of writing “1” can be transferred to the channel of the memory cell.

一方、メモリセルユニット(1) のメモリセルMC11,MC31,MC51…に書き込む際に、メモリセルユニット(2) のメモリセルMC01,MC21,MC41…に書き込み行っても、書き込みを行わなくてもよい。メモリセルユニット(2) のメモリセルMC01,MC21,MC41…に書き込みを行わない場合には、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をVM にすればよいし、書き込みを行う場合には、書き込みデータに応じて0V("0"書き込みの場合)、又はVM ("1"書き込みの場合)を印加すればよい。   On the other hand, when writing to the memory cells MC11, MC31, MC51,... Of the memory cell unit (1), writing to the memory cells MC01, MC21, MC41,. . When writing is not performed on the memory cells MC01, MC21, MC41,... Of the memory cell unit (2), the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,. Accordingly, 0 V (in the case of “0” writing) or VM (in the case of “1” writing) may be applied.

(実施の形態1)でも記したように本発明では1本の選択ゲートを共有する選択MOSトランジスタの中で、導通状態のものと非導通状態のものを生じさせることができることを利用している。従って、(実施の形態1)でも記したように、選択MOSトランジスタのしきい値電圧や、選択ゲートに印加する電圧は任意性を有する。   As described in (Embodiment 1), the present invention utilizes the fact that, of the select MOS transistors sharing one select gate, both a conductive MOS transistor and a non-conductive MOS transistor can be generated. . Therefore, as described in (Embodiment 1), the threshold voltage of the selection MOS transistor and the voltage applied to the selection gate are arbitrary.

例えば、選択ゲートSG1をゲート電極とする選択MOSトランジスタのしきい値電圧を0.7Vと−0.3V、SG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタのしきい値電圧を−0.5Vと−1.5V、SG3をゲート電極とする選択MOSトランジスタのしきい値電圧を1.5Vと3.3V、SG4をゲート電極とする選択MOSトランジスタのしきい値電圧を3.1Vと3.6Vとしてもよい。この場合、読み出し,書き込み時に選択ゲートをゲート電極とする選択MOSトランジスタの半数をオン、残りの半数をオフさせる電圧として、例えばSG1には0V、SG2には−1V、SG3には2V、SG4には3.3Vであればよい。選択ゲートをゲート電極とする選択MOSトランジスタを全てオンする電圧として、例えばSG1に2.8V、SG2に−0.2V、SG3に3.6V、SG4に4Vであればよい。   For example, the threshold voltage of a selection MOS transistor having the selection gate SG1 as a gate electrode is 0.7V and -0.3V, and the threshold voltage of a selection MOS transistor having SG2 as a gate electrode is -0.5V and -1. The threshold voltage of a selection MOS transistor having a gate electrode of 1.5V and SG3 is 1.5V and 3.3V, and the threshold voltage of a selection MOS transistor having a gate electrode of SG4 is 3.1V and 3.6V. Good. In this case, half of the selection MOS transistors having the selection gate as the gate electrode at the time of reading and writing are turned on, and the other half are turned off, for example, 0V for SG1, -1V for SG2, 2V for SG3, and 2V for SG3. Should be 3.3V. The voltage for turning on all the selection MOS transistors having the selection gate as the gate electrode may be, for example, 2.8V for SG1, -0.2V for SG2, 3.6V for SG3, and 4V for SG4.

以上(実施の形態1)から(実施の形態6)で記したように本発明はメモリセル部と選択MOSトランジスタから構成されるメモリセルユニット(1) とメモリセルユニット(2) がメモリセルユニットの一端側を図29のように共有してサブアレイを構成する。メモリセルユニット(1)(2)の一端側は例えば図30のように、コンタクトを共有してビット線に接続する。また、メモリセルユニット(1) と(2) の両端を図31のように共有してサブアレイを構成してもよい。この場合、例えば図32のようにメモリセルユニットの両端はコンタクトを共有してビット線に接続する。   As described above (Embodiment 1) to (Embodiment 6), in the present invention, the memory cell unit (1) and the memory cell unit (2) each including the memory cell portion and the selection MOS transistor are composed of the memory cell unit. Are shared as shown in FIG. 29 to form a sub-array. For example, as shown in FIG. 30, one end of each of the memory cell units (1) and (2) shares a contact and is connected to a bit line. Alternatively, both ends of the memory cell units (1) and (2) may be shared as shown in FIG. 31 to form a sub-array. In this case, for example, as shown in FIG. 32, both ends of the memory cell unit share a contact and are connected to a bit line.

読み出し,書き込み時などにメモリセルユニット(1) とメモリセルユニット(2) のどちらかを選択する手段として、例えば図33に示したようにメモリセル部の両端に選択MOSトランジスタを設け、ゲート電極を共有する選択MOSトランジスタのしきい値電圧をメモリセルユニット(1) と(2) で変えることにより、一方を導通、他方を非導通にすることを利用すればよい。更に上記実施の形態で記したように選択MOSトランジスタをメモリセルユニット内に3個或いは4個設けたり、選択MOSトランジスタのしきい値電圧を3種類以上にしてもよいし、一端側に選択MOSトランジスタがなくてもよい。メモリセルユニットの一例を図34〜図36に示した。   As means for selecting either the memory cell unit (1) or the memory cell unit (2) at the time of reading or writing, for example, as shown in FIG. By changing the threshold voltage of the select MOS transistor sharing the same between the memory cell units (1) and (2), one may be made conductive and the other may be made non-conductive. Further, as described in the above embodiment, three or four selection MOS transistors may be provided in the memory cell unit, the threshold voltage of the selection MOS transistor may be three or more, or the selection MOS transistor may be provided at one end. The transistor need not be provided. An example of the memory cell unit is shown in FIGS.

また、実施の形態ではメモリセル部がソース,ドレインを隣接するメモリセルで共有するいわゆるNANDセル(図37(c))について説明したが、NAND型セルに限らず本発明ではメモリセル部は不揮発性メモリセルであれば有効である。メモリセル部が例えば図37(a)に示したようなNOR型EEPROMであっても有効であるし、図37(b)に示したようなANDセル型EEPROM(H.Kume el al.;IEDM Tech.Dig.,Dec.1992,pp.991-993)でも本発明は有効であるし、いわゆるマスクROMでも有効である。   In the embodiment, the so-called NAND cell (FIG. 37C) in which the memory cell portion shares the source and the drain with the adjacent memory cell has been described. However, the present invention is not limited to the NAND cell, and the memory cell portion is non-volatile in the present invention. It is effective if the memory cell is a non-volatile memory. The memory cell section is effective even if it is, for example, a NOR type EEPROM as shown in FIG. 37A, or an AND cell type EEPROM (H. Kume el al .; IEDM) as shown in FIG. Tech.Dig., Dec.1992, pp.991-993), the present invention is effective, and so-called mask ROM is also effective.

(実施の形態7)
次に、実施の形態について説明する。
(Embodiment 7)
Next, an embodiment will be described.

本実施の形態では、メモリセル又は、メモリセル及び選択トランジスタから構成されるメモリセルユニットが図46のように配設され、サブアレイを構成する。即ち、メモリセルユニットの一端側は、3個のメモリセルユニットでコンタクトを共有して共通信号線に接続される。メモリセルユニットの他端側も図46のように3個のメモリセルユニットでコンタクトを共有して共通信号線に接続される。そして、サブアレイが連続して配設され、図47のようにメモリセルアレイが構成される。   In this embodiment, a memory cell or a memory cell unit including a memory cell and a selection transistor is arranged as shown in FIG. 46 to form a subarray. That is, one end of the memory cell unit is connected to the common signal line by sharing a contact among the three memory cell units. As shown in FIG. 46, the other end of the memory cell unit is connected to the common signal line by sharing the contacts among the three memory cell units. Then, the sub-arrays are continuously arranged to form a memory cell array as shown in FIG.

メモリセルユニットは図48、49のように、メモリセルから構成されるメモリセル部及び選択トランジスタから構成される。図48、図49のメモリセルユニットA,B,Cはそれぞれ、図46、図47のメモリセルユニット(1,2,,3)のいずれかに相当し、その対応の仕方は任意なので、6通りある(例えばA;1,B;2,C;3でもよいし、A;2,B;3,C;1でもよい)。図48でEタイプ選択ゲートのしきい値Vt1がIタイプ選択ゲートのしきい値Vt2よりも大きければよく、例えばVt1=2V,Vt2=0.5Vとすればよい。図49でDタイプ選択ゲートのしきい値は例えば−0.8Vであればよい。   As shown in FIGS. 48 and 49, the memory cell unit is constituted by a memory cell section constituted by memory cells and a selection transistor. The memory cell units A, B, and C in FIGS. 48 and 49 correspond to any of the memory cell units (1, 2, 3, 3) in FIGS. 46 and 47, respectively. (Eg, A; 1, B; 2, C; 3 or A; 2, B; 3, C; 1). In FIG. 48, it is sufficient that the threshold value Vt1 of the E type selection gate is larger than the threshold value Vt2 of the I type selection gate, for example, Vt1 = 2V and Vt2 = 0.5V. In FIG. 49, the threshold value of the D-type selection gate may be -0.8 V, for example.

図48のメモリセルを選択する際には、選択ブロック内の選択ゲートSG1,2,3に印加する電圧は2種類で、EタイプもIタイプもオンする電圧Vsgh (例えばVcc、3V)、及びIタイプはオンするがEタイプはオフする電圧Vsgl (例えば1.5V)である。3つのメモリセルユニットのうち、例えばメモリセルユニットAを選択する際にはSG1,SG2はVsgh 、SG3はVsgl 、メモリセルユニットBを選択する際には、SG1はVsgl 、SG2,3はVsgh にすればよい。同様にメモリセルユニットCを選択する際には、SG1,SG3をVsgh 、SG2をVsgl とすればよい。   When selecting the memory cell shown in FIG. 48, there are two types of voltages applied to the selection gates SG1, SG2, and SG3 in the selected block, a voltage Vsgh (for example, Vcc, 3V) for turning on both the E type and the I type, and The voltage Vsgl (for example, 1.5 V) turns on the I type but turns off the E type. Of the three memory cell units, for example, when selecting the memory cell unit A, SG1 and SG2 are set to Vsgh, SG3 is set to Vsgl, and when selecting the memory cell unit B, SG1 is set to Vsgl and SG2 and 3 are set to Vsgh. do it. Similarly, when selecting the memory cell unit C, SG1 and SG3 may be set to Vsgh, and SG2 may be set to Vsgl.

非選択ブロック内の選択ゲートには0Vを印加すると、非選択ブロック内の全ての選択トランジスタがオフするので、ビット線が非選択ブロックを通じてリークすることはない。   When 0 V is applied to the selection gate in the unselected block, all the selection transistors in the unselected block are turned off, so that the bit line does not leak through the unselected block.

メモリセルユニットが図49である場合には、メモリセルユニットの選択方法は上記図48の場合とほぼ同様であるが、選択ブロック内で印加するVsgl は0Vでよい。これによりEタイプ選択ゲートはオフし、Dタイプ選択ゲートはオンする。また、非選択ブロック内では、ビット線リークを防ぐために選択ゲートをオフにした方が望ましいので、Dタイプ選択ゲートをオフするために、非選択ブロック内の選択ゲートに負電圧(例えば−1V)を印加してもよい。   When the memory cell unit is as shown in FIG. 49, the method of selecting the memory cell unit is almost the same as that of FIG. 48, but Vsgl applied in the selected block may be 0V. As a result, the E type selection gate is turned off, and the D type selection gate is turned on. Further, in the unselected block, it is desirable to turn off the selection gate to prevent bit line leakage. Therefore, in order to turn off the D-type selection gate, a negative voltage (for example, -1 V) is applied to the selection gate in the unselected block. May be applied.

メモリセル部の構成は様々なバリエーションがあり、前記図36や図37に示した例を採用することができる。さらに、本発明はEEPROMに限らず、いわゆるEPROMやマスクROMでも有効である。   There are various variations in the configuration of the memory cell portion, and the examples shown in FIGS. 36 and 37 can be employed. Further, the present invention is not limited to the EEPROM, but is also effective for a so-called EPROM or mask ROM.

以下では、NANDセル型EEPROMを例にとって、本実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail by taking a NAND cell type EEPROM as an example.

本実施の形態に係わるNANDセル型EEPROMの構成は前記図1と同様であるので省略する。   The configuration of the NAND cell type EEPROM according to the present embodiment is the same as that of FIG.

図50はメモリセルアレイ1A、図51はメモリセルアレイ1Bである。本実施の形態におけるメモリセルアレイ(図50、51)は、従来のメモリセルアレイ(図40)のようにソース側の選択ゲート(第2の選択ゲート)がn型拡散層のソース線に接続されておらず、ビット線にコンタクトされている。即ち、読み出しの際に、低抵抗のビット線がソース線の役割を果たすので、読み出しが高速になる。また、3つのメモリセル列(3カラム)につき、2つのビット線を共有しているので、ビット線のピッチは従来の1.5倍になり、ビット線の加工が容易になる。   FIG. 50 shows the memory cell array 1A, and FIG. 51 shows the memory cell array 1B. The memory cell array (FIGS. 50 and 51) according to the present embodiment has a source side select gate (second select gate) connected to a source line of an n-type diffusion layer as in a conventional memory cell array (FIG. 40). Not in contact with the bit line. That is, at the time of reading, a low-resistance bit line plays the role of a source line, so that reading is performed at high speed. Further, since two bit lines are shared for three memory cell columns (three columns), the pitch of the bit lines becomes 1.5 times that of the conventional one, and the processing of the bit lines becomes easy.

本実施の形態のメモリセルアレイでは1つのNANDセル列とビット線を接続する2つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧をVth1 ,Vth2 (Vth1 >Vth2 )の2種類設けている。高いしきい値電圧Vth1 (例えば2V)を持つ選択MOSトランジスタをE-type 、低いしきい値電圧Vth2 (例えば0.5V)を持つ選択MOSトランジスタをI-type と記す。選択ゲートに印加する電圧はI-type トランジスタもE-type トランジスタも両方オンする電圧Vsgh (例えば3V)(Vsgh >Vt1,Vt2)、及びI-type トランジスタはオンするが、E-type トランジスタはオフする電圧Vsgl (例えば1.5V)(Vt1>Vsgl >Vt2)である。   In the memory cell array of the present embodiment, two kinds of threshold voltages of Vth1 and Vth2 (Vth1> Vth2) are provided for two select MOS transistors connecting one NAND cell column and a bit line. A select MOS transistor having a high threshold voltage Vth1 (for example, 2 V) is referred to as E-type, and a select MOS transistor having a low threshold voltage Vth2 (for example, 0.5 V) is referred to as I-type. The voltage applied to the selection gate is a voltage Vsgh (for example, 3 V) (Vsgh> Vt1, Vt2) that turns on both the I-type transistor and the E-type transistor, and the I-type transistor is turned on, but the E-type transistor is turned off. Vsgl (for example, 1.5 V) (Vt1> Vsgl> Vt2).

このように選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2種類設け、選択ゲートに印加する電圧を2種類にすることによって書き込みや読み出しに際して、コンタクトを共有する3つのNANDセルユニットのうち1つのNANDセルユニットの両端を2つのビット線と導通、他のメモリセルユニットは非導通にすることができる。   As described above, two types of threshold voltages of the selection MOS transistors are provided, and two types of voltages are applied to the selection gate, so that one of the three NAND cell units sharing a contact at the time of writing or reading is used. Can be electrically connected to the two bit lines, and the other memory cell units can be electrically disconnected.

以下では具体的に読み出し、書き込み方式を説明する。   Hereinafter, the reading and writing methods will be specifically described.

<読み出し>
図50のメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…のデータをビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出す場合には、まずビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をビット線読み出し電位VA (例えば1.8V)にプリチャージし、BL0A 、BL2A ,BL4A ,BL6A …を0Vに接地する。プリチャージ後、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティングにする。
<Read>
When the data of the memory cells MC11, MC41, MC71... In the memory cell unit (1) in FIG. 50 are read to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A..., The bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Are precharged to VA (for example, 1.8 V), and BL0A, BL2A, BL4A, BL6A... Are grounded to 0V. After the precharge, the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,.

次に、制御ゲートCG1は0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)にする。そして、選択ゲートSG1はVsgl 、選択ゲートSG2,3はVsgh にする。その他の選択ゲート,制御ゲートは0Vにする。この場合、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …に接続する選択MOSトランジスタ(ST12,ST13,ST22,ST23,ST32,ST33,ST42,ST43,ST52,ST53…)はオンする。一方、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に接続するI-type 選択MOSトランジスタST11,ST41,ST71…はオンするが、E-type 選択MOSトランジスタST21,ST31,ST51,ST61,ST81…はオフする。   Next, the control gate CG1 is set to 0V, and CG2 to CG8 are set to Vcc (for example, 3V). The selection gate SG1 is set to Vsgl, and the selection gates SG2 and SG3 are set to Vsgh. Other select gates and control gates are set to 0V. In this case, the selection MOS transistors (ST12, ST13, ST22, ST23, ST32, ST33, ST42, ST43, ST52, ST53,...) Connected to the bit lines BL0A, BL2A, BL4A. On the other hand, the I-type selection MOS transistors ST11, ST41, ST71... Connected to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Are turned on, but the E-type selection MOS transistors ST21, ST31, ST51, ST61, ST81.

従って、メモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込まれたデータが"1"ならばプリチャージしたビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は接地したビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …へ放電しプリチャージ電位から低下することにより、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…のデータがビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出される。一方、メモリセルに書き込まれたデータが"0"ならばビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は放電を行わず、プリチャージ電位を保つ。   Therefore, if the data written in the memory cells MC11, MC41, MC71,... Is "1", the precharged bit lines BL1A, BL3A, BL5A, etc. are discharged to the grounded bit lines BL0A, BL2A, BL4A,. As a result, the data in the memory cells MC11, MC41, MC71... In the memory cell unit (1) is read out to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. On the other hand, if the data written in the memory cell is "0", the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Do not discharge and maintain the precharge potential.

一方、メモリセルユニット(2)(3)内のメモリセルMC21,MC31,MC51,MC61…に対しては、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に接続するE-type 選択MOSトランジスタST21,ST31,ST51,ST61…がオフするので、メモリセルMC21,MC31,MC51,MC61…のデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出されない。   On the other hand, for the memory cells MC21, MC31, MC51, MC61, ... in the memory cell units (2), (3), E-type selection MOS transistors ST21, ST31, ST51 connected to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A ... , ST61 ... are turned off, so that the data of the memory cells MC21, MC31, MC51, MC61 ... is not read to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A ....

メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC21,MC51,MC81…のデータをビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合には、選択ゲートSG1,3をVsgh 、SG2をVsgl にすればよい。メモリセルユニット(3) 内のメモリセルMC31,MC61,MC91…のデータをビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合には、選択ゲートSG1,2をVsgh 、SG3をVsgl にすればよい。   When the data in the memory cells MC21, MC51, MC81,... In the memory cell unit (2) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A,..., The selection gates SG1, 3 may be set to Vsgh, and SG2 may be set to Vsgl. When the data of the memory cells MC31, MC61, MC91,... In the memory cell unit (3) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A, etc., the selection gates SG1, SG2 may be set to Vsgh, and SG3 may be set to Vsgl.

このように本実施の形態では、従来のメモリセルアレイのソース線(n型拡散層)をなくし、読み出しの際にビット線の半数が接地して従来のソース線と同様の役割を果たし、残りの半数のビット線にメモリセルのデータを読み出す。低抵抗のポリSi,Alなどで形成するビット線を、従来の高抵抗のn型拡散層で形成するソース線の代わりに用いることにより、(課題1)で記したソース線の浮きの問題を解決できる。   As described above, in the present embodiment, the source line (n-type diffusion layer) of the conventional memory cell array is eliminated, and at the time of reading, half of the bit lines are grounded and play the same role as the conventional source line. Data is read from the memory cells to half of the bit lines. By using a bit line formed of low-resistance poly-Si or Al instead of a source line formed of a conventional high-resistance n-type diffusion layer, the problem of floating of the source line described in (Problem 1) can be solved. Solvable.

ここで、タイミング図を用いて読み出し動作をより詳細に説明する。   Here, the read operation will be described in more detail with reference to a timing chart.

図52は、図50のメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込まれたデータを読み出す場合のタイミングチャートである。   FIG. 52 is a timing chart for reading data written in the memory cells MC11, MC41, MC71,... In the memory cell unit (1) of FIG.

ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は前記図6のセンスアンプSA1に接続し、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は前記図7のセンスアンプSA2に接続する。センスアンプは制御信号φP ,φN で制御されるCMOSフリップフロップで形成されている。   The bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A... Are connected to the sense amplifier SA1 in FIG. 6, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. The sense amplifier is formed by a CMOS flip-flop controlled by control signals φP and φN.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB2がVssからVccになり(時刻t0 )、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …がVA2(例えば1.7V)に、(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …がVB2(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t1 )。VA1は0Vでありビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB2 change from Vss to Vcc (time t0), the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Change to VA2 (eg, 1.7V), and (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B. Is precharged to VB2 (for example, 1.5 V) (time t1). VA1 is 0 V, and the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA2,PRB2がVssとなり、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t2 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG2,3は3V(Vsgh )、SG1は1.5V(Vsgl )となる。   When the precharge ends, PRA2 and PRB2 become Vss, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Thereafter, a desired voltage is applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t2). The control gate CG1 is at 0 V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG2 and 3 are at 3V (Vsgh), and SG1 is at 1.5V (Vsgl).

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込まれたデータが"0"の場合はメモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また、選択ゲートSG1が1.5Vなので、SG1をゲート電極とするE-type 選択MOSトタンジスタはオフになり、メモリセルユニット(2)(3)内のメモリセルのデータはビット線に転送されない。この間(ダミー)ビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。   If the data written in the memory cells MC11, MC41, MC71,... In the memory cell unit (1) is "0", the threshold voltage of the memory cell is positive and no cell current flows, and the bit lines BL1A, BL3A,. BL5A... Remain at 1.7V. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Decrease to 1.5 V or less. Further, since the selection gate SG1 is 1.5V, the E-type selection MOS transistor having the gate electrode SG1 is turned off, and the data of the memory cells in the memory cell units (2) and (3) are not transferred to the bit lines. During this time, the (dummy) bit lines BL1B, BL3B, BL5B... Are kept at a precharge potential of 1.5V.

その後、時刻t3 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t4 にφE が3VになることによりSA2のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1、N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t5 にSS2 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになりビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …、とビット線BL1B ,BL3B ,BL5B …の電位差が増幅される(時刻t6 )。   Thereafter, at time t3, .phi.P becomes 3 V and .phi.N becomes 0 V, the CMOS flip-flop FF is inactivated, and at time t4, .phi.E becomes 3 V, whereby the SA2 CMOS flip-flop FF is equalized, and the nodes N1 and N2 become Vcc. / 2 (for example, 1.5 V). At time t5, SS2, SA, SB become 3V and the bit lines and the sense amplifier are connected. Then, φN changes from 0V to 3V, φP changes from 3V to 0V, and bit lines BL1A, BL3A, BL5A... , BL3B, BL5B... Are amplified (time t6).

つまり、メモリセルMC11,MC41,MC71…に"0"が書き込まれていれば、SA2のノードN1が3V,ノードN2が0Vになり、メモリセルMC11,MC31,MC51…に"1"が書き込まれていれば、ノードN1が0V、ノードN2が3Vになる。その後、カラム選択信号CSLが0Vから3Vとなると、CMOSフリップフロップにラッチされていたデータがIO、/IOに出力される(時刻t7 )。   That is, if "0" is written in the memory cells MC11, MC41, MC71,..., The node N1 of the SA2 becomes 3V, the node N2 becomes 0V, and "1" is written in the memory cells MC11, MC31, MC51,. And the node N1 becomes 0V and the node N2 becomes 3V. Thereafter, when the column selection signal CSL changes from 0 V to 3 V, the data latched by the CMOS flip-flop is output to IO and / IO (time t7).

読み出し動作を通じてビット線BL0A ,BL2A ,BL4A ,BL6A …は0Vに接地する。つまり、ビット線は1本おきに接地されることになる。従って読み出しビット線同士の距離はビット線を接地しない場合の2倍になり、ビット線間容量結合に起因するノイズは著しく低下する(特願平4−276393号公報)。また、読み出し動作を通じてPRB1をVcc、VB1を0Vにすることによってビット線BL0B ,BL2B ,BL4B ,BL6B …を接地しても良い。これによってビット線電位増幅時のビット線間容量結合雑音を低減できる。   Through the read operation, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A, BL6A,... Are grounded to 0V. That is, every other bit line is grounded. Accordingly, the distance between the read bit lines is twice as long as the case where the bit lines are not grounded, and the noise due to the capacitive coupling between the bit lines is significantly reduced (Japanese Patent Application No. 4-276393). The bit lines BL0B, BL2B, BL4B, BL6B... May be grounded by setting PRB1 to Vcc and VB1 to 0V through the read operation. As a result, it is possible to reduce inter-bit line capacitive coupling noise during bit line potential amplification.

図53は、図50のメモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC21,MC51,MC81…に書き込まれたデータを読み出す場合のタイミングチャートである。   FIG. 53 is a timing chart for reading data written in the memory cells MC21, MC51, MC81,... In the memory cell unit (2) of FIG.

まず、プリチャージ信号PRA1,PRA2,PRB1がVssからVccになり(時刻t0 )、ビット線BL2A ,BL4A …がVA1(例えば1.7V)に、(ダミー)ビット線BL2B ,BL4B …がVB1(例えば1.5V)にプリチャージされる(時刻t1 )。VA2は0Vでありビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …は接地される。   First, the precharge signals PRA1, PRA2, PRB1 change from Vss to Vcc (time t0), the bit lines BL2A, BL4A,... Become VA1 (eg, 1.7V), and the (dummy) bit lines BL2B, BL4B,. 1.5 V) (time t1). VA2 is 0 V, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,... Are grounded.

プリチャージが終わるとPRA1,PRB1がVssとなり、ビット線BL2A ,BL4A …はフローティング状態になる。この後、ロウデコーダ3から選択ゲート,制御ゲートに所望の電圧が印加される(時刻t2 )。制御ゲートCG1が0V、CG2〜CG8はVcc(例えば3V)、SG1,3は3V(Vsgh )、SG2は1.5V(Vsgl )となる。   When the precharge is completed, PRA1, PRB1 become Vss, and the bit lines BL2A, BL4A,. Thereafter, a desired voltage is applied from the row decoder 3 to the selection gate and the control gate (time t2). The control gate CG1 is at 0V, CG2 to CG8 are at Vcc (for example, 3V), SG1 and 3 are at 3V (Vsgh), and SG2 is at 1.5V (Vsgl).

メモリセルMC21,MC51,MC81…に書き込まれたデータが"0"の場合はメモリセルのしきい値電圧が正なのでセル電流は流れず、ビット線BL2A ,BL4A …の電位は1.7Vのままである。データが"1"の場合は、セル電流が流れてビット線BL2A ,BL4A …の電位は下がり、1.5V以下になる。また、選択ゲートSG2が1.5Vなので、SG2をゲート電極とするE-type 選択MOSトタンジスタはオフになり、メモリセルユニット(1)(3)内のメモリセルのデータはビット線に転送されない。この間(ダミー)ビット線BL2B ,BL4B …はプリチャージ電位1.5Vに保たれる。   When the data written in the memory cells MC21, MC51, MC81,... Is "0", the cell current does not flow because the threshold voltage of the memory cell is positive, and the potentials of the bit lines BL2A, BL4A. It is. When the data is "1", a cell current flows and the potentials of the bit lines BL2A, BL4A... Decrease to 1.5 V or less. Further, since the selection gate SG2 is 1.5 V, the E-type selection MOS transistor having the gate electrode SG2 is turned off, and the data of the memory cells in the memory cell units (1) and (3) are not transferred to the bit lines. During this time, the (dummy) bit lines BL2B, BL4B,... Are kept at the precharge potential of 1.5V.

その後、時刻t3 にφP が3V、φN が0Vとなり、CMOSフリップフロップFFが不活性化され、時刻t4 にφE が3VになることによりSA1のCMOSフリップフロップFFがイコライズされてノードN1、N2がVcc/2(例えば1.5V)になる。時刻t5 にSS1 ,SA ,SB が3Vになり、ビット線とセンスアンプが接続された後、φN が0Vから3V、φP が3Vから0Vになりビット線BL2A ,BL4A …、とビット線BL2B ,BL4B …の電位差が増幅される(時刻t6 )。   Thereafter, at time t3, .phi.P becomes 3 V and .phi.N becomes 0 V, the CMOS flip-flop FF is inactivated, and at time t4, .phi.E becomes 3 V, so that the SA1 CMOS flip-flop FF is equalized and the nodes N1 and N2 become Vcc. / 2 (for example, 1.5 V). At time t5, SS1, SA and SB become 3V and the bit lines are connected to the sense amplifier. Then, φN is changed from 0V to 3V, φP is changed from 3V to 0V, and bit lines BL2A, BL4A ... and bit lines BL2B, BL4B are set. Are amplified (time t6).

つまり、メモリセルMC21,MC51,MC81…に"0"が書き込まれていれば、SA1のノードN1が3V、ノードN2が0Vになり、"1"が書き込まれていれば、ノードN1が0V、ノードN2が3Vになる。その後、カラム選択信号CSLが0Vから3Vとなると、CMOSフリップフロップにラッチされていたデータがIO,/IOに出力される(時刻t7 )。   That is, if "0" is written in the memory cells MC21, MC51, MC81,..., The node N1 of SA1 becomes 3V and the node N2 becomes 0V, and if "1" is written, the node N1 becomes 0V. Node N2 becomes 3V. Thereafter, when the column selection signal CSL changes from 0 V to 3 V, the data latched by the CMOS flip-flop is output to IO and / IO (time t7).

読み出し動作を通じてBL1A ,BL3A ,BL5A …は0Vに接地するので、ビット線間容量結合に起因する雑音は低減される。   .. Are grounded to 0 V throughout the read operation, so that noise due to capacitive coupling between bit lines is reduced.

同様に、メモリセルユニット(3) 内のメモリセルMC31,MC61,MC91…のデータをビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …に読み出す場合のタイミングを、図54に示す。SG3をVsgl 、SG1,2はVsgh にすればメモリセルユニット(3) を選択、メモリセルユニット(1)(2)を非選択にすることができる。   Similarly, FIG. 54 shows the timing when the data of the memory cells MC31, MC61, MC91... In the memory cell unit (3) is read out to the bit lines BL2A, BL4A, BL6A. If SG3 is set to Vsgl and SG1 and SG2 are set to Vsgh, the memory cell unit (3) can be selected and the memory cell units (1) and (2) can be deselected.

読み出し動作のタイミングは任意性を有する。例えば図55のように時刻t5 にビット線とセンスアンプを接続するトランスファゲートをオンにしてビット線、ダミービット線の電位をセンスアンプのノードN1,N2に転送した後、トランスファゲートをオフにしてもよい。この場合ビット線、ダミービット線がセンスアンプから切り離されるので、センスアンプの負荷容量が減少し、センス及びデータラッチ時にノードN1,N2の電位は急速に決定されることになる。   The timing of the read operation is arbitrary. For example, as shown in FIG. 55, at time t5, the transfer gate connecting the bit line and the sense amplifier is turned on to transfer the potentials of the bit line and the dummy bit line to the nodes N1 and N2 of the sense amplifier, and then the transfer gate is turned off. Is also good. In this case, since the bit line and the dummy bit line are disconnected from the sense amplifier, the load capacitance of the sense amplifier decreases, and the potentials of the nodes N1 and N2 are rapidly determined during sensing and data latching.

上記実施の形態では例えばメモリセルMC11,MC41,MC71…を読み出す際にはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をプリチャージ、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …を接地し、メモリセルのデータをビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に読み出している。メモリセルユニットの両端に接続するビット線のどちらにデータを読み出すかは任意性を有する。例えばメモリセルMC11,MC41,MC71…を読み出す際にビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …をプリチャージ、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …を接地して、メモリセルのデータをビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …に読み出してもよい。   In the above embodiment, for example, when reading out the memory cells MC11, MC41, MC71,..., The bit lines BL1A, BL3A, BL5A... Are precharged, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A. The data is read out to BL1A, BL3A, BL5A... Which of the bit lines connected to both ends of the memory cell unit is used to read data is arbitrary. For example, when reading out the memory cells MC11, MC41, MC71,..., The bit lines BL0A, BL2A, BL4A... Are precharged, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. ... may be read.

<書き込み>
本実施の形態の書き込み動作を以下で説明する。
<Write>
The write operation of the present embodiment will be described below.

図50のメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込みを行う場合の書き込み手順を以下で説明する。   The writing procedure when writing to the memory cells MC11, MC41, MC71,... In the memory cell unit (1) of FIG. 50 will be described below.

選択ゲートSG2,3は0Vにして、選択ゲートSG2をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てOFFにする。SG1,CG1〜CG8をVcc、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …をVccにして書き込みを行うページのチャネルをVcc−Vth(選択MOSトランジスタでのしきい値電圧落ちのためにビット線電位Vccよりも小さくなる。)にプリチャージする。ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …はVccにしてもよいし、0Vにしてもよく、任意の電圧に設定すればよい。   The selection gates SG2 and SG3 are set to 0V, and all the selection MOS transistors using the selection gate SG2 as a gate electrode are turned off. SG1 and CG1 to CG8 are set to Vcc, and the bit lines BL1A, BL3A, BL5A. Precharge). The bit lines BL0A, BL2A, BL4A,... May be set to Vcc or 0V, and may be set to an arbitrary voltage.

その後、選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)にすると、I-type 選択MOSトランジスタST11,ST41,ST71…はオンするが、E-type 選択MOSトランジスタはオフするので、書き込まないメモリセルMC21,MC31,MC51,MC61…のチャネルはビット線から充電を行った電位Vcc−Vthでフローティングになる。   Thereafter, when the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), the I-type selection MOS transistors ST11, ST41, ST71... Are turned on, but the E-type selection MOS transistors are turned off. The channels of MC31, MC51, MC61,... Float at the potential Vcc-Vth charged from the bit line.

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込むデータは、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から与える。例えば、メモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A を0Vにすると、I-type 選択MOSトランジスタST11がオンしてメモリセルMC11のチャネルは0Vになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合にはビット線BL1A を3Vにすると、I-type 選択MOSトランジスタST11はオフしメモリセルMC11のチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …はVccにしてもよいし、0Vにしてもよく、任意の電圧に設定すればよい。   Data to be written into the memory cells MC11, MC41, MC71,... In the memory cell unit (1) is given from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,. For example, when writing "0" to the memory cell MC11, when the bit line BL1A is set to 0V, the I-type selection MOS transistor ST11 is turned on, and the channel of the memory cell MC11 is set to 0V. When "1" is written to the memory cell MC11, when the bit line BL1A is set to 3 V, the I-type selection MOS transistor ST11 is turned off, and the channel of the memory cell MC11 becomes floating at Vcc-Vth. The bit lines BL0A, BL2A, BL4A,... May be set to Vcc or 0V, and may be set to an arbitrary voltage.

選択ゲートSG1をVccからVsgl (I-type 選択MOSトランジスタのしきい値電圧よりも大きいが、E-type 選択MOSトランジスタよりも小さい電圧。例えば1.5V)にした後、制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込まないメモリセルMC21,MC31,MC51,MC61…、及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(8V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルはビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG1 is changed from Vcc to Vsgl (a voltage higher than the threshold voltage of the I-type selection MOS transistor but lower than the E-type selection MOS transistor, for example, 1.5 V), the control gates CG1 to CG8 are turned on. From Vcc to the intermediate potential VM (about 10 V). Then, since the channels of the memory cells MC21, MC31, MC51, MC61,... To which no data is to be written and the memory cells MC11, MC41, MC71, etc. to which "1" is to be written are in a floating state, the capacitance coupling between the control gate and the channel causes Vcc-Vth. To an intermediate potential (about 8 V). The channels of the memory cells MC11, MC41, MC71,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルユニット(2)(3)内のメモリセル、及び"1"書き込みを行うメモリセルユニット(1) 内のメモリセルのチャネルは中間電位(8V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なのでこれらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルのチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell in which writing is not selected and "1" is written rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V). Then, the channels of the memory cells in the memory cell units (2) and (3) to which no data is to be written and the memory cells in the memory cell unit (1) to which "1" is to be written are set at the intermediate potential (about 8 V), and the control gate CG1 is set at Vpp. (About 20V), these memory cells are not written. However, since the channel of the memory cell for writing "0" is 0V and the control gate is Vpp (about 20V), electrons are injected from the substrate into the floating gate to "0". Writing is performed.

ここで、タイミング図を用いて本実施の形態の書き込み動作をより詳細に説明する。図56は、メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11(及びメモリセルMC41,MC71…)を書き込む場合のタイミング図である。   Here, the write operation of this embodiment will be described in more detail with reference to a timing chart. FIG. 56 is a timing chart when the memory cell MC11 (and the memory cells MC41, MC71,...) In the memory cell unit (1) is written.

メモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込むデータはセンスアンプ回路(前記図7のSA2)にラッチされている。つまり、"0"書き込みの場合にはノードN1は0V、N2は3V、"1"書き込みの場合にはノードN1は3V、N2は0Vになる。   The data to be written into the memory cells MC11, MC41, MC71,... In the memory cell unit (1) is latched by the sense amplifier circuit (SA2 in FIG. 7). That is, in the case of "0" write, the node N1 is at 0V, N2 is 3V, and in the case of "1" write, the node N1 is at 3V and N2 is at 0V.

書き込み動作に入ると、まず時刻t1 にSG1をVss、SG2,SG3,CG1〜CG8をVccにする。本実施の形態ではメモリセルユニット(1) 内のメモリセルMC11,MC41,MC71…に書き込みを行う際には、メモリセルユニット(2)(3)内のメモリセルには書き込みを行わない。この例では、メモリセルMC21,MC31,MC51,MC61…のチャネルをビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …から充電する。   At the time of writing operation, SG1 is set to Vss and SG2, SG3, CG1 to CG8 are set to Vcc at time t1. In this embodiment, when writing to the memory cells MC11, MC41, MC71,... In the memory cell unit (1), writing is not performed to the memory cells in the memory cell units (2) and (3). In this example, the channels of the memory cells MC21, MC31, MC51, MC61,... Are charged from the bit lines BL0A, BL2A, BL4A,.

本実施の形態では、ビット線BL0A ,BL2A ,BL4A …を前記図6のセンスアンプSA1のVA1からVccに充電する。その結果、非選択メモリセルのチャネルはVcc−Vthに充電される。この時、書き込みを行うメモリセルのチャネルもVcc−Vthに充電される。このようにメモリセルユニット(2)(3)のメモリセルのチャネルをVcc(−Vth)に充電する方法としては、BL0A ,BL2A ,BL4A …から充電してもよいし、BL1A ,BL3A ,BL5A から充電してもよい。   In this embodiment, the bit lines BL0A, BL2A, BL4A... Are charged from VA1 to Vcc of the sense amplifier SA1 in FIG. As a result, the channel of the unselected memory cell is charged to Vcc-Vth. At this time, the channel of the memory cell to be written is also charged to Vcc-Vth. As described above, as a method of charging the channels of the memory cells of the memory cell units (2) and (3) to Vcc (-Vth), the channels may be charged from BL0A, BL2A, BL4A... Or from BL1A, BL3A and BL5A. You may charge it.

一方、ビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …に対してはセンスアンプ回路SA2にラッチされたデータに応じて、VccかVss(0V)の電位を与えられる。これによって、例えばメモリセルMC11に"0"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A を0VにしてメモリセルMC11のチャネルを0Vにすることになる。メモリセルMC11に"1"書き込みを行う場合には、ビット線BL1A をVcc(例えば3V)にしてメモリセルMC11のチャネルをVcc−Vthに充電することになる。   On the other hand, a potential of Vcc or Vss (0 V) is applied to the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,... According to the data latched in the sense amplifier circuit SA2. Thus, for example, when "0" is written to the memory cell MC11, the bit line BL1A is set to 0V and the channel of the memory cell MC11 is set to 0V. When "1" is written to the memory cell MC11, the bit line BL1A is set to Vcc (for example, 3 V), and the channel of the memory cell MC11 is charged to Vcc-Vth.

ビット線充電後、選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)、SG2,3をVss(例えば0V)にする。選択ゲートSG2,3をゲート電極とする選択MOSトランジスタは全てオフになる。書き込みを行わないメモリセルユニット(2)(3)内のSG1をゲート電極とする選択MOSトランジスタはE-type なのでオフし、メモリセルユニット(2)(3)内のメモリセルのチャネルはVcc−Vthでフローティングになる。   After the bit line is charged, the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), and SG2 and SG3 are set to Vss (for example, 0 V). The selection MOS transistors having the selection gates SG2 and SG3 as gate electrodes are all turned off. The selection MOS transistor having the gate electrode SG1 in the memory cell units (2) and (3) where writing is not performed is turned off because of the E-type, and the channel of the memory cell in the memory cell units (2) and (3) is Vcc−. Floating at Vth.

"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…の選択MOSトランジスタST11,ST41,ST71…のメモリセル側のドレインはVcc−Vth(例えばI-type トランジスタのしきい値電圧を0.5Vとすると、3−0.5=2.5V)、ビット線コンタクト側のソースはVcc(例えば3V)、選択ゲートSG1はVsgl (例えば1.5V)なので、選択MOSトランジスタST11,ST41,ST71…はオフする。その結果、書き込み非選択セルと同様に、メモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルはフローティングになる。   The drains of the select MOS transistors ST11, ST41, ST71,... Of the memory cells MC11, MC41, MC71,... To which "1" is written are Vcc-Vth (for example, the threshold voltage of the I-type transistor is 0.5V. Then, since the source on the bit line contact side is Vcc (for example, 3 V) and the selection gate SG1 is Vsgl (for example, 1.5 V), the selection MOS transistors ST11, ST41, ST71,. I do. As a result, the channels of the memory cells MC11, MC41, MC71,.

メモリセルMC11,MC41,MC71…に"0"書き込みを行う場合には、選択MOSトランジスタST11,ST41,ST71…の選択ゲートSG1はVsgl (例えば1.5V)、ソース,ドレインは0Vなので、選択MOSトランジスタST11,ST41,ST71…はオンして、メモリセルのチャネルは0Vが保たれる。   When writing "0" to the memory cells MC11, MC41, MC71,..., The selection gate SG1 of the selection MOS transistors ST11, ST41, ST71,. The transistors ST11, ST41, ST71,... Are turned on, and the channel of the memory cell is maintained at 0V.

選択ゲートSG1をVsgl (例えば1.5V)にした後、時刻t2 に制御ゲートCG1〜CG8をVccから中間電位VM (10V程度)にする。そうすると、書き込み非選択のメモリセル、及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルはフローティング状態なので、制御ゲート−チャネル間の容量結合によって、Vcc−Vthから中間電位(8V程度)に上昇する。"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルはビット線が0Vなので0Vである。   After the selection gate SG1 is set to Vsgl (for example, 1.5 V), the control gates CG1 to CG8 are changed from Vcc to the intermediate potential VM (about 10 V) at time t2. Then, since the channels of the memory cells not selected for writing and the memory cells MC11, MC41, MC71... For writing "1" are in a floating state, the intermediate potential (about 8 V) from Vcc-Vth due to the capacitive coupling between the control gate and the channel. ) To rise. The channels of the memory cells MC11, MC41, MC71,... To which "0" is written are at 0V because the bit lines are at 0V.

書き込み非選択及び"1"書き込みを行うメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位に昇圧した後に、時刻t3 に制御ゲートCG1を中間電位VM から書き込み電圧Vpp(20V)に昇圧する。そうすると、書き込まないメモリセルユニット(2)(3)内のメモリセル、及び"1"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルは中間電位(10V程度)、制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なのでこれらのメモリセルは書き込まれないが、"0"書き込みを行うメモリセルMC11,MC41,MC71…のチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので基板から浮遊ゲートに電子が注入されて"0"書き込みが行われる。   After the channel of the memory cell performing the write non-selection and "1" write rises from Vcc-Vth to the intermediate potential, the control gate CG1 is boosted from the intermediate potential VM to the write voltage Vpp (20 V) at time t3. Then, the channels of the memory cells in the memory cell units (2) and (3) where no writing is performed and the memory cells MC11, MC41, MC71... For which "1" is to be written are at the intermediate potential (about 10 V), and the control gate CG1 is at Vpp (20 V Therefore, these memory cells are not written. However, since the channels of the memory cells MC11, MC41, MC71... For writing "0" are 0 V and the control gate is Vpp (about 20 V), electrons are injected from the substrate into the floating gate. "0" is written.

書き込み終了後、制御ゲート,選択ゲート,ビット線が順次放電されて書き込み動作は終了する。   After the writing is completed, the control gate, the selection gate, and the bit line are sequentially discharged, and the writing operation ends.

メモリセルユニット(2) 内のメモリセルMC21,MC51,MC81…を書き込む場合には、同様にメモリセルユニット(1)(3)のメモリセルのチャネルをVcc(又はVcc−Vth)に充電後、選択ゲートSG1をVss、SG2をVsgl 、SG3をVsgh にし、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をVcc又はVssにすることにより、メモリセルMC21,MC51,MC81…にデータを転送すればよい。   When writing the memory cells MC21, MC51, MC81,... In the memory cell unit (2), the channels of the memory cells of the memory cell units (1) and (3) are similarly charged to Vcc (or Vcc-Vth). Data may be transferred to the memory cells MC21, MC51, MC81,... By setting the selection gate SG1 to Vss, SG2 to Vsgl, SG3 to Vsgh, and the bit lines BL2A, BL4A, BL6A.

メモリセルユニット(3) 内のメモリセルMC31,MC61,MC91…を書き込む場合には、同様にメモリセルユニット(1)(2)のメモリセルのチャネルをVcc(又はVcc−Vth)に充電後、選択ゲートSG1をVss、SG3をVsgl 、SG2をVsgh にし、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …をVcc又はVssにすることにより、メモリセルMC31,MC61,MC91…にデータを転送すればよい。   When writing the memory cells MC31, MC61, MC91... In the memory cell unit (3), similarly, after charging the channels of the memory cells of the memory cell units (1) and (2) to Vcc (or Vcc-Vth), The data may be transferred to the memory cells MC31, MC61, MC91,... By setting the selection gate SG1 to Vss, SG3 to Vsgl, SG2 to Vsgh, and the bit lines BL2A, BL4A, BL6A to Vcc or Vss.

書き込み終了後は、書き込みが十分に行われたかを調べる書き込みベリファイ動作が行われる(図57)。メモリセルユニット(1) のベリファイ読み出しでは読み出し時と同様に、メモリセルユニット(1) のみを選択するために選択ゲートSG1がVsgl 、SG2,3がVsgh となる。ベリファイ読み出しではプリチャージ電位からビット線を放電後、書き込みデータによってビット線の再充電が行われ、その後ビット線電位をセンスすることによって再書き込みデータがセンスアンプにラッチされる。ベリファイ動作時のセンスアンプの動作、ビット線の再充電の詳細は、例えば文献(T.Tanaka,et al., IEEE J.Solid-State Circuit,vol29,pp.1366-1373,1994 )に記されている。   After the end of the write, a write verify operation for checking whether the write has been performed sufficiently is performed (FIG. 57). In the verify read operation of the memory cell unit (1), as in the read operation, the select gate SG1 is set to Vsgl and SG2 and SG3 are set to Vsgh in order to select only the memory cell unit (1). In the verify read, after the bit line is discharged from the precharge potential, the bit line is recharged by the write data, and then the rewrite data is latched by the sense amplifier by sensing the bit line potential. The details of the operation of the sense amplifier during the verify operation and the recharging of the bit line are described in, for example, a document (T. Tanaka, et al., IEEE J. Solid-State Circuit, vol. 29, pp. 1366-1373, 1994). ing.

上記実施の形態ではカラム方向のメモリセル数の1/3個のメモリセルに同時に書き込みを行う。つまり、3つのメモリセルユニットのうちで、同時に書き込みを行うメモリセルユニットは1つのみである。   In the above embodiment, writing is performed simultaneously to one third of the number of memory cells in the column direction. That is, only one of the three memory cell units performs writing simultaneously.

本実施の形態によれば、3つのメモリセルユニットのうち2つのメモリセルユニットにほぼ同時に書き込みを行うことができる。例えば、選択ゲートSG1,SG2を共にVsgl (例えば1.5V)、SG3をVsgh にすればよい。そうすると選択ゲートSG1,SG2をゲート電極とするE-type 選択MOSトランジスタはオフになり、I-type 選択MOSトランジスタはオンになる。メモリセルユニット(1) のメモリセルMC11,MC41,MC71…の書き込みデータはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から転送される。   According to the present embodiment, writing can be performed almost simultaneously on two of the three memory cell units. For example, both the selection gates SG1 and SG2 may be set to Vsgl (for example, 1.5 V), and SG3 may be set to Vsgh. Then, the E-type selection MOS transistor using the selection gates SG1 and SG2 as gate electrodes is turned off, and the I-type selection MOS transistor is turned on. The write data of the memory cells MC11, MC41, MC71,... Of the memory cell unit (1) is transferred from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A,.

つまり、"0"書き込みの場合にはビット線と書き込むメモリセルのチャネルが0Vになり、"1"書き込みの場合にはビット線がVccになり、チャネルはVcc−Vthでフローティングになる。同様に、メモリセルユニット(2) のメモリセルMC21,MC51,MC81…の書き込みデータは、ビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …から転送される。   That is, in the case of "0" writing, the bit line and the channel of the memory cell to be written become 0 V, and in the case of "1" writing, the bit line becomes Vcc, and the channel floats at Vcc-Vth. Similarly, the write data of the memory cells MC21, MC51, MC81,... Of the memory cell unit (2) is transferred from the bit lines BL2A, BL4A, BL6A,.

同様に、SG1,3をVsgl 、SG2をVsgh にすれば、メモリセルユニット(1)(3)にほぼ同時に書き込みを行うことができる。この場合、メモリセルユニット(1) のメモリセルにはビット線BL1A ,BL3A ,BL5A …から、メモリセルユニット(3) のメモリセルにはビット線BL2A ,BL4A ,BL6A …からデータが転送される。   Similarly, if SG1 and SG2 are set to Vsgl and SG2 is set to Vsgh, writing can be performed almost simultaneously on the memory cell units (1) and (3). In this case, data is transferred to the memory cells of the memory cell unit (1) from the bit lines BL1A, BL3A, BL5A... And to the memory cells of the memory cell unit (3) from the bit lines BL2A, BL4A, BL6A.

書き込み動作後には、書き込みが十分に行われたかを調べるベリファイリードが行われる。上記実施の形態のベリファイリード動作では、2本のビット線を用いて1つのメモリセルのデータを読み出す。つまり、3つのメモリセルユニットのうち1つのメモリセルユニットのデータをほぼ同時に読み出す。従って、2つのメモリセルユニットをほぼ同時に書き込む場合では、1回の書き込み動作につきベリファイリード動作は2回に分けて行うことになる。   After the write operation, a verify read is performed to check whether the write has been performed sufficiently. In the verify read operation of the above embodiment, data of one memory cell is read using two bit lines. That is, data of one of the three memory cell units is read out almost simultaneously. Therefore, in the case where two memory cell units are written almost simultaneously, the verify read operation is performed twice for each write operation.

2つのメモリセルユニットをほぼ同時に書き込む方法では、ベリファイリードを1メモリセルユニットずつ行うので、2つのメモリセルユニットを書き込むトータル時間はおよそTpr+2Tvfy (Tpr:書き込みパルス幅、Tvfy :1回のベリファイリード時間)である。一方、1メモリセルユニットをほぼ同時に書き込む方法では2メモリセルユニット分のデータを書き込むトータルの時間はおよそ2(Tpr+Tvfy )なので、2メモリセルユニットのデータを同時に書き込む方法の方が、書き込み動作が高速である。   In the method of writing two memory cell units almost simultaneously, the verify read is performed one memory cell unit at a time. Therefore, the total time for writing two memory cell units is approximately Tpr + 2Tvfy (Tpr: write pulse width, Tvfy: one verify read time). ). On the other hand, in the method of writing data in one memory cell unit almost simultaneously, the total time for writing data of two memory cell units is about 2 (Tpr + Tvfy), so the writing operation of the method of writing data in two memory cell units simultaneously is faster. It is.

上記実施の形態では毎ビット線毎にセンスアンプが接続するが、2本のビット線に1個のセンスアンプが接続するいわゆる共有センスアンプ方式(前記図15)にしてもよい。この場合の書き込み、読み出しのタイミング図は上記実施の形態とほぼ同じである。また、メモリセルアレイ内でのメモリセルユニットの配置も、例えば図58のように配置してもよい。   In the above embodiment, a sense amplifier is connected for each bit line, but a so-called shared sense amplifier system (FIG. 15) in which one sense amplifier is connected to two bit lines may be used. The write and read timing diagrams in this case are almost the same as those in the above embodiment. Further, the arrangement of the memory cell units in the memory cell array may be arranged as shown in FIG. 58, for example.

本発明では、1本の選択ゲートを共有する選択MOSトランジスタの中で、導通状態のものと、非導通状態のものを生じさせることができ、またそのような選択ゲートを3本用意することにより、同一選択ゲートを有するメモリセル内で選択状態のメモリセルと非選択状態のメモリセルを容易に実現できることを利用している。   According to the present invention, of the select MOS transistors sharing one select gate, a conductive MOS transistor and a non-conductive MOS transistor can be generated. By preparing three such select gates, This utilizes the fact that a selected memory cell and a non-selected memory cell can be easily realized in a memory cell having the same selection gate.

従って、選択MOSトランジスタのしきい値電圧や、選択ゲートに印加する電圧は任意性を有する。メモリセルの一端側に接続する選択MOSトランジスタがVtd1 ,Vtd2 (Vtd1 >Vtd2 )の2種類のしきい値電圧を持ち、この選択ゲートに印加する電圧がVsghd(Vsghd>Vtd1 )、Vsgld(Vtd1 >Vsgld>Vtd2 )の2種類であり、メモリセルの他端側に直列接続する選択MOSトランジスタのうちの一方はVts1 ,Vts2 (Vts1 >Vts2 )の2種類のしきい値電圧を持ち、この選択ゲートに印加する電圧はVsghs(Vsghs>Vts1 ),Vsgls(Vts1 >Vsgls>Vts2 )の2種類であり、直列接続する他方の選択MOSトランジスタはVtp1 ,Vtp2 (Vtp1 >Vtp2 )の2種類のしきい値電圧を持ち、この選択ゲートに印加する電圧はVsghp(Vsghp>Vtp1 ),Vsglp(Vtp1 >Vsglp>Vtp2 )の2種類であればよい。   Therefore, the threshold voltage of the selection MOS transistor and the voltage applied to the selection gate have arbitrary characteristics. The selection MOS transistor connected to one end of the memory cell has two threshold voltages Vtd1 and Vtd2 (Vtd1> Vtd2), and the voltages applied to the selection gate are Vsghd (Vsghd> Vtd1) and Vsgld (Vtd1>). Vsgld> Vtd2), and one of the selection MOS transistors connected in series to the other end of the memory cell has two threshold voltages Vts1 and Vts2 (Vts1> Vts2). Are two kinds of threshold voltages, Vsghs (Vsghs> Vts1) and Vsgls (Vts1> Vsgls> Vts2), and the other selection MOS transistors connected in series are two kinds of thresholds of Vtp1 and Vtp2 (Vtp1> Vtp2). The voltage applied to the select gate may be two types, Vsghp (Vsghp> Vtp1) and Vsglp (Vtp1> Vsglp> Vtp2).

上記実施の形態のようにVtd1 =Vts1 =Vtp1 ,Vtd2 =Vts2 =Vtp2 ,Vsghd=Vsghs=Vsghp,Vsgld=Vsgls=Vsglpでなくてもよく、しきい値電圧及び選択ゲート印加電圧の設定の仕方には大いに任意性を有する。例えば、メモリセルの一端側の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2Vと0.5Vの2種類とし、メモリセルの他端側の直列接続する一方の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を2.5Vと1Vの2種類、他方のしきい値を0.8Vと3.5Vの2種類として、メモリセルの一端側の選択ゲートに印加する電圧をVsgh=3V,Vsgl =1.5V、メモリセルの他端側の直列接続する選択ゲートの一方に印加する電圧をVsgh =3V,Vsgl =1.2V、他方に印加する電圧をVsgh =4V,Vsgl =3Vとしてもよい。   As in the above embodiment, Vtd1 = Vts1 = Vtp1, Vtd2 = Vts2 = Vtp2, Vsghd = Vsghs = Vsghp, Vsgld = Vsgls = Vsglp. Is highly arbitrary. For example, the threshold voltage of the select MOS transistor at one end of the memory cell is set to two types of 2 V and 0.5 V, and the threshold voltage of one select MOS transistor connected in series at the other end of the memory cell is set to 2. Assuming that two types of 5V and 1V and the other two types of thresholds are 0.8V and 3.5V, the voltages applied to the select gate at one end of the memory cell are Vsgh = 3V, Vsgl = 1.5V, and the memory cell Vsgh = 3V, Vsgl = 1.2V and Vsgh = 4V, Vsgl = 3V may be applied to one of the selection gates connected in series at the other end of the device.

また、1つのNAND列に接続する3つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧はほぼ同じでもよい。例えば、あるNAND列に接続する3つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧を0.8V、このNAND列と選択MOSトランジスタのゲート電極を共有して隣接するNANDセルの一端側の選択MOSトランジスタのしきい値電圧を0.2V、メモリセルの他端側の直列接続する2つの選択MOSトランジスタのしきい値電圧を1.4V及び0.8V、NANDセルの一端側の選択ゲートに印加する電圧をVsgh=3V,Vsgl =0.5V、NANDセルの他端側の直列接続する2つの選択ゲートに印加する電圧をVsgh =3V,Vsgl =1.2Vとしてもよい。もちろん選択ゲートのしきい値が負の値であってもよく、また選択ゲート印加電圧が負電圧であってもよい。   The threshold voltages of the three select MOS transistors connected to one NAND string may be substantially the same. For example, the threshold voltage of three select MOS transistors connected to a certain NAND string is 0.8 V, and the select MOS transistor on one end side of an adjacent NAND cell shares the gate electrode of the select MOS transistor with the NAND string. The threshold voltage is 0.2 V, the threshold voltages of two selection MOS transistors connected in series at the other end of the memory cell are 1.4 V and 0.8 V, and the voltage applied to the selection gate at one end of the NAND cell is Vsgh = 3V, Vsgl = 0.5V, and voltages applied to two select gates connected in series at the other end of the NAND cell may be set to Vsgh = 3V and Vsgl = 1.2V. Of course, the threshold value of the selection gate may be a negative value, and the voltage applied to the selection gate may be a negative voltage.

Vsgh をVccよりも大きくすれば、選択MOSトランジスタのコンダクタンスの増加(つまり抵抗の減少)につながり、読み出しの際にNANDセル列を流れるセル電流が増加するので、ビット線放電時間が短くなり、その結果読み出し、書き込みのベリファイ読み出しが高速化される。Vsgh は例えばチップ内の昇圧回路でVccから昇圧すればよい。   If Vsgh is made larger than Vcc, it leads to an increase in the conductance of the selection MOS transistor (that is, a decrease in resistance), and the cell current flowing through the NAND cell array at the time of reading increases, so that the bit line discharge time becomes shorter. The result read and write verify read are speeded up. Vsgh may be boosted from Vcc by a booster circuit in the chip, for example.

選択MOSトランジスタのしきい値電圧のうち大きい方の値も電源電圧Vcc以上の電圧(例えば3.5V)に設定してもよい。この場合、読み出しやベリファイ読み出し時にのしきい値電圧を持つ選択MOSトランジスタをオンするためには、例えばチップ内部の昇圧回路を用いて選択ゲートに例えば4Vを印加すればよい。   The larger one of the threshold voltages of the selection MOS transistors may be set to a voltage equal to or higher than the power supply voltage Vcc (for example, 3.5 V). In this case, in order to turn on the selection MOS transistor having the threshold voltage at the time of reading or verify reading, for example, 4 V may be applied to the selection gate using a booster circuit inside the chip.

しきい値電圧を変える方法としては、第1の実施の形態で説明した各種の方法を理容することができる。   As a method of changing the threshold voltage, various methods described in the first embodiment can be used.

上記実施の形態ではメモリセルユニット(2) 或いはメモリセルユニット(3) を書き込む際には、SG1には0Vを与えているが、この選択ゲートをゲート電極とする選択MOSトランジスタがI-type でしきい値電圧Vt2が0.1V程度の場合(或いは負のしきい値電圧の場合)、この選択MOSトランジスタは完全にはカットオフせず、セル電流が流れる。その結果、書き込み非選択のメモリセルのチャネルがVcc−Vthから中間電位VM に昇圧されない、或いは昇圧されてもセル電流が流れることによってVM から電位が低下する。いずれにせよ書き込み非選択のメモリセルのチャネルがVM から下がることになるので、"0"に誤書き込みされる。   In the above embodiment, when writing to the memory cell unit (2) or the memory cell unit (3), 0 V is applied to SG1, but the selection MOS transistor having this selection gate as the gate electrode is of the I-type. When the threshold voltage Vt2 is about 0.1 V (or a negative threshold voltage), this select MOS transistor does not completely cut off, and a cell current flows. As a result, the channel of the memory cell not selected for writing is not boosted from Vcc-Vth to the intermediate potential VM, or even if boosted, the cell current flows and the potential drops from VM. In any case, since the channel of the memory cell not selected for writing falls from VM, erroneous writing to "0" is performed.

I-type トランジスタのカットオフ特性を向上させるためには、書き込み時に書き込みデータを与えないビット線(図50のメモリセルユニット(2) 或いは(3) に書き込みを行う場合にはBL1A ,BL3A ,BL5A …)に例えば0.5V程度の電圧を加えればよい。選択MOSトランジスタのソースに0.5V印加すれば、ソース−基板間の電位差が−0.5Vになり、基板バイアス効果でI-type トランジスタのしきい値電圧が増加するのでI-type トランジスタのゲートに0V印加した時のカットオフ特性が向上する。   In order to improve the cut-off characteristic of the I-type transistor, it is necessary to write data to a bit line to which write data is not applied at the time of writing (BL1A, BL3A, BL5A when writing to the memory cell unit (2) or (3) in FIG. 50). ..) May be applied, for example, a voltage of about 0.5V. When 0.5 V is applied to the source of the selection MOS transistor, the potential difference between the source and the substrate becomes -0.5 V, and the threshold voltage of the I-type transistor increases due to the body bias effect. Cutoff characteristics when 0 V is applied to the substrate.

選択MOSトランジスタのしきい値電圧のうち、小さい方(I-type )のしきい値電圧を例えば0.5Vと設定するために基板濃度を薄くする方法が考えられる。基板濃度が薄いI-type トランジスタではゲート電圧を印加しなくてもドレイン電圧を印加するとドレイン−基板間の空乏層が広がり、その結果ドレイン−基板間の空乏層とソース−基板間の空乏層がつながりやくすなる(パンチスルー)という問題点がある。I-type の選択MOSトランジスタのパンチスルー耐圧を上げるために、I-type の選択MOSトランジスタのチャネル長Lを長くしてもよい。   In order to set the smaller (I-type) threshold voltage of the selection MOS transistors to, for example, 0.5 V, a method of reducing the substrate concentration is considered. In the case of an I-type transistor having a low substrate concentration, when a drain voltage is applied without applying a gate voltage, a depletion layer between the drain and the substrate expands, and as a result, a depletion layer between the drain and the substrate and a depletion layer between the source and the substrate increase. There is a problem of connection and dullness (punch through). In order to increase the punch-through breakdown voltage of the I-type select MOS transistor, the channel length L of the I-type select MOS transistor may be increased.

(実施の形態8)
選択MOSトランジスタのしきい値は図59のようにしてもよい。E-type のしきい値は例えば2V、I-type のしきい値は例えば0.5V、D-type のしきい値は−2Vにすればよい。読み出し,書き込みの方法は、第7の実施の形態とほぼ同様であるが、D-type 選択MOSトランジスタを導通させるがE-type はオフさせる電圧Vsgl は0Vであればよい。即ち、読み出しでメモリセルユニット(1) を選択する場合にはSG1は1.5V、SG2,SG3は3V,メモリセルユニット(2) を選択する場合にはSG1,SG3は3V、SG2は0V,メモリセルユニット(3) を選択する場合にはSG1,SG2を3V、SG3を0Vにすればよい。
(Embodiment 8)
The threshold value of the selection MOS transistor may be as shown in FIG. The threshold value of the E-type may be 2 V, the threshold value of the I-type may be 0.5 V, and the threshold value of the D-type may be -2 V, for example. The method of reading and writing is almost the same as that of the seventh embodiment, but the voltage Vsgl for turning on the D-type selection MOS transistor but turning off the E-type may be 0 V. That is, when reading the memory cell unit (1), SG1 is 1.5V, SG2 and SG3 are 3V, and when selecting the memory cell unit (2), SG1 and SG3 are 3V, SG2 is 0V, When selecting the memory cell unit (3), SG1 and SG2 may be set to 3V and SG3 may be set to 0V.

書き込みの際も第1の実施の形態とほぼ同様に、メモリセルユニット(1) を書き込む場合にはSG1は1.5V、SG2,SG3は0V、メモリセルユニット(2) を書き込む場合にはSG1,SG2は0V、SG3は3V、メモリセルユニット(3) を書き込む場合にはSG1,SG3は0V、SG2は3Vにすればよい。また、選択MOSトランジスタのしきい値を−8V程度にしておけば、メモリセルユニット(2)(3)を書き込む場合に、従来のNAND型EEPROMのような(書き込み非選択のメモリセルのチャネルをフローティングにしない)書き込み方法を行うことができる。   At the time of writing, similarly to the first embodiment, when writing to the memory cell unit (1), SG1 is 1.5V, when SG2 and SG3 are 0V, when writing to the memory cell unit (2), SG1 is used. , SG2 should be 0V, SG3 should be 3V, and when writing to the memory cell unit (3), SG1 and SG3 should be 0V and SG2 should be 3V. Further, if the threshold value of the selection MOS transistor is set to about -8V, when writing to the memory cell units (2) and (3), the channel of the memory cell not to be written is selected as in the conventional NAND type EEPROM. A writing method (not floating) can be performed.

例えば、メモリセルMC51を書き込む場合にはSG1,SG2を0V,SG3をVM10 (10V程度)、CG1をVpp、CG2〜CG8をVM10 、"1"書き込みの場合、BL4A をVM8(8V程度)、"0"書き込みの場合0Vにすればよい。そうすると、"1"書き込みのメモリセルのチャネルはビット線から中間電位(8V程度)に充電されることになる。一方、この際に書き込みを行わないメモリセルユニット(1)(3)については、第7の実施の形態で記したようにメモリセルのチャネルをVccフローティングにし、制御ゲートとの間のカップリングでメモリセルのチャネルを書き込み非選択電位(VM8)にしてもよい。   For example, when writing the memory cell MC51, SG1 and SG2 are set to 0V, SG3 is set to VM10 (about 10V), CG1 is set to Vpp, CG2 to CG8 are set to VM10, and when "1" is written, BL4A is set to VM8 (about 8V). In the case of writing "0", the voltage may be set to 0V. Then, the channel of the memory cell to which "1" is written is charged to an intermediate potential (about 8 V) from the bit line. On the other hand, as for the memory cell units (1) and (3) in which writing is not performed at this time, the channel of the memory cell is set to the Vcc floating state as described in the seventh embodiment, and the coupling with the control gate is performed. The channel of the memory cell may be set at the write non-selection potential (VM8).

本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various other modifications can be made in the implementation stage without departing from the spirit of the invention. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.

また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   Further, for example, even if some components are deleted from all the components shown in each embodiment, the problem described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the effects of the invention can be solved. Is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

第1の実施の形態に係わるNANDセル型EEPROMの構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a NAND cell type EEPROM according to a first embodiment. 第1の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a memory cell array according to the first embodiment; 第1の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a memory cell array according to the first embodiment; 第1の実施の形態のメモリセルアレイのn型拡散層とメモリセルのソース・ゲート・ドレイン領域及び、n型拡散層とビット線を接続するコンタクトを示す図FIG. 5 is a diagram showing an n-type diffusion layer of the memory cell array according to the first embodiment, source / gate / drain regions of the memory cell, and contacts for connecting the n-type diffusion layer to bit lines. 第1の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図FIG. 4 is a timing chart for explaining a data read operation according to the first embodiment; 第1の実施の形態のセンスアンプ回路の回路図Circuit diagram of the sense amplifier circuit according to the first embodiment 第1の実施の形態のセンスアンプ回路の回路図Circuit diagram of the sense amplifier circuit according to the first embodiment 第1の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図FIG. 4 is a timing chart for explaining a data read operation according to the first embodiment; 第1の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図FIG. 4 is a timing chart for explaining a data read operation according to the first embodiment; 第1の実施の形態のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図FIG. 6 is a timing chart for explaining a data write operation according to the first embodiment; 第1の実施の形態のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図FIG. 6 is a timing chart for explaining a data write operation according to the first embodiment; 第1の実施の形態のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図FIG. 6 is a timing chart for explaining a data write operation according to the first embodiment; 第1の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a memory cell array according to the first embodiment; 第1の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a memory cell array according to the first embodiment; 第1の実施の形態のセンスアンプ回路の回路図Circuit diagram of the sense amplifier circuit according to the first embodiment 第2の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 2nd Embodiment. 第1の実施の形態のメモリセルアレイのn型拡散層とメモリセルのソース・ゲート・ドレイン領域及び、n型拡散層とビット線を接続するコンタクトを示す図FIG. 5 is a diagram showing an n-type diffusion layer of the memory cell array according to the first embodiment, source / gate / drain regions of the memory cell, and contacts for connecting the n-type diffusion layer to bit lines. 第2の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図FIG. 9 is a timing chart for explaining a data read operation according to the second embodiment. 第2の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図FIG. 9 is a timing chart for explaining a data read operation according to the second embodiment. 第2の実施の形態のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図FIG. 9 is a timing chart for explaining a data write operation according to the second embodiment. 第2の実施の形態のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図FIG. 9 is a timing chart for explaining a data write operation according to the second embodiment. 第2の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 4th Embodiment 第5の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 5th Embodiment. 第6の実施の形態のメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array of 6th Embodiment. 本発明の請求項2を説明するためのメモリセルアレイの図FIG. 3 is a diagram of a memory cell array for explaining claim 2 of the present invention. 本発明の請求項2を説明するためのメモリセルアレイの図FIG. 3 is a diagram of a memory cell array for explaining claim 2 of the present invention. 本発明の請求項3を説明するためのメモリセルアレイの図FIG. 4 is a diagram of a memory cell array for explaining claim 3 of the present invention. 本発明の請求項3を説明するためのメモリセルアレイの図FIG. 4 is a diagram of a memory cell array for explaining claim 3 of the present invention. 本発明の請求項7を説明するためのメモリセルアレイの図FIG. 7 is a diagram of a memory cell array for explaining claim 7 of the present invention. 本発明のメモリセルユニット及びメモリセル部の一実施の形態を示す図FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a memory cell unit and a memory cell unit of the present invention. 本発明のメモリセルユニット及びメモリセル部の一実施の形態を示す図FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a memory cell unit and a memory cell unit of the present invention. 本発明のメモリセルユニット及びメモリセル部の一実施の形態を示す図FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a memory cell unit and a memory cell unit of the present invention. 本発明のメモリセルユニット及びメモリセル部の一実施の形態を示す図FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a memory cell unit and a memory cell unit of the present invention. 従来のNAND型EEPROMのセル構成を示す平面図と等価回路図Plan view and equivalent circuit diagram showing a cell configuration of a conventional NAND type EEPROM 図34(a)のA−A'及びB−B'断面図AA ′ and BB ′ cross-sectional view of FIG. 従来のNAND型EEPROMのメモリセルアレイの等価回路図Equivalent circuit diagram of a conventional NAND-type EEPROM memory cell array 従来のNAND型EEPROMのメモリセルアレイのn型拡散層とメモリセルのソース・ゲート・ドレイン領域及び、n型拡散層とビット線を接続するコンタクトを示す図FIG. 3 is a diagram showing an n-type diffusion layer of a memory cell array of a conventional NAND-type EEPROM, source / gate / drain regions of the memory cell, and a contact connecting the n-type diffusion layer to a bit line; 従来の問題点を説明するためのもので、メモリセルのしきい値とビット線放電時間との関係を示す図FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional problem and showing a relationship between a threshold value of a memory cell and a bit line discharge time 従来の問題点を説明するためのもので、メモリセルアレイ構成を示す図FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional problem and showing a memory cell array configuration. 従来の問題点を説明するためのもので、メモリセルアレイ構成を示す図FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional problem and showing a memory cell array configuration. 従来の問題点を説明するためのもので、メモリセルのしきい値とビット線放電時間との関係を示す図FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional problem and showing a relationship between a threshold value of a memory cell and a bit line discharge time. 第7の実施の形態に係わるサブアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the subarray concerning 7th Embodiment. 第7の実施の形態に係わるメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array concerning 7th Embodiment 第7の実施の形態のメモリセルユニットの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell unit of 7th Embodiment 第7の実施の形態のメモリセルユニットの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell unit of 7th Embodiment 第7の実施の形態のメモリセル部の構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell part of 7th Embodiment 第7の実施の形態のメモリセル部の構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell part of 7th Embodiment 第7の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図A timing chart for explaining a data read operation of the seventh embodiment 第7の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図A timing chart for explaining a data read operation of the seventh embodiment 第7の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図A timing chart for explaining a data read operation of the seventh embodiment 第7の実施の形態のデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図A timing chart for explaining a data read operation of the seventh embodiment 第7の実施の形態のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図FIG. 17 is a timing chart for explaining a data write operation according to the seventh embodiment. 第7の実施の形態の書き込みベリファイリード動作を説明するためのタイミング図FIG. 17 is a timing chart for explaining the write verify read operation of the seventh embodiment. 第7の実施の形態に係わるメモリセルアレイの別の構成例を示す図FIG. 14 is a diagram showing another configuration example of the memory cell array according to the seventh embodiment. 第8の実施の形態に係わるメモリセルアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the memory cell array concerning 8th Embodiment

符号の説明Explanation of reference numerals

1…メモリセルアレイ
2…センスアンプ回路
3…ロウデコーダ
4…カラムデコーダ
5…アドレスバッファ
6…I/ Oセンスアンプ
7…データ入出力バッファ
8…基板電位制御回路
Reference Signs List 1 memory cell array 2 sense amplifier circuit 3 row decoder 4 column decoder 5 address buffer 6 I / O sense amplifier 7 data input / output buffer 8 substrate potential control circuit

Claims (10)

1個又は複数個の不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、
このメモリセル部とのデータ転送を行う信号線と、
前記信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲートに印加することによって、書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、書き込みゲート電圧が前記メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記メモリセルのチャネルとその制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell unit composed of one or more nonvolatile memory cells;
A signal line for performing data transfer with the memory cell portion,
A selection transistor disposed between the signal line and the memory cell unit,
In the case of a write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line, and a write non-selection voltage is applied to the gate of the selection transistor by applying a select gate voltage higher than the write non-selection voltage to the memory cell. And a write gate voltage is applied to a control gate of the memory cell to generate a write-inhibited channel voltage boosted by capacitive coupling between the channel of the memory cell and its control gate. Nonvolatile semiconductor memory device.
1個又は複数個の不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、
このメモリセル部とのデータ転送を行う信号線と、
前記信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲート及び前記メモリセルの制御ゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、そして、書き込みゲート電圧が前記メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記メモリセルのチャネルとその制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell unit composed of one or more nonvolatile memory cells;
A signal line for performing data transfer with the memory cell portion,
A selection transistor disposed between the signal line and the memory cell unit,
In the case of a write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-selection voltage is applied to the gate of the select transistor and the control gate of the memory cell. A write non-selection voltage is transferred to the channel of the memory cell section, and a write gate voltage is applied to the control gate of the memory cell, and the write inhibit is boosted by capacitive coupling between the channel of the memory cell and its control gate. A nonvolatile semiconductor memory device for generating a channel voltage.
複数個の直列接続された不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、
このメモリセル部とのデータ転送を行う共通信号線と、
前記共通信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記共通信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、
そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell unit composed of a plurality of serially connected nonvolatile memory cells,
A common signal line for performing data transfer with the memory cell portion,
A selection transistor disposed between the common signal line and the memory cell unit,
In the case of the write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the common signal line, and a write non-selection voltage is applied to the gate of the selection transistor by applying a select gate voltage higher than the write non-selection voltage. Transferred to the channel of the memory cell part,
Then, a pass voltage is applied to the control gate of the unselected memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, and the channels of the plurality of memory cells and the control gate therefor are applied. A non-volatile semiconductor memory device which generates a write-inhibited channel voltage boosted by capacitive coupling.
複数個の直列接続された不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、
このメモリセル部とのデータ転送を行う共通信号線と、
前記共通信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲート及び前記メモリセルの制御ゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、
そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell unit composed of a plurality of serially connected nonvolatile memory cells,
A common signal line for performing data transfer with the memory cell portion,
A selection transistor disposed between the common signal line and the memory cell unit,
In the case of a write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-selection voltage is applied to the gate of the select transistor and the control gate of the memory cell. A write non-selection voltage is transferred to a channel of the memory cell unit,
Then, a pass voltage is applied to the control gate of the unselected memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, and the channels of the plurality of memory cells and the control gate therefor are applied. A non-volatile semiconductor memory device which generates a write-inhibited channel voltage boosted by capacitive coupling.
複数個の直列接続された不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、
このメモリセル部とのデータ転送を行う共通信号線と、
前記共通信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
書き込み選択動作の場合には、書き込み選択電圧が前記信号線に印加されることで、前記メモリセル部のチャネルに転送され、
書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタのゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、
そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell unit composed of a plurality of serially connected nonvolatile memory cells,
A common signal line for performing data transfer with the memory cell portion,
A selection transistor disposed between the common signal line and the memory cell unit,
In the case of a write selection operation, a write selection voltage is transferred to the channel of the memory cell portion by being applied to the signal line,
In the case of the write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-selection voltage is applied to the gate of the select transistor. Transferred to the cell part channel,
Then, a pass voltage is applied to the control gate of the unselected memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, and the channels of the plurality of memory cells and the control gate therefor are applied. A non-volatile semiconductor memory device which generates a write-inhibited channel voltage boosted by capacitive coupling.
複数個の直列接続された不揮発性メモリセルから構成されるメモリセル部と、
このメモリセル部とのデータ転送を行う共通信号線と、
前記共通信号線と前記メモリセル部との間に配置された選択トランジスタとを備え、
書き込み選択動作の場合には、書き込み選択電圧が前記信号線に印加されることで、前記メモリセル部のチャネルに転送され、
書き込み禁止動作の場合には、書き込み非選択電圧が前記信号線に印加され、書き込み非選択電圧よりも高い選択ゲート電圧を前記選択トランジスタの及び前記メモリセルの制御ゲートに印加することによって、この書き込み非選択電圧が前記メモリセル部のチャネルに転送され、
そして、パス電圧が非選択メモリセルの制御ゲートに印加され、前記パス電圧よりも高い書き込み電圧が選択メモリセルの制御ゲートに印加されて、前記複数個のメモリセルのチャネルとそられの制御ゲートの容量結合によって昇圧された書き込み禁止チャネル電圧を発生することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell unit composed of a plurality of serially connected nonvolatile memory cells,
A common signal line for performing data transfer with the memory cell portion,
A selection transistor disposed between the common signal line and the memory cell unit,
In the case of a write selection operation, a write selection voltage is transferred to the channel of the memory cell portion by being applied to the signal line,
In the case of a write inhibit operation, a write non-selection voltage is applied to the signal line, and a select gate voltage higher than the write non-selection voltage is applied to the select transistor and the control gate of the memory cell. A non-selection voltage is transferred to a channel of the memory cell unit,
Then, a pass voltage is applied to the control gate of the unselected memory cell, and a write voltage higher than the pass voltage is applied to the control gate of the selected memory cell, and the channels of the plurality of memory cells and the control gate therefor are applied. A non-volatile semiconductor memory device which generates a write-inhibited channel voltage boosted by capacitive coupling.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記書き込み非選択電圧は、電源電圧、または電源電圧から降圧あるいは昇圧されたチップ内電源電圧である事を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the write non-selection voltage is a power supply voltage or a power supply voltage in a chip that is stepped down or boosted from the power supply voltage. 8. Nonvolatile semiconductor memory device. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記選択ゲート電圧は、少なくとも前記メモリセルや前記選択トランジスタのしきい電圧だけ、書き込み非選択電圧よりも高いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 8. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 1, wherein the select gate voltage is higher than a write non-select voltage by at least a threshold voltage of the memory cell or the select transistor. A nonvolatile semiconductor memory device characterized by the above-mentioned. 請求項5又は請求項6に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記書き込み選択電圧は、前記書き込み非選択電圧よりも低いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the write selection voltage is lower than the write non-selection voltage. 請求項5又は請求項6に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記書き込み選択電圧は、0Vであって、電源電圧、または電源電圧から降圧あるいは昇圧されたチップ内電源電圧である事を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the write selection voltage is 0 V, and is a power supply voltage or an in-chip power supply voltage stepped down or boosted from the power supply voltage. Nonvolatile semiconductor memory device.
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