JP2006351112A - Semiconductor device - Google Patents

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Yoshinori Sakamoto
善徳 坂本
Hidefumi Mukoda
英史 向田
Toshiaki Nishimoto
敏明 西本
Ryosuke Enomoto
亮介 榎本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To raise efficiency of write back processing to a nonvolatile memory transistor in an over-erasure state. <P>SOLUTION: A semiconductor device has a plurality of pages, to each of which a plurality of nonvolatile memory transistors are assigned per wordline. In the nonvolatile memory transistor, threshold voltage is made low by erasure processing to discharge an electron from an electrical charge storage area and the threshold voltage is made high by program processing to inject the electron into the electrical charge storage area. Responding to an initialization command, a control circuit (16) performs program processing in the unit of wordline after making upper skirt of threshold voltage distribution lower than the object level by erasure processing in the unit of wordline, and before performing program processing in the unit of page for making lower skirt of the threshold voltage distribution higher than the object level. The lower skirt of the threshold voltage distribution of the nonvolatile memory transistor is raised as a whole by program processing in the unit of wordline. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気的な閾値電圧の変更によって情報記憶を行う不揮発性メモリトランジスタを備えた半導体装置に関し、例えばフラッシュメモリに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a nonvolatile memory transistor that stores information by changing an electrical threshold voltage, and relates to a technique that is effective when applied to, for example, a flash memory.

フラッシュメモリ等を構成する不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧はその電荷蓄積領域に蓄積される電荷量に応じて決まる。例えば電荷蓄積領域からエレクトロン(電子)を放出させる初期化処理(消去)と、電荷蓄積領域に電子を注入するプログラム処理(書き込み)とによって情報記憶を行うことができる。記憶情報の書き換えを行うときは、例えばワード線に消去高電圧を印加し、FN(Fowler-Nordheim)トンネルによって電子を基板方向に引き抜くことにより、ワード線単位で不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧を消去状態に初期化することができる。この後、書き込み状態とすべき不揮発性メモリトランジスタに対してワード線に書き込み高電圧を印加し、チャネルに書き込み電流を流し、それによって発生するホットエレクトロンを電荷蓄積領域に注入する。その閾値電圧が所定レベルになるのをベリファイによって確認するまでそのエレクトロンの注入動作を繰り返す。   The threshold voltage of the nonvolatile memory transistor constituting the flash memory or the like is determined according to the amount of charge accumulated in the charge accumulation region. For example, information can be stored by an initialization process (erasing) for emitting electrons (electrons) from the charge storage region and a program process (writing) for injecting electrons into the charge storage region. When rewriting stored information, for example, an erase high voltage is applied to the word line, and electrons are extracted toward the substrate by an FN (Fowler-Nordheim) tunnel, thereby erasing the threshold voltage of the nonvolatile memory transistor in units of word lines. Can be initialized to the state. Thereafter, a write high voltage is applied to the word line for the nonvolatile memory transistor to be written, a write current is passed through the channel, and hot electrons generated thereby are injected into the charge storage region. The electron injection operation is repeated until the threshold voltage is confirmed to be a predetermined level by verify.

ところで、不揮発性メモリトランジスタは酸化膜の膜厚や微少欠陥等といった製造ばらつきを有する。この製造ばらつきによって、電荷蓄積領域に対する電子の放出特性や注入特性に差を生ずる。したがって、複数個のメモリセルに対して同じように初期化処理(消去処理)を行っても、各メモリセルの閾値電圧は一定とならず、閾値電圧分布を形成することになる。したがって、ワード線単位のメモリセルトランジスタに対して一括で消去の高電圧パルスを与えていくと、消去速度の遅いメモリセルが目標の閾値電圧に到達したとき、消去速度の速いメモリセルは過剰消去の状態にされる。過剰消去の状態では読出し非選択であっても導通となり、正常なメモリ動作に利用することができない。そのため、消去後は、閾値電圧分布の下裾レベルを上げるためのプログラム処理(書き戻し処理)を行なう。書き戻し処理の対象は目標とする下裾レベルよりも閾値電圧の低い不揮発性メモリトランジスタとされる。書き戻し処理において逆に閾値電圧が高くなり過ぎないように、高電圧パルスを徐々に印加しながらベリファイを行って閾値電圧分布を狭帯化する。   Incidentally, non-volatile memory transistors have manufacturing variations such as oxide film thickness and minute defects. Due to this manufacturing variation, a difference occurs in the electron emission characteristics and the injection characteristics with respect to the charge accumulation region. Therefore, even if the initialization process (erase process) is similarly performed on a plurality of memory cells, the threshold voltage of each memory cell is not constant and a threshold voltage distribution is formed. Therefore, if a high voltage pulse for erasing is applied to the memory cell transistors in units of word lines, when a memory cell with a low erasing speed reaches a target threshold voltage, the memory cell with a high erasing speed is over-erased. It will be in the state of. In the over-erased state, even if reading is not selected, it becomes conductive and cannot be used for normal memory operation. Therefore, after erasure, a program process (write-back process) is performed to increase the lower skirt level of the threshold voltage distribution. The target of the write-back process is a nonvolatile memory transistor having a threshold voltage lower than the target lower skirt level. On the contrary, the threshold voltage distribution is narrowed by performing verification while gradually applying high voltage pulses so that the threshold voltage does not become too high in the write-back process.

特許文献1には、過剰消去状態のメモリセルに対する書き戻し処理について記載される。これによれば、過剰消去の度合いに応じて数回に分けて書き戻し及びベリファイを行なうことが記載される。   Patent Document 1 describes a write-back process for an over-erased memory cell. According to this, it is described that writing back and verifying are performed in several times according to the degree of over-erasing.

特開2001−184876号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-184876

本発明者は、過消去状態の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理の効率化について検討した。例えば書き込み単位とされるページに対して消去単位が複数ページのワード線単位とされる場合について検討した。これによれば、ワード線単位で消去電圧を印加することができるが、書き戻しのための高電圧印加は最初からページ単位で行なわれることになる。これによって書き戻し処理回数が増え、処理時間が長くなってしまう。書き戻しを通常の書き込みと同じ手法で行なえばそれと制御形態が同じになり、制御回路の論理規模が増大するのを抑制するのに資することができる。しかしながら、書き戻し処理に要する時間が長くなる場合のあることが本発明者によって明らかになった。   The present inventor examined the efficiency of the write-back process for the over-erased nonvolatile memory transistor. For example, the case where the erasing unit is a word line unit of a plurality of pages with respect to a page which is a writing unit was examined. According to this, an erasing voltage can be applied in units of word lines, but a high voltage application for writing back is performed in units of pages from the beginning. As a result, the number of write-back processes increases and the processing time becomes longer. If the write-back is performed by the same method as the normal write, the control form becomes the same, and it can contribute to suppressing an increase in the logic scale of the control circuit. However, the present inventor has revealed that the time required for the write-back process may be long.

本発明の目的は、不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理を効率化することができる半導体装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the efficiency of write-back processing for a nonvolatile memory transistor.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

〔1〕半導体装置は、各々に複数個の不揮発性メモリトランジスタ(21)が割り当てられたページをワード線1本に対して複数ページ有する。前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域(36)を有し、電荷蓄積領域からエレクトロンを放出させる消去処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が低くされ、前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入するプログラム処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が高くされる。コマンドに応答して前記消去処理とプログラム処理を制御する制御回路(16)を有する。前記制御回路は初期化コマンドに応答して、ワード線単位の消去処理によって閾値電圧分布の上裾をその目標レベルよりも低くした後、その閾値電圧分布の下裾をその目標レベルよりも高くするためのページ単位のプログラム処理(T5)を行なう前に、ワード線単位のプログラム処理(T4)を行なう。   [1] The semiconductor device has a plurality of pages corresponding to one word line, each of which is assigned a plurality of nonvolatile memory transistors (21). The non-volatile memory transistor has a charge storage region (36), and a threshold voltage of the non-volatile memory transistor is lowered by an erasing process for releasing electrons from the charge storage region, and a program process for injecting electrons into the charge storage region As a result, the threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is increased. A control circuit (16) for controlling the erasure process and the program process in response to a command. In response to the initialization command, the control circuit lowers the upper skirt of the threshold voltage distribution below its target level by erasing processing in units of word lines, and then raises the lower skirt of the threshold voltage distribution higher than the target level. Before performing page unit program processing (T5) for this purpose, word line unit program processing (T4) is performed.

上記した手段によれば、ワード線単位の消去処理の後の書き戻しでは最初にワード線単位のプログラム処理が行なわれるので、不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧分布の下裾は全体として嵩上げされる。この段階からページ単位の書き戻しを行なうので、全体的な書き戻し処理時間の短縮になる。要するに、書き戻しのための高電圧印加処理回数を減らすことができる。   According to the above-described means, in the write-back after the erase process in units of word lines, the program process in units of word lines is first performed, so that the lower skirt of the threshold voltage distribution of the nonvolatile memory transistor is raised as a whole. Since writing back is performed in units of pages from this stage, the overall writing back processing time is shortened. In short, the number of high voltage application processes for write back can be reduced.

本発明の一つの具体的な形態として、前記ワード線単位の消去処理は、FNトンネルにより前記電荷蓄積領域からゲート絶縁膜を通してエレクトロンを半導体基板に引き抜く処理である。前記ワード線単位のプログラム処理は、FNトンネルにより半導体基板からゲート絶縁膜を通して前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入する処理である。前記ページ単位のプログラム処理は、電荷蓄積領域にホットエレクトロンを注入する処理である。FNトンネルによるプログラム処理をプレ書き戻し処理として採用することにより、ワード線単位の書き戻しを容易に行なうことができる。ホットエレクトロン注入のように電流経路を形成しなくて済むからである。その代わり、ホットエレクトロン注入に比べて電子の注入効率が低い。書き戻しの目的は、消去速度の速いメモリトランジスタの閾値電圧を上げること、要するに、消去分布の低過ぎる下裾を目標レベルまで上げることであるから、逆に、プレ書き戻しの段階で閾値電圧が過剰に書き戻される虞を完全に排除することが必要になる。この点においてFNトンネルによるプレ書き戻しは好適である。前記ワード線単位のプログラム処理に対するベリファイを行なわない場合は特にそうである。   As one specific form of the present invention, the erasing process in units of word lines is a process of extracting electrons from the charge storage region through the gate insulating film to the semiconductor substrate by an FN tunnel. The program processing in units of word lines is processing for injecting electrons from the semiconductor substrate through the gate insulating film to the charge storage region by an FN tunnel. The page-by-page program process is a process for injecting hot electrons into the charge storage region. By adopting the program processing by the FN tunnel as the pre-write back processing, it is possible to easily perform the write back in units of word lines. This is because it is not necessary to form a current path as in hot electron injection. Instead, the electron injection efficiency is lower than that of hot electron injection. The purpose of the write-back is to increase the threshold voltage of the memory transistor having a fast erase speed, in other words, to raise the lower tail of the erase distribution that is too low to the target level. It is necessary to completely eliminate the possibility of overwriting. In this respect, pre-writing back by the FN tunnel is preferable. This is especially true when verifying is not performed for the program processing in units of word lines.

本発明の別の具体的な形態として、前記制御回路は、前記ワード線単位の消去処理において半導体基板(30)をグランド電位としワード線(WL)に負の高電圧パルスを印加し、ワード線単位のプログラム処理において半導体基板をグランド電位としワード線に正の高電圧パルスを印加する。このとき、前記正の高電圧パルスは前記負の高電圧パルスよりも絶対値的にレベルが低くされる。プレ書き戻しの段階で閾値電圧が過剰に書き戻される虞を完全に排除するためである。   As another specific form of the present invention, the control circuit applies a negative high voltage pulse to the word line (WL) with the semiconductor substrate (30) as a ground potential in the erasing process in units of word lines, In the unit program processing, the semiconductor substrate is set to the ground potential, and a positive high voltage pulse is applied to the word line. At this time, the level of the positive high voltage pulse is lower in absolute value than the negative high voltage pulse. This is to completely eliminate the possibility that the threshold voltage is excessively written back at the pre-write-back stage.

本発明の別の具体的な形態として、前記ワード線を共有する複数個の不揮発性メモリトランジスタは前記制御トランジスタ(20,22)を介して直列接続される。前記制御トランジスタは前記直列方向と交差する方向に延在する反転層(23)を形成可能とするゲート電極(33、34)を有する。前記ゲート電極をワード線方向に4本置きに共通接続した4本のゲート制御線(AG0〜AG3)を有する。前記制御回路は、4本のゲート制御線のレベル制御を行い、4個に1個の割合で不揮発性メモリトランジスタをその両側に隣接する制御トランジスタの反転層に導通させてページ単位で記憶情報の読出しを可能とし、4個に2個の割合で隣接する不揮発性メモリトランジスタにその両側の制御トランジスタの反転層を介して一方から他方に電流を流して一方の不揮発性メモリトランジスタ近傍で前記ホットエレクトロンを発生させるページ単位のプログラム処理を可能とし、前記ワード線単位の消去処理とワード線単位のプログラム処理では前記制御トランジスタに反転層を形成しない。このメモリアレイ構成は、ワード線単位のホットエレクトロン注入によるプログラム処理に適合しない。4ページの各ページの不揮発性メモリトランジスタに対して並列にホットエレクトロン注入を行なうための電流経路を確保することができないからである。ページ単位のプレ書き戻しとしてFNトンネルによるプログラム処理を採用する必然がある。   As another specific form of the present invention, a plurality of nonvolatile memory transistors sharing the word line are connected in series via the control transistors (20, 22). The control transistor has a gate electrode (33, 34) capable of forming an inversion layer (23) extending in a direction crossing the series direction. Four gate control lines (AG0 to AG3) in which every four gate electrodes are commonly connected in the word line direction. The control circuit controls the level of the four gate control lines, and conducts the non-volatile memory transistor to the inversion layer of the control transistor adjacent to each other at a ratio of one in four to store the stored information in units of pages. Reading can be performed, and current flows from one to the other through the inversion layers of the control transistors on both sides of the adjacent non-volatile memory transistors at a ratio of two to four, and the hot electrons near one non-volatile memory transistor. In the erase process in units of word lines and the program process in units of word lines, an inversion layer is not formed in the control transistor. This memory array configuration is not suitable for program processing by hot electron injection in units of word lines. This is because it is impossible to secure a current path for performing hot electron injection in parallel to the nonvolatile memory transistors of the four pages. It is inevitable that program processing using an FN tunnel is adopted as pre-write-back for each page.

本発明の別の具体的な形態として、半導体装置は半導体基板の主面上に形成された絶縁膜(31)と、第1乃至第3の電極と、電荷蓄積領域(36)とを有する。第1の電極(33)及び第2の電極(34)は前記絶縁膜上に所定間隔で交互に第1の方向に複数形成される。第3の電極(35)は前記絶縁膜上に前記第1の方向と交際する第2の方向に所定間隔で形成され前記第1の電極及び第2の電極と絶縁されている。電荷蓄積領域は前記第1の電極と第2の電極との間に配置され前記第3の電極の直下で選択的に電荷を蓄積可能である。このとき、前記ワード線は第3の電極である。前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域と第3の電極とを有する。前記制御トランジスタは、第1の電極又は第2の電極を有する。   As another specific mode of the present invention, the semiconductor device includes an insulating film (31) formed on the main surface of the semiconductor substrate, first to third electrodes, and a charge storage region (36). A plurality of first electrodes (33) and second electrodes (34) are formed on the insulating film alternately in a first direction at a predetermined interval. The third electrode (35) is formed on the insulating film at a predetermined interval in a second direction intersecting with the first direction, and is insulated from the first electrode and the second electrode. The charge accumulation region is disposed between the first electrode and the second electrode, and can selectively accumulate charges immediately below the third electrode. At this time, the word line is a third electrode. The nonvolatile memory transistor has a charge storage region and a third electrode. The control transistor has a first electrode or a second electrode.

〔2〕別の観点による半導体装置は、複数個の不揮発性メモリトランジスタを有し、前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域を有する。電荷蓄積領域からエレクトロンを放出させる消去処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が低くされ、前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入するプログラム処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が高くされる。コマンドに応答して前記消去処理とプログラム処理を制御する制御回路を有する。前記制御回路は初期化コマンドに応答して、前記消去処理によって閾値電圧分布の上裾をその目標レベルよりも低くした後、その閾値電圧分布の下裾をその目標レベルよりも高くするためのホットエレクトロン注入によるプログラム処理(T5)を行なう前に、FNトンネルによるプログラム処理(T4)を行なう。   [2] A semiconductor device according to another aspect has a plurality of nonvolatile memory transistors, and the nonvolatile memory transistors have a charge storage region. The threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is lowered by an erasing process for releasing electrons from the charge storage region, and the threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is increased by a program process for injecting electrons into the charge storage region. A control circuit for controlling the erasure process and the program process in response to a command; In response to the initialization command, the control circuit lowers the upper skirt of the threshold voltage distribution below the target level by the erasing process, and then hots the lower skirt of the threshold voltage distribution above the target level. Before the program process (T5) by electron injection, the program process (T4) by the FN tunnel is performed.

FNトンネルによるプログラム処理をプレ書き戻し処理として採用することにより、ワード線単位のプレ書き戻し処理を容易に行なうことができる。ホットエレクトロン注入のように電流経路を形成しなくて済むからである。その代わり、ホットエレクトロン注入に比べて電子の注入効率が低い。書き戻しの目的は、消去速度の速いメモリトランジスタの閾値電圧を上げること、要するに、消去分布の低すぎる下裾を目標レベルまで上げることであるから、逆に、プレ書き戻しの段階で閾値電圧が過剰に書き戻される虞を完全に排除することが必要になる。この点においてFNトンネルによるプレ書き戻しは好適である。前記ワード線単位のプログラム処理に対するベリファイを行なわない場合は特にそうである。   By adopting the program processing by the FN tunnel as the pre-write-back processing, the pre-write-back processing for each word line can be easily performed. This is because it is not necessary to form a current path as in hot electron injection. Instead, the electron injection efficiency is lower than that of hot electron injection. The purpose of the write-back is to increase the threshold voltage of the memory transistor having a high erase speed, in other words, to raise the lower tail of the erase distribution that is too low to the target level. It is necessary to completely eliminate the possibility of overwriting. In this respect, pre-writing back by the FN tunnel is preferable. This is especially true when verifying is not performed for the program processing in units of word lines.

本発明の一つの具体的な形態として、前記消去処理は、FNトンネルにより前記電荷蓄積領域からエレクトロンを半導体基板に引き抜く処理である。前記FNトンネルによるプログラム処理は、FNトンネルにより半導体基板から前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入する処理である。   As one specific form of the present invention, the erasing process is a process of extracting electrons from the charge storage region to the semiconductor substrate by an FN tunnel. The program process by the FN tunnel is a process of injecting electrons from the semiconductor substrate to the charge storage region by the FN tunnel.

本発明の別の具体的な形態として、半導体装置は半導体基板の主面上に形成された絶縁膜と、第1乃至第3の電極と、電荷蓄積領域とを有する。第1の電極及び第2の電極は前記絶縁膜上に所定間隔で交互に複数形成されている。第3の電極は前記絶縁膜上に前記第1の方向と交際する第2の方向に所定間隔で形成され前記第1の電極及び第2の電極と絶縁されている。電荷蓄積領域は前記第1の電極と第2の電極との間に配置され前記第3の電極の直下で選択的に電荷を蓄積可能とされる。前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域と第3の電極とを有する。第1の電極直下の反転層と第2の電極直下の反転層をデータ線とする。   As another specific mode of the present invention, a semiconductor device includes an insulating film formed on a main surface of a semiconductor substrate, first to third electrodes, and a charge storage region. A plurality of first electrodes and second electrodes are alternately formed on the insulating film at predetermined intervals. The third electrode is formed on the insulating film at a predetermined interval in a second direction intersecting with the first direction, and is insulated from the first electrode and the second electrode. The charge accumulation region is disposed between the first electrode and the second electrode, and can selectively accumulate charges immediately below the third electrode. The nonvolatile memory transistor has a charge storage region and a third electrode. The inversion layer immediately below the first electrode and the inversion layer immediately below the second electrode are used as data lines.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理を効率化することができる。   That is, the write-back process for the nonvolatile memory transistor can be made efficient.

《フラッシュメモリの全体的構成》
図1には半導体装置の一例としてフラッシュメモリが示される。フラッシュメモリ1は単結晶シリコンなどの1個の半導体基板に形成される。
<Overall configuration of flash memory>
FIG. 1 shows a flash memory as an example of a semiconductor device. The flash memory 1 is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon.

フラッシュメモリ1は特に制限されないが、4個のメモリバンク(Bank)BNK0〜BNK3を有する。夫々のメモリバンクBNK0〜BNK3は相互に同じ構成を有し、並列動作可能にされる。図では代表的にメモリバンクBNK0の構成が詳細に例示される。メモリバンクBNK0〜BNK3は、メモリアレイ(ARY)3、Xデコーダ(XDEC)4、データレジスタ(DRG)5、データコントロール回路(DCNT)6、Yアドレスコントロール回路(YACNT)7を有する。   The flash memory 1 is not particularly limited, but has four memory banks BNK0 to BNK3. Each of the memory banks BNK0 to BNK3 has the same configuration and can be operated in parallel. In the figure, the configuration of the memory bank BNK0 is typically illustrated in detail. The memory banks BNK0 to BNK3 include a memory array (ARY) 3, an X decoder (XDEC) 4, a data register (DRG) 5, a data control circuit (DCNT) 6, and a Y address control circuit (YACNT) 7.

前記メモリアレイ3は記憶情報を電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリトランジスタを多数有する。メモリトランジスタは特に制限されないが電荷蓄積領域に絶縁膜を介してメモリゲートを重ねたスタックドゲート構造とされる。特に制限されないが、メモリトランジスタは1個につき2ビットのデータを格納する。要するに、4値で情報記憶を行う。4値とは例えば“11”、“10”、“00”、“01”の4値である。記憶情報“11”はメモリトランジスタに対する初期化である消去処理によって得る。消去処理は、特に制限されないが、メモリトランジスタのソース、ドレイン及びウェルに回路の接地電位を印加し、メモリゲートに負の高電圧を印加して電荷蓄積領域の電子を放出させる方向に移動させることで閾値電圧を低くする処理とされる。記憶情報“10”、“00”、“01”はプログラム処理(書き込み処理)によって得る。書込み処理は、特に制限されないが、メモリトランジスタのドレインからソースに電流を流し、ソース端の基板表面でホットエレクトロンを発生させ、これをメモリゲートの高電圧による電界で電荷蓄積領域に注入することで閾値電圧を高くする処理とされる。記憶情報“10”、“00”、“01”に応じて目的とする閾値電圧が相違される。読出し処理は、ビット線を予めプリチャージしておき、所定の読出し判定レベルをワード線選択レベルとしてメモリトランジスタを選択してビット線に流れる電流変化若しくはビット線に現れる電圧レベル変化によって記憶情報を検出可能にする処理とされる。記憶情報“11”、“10”、“00”、“01”に応じてワード線選択レベルが相違される。前記メモリアレイ3は前記ビット線に接続された読出し書き込み回路(図示せず)を有する。前記読出し書き込み回路は読み出し処理ではビット線に読み出された記憶情報をラッチし、また、書込み処理では書き込みデータに従ってビット線電位を制御する。   The memory array 3 has a large number of nonvolatile memory transistors capable of electrically rewriting stored information. Although the memory transistor is not particularly limited, the memory transistor has a stacked gate structure in which a memory gate is overlapped with a charge storage region via an insulating film. Although not particularly limited, each memory transistor stores 2 bits of data. In short, information is stored in four values. The four values are, for example, four values “11”, “10”, “00”, and “01”. The stored information “11” is obtained by an erasing process that is initialization for the memory transistor. The erasing process is not particularly limited, but the circuit ground potential is applied to the source, drain and well of the memory transistor, and a negative high voltage is applied to the memory gate to move the electrons in the charge storage region. Thus, the threshold voltage is lowered. The stored information “10”, “00”, “01” is obtained by program processing (write processing). The write process is not particularly limited, but a current is passed from the drain to the source of the memory transistor, hot electrons are generated on the substrate surface at the source end, and this is injected into the charge storage region by an electric field due to the high voltage of the memory gate. The threshold voltage is increased. The target threshold voltage is different depending on the stored information “10”, “00”, “01”. In the read process, the bit line is precharged in advance, and the memory information is selected by changing the current flowing in the bit line or the voltage level appearing on the bit line by selecting the memory transistor with the predetermined read determination level as the word line selection level. It is supposed to be a process that enables The word line selection level differs depending on the storage information “11”, “10”, “00”, “01”. The memory array 3 has a read / write circuit (not shown) connected to the bit line. The read / write circuit latches the storage information read to the bit line in the read process, and controls the bit line potential according to the write data in the write process.

メモリアレイ3においてメモリトランジスタのメモリゲートはワード線に接続する。1本のワード線には4ページ(ページ0、ページ1、ページ2、ページ3)分のメモリトランジスタのメモリゲートが接続される。1ページは1k×8個のメモリトランジスタ(2kバイトの記憶容量)に相当する。詳細は後述するが、前記消去処理は4ページ単位、書き込み処理は1ページ単位、読出し処理は1ページ単位で行なわれる。   In the memory array 3, the memory gate of the memory transistor is connected to the word line. One word line is connected to memory gates of memory transistors for four pages (page 0, page 1, page 2, page 3). One page corresponds to 1k × 8 memory transistors (2 kbytes of storage capacity). Although details will be described later, the erasing process is performed in units of four pages, the writing process is performed in units of one page, and the reading process is performed in units of one page.

前記フラッシュメモリアレイ3とデータレジスタ5はデータの入出力を行なう。例えばデータレジスタ5はSRAMで構成され、フラッシュメモリアレイ3に書き込む書き込みデータのバッファ、フラッシュメモリアレイ3から読み出されたリードデータのバッファとして機能される。   The flash memory array 3 and the data register 5 input / output data. For example, the data register 5 is constituted by an SRAM and functions as a buffer for write data to be written to the flash memory array 3 and a buffer for read data read from the flash memory array 3.

前記データコントロール回路6はデータレジスタ5へのデータの入出力を制御する。Yアドレスコントロール回路7はデータレジスタ5に対するアドレス制御を行なう。   The data control circuit 6 controls input / output of data to / from the data register 5. The Y address control circuit 7 performs address control for the data register 5.

外部入出力端子I/O1〜I/O16は、アドレス入力端子、データ入力端子、データ出力端子、コマンド入力端子に兼用され、マルチプレクサ(MPX)10に接続される。外部入出力端子I/O1〜I/O16に入力されたページアドレスはマルチプレクサ10からページアドレスバッファ(PABUF)11に入力され、Yアドレス(カラムアドレス)はマルチプレクサ10からYアドレスカウンタ(YACUNT)12にプリセットされる。外部入出力端子I/O1〜I/O16に入力された書込みデータはマルチプレクサ4からデータ入力バッファ(DIBUF)13に供給される。データ入力バッファ13に供給された書込みデータは入力データコントロール回路(IDCNT)14を介して前記データコントロール回路6に入力される。データコントロール回路6から出力されるリードデータはデータ出力バッファ(DOBUF)15を介してマルチプレクサ10に供給されて、外部入出力端子I/O1〜I/O16から出力される。   The external input / output terminals I / O 1 to I / O 16 are also used as address input terminals, data input terminals, data output terminals, and command input terminals, and are connected to the multiplexer (MPX) 10. The page address input to the external input / output terminals I / O 1 to I / O 16 is input from the multiplexer 10 to the page address buffer (PABUF) 11, and the Y address (column address) is input from the multiplexer 10 to the Y address counter (YACUNT) 12. Preset. Write data input to the external input / output terminals I / O 1 to I / O 16 is supplied from the multiplexer 4 to the data input buffer (DIBUF) 13. Write data supplied to the data input buffer 13 is input to the data control circuit 6 via an input data control circuit (IDCNT) 14. Read data output from the data control circuit 6 is supplied to the multiplexer 10 via the data output buffer (DOBUF) 15 and output from the external input / output terminals I / O1 to I / O16.

外部入出力端子I/O1〜I/O16に供給されたコマンドコードとアドレス信号の一部はマルチプレクサ10から内部コントロール回路(OPCNT)16に供給される。   A part of the command code and the address signal supplied to the external input / output terminals I / O1 to I / O16 are supplied from the multiplexer 10 to the internal control circuit (OPCNT) 16.

前記ページアドレスバッファ11に供給されたページアドレスはXデコーダ4でデコードされ、そのデコード結果にしたがってメモリアレイ5からワード線を選択する。前記ページアドレスバッファ11に供給されたYアドレスがプリセットされるYアドレスカウンタ12は、プリセット値を起点にアドレスカウントを行なって、Yアドレスコントロール回路7にカウントされたYアドレスを供給する。カウントされたYアドレスは入力データコントロール回路(IDCNT)14からの書込みデータをデータレジスタ5に書き込むとき、また、出力バッファ15に供給するリードデータをデータレジスタ5から選択するときのアドレス信号に利用される。前記ページアドレスバッファ11に供給されたYアドレスは前記カウントされたYアドレスの先頭アドレスに等しい。この先頭のYアドレスをアクセス先頭Yアドレスと称する。   The page address supplied to the page address buffer 11 is decoded by the X decoder 4 and a word line is selected from the memory array 5 according to the decoding result. The Y address counter 12 preset with the Y address supplied to the page address buffer 11 performs address counting with the preset value as a starting point, and supplies the Y address counted to the Y address control circuit 7. The counted Y address is used as an address signal when write data from the input data control circuit (IDCNT) 14 is written to the data register 5 and when read data to be supplied to the output buffer 15 is selected from the data register 5. The The Y address supplied to the page address buffer 11 is equal to the head address of the counted Y address. This head Y address is referred to as an access head Y address.

制御信号バッファ(CSBUF)18には、外部からのアクセス制御信号としてチップイネーブル信号/CE、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号/WE、リードイネーブル信号/RE、ライトプロテクト信号/WP、パワー・オン・リードイネーブル信号PRE、及びリセット信号/RESが供給される。信号の先頭に付された記号“/”はその信号がローイネーブルであることを意味する。   The control signal buffer (CSBUF) 18 includes a chip enable signal / CE, a command latch enable signal CLE, an address latch enable signal ALE, a write enable signal / WE, a read enable signal / RE, and a write protect signal as external access control signals. / WP, power on read enable signal PRE, and reset signal / RES are supplied. The symbol “/” attached to the head of a signal means that the signal is low enable.

チップイネーブル信号/CEはフラッシュメモリ1の動作を選択する信号であり、ローレベルでフラッシュメモリ(デバイス)1がアクティブ(動作可能)にされ、ハイレベルでフラッシュメモリ1がスタンバイ(動作停止)にされる。リードイネーブル信号/REは外部入出力端子I/O1〜I/O16からのデータ出力タイミングを制御し、当該信号のクロック変化に同期してデータが読み出される。ライトイネーブル信号/WEはその立ち上がりエッジで、コマンド、アドレス、及びデータをフラッシュメモリ1に取込み指示する。コマンドラッチイネーブル信号CLEは外部入出力端子I/O1〜I/O16に外部から供給されるデータをコマンドとして指定する信号であり、出力端子I/O1〜I/O16のデータがCLE=“H”(ハイレベル)の時に/WEの立ち上がりエッジに同期して取込まれ、コマンドとして認識される。アドレスラッチイネーブル信号ALEは外部入出力端子I/O1〜I/O16に外部から供給されるデータがアドレスであることを指示する信号であり、出力端子I/O1〜I/O16のデータがALE=“H”(ハイレベル)の時に/WEの立ち上がりエッジに同期して取込まれ、アドレスとして認識される。ライトプロテクト信号/WPはローレベルによりフラッシュメモリ1は消去及び書込み禁止とされる。   The chip enable signal / CE is a signal for selecting the operation of the flash memory 1, and the flash memory (device) 1 is activated (operable) at a low level, and the flash memory 1 is set to standby (operation stopped) at a high level. The The read enable signal / RE controls the data output timing from the external input / output terminals I / O1 to I / O16, and data is read in synchronization with the clock change of the signal. The write enable signal / WE instructs the flash memory 1 to fetch the command, address, and data at the rising edge. The command latch enable signal CLE is a signal for designating data supplied from the outside to the external input / output terminals I / O1 to I / O16 as a command, and the data of the output terminals I / O1 to I / O16 is CLE = "H". At (high level), it is taken in synchronization with the rising edge of / WE and recognized as a command. The address latch enable signal ALE is a signal for instructing that the data supplied from the outside to the external input / output terminals I / O1 to I / O16 is an address, and the data of the output terminals I / O1 to I / O16 is ALE = When it is “H” (high level), it is fetched in synchronization with the rising edge of / WE and is recognized as an address. When the write protect signal / WP is at a low level, the flash memory 1 is inhibited from being erased and written.

内部コントロール回路16は前記アクセス制御信号などに従ったインタフェース制御を行なうと共に、入力されたコマンドに従った消去処理、書込み処理及び読出し処理などの内部動作を制御する。また、内部コントロール回路16はレディービジー信号R/Bを出力する。レディービジー信号R/Bはフラッシュメモリ1の動作中にローレベルにされ、これによって外部にビジー状態を通知する。Vccは電源電圧、Vssは接地電圧である。書込み処理及び消去処理に必要な高電圧は、特に制限されないが、電源電圧Vccに基づいて内部昇圧回路(図示せず)で生成される。   The internal control circuit 16 performs interface control according to the access control signal and the like, and controls internal operations such as erase processing, write processing, and read processing according to the input command. The internal control circuit 16 outputs a ready / busy signal R / B. The ready / busy signal R / B is set to a low level during the operation of the flash memory 1, thereby notifying the outside of the busy state. Vcc is a power supply voltage, and Vss is a ground voltage. The high voltage required for the writing process and the erasing process is not particularly limited, but is generated by an internal booster circuit (not shown) based on the power supply voltage Vcc.

《ビット線に反転層を利用したメモリアレイ》
図2にはメモリアレイ3のトランジスタ配置が例示される。メモリアレイ3は、第1の制御トランジスタ20、メモリトランジスタ21、第2の制御トランジスタ22、及びメモリトランジスタ21を順次直列に繰り返し接続した回路を複数行分有する。前記メモリトランジスタ21の選択端子(メモリゲート)は行毎にワード線WLに接続される。前記第1の制御トランジスタ20は列毎に順次制御信号AG0,AG2によってスイッチ制御される。第2の制御トランジスタ22は列毎に順次制御信号AG1,AG3によってスイッチ制御される。要するに、第1の制御トランジスタ20と第2の制御トランジスタ22は4列毎に制御信号AG0〜AG3によってそのスイッチ状態が制御される。要するに制御トランジスタ20,22のチャネル領域はゲートと共に列方向に延在している。特に制限されないが、制御信号AG0を受ける制御トランジスタ20の左隣のメモリトランジスタ21がページ0のメモリトランジスタ(メモリ0)とされる。制御信号AG1を受ける制御トランジスタ20の左隣のメモリトランジスタ22がページ1のメモリトランジスタ(メモリ1)とされる。制御信号AG2を受ける制御トランジスタ20の左隣のメモリトランジスタ21がページ2のメモリトランジスタ(メモリ2)とされる。制御信号AG3を受ける制御トランジスタ22の左隣のメモリトランジスタ21がページ3のメモリトランジスタ(メモリ3)とされる。制御信号AG1,AG3による制御トランジスタ20,22の制御形態は後述するが、読み出し、書き込み、消去の動作形態に応じて決まる。前記第1の制御トランジスタ20及び第2の制御トランジスタ22は、オン状態にされることにより前記直列方向とは交差する列方向のチャネル形成領域に反転層23、24を形成する。反転層23、24はローカルなビット線及びソース線として機能される。
<< Memory array using inversion layer for bit line >>
FIG. 2 illustrates the transistor arrangement of the memory array 3. The memory array 3 includes a plurality of rows of circuits in which the first control transistor 20, the memory transistor 21, the second control transistor 22, and the memory transistor 21 are sequentially and repeatedly connected in series. The selection terminal (memory gate) of the memory transistor 21 is connected to the word line WL for each row. The first control transistor 20 is switch-controlled by control signals AG0 and AG2 sequentially for each column. The second control transistor 22 is switch-controlled by the control signals AG1 and AG3 sequentially for each column. In short, the switch states of the first control transistor 20 and the second control transistor 22 are controlled by the control signals AG0 to AG3 every four columns. In short, the channel regions of the control transistors 20 and 22 extend in the column direction together with the gates. Although not particularly limited, the memory transistor 21 on the left side of the control transistor 20 that receives the control signal AG0 is the memory transistor (memory 0) of page 0. The memory transistor 22 adjacent to the left side of the control transistor 20 that receives the control signal AG1 is the memory transistor (memory 1) of page 1. The memory transistor 21 adjacent to the left side of the control transistor 20 that receives the control signal AG2 is used as the page 2 memory transistor (memory 2). The memory transistor 21 adjacent to the left side of the control transistor 22 that receives the control signal AG3 is the memory transistor (memory 3) of page 3. Although the control mode of the control transistors 20 and 22 by the control signals AG1 and AG3 will be described later, it depends on the read, write, and erase operation modes. When the first control transistor 20 and the second control transistor 22 are turned on, inversion layers 23 and 24 are formed in a channel formation region in a column direction intersecting with the series direction. The inversion layers 23 and 24 function as local bit lines and source lines.

図3にはデバイスのワード線に沿った縦断面構造が例示される。p型半導体基板30の主面上に絶縁膜31が形成され、前記絶縁膜31上に所定間隔で交互に第1の方向(図3の紙面表裏方向)に第1の電極33、第2の電極34が複数形成される。第1の電極33、第2の電極34は例えばポリシリコンゲート電極材料によって形成され、前記制御トランジスタ20,22のゲート電極とされる。前記第1の方向と交差する第2の方向(図3の紙面左右方向)に所定間隔で前記第1の電極33及び第2の電極34と絶縁された複数の第3の電極35が形成され、更に、前記第1の電極33と第2の電極34との間には前記第3の電極の直下で選択的に電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域36が形成されている。第3の電極35はメモリトランジスタ21のメモリゲート(ワード線WL)とされ、例えばポリシリコンゲート電極材料によって形成される。前記電荷蓄積領域36は、例えばシリコンナイトライド膜によって構成された電荷トラップ領域、或いはポリシリコン膜によって構成されたフローティングゲート電極とされる。前記反転層23,24は半導体基板30の表面に選択的に誘起される。37で示されるものは前記電荷蓄積領域36と半導体基板30との間の絶縁膜である。直列に繰り返し配置された第1の制御トランジスタ20、メモリトランジスタ21、及び第2の制御トランジスタ22の間には高濃度不純物領域としての拡散層は形成されていない。   FIG. 3 illustrates a vertical cross-sectional structure along the word line of the device. An insulating film 31 is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 30, and the first electrode 33 and the second electrode are alternately formed on the insulating film 31 in a first direction (the front and back direction in FIG. 3) at predetermined intervals. A plurality of electrodes 34 are formed. The first electrode 33 and the second electrode 34 are made of, for example, a polysilicon gate electrode material and are used as the gate electrodes of the control transistors 20 and 22. A plurality of third electrodes 35 insulated from the first electrode 33 and the second electrode 34 are formed at a predetermined interval in a second direction (left and right direction in FIG. 3) intersecting the first direction. Furthermore, a charge storage region 36 capable of selectively storing charges directly below the third electrode is formed between the first electrode 33 and the second electrode 34. The third electrode 35 is a memory gate (word line WL) of the memory transistor 21 and is formed of, for example, a polysilicon gate electrode material. The charge storage region 36 is a charge trap region made of, for example, a silicon nitride film or a floating gate electrode made of a polysilicon film. The inversion layers 23 and 24 are selectively induced on the surface of the semiconductor substrate 30. What is indicated by 37 is an insulating film between the charge storage region 36 and the semiconductor substrate 30. A diffusion layer as a high concentration impurity region is not formed between the first control transistor 20, the memory transistor 21, and the second control transistor 22 that are repeatedly arranged in series.

《読み出し経路の選択態様》
図4には読み出し動作における信号経路の選択態様が示される。前述の如く反転層23はローカルなビット線として機能されるが、この反転層23は選択スイッチ40を介して対応するグローバルビット線GLB0〜GBL3…に接続される。前述の如く反転層24はローカルなソース線として機能されるが、この反転層24は選択スイッチ41を介して対応するコモン線CDに接続される。
<< Selection mode of readout path >>
FIG. 4 shows a signal path selection mode in the read operation. As described above, the inversion layer 23 functions as a local bit line. The inversion layer 23 is connected to the corresponding global bit lines GLB0 to GBL3. As described above, the inversion layer 24 functions as a local source line. The inversion layer 24 is connected to the corresponding common line CD via the selection switch 41.

読み出し動作では読み出し対象とされるメモリトランジスタ21に対し、これに隣接する第2制御トランジスタ22による反転層24を回路の接地電圧(0ボルト(V))に接続し、第1の制御トランジスタ20による反転層23を後述する読み出し書き込み回路に接続して信号経路を形成する。ワード線WLに判定選択レベル(例えば0.29〜5.4V)が与えられているとき、メモリトランジスタ21の閾値電圧がそれよりも低ければ反転層23の電流が引き抜かれ、メモリトランジスタ21の閾値電圧がそれよりも高ければ反転層23に電流が流れず、それにより反転層23にレベル変化を生ずるか否かを後述の読み出し書き込み回路で検出することによって、記憶情報の読み出しを行う。ここでは1個のメモリトランジスタ21に2ビットの記憶情報を保持する4値記憶を想定しているので判定レベルは複数レベルにされる。図4に従えば、第2の制御トランジスタ22の右隣のメモリトランジスタ21を読み出し対象にしているので、制御信号AG2,AG1が4Vの選択レベルにされると共に制御信号AG0,AG3が0Vの非選択レベルにされる。図示はしないが、第2制御トランジスタ22の左隣のメモリトランジスタ21を読み出し対象とするときは、制御信号AG2,AG3が0Vの非選択レベルにされ、制御信号AG0,AG1が4Vの選択レベルにされる。   In the read operation, the inversion layer 24 of the second control transistor 22 adjacent to the memory transistor 21 to be read is connected to the circuit ground voltage (0 volts (V)), and the first control transistor 20 A signal path is formed by connecting the inversion layer 23 to a read / write circuit described later. When a determination selection level (for example, 0.29 to 5.4 V) is applied to the word line WL, if the threshold voltage of the memory transistor 21 is lower than that, the current of the inversion layer 23 is drawn, and the threshold of the memory transistor 21 If the voltage is higher than that, current does not flow through the inversion layer 23, and the storage information is read out by detecting whether or not a level change occurs in the inversion layer 23 by a read / write circuit described later. Here, since one memory transistor 21 is assumed to be 4-value storage that holds 2-bit storage information, the determination level is set to a plurality of levels. According to FIG. 4, since the memory transistor 21 adjacent to the right side of the second control transistor 22 is to be read, the control signals AG2 and AG1 are set to the selection level of 4V, and the control signals AG0 and AG3 are set to the non-voltage of 0V. Select level. Although not shown, when the memory transistor 21 adjacent to the left side of the second control transistor 22 is to be read, the control signals AG2 and AG3 are set to a non-selection level of 0V, and the control signals AG0 and AG1 are set to a selection level of 4V. Is done.

《書き込み経路の選択態様》
図5にはセルスルー書き込み方式による書き込み動作の信号経路が例示される。この書き込み動作では、書き込み対象メモリトランジスタ21の左右両側の第1の制御トランジスタ20を比較的大きいコンダクタンスを持つようにオン(強反転)させて反転層23(GBL0、GBL1側)を形成し、その間の第2の制御トランジスタ22を比較的小さなコンダクタンスを持つようにオン(弱反転)させて反転層24を形成し、ワード線WLに高電圧を印加してメモリトランジスタ21をオンさせて電流経路を形成する。例えば、書き込み対象とされるメモリトランジスタ21に隣接する第1の制御トランジスタ20のゲートに8Vのような第1の電位を設定し(AG2=8V)、その反対側の第1の制御トランジスタ20に前記第1の電位よりも低い5Vのような第2の電位を設定し(AG0=5V)、前記書き込み対象とされるメモリトランジスタ21に隣接する第2の制御トランジスタ22のゲートには前記第1及び第2の電圧よりも低い1Vのような第3の電位を印加する(AG1=1V)。この状態で、書き込み対象とされるメモリトランジスタ21に隣接する反転層23(GBL1側)には4.5Vのような電位を設定し、その反対側の第2制御トランジスタ22による反転層24及びその先の第1の制御トランジスタ20による反転層23(BL0側)には0Vのような接地電位を印加する。これにより、GBL1側の反転層23からGBL0側の反転層23に電流が流れるが、書き込み対象とされるメモリトランジスタ21のチャネルとその隣の第2の制御トランジスタ22の小さなコンダクタンスの弱反転層24との間に電界集中を生じ、この電界集中によってその位置で半導体基板の表面にホットエレクトロンを生じ、ホットエレクトロンがワード線WLの高電位による電界でメモリトランジスタ21の電荷蓄積領域36に注入される。電荷蓄積領域36に電子が注入されることによりそのメモリトランジスタ21の閾値電圧が高くされる。書き込み動作を抑止するには図5の例に従えばGBL0側の反転層23に印加する電圧を2Vとし、書き込み対象とされるメモリトランジスタ21のチャネルとその隣の第2の制御トランジスタ22の小さなコンダクタンスの弱反転層24との間の電界集中によって発生するホットエレクトロンを抑制するようにすればよい。図示を省略する読み出し書き込み回路は書き込みデータに基づいてGBL0側の反転層23に印加する電圧を制御することによって、書き込みと書き込み抑止を制御する。書き込み動作によってその閾値電圧が目的の閾値電圧に到達したかどうかはベリファイ動作によって確認する。ベリファイ動作は図4で説明した読み出し経路を選択して行うから、ベリファイ動作では読み出し書き込み回路路はGBL1側の反転層23を介して記憶情報を読み出し、その結果を書き込みデータとしてGBL0側の反転層23の電位の制御に反映させなければならない。読み出し書き込み回路とグローバルビット線との接続を制御する選択回路(詳細後述)によってこれを実現する。
<< Selection mode of writing path >>
FIG. 5 illustrates a signal path of a write operation by the cell through write method. In this write operation, the first control transistors 20 on the left and right sides of the write target memory transistor 21 are turned on (strongly inverted) so as to have a relatively large conductance to form the inversion layer 23 (GBL0, GBL1 side). The second control transistor 22 is turned on (weakly inverted) so as to have a relatively small conductance to form the inversion layer 24, and a high voltage is applied to the word line WL to turn on the memory transistor 21, thereby changing the current path. Form. For example, a first potential such as 8V is set to the gate of the first control transistor 20 adjacent to the memory transistor 21 to be written (AG2 = 8V), and the first control transistor 20 on the opposite side is set to the first control transistor 20. A second potential such as 5 V lower than the first potential is set (AG0 = 5 V), and the gate of the second control transistor 22 adjacent to the memory transistor 21 to be written is connected to the first potential. Then, a third potential such as 1V lower than the second voltage is applied (AG1 = 1V). In this state, a potential such as 4.5 V is set in the inversion layer 23 (GBL1 side) adjacent to the memory transistor 21 to be written, and the inversion layer 24 by the second control transistor 22 on the opposite side and the inversion layer 24 A ground potential such as 0 V is applied to the inversion layer 23 (BL0 side) of the first control transistor 20 described above. Thereby, a current flows from the inversion layer 23 on the GBL1 side to the inversion layer 23 on the GBL0 side, but the channel of the memory transistor 21 to be written and the weak inversion layer 24 with a small conductance of the second control transistor 22 adjacent thereto. The electric field concentration is generated between the first and second electrodes, and hot electrons are generated on the surface of the semiconductor substrate by the electric field concentration. The hot electrons are injected into the charge storage region 36 of the memory transistor 21 by the electric field generated by the high potential of the word line WL. . By injecting electrons into the charge storage region 36, the threshold voltage of the memory transistor 21 is increased. In order to suppress the write operation, according to the example of FIG. 5, the voltage applied to the inversion layer 23 on the GBL0 side is set to 2V, and the channel of the memory transistor 21 to be written and the second control transistor 22 adjacent thereto are small. What is necessary is just to suppress the hot electrons which generate | occur | produce by the electric field concentration between the weak inversion layers 24 of conductance. A read / write circuit (not shown) controls writing and write inhibition by controlling a voltage applied to the inversion layer 23 on the GBL0 side based on write data. Whether the threshold voltage has reached the target threshold voltage by the write operation is confirmed by the verify operation. Since the verify operation is performed by selecting the read path described with reference to FIG. 4, in the verify operation, the read / write circuit path reads the stored information through the inversion layer 23 on the GBL1 side, and the result is used as write data for the inversion layer on the GBL0 side. 23 must be reflected in the potential control. This is realized by a selection circuit (described later in detail) that controls connection between the read / write circuit and the global bit line.

なお、第2の制御トランジスタ22の左隣のメモリトランジスタ21を書き込み対象にするには書き込み電流の向きを逆にすればよい。また、GBL1とGBL2の間のメモリトランジスタを書き込み対象とする場合には制御信号AG1を0V、AG3を1Vに変え、GBL1とGBL2とに印可する電圧により書き込み電流の向きを制御することによって、動作可能な第2の制御トランジスタの位置を偶数番目と奇数番目とで入れ替えればよい。   Note that the direction of the write current may be reversed in order to make the memory transistor 21 adjacent to the left of the second control transistor 22 a write target. When the memory transistor between GBL1 and GBL2 is to be written, the control signal AG1 is changed to 0V, AG3 is changed to 1V, and the direction of the write current is controlled by the voltage applied to GBL1 and GBL2. What is necessary is just to replace the position of the possible 2nd control transistor with the even number and the odd number.

特に図示はしないが、書き込みされたメモリトランジスタの閾値電圧状態を初期化するには、第1の制御トランジスタ20及び第2の制御トランジスタ22の反転層23,24に回路の接地電圧のような第5の電位を設定し、半導体基板を回路の接地電位に設定し、前記ワード線WLに−18Vの負電位のような第6の電位を設定する。これにより、電荷蓄積領域からエレクトロンが放出方向に移動され、メモリトランジスタ21の閾値電圧が低くされる。消去処理とこれに付随する書き戻し処理についてその詳細を後述する。   Although not shown in particular, in order to initialize the threshold voltage state of the written memory transistor, the first control transistor 20 and the inversion layers 23 and 24 of the second control transistor 22 have a first voltage such as a circuit ground voltage. 5 is set, the semiconductor substrate is set to the ground potential of the circuit, and a sixth potential such as a negative potential of −18V is set to the word line WL. As a result, electrons move from the charge storage region in the emission direction, and the threshold voltage of the memory transistor 21 is lowered. Details of the erasure process and the write-back process associated therewith will be described later.

《選択回路による選択態様》
図6乃至図13には選択回路による反転層の選択態様が例示される。各図において、制御信号0は制御信号AG0、制御信号1は制御信号AG1、制御信号2は制御信号AG2、制御信号3は制御信号AG3、メモリ0は制御信号0(制御信号AG0)の左隣のメモリトランジスタ(ページ0のメモリトランジスタ)21、メモリ1は制御信号0(制御信号AG0)の右隣のメモリトランジスタ(ページ1のメモリトランジスタ)21、メモリ2は制御信号2(制御信号AG2)の左隣のメモリトランジスタ(ページ2のメモリトランジスタ)21、メモリ3は制御信号2(制御信号AG2)の右隣のメモリトランジスタ(ページ3のメモリトランジスタ)21を意味する。
<< Selection mode by selection circuit >>
6 to 13 illustrate examples of selection of the inversion layer by the selection circuit. In each figure, the control signal 0 is the control signal AG0, the control signal 1 is the control signal AG1, the control signal 2 is the control signal AG2, the control signal 3 is the control signal AG3, and the memory 0 is the left side of the control signal 0 (control signal AG0). Memory transistor 21 (memory transistor of page 0), memory 1 is memory transistor (memory transistor of page 1) 21 right next to control signal 0 (control signal AG0), and memory 2 is control signal 2 (control signal AG2). The memory transistor on the left side (memory transistor on page 2) 21 and the memory 3 mean the memory transistor on the right side (memory transistor on page 3) 21 of the control signal 2 (control signal AG2).

50は代表的に示された読み出し書き込み回路、51は選択回路である。各図には一つの読み出し書き込み回路50(B)とこれに対応する連続的に並列する4本の第1の電極直下の反転層23とに対する接続形態が示される。メモリ0を読み出し対象とするときの接続形態は図6に、メモリ0を書き込み対象とするときの接続形態は図7に示される。メモリ1を読み出し対象とするときの接続形態は図8に、メモリ1を書き込み対象とするときの接続形態は図9に示される。メモリ2を読み出し対象とするときの接続形態は図10に、メモリ2を書き込み対象とするときの接続形態は図11に示される。メモリ3を読み出し対象とするときの接続形態は図12に、メモリ3を書き込み対象とするときの接続形態は図13に示される。図6乃至図13に示される反転層の選択態様より明らかなように、前記選択回路51は、一つの前記読み出し書き込み回路50とこれに対応する連続的に並列する4本の第1の制御トランジスタ20による反転層23とに対し、前記4本の反転層の間に配置されたメモリトランジスタ21のうち前記記憶情報の読出し又は書き込み対象とするメモリトランジスタの位置に応じて前記4本の反転層23の中から処理に必要な反転層を選択して前記一つの読み出し書き込み回路50に接続する。要するに、前記選択回路51は同じメモリトランジスタ21に対する読出しと書き込みには同じ読出し書き込み回路50を使用するように読出し書き込み回路50と前記第1の制御トランジスタ20による反転層23との接続を制御する。   Reference numeral 50 is a representative read / write circuit, and 51 is a selection circuit. Each figure shows a connection configuration for one read / write circuit 50 (B) and the inversion layer 23 directly below the four first electrodes corresponding to the read / write circuit 50 (B). A connection configuration when the memory 0 is a read target is shown in FIG. 6, and a connection configuration when the memory 0 is a write target is shown in FIG. A connection configuration when the memory 1 is a read target is shown in FIG. 8, and a connection configuration when the memory 1 is a write target is shown in FIG. A connection configuration when the memory 2 is a read target is shown in FIG. 10, and a connection configuration when the memory 2 is a write target is shown in FIG. A connection configuration when the memory 3 is a read target is shown in FIG. 12, and a connection configuration when the memory 3 is a write target is shown in FIG. As apparent from the selection mode of the inversion layer shown in FIGS. 6 to 13, the selection circuit 51 includes one first read / write circuit 50 and four first control transistors that are successively parallel to each other. The four inversion layers 23 according to the position of the memory transistor from which the stored information is to be read or written out of the memory transistors 21 arranged between the four inversion layers. An inversion layer necessary for processing is selected from the above and connected to the one read / write circuit 50. In short, the selection circuit 51 controls the connection between the read / write circuit 50 and the inversion layer 23 by the first control transistor 20 so that the same read / write circuit 50 is used for reading and writing to the same memory transistor 21.

《書き込み読み出し回路と選択回路》
図14には前記書き込み読み出し回路50と選択回路51が示される。図14において書き込み読み出し回路50と選択回路51は、2本のグローバルビット線GBL<i>、GBL<i+1>(iは正の整数)毎の回路ユニット54と、隣接する回路ユニット54同士を選択的に直列接続するMOSトランジスタ55とによって構成され、書き込み読み出し回路50と選択回路51は混然一体に図示されている。双方の構成要素を区別するなら、MOSトランジスタ55、56、57、72、73によって選択回路51が構成され、その他の回路要素によって書き込み読み出し回路50が構成される。図においてpチャネル型MOSトランジスタにはその基体ゲートの矢印を付してnチャネル型MOSトランジスタと区別してある。
<Write / read circuit and selection circuit>
FIG. 14 shows the write / read circuit 50 and the selection circuit 51. In FIG. 14, a write / read circuit 50 and a selection circuit 51 select a circuit unit 54 for each of two global bit lines GBL <i>, GBL <i + 1> (i is a positive integer) and adjacent circuit units 54. The writing / reading circuit 50 and the selection circuit 51 are shown as a single unit. If the two components are distinguished, the MOS transistor 55, 56, 57, 72, 73 constitutes the selection circuit 51, and the other circuit components constitute the write / read circuit 50. In the figure, a p-channel MOS transistor is marked with an arrow of its base gate to distinguish it from an n-channel MOS transistor.

回路ユニット54の構成を説明する。回路ユニット54はSLPとSLNを動作電源ノードとするスタティックラッチ60を有し、一方の入出力ノードはセンスノード(SL Sense)、他方の入出力ノードはリファレンスノード(SL Ref)とされる。前記センスノードとリファレンスノードはカラム選択信号YSにてスイッチ制御されるセレクトMOSトランジスタ61、62を介して外部インタフェース端子IOR<n>、IOS<n>に接続可能にされ、また、信号RSAS、RSARにてスイッチ制御されるセンスラッチセットMOSトランジスタ63,64を介してプリチャージ電源ノードFRSAに接続される。前記センスノードとリファレンスノードの初期化動作では信号RSAS、RSARのレベルが相違されることにより、リファレンスノードはセンスノードの大凡半分のレベルにプリチャージされる。センスノードはセンスMOSトランジスタ65、信号SENSEにてスイッチ制御されるセンスイネーブルMOSトランジスタ66を介して回路の接地電位に接続される。センスMOSトランジスタ65のゲートはグローバルビット線に至るノード67に結合され、センスMOSトランジスタ65は読み出し対象とされるグローバルビット線のレベルに応じてスイッチ制御され、これによってセンスノードのレベルを選択的にローレベルに反転させる。これによってスタティックラッチ60はメモリトランジスタの記憶情報を検出してラッチすることができる。また、スタティックラッチ60は外部インタフェース端子IOR<n>、IOS<n>からの書き込みデータをラッチすることができる。   The configuration of the circuit unit 54 will be described. The circuit unit 54 includes a static latch 60 having SLP and SLN as operation power supply nodes. One input / output node is a sense node (SL Sense), and the other input / output node is a reference node (SL Ref). The sense node and the reference node can be connected to external interface terminals IOR <n> and IOS <n> through select MOS transistors 61 and 62 that are switch-controlled by a column selection signal YS, and signals RSAS and RSAR. Are connected to the precharge power supply node FRSA via the sense latch set MOS transistors 63 and 64 which are switch-controlled. In the initialization operation of the sense node and the reference node, the levels of the signals RSAS and RSAR are different, so that the reference node is precharged to approximately half the level of the sense node. The sense node is connected to the circuit ground potential via a sense MOS transistor 65 and a sense enable MOS transistor 66 that is switch-controlled by a signal SENSE. The gate of the sense MOS transistor 65 is coupled to a node 67 reaching the global bit line, and the sense MOS transistor 65 is switch-controlled according to the level of the global bit line to be read, thereby selectively selecting the level of the sense node. Invert to low level. As a result, the static latch 60 can detect and latch the stored information of the memory transistor. The static latch 60 can latch write data from the external interface terminals IOR <n> and IOS <n>.

リファレンスノードには信号TRにてスイッチ制御される分離MOSトランジスタ68を介してグローバルビット線に至るノード69に結合され、当該ノード69は信号PCにてスイッチ制御される書き込み阻止用プリチャージイネーブルMOSトランジスタ70及び書き込み阻止用プリチャージMOSトランジスタ71を経由してプリチャージ電源FPCに接続される。前記MOSトランジスタ71はリファレンスノードのレベルに従ってスイッチ制御される。スタティックラッチ60に書き込みデータをラッチしたときリファレンスノードがハイレベルのとき、ノード69は予めプリチャージ電源FPCによって充電されてから、リファレンスノードのハイレベルに到達する。スタティックラッチ60が書き込みデータをラッチしたときリファレンスノードがローレベルであればノード69はリファレンスノードのローレベルに到達する。   The reference node is coupled to a node 69 that reaches the global bit line via an isolation MOS transistor 68 that is switch-controlled by a signal TR. The node 69 is a precharge enable MOS transistor for write inhibition that is switch-controlled by a signal PC. 70 and a write-inhibiting precharge MOS transistor 71 to be connected to a precharge power supply FPC. The MOS transistor 71 is switch-controlled according to the level of the reference node. When the reference node is at the high level when the write data is latched in the static latch 60, the node 69 is charged in advance by the precharge power supply FPC and then reaches the high level of the reference node. If the reference node is at the low level when the static latch 60 latches the write data, the node 69 reaches the low level of the reference node.

前記ノード69は、信号STR0<0>によってスイッチ制御されるMOSトランジスタ72及び信号STR1<0>によってスイッチ制御されるMOSトランジスタ56を介してグローバルビット線GBL<i>に接続される。前記ノード67は、信号STR0<1>によってスイッチ制御されるMOSトランジスタ73及び信号STR1<1>によってスイッチ制御されるMOSトランジスタ57を介してグローバルビット線GBL<i+1>に接続される。後段の回路ユニット54におけるMOSトランジスタ56と72の結合ノードは、信号SLTRによってスイッチ制御されるMOSトランジスタ55を介して前段の回路ユニット54におけるMOSトランジスタ57と73の結合ノードに選択的に接続可能にされる。ノード67と69は配線にて結合されている。したがって一つのスタティックラッチ60はMOSトランジスタ55、56、57、72、73のスイッチ制御状態に応じて4本のグローバルビット線の中から選択された何れか1本に接続可能にされる。各々のグローバルビット線GBL<i>、GBL<i+1>に対応して読み出し及び書き込み用のビット線プリチャージMOSトランジスタ74、75が設けられている。ビット線プリチャージMOSトランジスタ74,75はプリチャージ電源FRPC<0>、FRPC<1>に接続され、信号RPC<0>、RPC<1>によってスイッチ制御される。   The node 69 is connected to the global bit line GBL <i> via a MOS transistor 72 that is switch-controlled by a signal STR0 <0> and a MOS transistor 56 that is switch-controlled by a signal STR1 <0>. The node 67 is connected to the global bit line GBL <i + 1> via a MOS transistor 73 that is switch-controlled by a signal STR0 <1> and a MOS transistor 57 that is switch-controlled by a signal STR1 <1>. The coupling node between the MOS transistors 56 and 72 in the subsequent circuit unit 54 can be selectively connected to the coupling node between the MOS transistors 57 and 73 in the previous circuit unit 54 via the MOS transistor 55 that is switch-controlled by the signal SLTR. Is done. Nodes 67 and 69 are connected by wiring. Therefore, one static latch 60 can be connected to any one selected from the four global bit lines in accordance with the switch control state of the MOS transistors 55, 56, 57, 72, 73. Corresponding to each of the global bit lines GBL <i> and GBL <i + 1>, read and write bit line precharge MOS transistors 74 and 75 are provided. Bit line precharge MOS transistors 74 and 75 are connected to precharge power sources FRPC <0> and FRPC <1>, and are switch-controlled by signals RPC <0> and RPC <1>.

なお、76で示されるMOSトランジスタはスタティックラッチ60にメモリVth“H”のデータがラッチされたときオフ状態にされるトランジスタであり、書き込みベリファイ時に当該メモリトランジスタの書き込み完了を示す信号ECを生成するのに用いられる。   Note that a MOS transistor indicated by 76 is turned off when data of the memory Vth “H” is latched in the static latch 60, and generates a signal EC indicating completion of writing of the memory transistor at the time of write verification. Used for

図15には書き込み読み出し回路50と選択回路51における回路ユニット54の読出し動作タイミングが示される。読出し対象とされるメモリトランジスタ21の閾値電圧が低い消去状態の場合(メモリVth“L”)、グローバルビット線(GBL)はプリチャージレベルからディスチャージされ、MOSトランジスタ65はオフ状態を維持し、センスノードはハイレベルを保つ。これに対し、読出し対象とされるメモリトランジスタ21の閾値電圧が高い書き込み状態の場合(メモリVth“H”)、GBLはプリチャージレベルを維持し、MOSトランジスタ65がオン状態に反転し、センスノードはローレベルに反転される。   FIG. 15 shows the read operation timing of the circuit unit 54 in the write / read circuit 50 and the selection circuit 51. When the threshold voltage of the memory transistor 21 to be read is low (memory Vth “L”), the global bit line (GBL) is discharged from the precharge level, and the MOS transistor 65 maintains the off state. The node stays high. On the other hand, when the threshold voltage of the memory transistor 21 to be read is high (memory Vth “H”), the GBL maintains the precharge level, the MOS transistor 65 is inverted to the ON state, and the sense node Is inverted to low level.

図16には書き込み読み出し回路50と選択回路51における回路ユニット54の書き込み(Program)動作タイミングが示される。書き込み選択とされるメモリトランジスタが接続されたソース側GBLは、書き込みデータをラッチしたスタティックラッチ60のリファレンスノードのローレベルに応答して回路の接地電位にされ、ドレイン側GBLは、トランジスタ74によって書き込み電圧にプリチャージされる。これにより、メモリトランジスタ21に書き込み電流が流れ、これによって発生するホットエレクトロンがメモリトランジスタ21の電荷蓄積領域に注入される。書き込み非選択とされるメモリトランジスタが接続されたソース側GBLは、書き込みデータをラッチしたスタティックラッチ60のリファレンスノードのハイレベルに応答して書き込み電位に充電され、また、ドレイン側GBLはトランジスタ74によって書き込み電圧にプリチャージされる。これにより、メモリトランジスタ21には書き込み電流が流れず、メモリトランジスタ21の電荷蓄積領域に対する電子の注入が抑止される。   FIG. 16 shows a write operation timing of the circuit unit 54 in the write / read circuit 50 and the selection circuit 51. The source side GBL to which the memory transistor to be selected for writing is connected is set to the ground potential of the circuit in response to the low level of the reference node of the static latch 60 that latches the write data, and the drain side GBL is written by the transistor 74. Precharged to voltage. As a result, a write current flows through the memory transistor 21, and hot electrons generated thereby are injected into the charge storage region of the memory transistor 21. The source side GBL to which the memory transistor that is not selected for writing is connected is charged to the write potential in response to the high level of the reference node of the static latch 60 that latches the write data, and the drain side GBL is charged by the transistor 74. Precharged to the write voltage. As a result, a write current does not flow through the memory transistor 21 and injection of electrons into the charge storage region of the memory transistor 21 is suppressed.

図17乃至図24には図14の構成に従った書き込み読み出し回路50と選択回路51による反転層23の接続態様が例示される。メモリ0を読み出し対象とするときの接続形態は図17に、メモリ0を書き込み対象とするときの接続形態は図18に示される。メモリ1を読み出し対象とするときの接続形態は図19に、メモリ1を書き込み対象とするときの接続形態は図20に示される。メモリ2を読み出し対象とするときの接続形態は図21に、メモリ2を書き込み対象とするときの接続形態は図22に示される。メモリ3を読み出し対象とするときの接続形態は図23に、メモリ3を書き込み対象とするときの接続形態は図24に示される。   17 to 24 illustrate connection modes of the inversion layer 23 by the write / read circuit 50 and the selection circuit 51 according to the configuration of FIG. A connection configuration when the memory 0 is a read target is shown in FIG. 17, and a connection configuration when the memory 0 is a write target is shown in FIG. A connection configuration when the memory 1 is a read target is shown in FIG. 19, and a connection configuration when the memory 1 is a write target is shown in FIG. A connection configuration when the memory 2 is a read target is shown in FIG. 21, and a connection configuration when the memory 2 is a write target is shown in FIG. A connection configuration when the memory 3 is a read target is shown in FIG. 23, and a connection configuration when the memory 3 is a write target is shown in FIG.

上記フラッシュメモリ1において、一つのメモリトランジスタ21に対する書き込みでは隣の第1の制御トランジスタ20による反転層23を一方の電流経路とし、反対側に隣接する第2の制御トランジスタ22と別のメモリトランジスタ21とをまたいでその先に位置する別の第1の制御トランジスタ20による反転層23を他方の電流経路として用いる。このセルスルー書き込み方式によると、メモリトランジスタ21から第2の制御トランジスタ22に書き込み電流が流れるとき、メモリトランジスタ21と第2の制御トランジスタ22との間に大きな電界集中を生じさせるには第2のトランジスタ22のコンダクタンスだけを小さくすればよい。書き込み電流を流すための配線として機能される第1の制御トランジスタ20における反転層23のコンダクタンスを小さくすることを要しない。したがって記憶情報に対する書き込み性能を向上させることができる。   In the flash memory 1, when writing to one memory transistor 21, the inversion layer 23 of the adjacent first control transistor 20 is used as one current path, and the adjacent second control transistor 22 and another memory transistor 21 are on the opposite side. The inversion layer 23 formed by the other first control transistor 20 located beyond the other is used as the other current path. According to this cell-through write method, when a write current flows from the memory transistor 21 to the second control transistor 22, the second transistor is used to cause a large electric field concentration between the memory transistor 21 and the second control transistor 22. Only the conductance of 22 needs to be reduced. It is not necessary to reduce the conductance of the inversion layer 23 in the first control transistor 20 that functions as a wiring for flowing a write current. Therefore, it is possible to improve the writing performance for the stored information.

更に、セルスルー書き込み方式のように書き込み電流の供給に利用する一対の第1の制御トランジスタ20が相互に離れることになる場合であっても、同じメモリトランジスタに対する読出しと書き込みには同じ読出し書き込み回路50を使用するように読出し書き込み回路50と前記第1の制御トランジスタ20による反転層23との接続を制御する選択回路を採用するから、セルスルー書き込み方式による書き込み動作を保証することができる。   Further, even when the pair of first control transistors 20 used for supplying the write current is separated from each other as in the cell-through write method, the same read / write circuit 50 is used for reading and writing with respect to the same memory transistor. Since the selection circuit for controlling the connection between the read / write circuit 50 and the inversion layer 23 by the first control transistor 20 is employed so as to use, the write operation by the cell-through write method can be guaranteed.

《書き込み動作》
書き込みコマンドに応答する書き込み動作について説明する。図25には書き込み動作によってメモリセルトランジスタに設定される閾値電圧の分布が示される。VW0,VW1,VW2,VW3は書き込みベリファイ時における記憶情報“11”,“10”,“00”,“01”に応じた下裾ベリファイ電圧である。VEW0,VEW1,VEW2は書き込みベリファイ時における記憶情報“11”,“10”,“00”に応じた上裾ベリファイ電圧である。それら上裾ベリファイ電圧と下裾ベリファイ電圧によって記憶情報“11”,“10”,“00”,“01”に応じた閾値電圧分布が規定される。VRW1,VRW2,VRW3は読み出し動作時に記憶情報“11”,“10”,“00”,“01”を判定可能にするための読み出しワード線電圧である。図26には図25の上裾ベリファイ電圧、下裾ベリファイ電圧及び読み出しワード線電圧の具体例が示される。
<Write operation>
A write operation in response to a write command will be described. FIG. 25 shows the distribution of threshold voltages set in the memory cell transistors by the write operation. VW0, VW1, VW2, and VW3 are lower skirt verify voltages corresponding to the stored information “11”, “10”, “00”, and “01” at the time of write verify. VEW0, VEW1, and VEW2 are upper base verify voltages corresponding to the stored information “11”, “10”, and “00” at the time of write verify. The threshold voltage distribution corresponding to the stored information “11”, “10”, “00”, “01” is defined by the upper skirt verify voltage and the lower skirt verify voltage. VRW1, VRW2, and VRW3 are read word line voltages that enable determination of stored information “11”, “10”, “00”, and “01” during a read operation. FIG. 26 shows specific examples of the upper skirt verify voltage, the lower skirt verify voltage, and the read word line voltage in FIG.

図27乃至図29には書き込み動作のフローチャートが示される。図27に示されるように、書き込みアドレスを伴って書き込みコマンドが投入され(S1)、続いて書き込みデータが入力されると(S2)、内部コントロール回路16は書き込み動作のための制御シーケンスを開始する。先ず、書き込みページのデータをメモリアレイ3からデータレジスタ5に退避し、退避したデータのうち書き込みアドレスに対応するデータを書き込みデータによって置き換えて合成する(S3)。   27 to 29 show flowcharts of the write operation. As shown in FIG. 27, when a write command is input with a write address (S1) and subsequently write data is input (S2), the internal control circuit 16 starts a control sequence for the write operation. . First, the write page data is saved from the memory array 3 to the data register 5, and the data corresponding to the write address among the saved data is replaced by the write data (S3).

次に、書き込み電源を立ち上げ(S4)、データレジスタ5が保有する書き込みデータにしたがって“01”書き込みを行う。すなわち、書き込みデータの2ビット毎の値が“01”データであれば“1”を、それ以外であれば“0”を対応するスタティックラッチ(SL)60に転送する(S5)。この後、ワード線(program WL)立ち上げ(S6)、グローバルビット線GBLの接続選択(S7)、選択グローバルビット線GBLのプリチャージ(S8)、制御線による制御トランジスタ(AG)20,22の選択(S9)を行って、所定期間だけ前記S6で立ち上げたワード線に高電圧パルスを印加して、“01”データ書き込み対象メモリトランジスタ21にホットエレクトロンを注入する(S10)。この後、動作電源をベリファイ(Verify)電源に切り換えて(S11)、書き込み対象メモリトランジスタに対してワード線電圧VWV3を用いてベリファイを行う(S12)。ベリファイ動作ではワード線単位でメモリトランジスタを選択状態とし、メモリトランジスタがオフ状態になっていれば当該グローバルビット線のスタティックラッチのラッチデータが反転され、これによって図14のMOSトランジスタ76がオフ状態にされる。“01”書き込み対象のすべてのメモリトランジスタがオフ状態になるまでフェイルとされ、フェイルに係るメモリトランジスタに対してS6〜S11の処理を繰り返す。S10で印加される高電圧パルスの電圧は15Vで一定とされる。   Next, the write power supply is turned on (S4), and "01" is written according to the write data held by the data register 5. That is, if the value of every 2 bits of the write data is “01” data, “1” is transferred to the corresponding static latch (SL) 60, otherwise “0” is transferred (S5). Thereafter, the word line (program WL) rises (S6), connection selection of the global bit line GBL (S7), precharging of the selected global bit line GBL (S8), and control transistors (AG) 20, 22 of the control lines. Selection (S9) is performed, a high voltage pulse is applied to the word line raised in S6 for a predetermined period, and hot electrons are injected into the "01" data write target memory transistor 21 (S10). Thereafter, the operation power supply is switched to the verify power supply (S11), and the write target memory transistor is verified using the word line voltage VWV3 (S12). In the verify operation, the memory transistor is selected in units of word lines, and if the memory transistor is in the off state, the latch data of the static latch of the global bit line is inverted, thereby turning off the MOS transistor 76 in FIG. Is done. Failing is performed until all memory transistors to be written with “01” are turned off, and the processes of S6 to S11 are repeated for the memory transistors related to the failure. The voltage of the high voltage pulse applied in S10 is constant at 15V.

01ベリファイがパスになると、図28に示されるように、今度はデータレジスタ5が保有する書き込みセクタデータにしたがって“00”書き込みを行う。すなわち、書き込みセクタデータの2ビット毎の値が“00”データであれば“1”を、それ以外であれば“0”を対応するスタティックラッチ(SL)60に転送する(S13)。この後、ワード線立ち上げ(S14)、グローバルビット線GBLの接続選択(S15)、選択グローバルビット線GBLのプリチャージ(S16)、制御トランジスタ20,22の選択(S17)を行って、所定期間だけ前記S14で立ち上げたワード線に高電圧パルスを印加して、“00”データ書き込み対象メモリトランジスタ21にホットエレクトロンを注入する(S18)。S18で印加される高電圧パルスの電圧は15Vとされる。この後、動作電源をベリファイ電源に切り換えて(S19)、書き込み対象メモリトランジスタに対してワード線電圧VWV2を用いてベリファイを行う(S20)。“00”書き込み対象のすべてのメモリトランジスタがオフ状態であればベリファイパスとなるが、そうでない場合にはS21〜S26の処理に移行してISPP(Incremental Step Pulse Programming)方式による高圧パルス印加の処理を継続する。ISPP方式とは書込み高圧パルス電圧をパルス毎に増加させて書込みパルス長を一定に保つようにする書き込み方式である。これは、累積書き込み電圧印加時間が増加するに従って書込みパルス印加毎のメモリ閾値電圧の増加量が徐々に減少することと、書込み動作の初期ではパルス電圧が高い程書込みバラツキが大きくなり書込み飛び出し不良が発生し易いということを考慮したものである。これによって、書き込み時間の短縮と書込み飛び出し不良の抑制に資することができる。S20においてベリファイフェイルのとき、ワード線立ち上げ(S21)、グローバルビット線GBLの接続選択(S22)、制御トランジスタ20,22の選択によるセルフブースト(S23)を行って、S21で立ち上げたワード線に所定期間高電圧パルスを印加して、“00”データ書き込み対象メモリトランジスタ21にホットエレクトロンを注入する(S24)。この後、動作電源をベリファイ電源に切り換えて(S25)、書き込み対象メモリトランジスタに対してワード線電圧VWV2を用いてベリファイを行う(S26)。“00”書き込み対象のすべてのメモリトランジスタがオフ状態になるまでフェイルとされ、フェイルに係るメモリトランジスタに対してS21〜S26の処理を繰り返す。S24で印加される書き込み高電圧パルスは、13.6Vにループ回数の0.2倍の電圧を足した電圧とされ、ループ回数を増すごとに高くされる。   When 01 verification is passed, as shown in FIG. 28, “00” is written according to the write sector data held by the data register 5 this time. That is, if the value of every 2 bits of the write sector data is “00” data, “1” is transferred to the corresponding static latch (SL) 60, otherwise “0” is transferred (S13). Thereafter, the word line is raised (S14), the global bit line GBL connection is selected (S15), the selected global bit line GBL is precharged (S16), and the control transistors 20 and 22 are selected (S17). Thus, a high voltage pulse is applied to the word line started up in S14, and hot electrons are injected into the memory transistor 21 to be written with “00” data (S18). The voltage of the high voltage pulse applied in S18 is 15V. Thereafter, the operation power supply is switched to the verify power supply (S19), and the write target memory transistor is verified using the word line voltage VWV2 (S20). If all the memory transistors to be written with “00” are in the OFF state, the verify pass is made. If not, the process proceeds to S21 to S26, and high voltage pulse application processing by the ISPP (Incremental Step Pulse Programming) method is performed. Continue. The ISPP method is a writing method in which the writing high voltage pulse voltage is increased for each pulse to keep the writing pulse length constant. This is because the amount of increase in the memory threshold voltage for each write pulse application gradually decreases as the cumulative write voltage application time increases, and at the initial stage of the write operation, the higher the pulse voltage, the larger the write variation and the write jump failure. This is because it is likely to occur. Thereby, it is possible to contribute to shortening of the writing time and suppression of writing pop-out failure. When verify fails in S20, the word line is raised (S21), the global bit line GBL connection is selected (S22), and self-boost (S23) is performed by selecting the control transistors 20 and 22, and the word line raised in S21 A high voltage pulse is applied to the memory transistor 21 for writing data “00” for a predetermined period of time to inject hot electrons (S24). Thereafter, the operation power supply is switched to the verify power supply (S25), and the write target memory transistor is verified using the word line voltage VWV2 (S26). Failing is performed until all the memory transistors to which “00” is to be written are turned off, and the processes of S21 to S26 are repeated for the memory transistors related to the failure. The write high voltage pulse applied at S24 is a voltage obtained by adding 13.6 V to a voltage 0.2 times the number of loops, and is increased as the number of loops is increased.

前記S23のセルフブーストを採用するのは以下の理由による。“00”書き込みは“01”書き込みに比べて閾値電圧分布を狭帯化しなければならないため1回の高圧パルス印加による閾値電圧の変化幅を大きくすることは不都合である。結果として、ベリファイループ回数が多くなり、また、“00”書き込みに比べて大きな書き込み電流を流すことも必要ない。更に、ベリファイフェイルのループに入ったとき高電圧パルス電圧は“01”書き込みに比べて“00”書き込みの方が低くされるのでループ回数が増えると予想される。そこで、反転層に対して選択トランジスタ20,21の選択動作によるセルフブーストを採用することにより、グローバルビット線のプリチャージ動作に必要な時間だけ処理時間を短縮可能とするものである。   The reason why the S23 self-boost is adopted is as follows. Since “00” write requires a narrower threshold voltage distribution than “01” write, it is inconvenient to increase the threshold voltage change width by one high voltage pulse application. As a result, the number of verify loops increases, and it is not necessary to pass a large write current compared to “00” write. Further, when the verify fail loop is entered, the high voltage pulse voltage is expected to be lower for “00” writing than for “01” writing, so the number of loops is expected to increase. Therefore, by adopting self boost by the selection operation of the selection transistors 20 and 21 for the inversion layer, the processing time can be shortened by the time required for the global bit line precharge operation.

S20、S26においてベリファイパスになると、図29に示されるように、今度はデータレジスタ5が保有する書き込みセクタデータにしたがって“10”書き込みを行う。すなわち、書き込みセクタデータの2ビット毎の値が“10”データであれば“1”を、それ以外であれば“0”を対応するスタティックラッチ60に転送する(S27)。この後、ワード線立ち上げ(S28)、グローバルビット線GBLの接続選択(S29)、選択グローバルビット線GBLのプリチャージ(S30)、制御トランジスタ20,22の選択(S31)を行なう。これにより、S28で立ち上げたワード線に所定期間だけ高電圧パルスを印加して、“10”データ書き込み対象メモリトランジスタ21にホットエレクトロンを注入する(S32)。S32で印加される高電圧パルスの電圧は15Vとされる。この後、動作電源をベリファイ電源に切り換えて(S33)、書き込み対象メモリトランジスタに対して。ワード線電圧VWV1を用いたベリファイを行う(S34)。“10”書き込み対象のすべてのメモリトランジスタがオフ状態であればベリファイパスとなるが、そうでない場合にはS35〜S40の処理に移行してISPP(Incremental Step Pulse Programming)方式による高圧パルス印加の処理を継続する。S34においてベリファイフェイルのとき、ワード線立ち上げ(S35)、グローバルビット線GBLの接続選択(S36)、制御トランジスタ20,22の選択によるセルフブースト(S37)を行って、S35で立ち上げたワード線に所定期間だけ高電圧パルスを印加して、“10”データ書き込み対象メモリトランジスタ21にホットエレクトロンを注入する(S38)。この後、動作電源をベリファイ電源に切り換えて(S39)、書き込み対象メモリトランジスタに対してワード線電圧VWV1を用いてベリファイを行う(S40)。“10”書き込み対象のすべてのメモリトランジスタがオフ状態になるまでフェイルとされ、フェイルに係るメモリトランジスタに対してS35〜S40の処理を繰り返す。S38で印加される書き込み高電圧パルスは、12.6Vにループ回数の0.2倍の電圧を足した電圧とされ、ループ回数を増すごとに高くされる。   When the verify pass is made in S20 and S26, as shown in FIG. 29, "10" is written in accordance with the write sector data held by the data register 5 this time. That is, if the value of every 2 bits of the write sector data is “10” data, “1” is transferred to the corresponding static latch 60, otherwise “0” is transferred (S27). Thereafter, the word line is raised (S28), the global bit line GBL connection is selected (S29), the selected global bit line GBL is precharged (S30), and the control transistors 20 and 22 are selected (S31). As a result, a high voltage pulse is applied to the word line raised in S28 for a predetermined period, and hot electrons are injected into the memory transistor 21 to be written with “10” data (S32). The voltage of the high voltage pulse applied in S32 is 15V. Thereafter, the operation power supply is switched to the verify power supply (S33), and the write target memory transistor is switched. Verification using the word line voltage VWV1 is performed (S34). If all memory transistors to be written with “10” are in the OFF state, the verify pass is made. If not, the process proceeds to S35 to S40, and high voltage pulse application processing by the ISPP (Incremental Step Pulse Programming) method is performed. Continue. When verify fails in S34, the word line is raised (S35), the global bit line GBL connection is selected (S36), the self-boost (S37) is selected by selecting the control transistors 20 and 22, and the word line is raised in S35. A high voltage pulse is applied for a predetermined period to inject hot electrons into the “10” data write target memory transistor 21 (S38). Thereafter, the operating power supply is switched to the verify power supply (S39), and the write target memory transistor is verified using the word line voltage VWV1 (S40). “10” is failed until all the memory transistors to be written are turned off, and the processes of S35 to S40 are repeated for the memory transistors related to the failure. The write high voltage pulse applied in S38 is a voltage obtained by adding 12.6V to a voltage 0.2 times the number of loops, and is increased as the number of loops is increased.

最後に“11”データ、“10“データ、”00“データの各閾値電圧分布の上裾レベルの判定を行う(S41)。判定にはワード線選択電圧VWE0、VWE1、VWE2を用いる。書き込み対象の全てのメモリトランジスタに対して上裾レベルが判定レベルよりも低いことを検出しなければ書き込み成功であり、検出すれば書き込み失敗となる。   Finally, the upper skirt level of each threshold voltage distribution of “11” data, “10” data, and “00” data is determined (S41). The word line selection voltages VWE0, VWE1, and VWE2 are used for the determination. If it is not detected that the upper base level is lower than the determination level for all the memory transistors to be written, writing is successful, and if detected, writing fails.

《消去動作》
消去コマンドに応答する消去動作について説明する。図30には消去動作のフローチャートが示される。消去動作では、第1に、処理対象の不揮発性メモリトランジスタ21に対するワード線単位のFNトンネルによる消去処理(FNトンネル消去処理)T1と、当該消去処理に対するベリファイ処理T2,T3が行なわれる。次に、処理対象の不揮発性メモリトランジスタ21に対するワード線単位のFNトンネルによる書き込み処理(FNトンネル書き込み処理)T4が行なわれる。最後に、処理対象不揮発性メモリトランジスタに対するページ単位の書き戻し処理T5〜T8と、当該書き戻し処理に対するベリファイ処理T9〜T16が行なわれる。何れかのベリファイ処理T3、T10、T12、T14,T16においてフェイルの回数が上限に達した時は、処理の継続を断念し、強制書き上げ処理T17を行なう。強制書き上げ処理T17は、過剰消去によってノーマリ・オンの状態にされる不揮発性メモリトランジスタが残らないように、前記“01”書き込み処理によって不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧を強制的に高くする処理である。高電圧パルスを印加する動作を規定回数繰り返し、ベリファイは行なわない。上記消去動作の各処理は消去コマンドに応答して内部コントロール回路16が制御する。
<Erase operation>
An erase operation in response to an erase command will be described. FIG. 30 shows a flowchart of the erase operation. In the erasing operation, first, erasing processing (FN tunnel erasing processing) T1 by FN tunneling in units of word lines for the nonvolatile memory transistor 21 to be processed and verification processing T2 and T3 for the erasing processing are performed. Next, a write process (FN tunnel write process) T4 is performed on the nonvolatile memory transistor 21 to be processed by the FN tunnel in units of word lines. Finally, page-by-page write-back processing T5 to T8 for the processing target nonvolatile memory transistor and verify processing T9 to T16 for the write-back processing are performed. When the number of failures reaches the upper limit in any of the verify processes T3, T10, T12, T14, and T16, the process is abandoned and the forced writing process T17 is performed. The forcible write-in process T17 is a process for forcibly increasing the threshold voltage of the non-volatile memory transistor by the “01” write process so that the non-volatile memory transistor that is normally turned on by over-erasing does not remain. . The operation of applying a high voltage pulse is repeated a specified number of times and verification is not performed. Each process of the erase operation is controlled by the internal control circuit 16 in response to an erase command.

図31にはFNトンネル消去処理における電圧印加形態が回路図で示され、図32にはFNトンネル消去処理における電圧印加形態がデバイス断面図で例示される。FNトンネル消去処理は、消去対象ワード線(WL)を−18V、半導体基板30を0Vとし、FNトンネルにより、不揮発性メモリトランジスタ21の電荷蓄積領域36からゲート絶縁膜31を通してエレクトロンを半導体基板30に引き抜く処理とされる。このとき制御トランジスタ20,22はオフ状態にされ、反転層23,24は一切形成されない。ストリングとは制御信号STSによってグローバルビット線GBLに接続可能なローカルビット線としての反転層23を共有することができる部分メモリアレイを意味する。選択ストリングでは、特に制限されないが、非選択ワード線は−2Vにされる。基板へのFNトンネルによる電子の引き抜きには大きな電流を流すことを要しないので消費電力は少ない。図39にはFNトンネル消去処理における動作タイミングが例示される。   FIG. 31 is a circuit diagram illustrating a voltage application form in the FN tunnel erase process, and FIG. 32 illustrates a voltage application form in the FN tunnel erase process in a device sectional view. In the FN tunnel erasing process, the erasing target word line (WL) is set to −18 V, the semiconductor substrate 30 is set to 0 V, and electrons are transferred from the charge storage region 36 of the nonvolatile memory transistor 21 through the gate insulating film 31 to the semiconductor substrate 30 by the FN tunnel. The process is to pull out. At this time, the control transistors 20 and 22 are turned off, and the inversion layers 23 and 24 are not formed at all. The string means a partial memory array that can share the inversion layer 23 as a local bit line that can be connected to the global bit line GBL by the control signal STS. In the selected string, although not particularly limited, the unselected word line is set to −2V. The extraction of electrons by the FN tunnel to the substrate does not require a large current to flow, so that power consumption is low. FIG. 39 illustrates the operation timing in the FN tunnel erasing process.

図33にはFNトンネル書き込み処理における電圧印加形態が回路図で示され、図34にはFNトンネル書き込み処理における電圧印加形態がデバイス断面図で例示される。FNトンネル書き込み処理は、消去対象ワード線(WL)を16V、半導体基板30を0Vとし、FNトンネルにより、不揮発性メモリトランジスタ21の電荷蓄積領域36に半導体基板30からエレクトロンを注入する処理とされる。このとき制御トランジスタ20,22はオフ状態にされ、反転層23,24は一切形成されない。前記FNトンネル消去処理に対して電子の移動方向が逆になる。FNトンネルによる電子の注入には大きな電流を流すことを要しないので消費電力は少ない。選択ストリングでは、特に制限されないが、非選択ワード線は−2Vにされる。図40にはFNトンネル書き込み処理の動作タイミングが例示される。   FIG. 33 is a circuit diagram showing a voltage application form in the FN tunnel writing process, and FIG. 34 is a device sectional view showing a voltage application form in the FN tunnel writing process. The FN tunnel writing process is a process in which the erasing target word line (WL) is 16 V, the semiconductor substrate 30 is 0 V, and electrons are injected from the semiconductor substrate 30 into the charge storage region 36 of the nonvolatile memory transistor 21 by the FN tunnel. . At this time, the control transistors 20 and 22 are turned off, and the inversion layers 23 and 24 are not formed at all. The direction of electron movement is reversed with respect to the FN tunnel erasing process. The injection of electrons through the FN tunnel does not require a large current to flow, so that power consumption is low. In the selected string, although not particularly limited, the unselected word line is set to −2V. FIG. 40 illustrates the operation timing of the FN tunnel writing process.

図35には書き戻し処理における電圧印加形態が回路図で示され、図36には書き戻し処理における電圧印加形態がデバイス断面図で例示される。書き戻し処理は、前記“11”書き込みと同じホットエレクトロンの注入処理によって実現される。書き込み電流は前述の通りセルフブーストを利用して流す。即ち、図35に従えば、制御線AG2を8Vとし、その直下の反転層23のレベルを上昇させ、これによって形成される電流でホットエレクトロンを発生させる。図41にはFNトンネル書き込み処理と共に書き戻し処理の動作タイミングが例示される。   FIG. 35 is a circuit diagram illustrating a voltage application form in the write-back process, and FIG. 36 is a device cross-sectional view illustrating the voltage application form in the write-back process. The write back process is realized by the same hot electron injection process as the “11” write. As described above, the write current is flowed using self-boost. That is, according to FIG. 35, the control line AG2 is set to 8V, the level of the inversion layer 23 immediately below it is raised, and hot electrons are generated by the current formed thereby. FIG. 41 illustrates the operation timing of the write-back process together with the FN tunnel write process.

図37には消去ベリファイ処理における電圧印加形態が回路図で示され、図38には消去ベリファイ処理における電圧印加形態がデバイス断面図で例示される。消去ベリファイ処理のためのデータ読み出し動作において、“11”分布の上裾レベルの判定ではワード線WLの電圧は図25、図26の11上裾ベリファイ電圧VWE0(例えば1.30V)とされる。“11”分布の下裾レベルの判定ではワード線WLの電圧は図25、図26の11下裾ベリファイ電圧VWV0(例えば0.29V)とされる。図42には消去ベリファイ処理の動作タイミングが例示される。   FIG. 37 is a circuit diagram showing a voltage application form in the erase verify process, and FIG. 38 is a device cross-sectional view showing a voltage application form in the erase verify process. In the data read operation for the erase verify process, in the determination of the upper skirt level of the “11” distribution, the voltage of the word line WL is set to the 11 upper skirt verify voltage VWE0 (eg, 1.30 V) in FIGS. In the determination of the lower skirt level of the “11” distribution, the voltage of the word line WL is set to the 11 lower skirt verify voltage VWV0 (for example, 0.29 V) in FIGS. FIG. 42 illustrates the operation timing of the erase verify process.

図43乃至図48には図30のフローチャートに従った消去動作によって遷移する閾値電圧分布の状態が示される。   43 to 48 show the state of the threshold voltage distribution which is changed by the erase operation according to the flowchart of FIG.

図43の閾値電圧分布はFNトンネル消去処理T1による動作ACT1が完了されたときの閾値値電圧分布である。上裾は前記11上裾ベリファイ電圧VWE0以下にされる。11下裾ベリファイ電圧VWV0以下の閾値電圧を持つ不揮発性メモリトランジスタは過剰消去状態のメモリトランジスタとされる。   The threshold voltage distribution in FIG. 43 is a threshold value voltage distribution when the operation ACT1 by the FN tunnel erasing process T1 is completed. The upper skirt is made equal to or lower than the 11 upper skirt verify voltage VWE0. 11 A non-volatile memory transistor having a threshold voltage equal to or lower than the lower skirt verify voltage VWV0 is a memory transistor in an over-erased state.

図44の閾値電圧分布はFNトンネル書き込みによって得られた閾値電圧分布である。ワード線単位でまとめて閾値電圧が嵩上げされる。FNトンネル書き込みの正の高電圧パルスは前記FNトンネル消去の負の高電圧パルスよりも絶対値的にレベルが低くされる。プレ書き戻しの段階で閾値電圧が過剰に書き戻されて、閾値電圧が11上裾ベリファイ電圧を超える虞を完全に排除することができる。   The threshold voltage distribution in FIG. 44 is a threshold voltage distribution obtained by FN tunnel writing. The threshold voltage is raised collectively in units of word lines. The positive high voltage pulse for FN tunnel writing is lower in absolute value than the negative high voltage pulse for FN tunnel erase. It is possible to completely eliminate the possibility that the threshold voltage is excessively written back at the pre-write-back stage and the threshold voltage exceeds the 11 upper skirt verify voltage.

図45はページ0(Page0)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理T5による動作ACT2が完了されたときの閾値値電圧分布である。ベリファイ電圧は11下裾ベリファイ電圧VWV0である。この処理に入る前にFNトンネル書き込み処理によって閾値電圧分布の下裾がある程度上昇されているので、図44から図45の閾値電圧分布を実現するのに必要なT5の処理の繰り返し回数若しくは処理時間は、図43の状態から図45の状態を達成する場合に比べて短縮される。図46はページ1(Page1)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理T6による動作ACT3が完了されたときの閾値値電圧分布である。図47はページ2(Page2)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理T7による動作ACT4が完了されたときの閾値値電圧分布である。図48はページ3(Page3)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理T8による動作ACT5が完了されたときの閾値値電圧分布である。ページ1〜ページ3の書き戻しもページ0の場合と同様に処理時間の短縮が実現される。   FIG. 45 is a threshold value voltage distribution when the operation ACT2 by the write-back process T5 for the nonvolatile memory transistor of page 0 (Page 0) is completed. The verify voltage is 11 lower skirt verify voltage VWV0. Since the bottom of the threshold voltage distribution has been raised to some extent by the FN tunnel writing process before entering this process, the number of repetitions or the processing time of the T5 process necessary to realize the threshold voltage distribution of FIGS. Is shortened from the state of FIG. 43 to the case of achieving the state of FIG. FIG. 46 shows a threshold value voltage distribution when the operation ACT3 by the write-back process T6 for the nonvolatile memory transistor of page 1 (Page1) is completed. FIG. 47 shows the threshold voltage distribution when the operation ACT4 by the write-back process T7 for the nonvolatile memory transistor of page 2 (Page 2) is completed. FIG. 48 is a threshold value voltage distribution when the operation ACT5 by the write-back process T8 for the nonvolatile memory transistor of Page 3 is completed. In the case of page 1 to page 3 write-back, the processing time is shortened as in the case of page 0.

このように消去動作では、ワード線単位のFNトンネル消去処理動作(ACT1)の後の書き戻しでは最初にワード線単位のFNトンネル書き込み処理T4が行なわれるので、不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧分布の下裾は全体として嵩上げされる。この段階からページ単位の書き戻し処理T5〜T16を行なうので、全体的な書き戻し処理時間の短縮になる。要するに、書き戻しのための高電圧印加処理回数を減らすことができる。   As described above, in the erase operation, the FN tunnel write processing T4 in units of word lines is first performed in the write-back after the FN tunnel erase processing operation (ACT1) in units of word lines. Therefore, the threshold voltage distribution of the nonvolatile memory transistor The lower hem is raised as a whole. Since the page-by-page write-back processing T5 to T16 is performed from this stage, the overall write-back processing time is shortened. In short, the number of high voltage application processes for write back can be reduced.

FNトンネルによる書き込み処理T4をプレ書き戻し処理として採用することにより、ワード線単位の書き戻しを容易に行なうことができる。ホットエレクトロン注入のように電流経路を形成しなくて済むからである。その代わり、ホットエレクトロン注入に比べて電子の注入効率が低い。書き戻しの目的は、消去速度の速いメモリトランジスタの閾値電圧を上げること、要するに、消去分布の低すぎる下裾を目標レベルまで上げることであるから、逆に、プレ書き戻しの段階で閾値電圧が過剰に書き戻される虞を完全に排除することが必要になる。この点においてFNトンネルによるプレ書き戻しは好適である。前記ワード線単位のFN書き込み処理S4に対するベリファイを行なわない場合は特にそうである。   By adopting the write process T4 by the FN tunnel as the pre-write-back process, the write-back in units of word lines can be easily performed. This is because it is not necessary to form a current path as in hot electron injection. Instead, the electron injection efficiency is lower than that of hot electron injection. The purpose of the write-back is to increase the threshold voltage of the memory transistor having a high erase speed, in other words, to raise the lower tail of the erase distribution that is too low to the target level. It is necessary to completely eliminate the possibility of overwriting. In this respect, pre-writing back by the FN tunnel is preferable. This is especially true when verification is not performed for the FN write processing S4 in units of word lines.

また、図5に代表されるように交互に異なるページの不揮発性メモリセルが順次直列的に配置されたメモリアレイ構成は、ワード線単位のホットエレクトロン注入によるプログラム処理に適合しない。4ページの各ページの不揮発性メモリトランジスタに対して並列にホットエレクトロン注入を行なうための電流経路を確保することができないからである。この点において、このアレイ構成においてはワード線単位のプレ書き戻し処理としてFNトンネルによる書き込み処理を採用する必要がある。   Further, as represented by FIG. 5, the memory array configuration in which the non-volatile memory cells of different pages are alternately arranged in series is not suitable for the program processing by hot electron injection in units of word lines. This is because it is impossible to secure a current path for performing hot electron injection in parallel to the nonvolatile memory transistors of the four pages. In this regard, in this array configuration, it is necessary to employ a write process using an FN tunnel as a pre-write back process in units of word lines.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

以上の説明では、メモリセルトランジスタのドレイン端子とソース端子とが直列的に接続され、書込対象のメモリセルのソース端子側に接続されるトランジスタのゲート端子に電圧を印可しオン状態にすることで形成される反転層をソース線やビット線に用いるメモリアレイ構造を持つ不揮発性メモリについて説明した。本発明はこれに限定されず、反転層の代わりに拡散配線層を用いる構成であってもよい。ライトスルー方式で書き込みを行う構造に限定されない。メモリトランジスタの列毎に固有のビット線を持つ構造であってもよい。また、不揮発性メモリは並列動作可能な複数バンクを有する構成に限定されない。消去や書き込みにおける印加電圧は適宜変更可能である。また、メモリセルトランジスタがソース線やビット線に対して並列に接続されるメモリアレイ構造を持つ不揮発性メモリにも適用することができる。更には、メモリトランジスタは4値記憶等の多値記憶に限定されず2値記憶であってもよい。更に、消去単位が書き込み単位よりも大きくされる構成に限定されない。消去単位と書き込み単位が等しい場合にも本発明は適用可能である。本発明はフラッシメモリに限定されず、EEPROM、その他の記憶形式の不揮発性メモリにも広く適用することができる。半導体装置はメモリ単体に限定されず、不揮発性メモリをオンチップしたシステムLSIもしくはマイクロコンピュータなどのLSI(Large Scale Integrated Circuit)に広く適用可能である。   In the above description, the drain terminal and the source terminal of the memory cell transistor are connected in series, and a voltage is applied to the gate terminal of the transistor connected to the source terminal side of the memory cell to be written to turn it on. The non-volatile memory having the memory array structure using the inversion layer formed in step 1 for the source line and the bit line has been described. The present invention is not limited to this, and a configuration using a diffusion wiring layer instead of the inversion layer may be used. The structure is not limited to the write-through method. A structure having a unique bit line for each column of memory transistors may be used. Further, the nonvolatile memory is not limited to a configuration having a plurality of banks that can operate in parallel. The applied voltage for erasing and writing can be changed as appropriate. The present invention can also be applied to a nonvolatile memory having a memory array structure in which memory cell transistors are connected in parallel to a source line or a bit line. Furthermore, the memory transistor is not limited to multi-value storage such as 4-value storage, and may be binary storage. Furthermore, the configuration is not limited to a configuration in which the erase unit is larger than the write unit. The present invention is also applicable when the erase unit and the write unit are equal. The present invention is not limited to the flash memory, but can be widely applied to an EEPROM and other nonvolatile memories of a storage format. The semiconductor device is not limited to a single memory, but can be widely applied to a system LSI or an LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a microcomputer in which a nonvolatile memory is on-chip.

本発明の一例に係るフラッシュメモリのブロック図である。1 is a block diagram of a flash memory according to an example of the present invention. メモリアレイのトランジスタ配置を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates transistor arrangement | positioning of a memory array. デバイスのワード線に沿った縦断面構造を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the longitudinal cross-section structure along the word line of a device. 読み出し動作における信号経路の選択態様を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the selection mode of the signal path in read-out operation. セルスルー書き込み方式による書き込み動作の信号経路を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the signal path | route of the write-in operation | movement by a cell through write system. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ0を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a connection form when the memory 0 is made into the reading object as a selection mode of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ0を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection form when the memory 0 is made into writing object as a selection mode of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ1を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection form when the memory 1 is made into the reading object as a selection aspect of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ1を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection form when the memory 1 is made into writing object as a selection aspect of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ2を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a connection form when the memory 2 is made into the reading object as a selection mode of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ2を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection form when the memory 2 is made into writing object as a selection mode of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ3を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection form when the memory 3 is made into the reading object as a selection mode of the inversion layer by a selection circuit. 選択回路による反転層の選択態様としてメモリ3を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection form when the memory 3 is made into writing object as a selection mode of the inversion layer by a selection circuit. 書き込み読み出し回路と選択回路の詳細な一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a detailed example of a read / write circuit and a selection circuit. 書き込み読み出し回路と選択回路における回路ユニットの読出し動作タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the read-out operation timing of the circuit unit in a write-read circuit and a selection circuit. 書き込み読み出し回路と選択回路における回路ユニットの書き込み動作タイミングを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a write operation timing of a circuit unit in a write / read circuit and a selection circuit. 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ0を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 0 is a read target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ0を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 0 is a write target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ1を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 1 is a read target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ1を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 1 is a write target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ2を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 2 is a read target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ2を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 2 is a write target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ3を読み出し対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 3 is a read target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 図14の構成に従った書き込み読み出し回路と選択回路による反転層の接続態様としてメモリ3を書き込み対象とするときの接続形態を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a connection mode when the memory 3 is a write target as a connection mode of the inversion layer by the write / read circuit and the selection circuit according to the configuration of FIG. 14; 書き込み動作によってメモリセルトランジスタに設定される閾値電圧の分布を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates distribution of the threshold voltage set to a memory cell transistor by write-in operation. 図25の上裾ベリファイ電圧、下裾ベリファイ電圧及び読み出しワード線電圧の具体例を示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram of a specific example of an upper skirt verify voltage, a lower skirt verify voltage, and a read word line voltage. “01”データ書き込み動作のフローチャートである。It is a flowchart of a “01” data write operation. “00”データ書き込み動作のフローチャートである。It is a flowchart of a “00” data write operation. “10”データ書き込み動作のフローチャートである。It is a flowchart of a “10” data write operation. 消去動作のフローチャートである。10 is a flowchart of an erasing operation. FNトンネル消去処理における電圧印加形態を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the voltage application form in FN tunnel erase processing. FNトンネル消去処理における電圧印加形態を例示するデバイス断面図である。It is device sectional drawing which illustrates the voltage application form in FN tunnel erasing processing. FNトンネル書き込み処理における電圧印加形態を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the voltage application form in FN tunnel write-in processing. FNトンネル書き込み処理における電圧印加形態を例示するデバイス断面図である。It is device sectional drawing which illustrates the voltage application form in FN tunnel write-in processing. 書き戻し処理における電圧印加形態を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the voltage application form in a write-back process. 書き戻し処理における電圧印加形態を例示するデバイス断面図である。It is device sectional drawing which illustrates the voltage application form in a write-back process. ベリファイ処理における電圧印加形態を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the voltage application form in a verification process. ベリファイ処理における電圧印加形態を例示するデバイス断面図である。It is device sectional drawing which illustrates the voltage application form in a verify process. FNトンネル消去処理の動作タイミング図である。It is an operation | movement timing diagram of FN tunnel erase | elimination process. FNトンネル書き込み処理の動作タイミング図である。It is an operation | movement timing diagram of a FN tunnel write process. FNトンネル書き込み処理と共に書き戻し処理の動作を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the operation | movement of a write-back process with FN tunnel write-in process. ベリファイ処理の動作タイミング図である。It is an operation | movement timing diagram of a verification process. FNトンネル消去処理による動作が完了されたときの閾値値電圧分布である。It is a threshold value voltage distribution when the operation by the FN tunnel erasing process is completed. FNトンネル書き込みによって得られた閾値電圧分布である。It is a threshold voltage distribution obtained by FN tunnel writing. ページ0(Page0)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理による動作が完了されたときの閾値値電圧分布である。It is a threshold value voltage distribution when the operation by the write-back process for the nonvolatile memory transistor of page 0 is completed. ページ1(Page1)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理による動作が完了されたときの閾値値電圧分布である。It is a threshold value voltage distribution when the operation | movement by the write-back process with respect to the non-volatile memory transistor of a page 1 (Page1) is completed. ページ2(Page2)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理による動作が完了されたときの閾値値電圧分布である。It is a threshold value voltage distribution when the operation by the write-back process for the nonvolatile memory transistor of Page 2 is completed. ページ3(Page3)の不揮発性メモリトランジスタに対する書き戻し処理による動作が完了されたときの閾値値電圧分布である。It is a threshold value voltage distribution when the operation by the write-back process for the non-volatile memory transistor of Page 3 is completed.

符号の説明Explanation of symbols

1 フラッシュメモリ
3 メモリアレイ
16 内部コントロール回路
20 第1の制御トランジスタ
21 メモリトランジスタ
22 第2の制御トランジスタ
23 反転層
24 反転層
WL ワード線
31 絶縁膜
33 第1の電極
34 第2の電極
35 第3の電極
36 電荷蓄積領域
37 絶縁膜
50 読出し書き込み回路
51 選択回路
52 拡散層(拡散層配線)
60スタティックラッチ
SL Ref リファレンスノード
SL Sense センスノード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flash memory 3 Memory array 16 Internal control circuit 20 1st control transistor 21 Memory transistor 22 2nd control transistor 23 Inversion layer 24 Inversion layer WL Word line 31 Insulating film 33 1st electrode 34 2nd electrode 35 3rd Electrode 36 charge storage region 37 insulating film 50 read / write circuit 51 selection circuit 52 diffusion layer (diffusion layer wiring)
60 static latch SL Ref reference node SL Sense sense node

Claims (11)

各々に複数個の不揮発性メモリトランジスタが割り当てられたページをワード線1本に対して複数ページ有し、
前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域を有し、電荷蓄積領域からエレクトロンを放出させる消去処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が低くされ、前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入するプログラム処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が高くされ、
コマンドに応答して前記消去処理とプログラム処理を制御する制御回路を有し、
前記制御回路は初期化コマンドに応答して、ワード線単位の消去処理によって閾値電圧分布の上裾をその目標レベルよりも低くした後、その閾値電圧分布の下裾をその目標レベルよりも高くするためのページ単位のプログラム処理を行なう前に、ワード線単位のプログラム処理を行なう半導体装置。
A plurality of pages each having a plurality of nonvolatile memory transistors assigned to one word line;
The non-volatile memory transistor has a charge storage region, the threshold voltage of the non-volatile memory transistor is lowered by an erasing process for releasing electrons from the charge storage region, and the non-volatile memory transistor is programmed by injecting electrons into the charge storage region. The threshold voltage of the memory transistor is increased,
A control circuit for controlling the erasure process and the program process in response to a command;
In response to the initialization command, the control circuit lowers the upper skirt of the threshold voltage distribution below its target level by erasing processing in units of word lines, and then raises the lower skirt of the threshold voltage distribution higher than the target level. Semiconductor device that performs program processing in units of word lines before performing program processing in units of pages.
前記ワード線単位の消去処理は、前記電荷蓄積領域からゲート絶縁膜を通してエレクトロンを半導体基板に引き抜く処理であり、
前記ワード線単位のプログラム処理は、半導体基板からゲート絶縁膜を通して前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入する処理であり、
前記ページ単位のプログラム処理は、電荷蓄積領域にホットエレクトロンを注入する処理である、請求項1記載の半導体装置。
The erasing process in units of word lines is a process of extracting electrons from the charge storage region through a gate insulating film to a semiconductor substrate,
The word line unit program process is a process of injecting electrons from the semiconductor substrate through the gate insulating film to the charge storage region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the program processing for each page is processing for injecting hot electrons into the charge storage region.
前記制御回路は、前記ワード線単位のプログラム処理に対するベリファイを行なわない請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the control circuit does not verify the program processing in units of word lines. 前記制御回路は、前記ワード線単位の消去処理において半導体基板をグランド電位としワード線に負の高電圧パルスを印加し、ワード線単位のプログラム処理において半導体基板をグランド電位としワード線に正の高電圧パルスを印加する請求項3記載の半導体装置。   The control circuit applies a negative high voltage pulse to the word line with the semiconductor substrate as a ground potential in the erasing process in units of word lines, and sets a semiconductor substrate to the ground potential in the program process in units of word lines as a positive high voltage to the word lines. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a voltage pulse is applied. 前記正の高電圧パルスは前記負の高電圧パルスよりも絶対値的にレベルが低くされる請求項4記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the positive high voltage pulse has an absolute value lower than that of the negative high voltage pulse. 前記ワード線を共有する複数個の不揮発性メモリトランジスタは制御トランジスタを介して直列接続され、
前記制御トランジスタは前記直列方向と交差する方向に延在する反転層を形成可能とするゲート電極を有し、
前記ゲート電極をワード線方向に4本置きに共通接続した4本のゲート制御線を有し、
前記制御回路は、4本のゲート制御線のレベル制御を行い、4個に1個の割合で不揮発性メモリトランジスタをその両側に隣接する制御トランジスタの反転層に導通させてページ単位で記憶情報の読出しを可能とし、4個に2個の割合で隣接する不揮発性メモリトランジスタにその両側の制御トランジスタの反転層を介して一方から他方に電流を流して一方の不揮発性メモリトランジスタ近傍で前記ホットエレクトロンを発生させるページ単位のプログラム処理を可能とし、前記ワード線単位の消去処理とワード線単位のプログラム処理では前記制御トランジスタに反転層を形成しない、請求項1記載の半導体装置。
A plurality of nonvolatile memory transistors sharing the word line are connected in series via a control transistor,
The control transistor has a gate electrode capable of forming an inversion layer extending in a direction crossing the series direction,
Having four gate control lines in which every four gate electrodes are commonly connected in the word line direction;
The control circuit controls the level of the four gate control lines, and conducts the non-volatile memory transistor to the inversion layer of the control transistor adjacent to each other at a ratio of one in four to store the stored information in units of pages. Reading can be performed, and current flows from one to the other through the inversion layers of the control transistors on both sides of the adjacent non-volatile memory transistors at a ratio of two to four, and the hot electrons near one non-volatile memory transistor. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a program process in units of pages that generates data is enabled, and an inversion layer is not formed in the control transistor in the erase process in units of word lines and the program process in units of word lines.
半導体基板の主面上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に所定間隔で交互に第1の方向に複数形成された第1の電極及び第2の電極と、
前記絶縁膜上に前記第1の方向と交際する第2の方向に所定間隔で形成され前記第1の電極及び第2の電極と絶縁された複数の第3の電極と、
前記第1の電極と第2の電極との間に配置され前記第3の電極の直下で選択的に電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域と、を有し、
前記ワード線は第3の電極であり、
前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域と第3の電極とを有し、
前記制御トランジスタは、第1の電極又は第2の電極を有する、請求項6記載の半導体装置。
An insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A plurality of first electrodes and second electrodes formed alternately in a first direction at predetermined intervals on the insulating film;
A plurality of third electrodes formed on the insulating film at a predetermined interval in a second direction intersecting with the first direction and insulated from the first electrode and the second electrode;
A charge storage region disposed between the first electrode and the second electrode and capable of selectively storing charges directly below the third electrode;
The word line is a third electrode;
The nonvolatile memory transistor has a charge storage region and a third electrode,
The semiconductor device according to claim 6, wherein the control transistor includes a first electrode or a second electrode.
複数個の不揮発性メモリトランジスタを有し、
前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域を有し、電荷蓄積領域からエレクトロンを放出させる消去処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が低くされ、前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入するプログラム処理によって前記不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧が高くされ、
コマンドに応答して前記消去処理とプログラム処理を制御する制御回路を有し、
前記制御回路は初期化コマンドに応答して、前記消去処理によって閾値電圧分布の上裾をその目標レベルよりも低くした後、その閾値電圧分布の下裾をその目標レベルよりも高くするためのホットエレクトロン注入によるプログラム処理を行なう前に、FNトンネルによるプログラム処理を行なう半導体装置。
A plurality of nonvolatile memory transistors;
The non-volatile memory transistor has a charge storage region, the threshold voltage of the non-volatile memory transistor is lowered by an erasing process for releasing electrons from the charge storage region, and the non-volatile memory transistor is programmed by injecting electrons into the charge storage region. The threshold voltage of the memory transistor is increased,
A control circuit for controlling the erasure process and the program process in response to a command;
In response to the initialization command, the control circuit lowers the upper skirt of the threshold voltage distribution below the target level by the erasing process, and then hots the lower skirt of the threshold voltage distribution above the target level. A semiconductor device that performs program processing by an FN tunnel before performing program processing by electron injection.
前記制御回路は、前記ワード線単位のプログラム処理に対するベリファイを行なわない請求項8記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein the control circuit does not verify the program processing in units of word lines. 前記消去処理は、前記電荷蓄積領域からゲート絶縁膜を通してエレクトロンを半導体基板に引き抜く処理であり、
前記FNトンネルによるプログラム処理は、半導体基板からゲート絶縁膜を通して前記電荷蓄積領域にエレクトロンを注入する処理である請求項9記載の半導体装置。
The erasing process is a process of extracting electrons from the charge storage region through a gate insulating film to a semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 9, wherein the program processing by the FN tunnel is a processing of injecting electrons from the semiconductor substrate to the charge storage region through a gate insulating film.
半導体基板の主面上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に所定間隔で交互に第1の方向に複数形成された第1の電極及び第2の電極と、
前記絶縁膜上に前記第1の方向と交際する第2の方向に所定間隔で形成され前記第1の電極及び第2の電極と絶縁された複数の第3の電極と、
前記第1の電極と第2の電極との間に配置され前記第3の電極の直下で選択的に電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域と、を有し、
前記不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域と第3の電極とを有し、
第1の電極直下の反転層と第2の電極直下の反転層をデータ線とする請求項8記載の半導体装置。
An insulating film formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A plurality of first electrodes and second electrodes formed alternately in a first direction at predetermined intervals on the insulating film;
A plurality of third electrodes formed on the insulating film at a predetermined interval in a second direction intersecting with the first direction and insulated from the first electrode and the second electrode;
A charge storage region disposed between the first electrode and the second electrode and capable of selectively storing charges directly below the third electrode;
The nonvolatile memory transistor has a charge storage region and a third electrode,
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the inversion layer immediately below the first electrode and the inversion layer immediately below the second electrode are used as data lines.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007323760A (en) * 2006-06-02 2007-12-13 Nec Electronics Corp Nonvolatile semiconductor memory device and its test method
JP2013178865A (en) * 2012-02-29 2013-09-09 Renesas Electronics Corp Semiconductor device

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