JP2009239161A - Nonvolatile semiconductor memory device and usage method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory device which does not cause significant increase in the cell area but solves the problem of disturbance. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory includes a p-type first well formed in a semiconductor substrate and connected to a first terminal; a first NMOS transistor and a second NMOS transistor formed in a first well and connected in series between a second terminal and a third terminal; an n-type second well formed in the semiconductor substrate and connected to a fourth terminal; a first PMOS transistor and a second PMOS transistor, formed in the second well and connected in series between a fifth terminal and a sixth terminal, wherein the gate of the first NMOS transistor constitutes a seventh terminal, the first PMOS transistor constitutes an eighth terminal, the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are connected in common and are in a floating state. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気的に書き込み可能な不揮発性半導体記憶素子およびそれを備えた不揮発性半導体記憶装置に関するものである。 The present invention relates to an electrically writable nonvolatile semiconductor memory element and a nonvolatile semiconductor memory device including the same.

内蔵SRAMの容量の増大に伴うリダンダンシ(冗長化)の必要性、LCDドライバ等のボード実装後に個別のチューニングを実施する必要性、個人識別情報(IDコード、暗号解読用キー、および、ICカードの番号等)の多様な用途拡大等に伴って、低コストのヒューズの必要性が高まってきている。従来、標準CMOSプロセスで形成可能なヒューズメモリとして、レーザや電流で溶断されるボリシリコンや配線メタル層を有するもの、電圧で破壊される絶縁ゲート膜を有するもの等があった。 Necessity of redundancy (redundancy) due to increase in capacity of built-in SRAM, necessity of individual tuning after mounting a board such as an LCD driver, personal identification information (ID code, decryption key, and IC card With the expansion of various applications such as numbers, the need for low-cost fuses is increasing. Conventionally, fuse memories that can be formed by a standard CMOS process include those having a polysilicon or wiring metal layer that is blown by a laser or current, and those having an insulating gate film that is broken by a voltage.

しかし、このような溶断する部分や絶縁破壊する部分を有するヒューズメモリは、一度しかプログラムできないため上述のような書き換えが必要な用途には適さない。一方、フローティングゲート型の不揮発性記憶素子であれば、電気的に消去・書込みが可能なヒューズを作成することができるが、フローティングゲートを形成するために従来のフラッシュメモリと同じような標準CMOSプロセスに付加的なプロセスを導入する必要があるため、コスト的観点から見合わない。そこで、標準CMOSプロセス(1層ポリ)でフローティングゲート型の不揮発性記憶素子を実現するための各種提案がなされている。 However, a fuse memory having such a fusing part or a dielectric breakdown part can be programmed only once, and therefore is not suitable for applications requiring rewriting as described above. On the other hand, if it is a floating gate type non-volatile memory element, an electrically erasable / writeable fuse can be created, but in order to form a floating gate, a standard CMOS process similar to a conventional flash memory is used. Since it is necessary to introduce an additional process, it is not worth the cost. Therefore, various proposals have been made for realizing a floating gate type nonvolatile memory element by a standard CMOS process (single-layer poly).

米国特許7221596号(特許文献1)で示される標準CMOSプロセス(1層ポリ)で実現したフローティングゲート型の不揮発性記憶素子を図59に示す。 FIG. 59 shows a floating gate type nonvolatile memory element realized by a standard CMOS process (single-layer poly) disclosed in US Pat. No. 7,221,596 (Patent Document 1).

図59の不揮発性記憶素子42は、PMOSトランジスタM0、M1、Ms0、Ms1、M0c、M1c、M0t及びM1tから構成され、うち、PMOSトランジスタM0c、M1c、M0t及びM1tはそれぞれ、ソースとドレインが共通接続されたMOSキャパシタとして機能している。PMOSトランジスタM0cからなるMOSキャパシタの容量C0cと、PMOSトランジスタM0tからなるMOSキャパシタの容量C0tとを比較すると、C0cがC0tよりも大きい。同様に、PMOSトランジスタM1cからなるMOSキャパシタの容量C1cと、PMOSトランジスタM1tからなるMOSキャパシタの容量C1tとを比較すると、C1cがC1tよりも大きい。 59 includes PMOS transistors M0, M1, Ms0, Ms1, M0c, M1c, M0t, and M1t, of which the PMOS transistors M0c, M1c, M0t, and M1t have a common source and drain, respectively. It functions as a connected MOS capacitor. Comparing the capacitance C0c of the MOS capacitor consisting of the PMOS transistor M0c with the capacitance C0t of the MOS capacitor consisting of the PMOS transistor M0t, C0c is larger than C0t. Similarly, when comparing the capacitance C1c of the MOS capacitor composed of the PMOS transistor M1c with the capacitance C1t of the MOS capacitor composed of the PMOS transistor M1t, C1c is larger than C1t.

PMOSトランジスタMs0及びMs1は、選択トランジスタとして機能し、信号Vrowによってゲートが駆動される。PMOSトランジスタM0、M0c及びM0tの各ゲートは共通に接続されてフローティングゲートFg0をなし、PMOSトランジスタM1、M1c及びM1tの各ゲートは共通に接続されてフローティングゲートFg1をなしている。 The PMOS transistors Ms0 and Ms1 function as selection transistors, and their gates are driven by a signal Vrow. The gates of the PMOS transistors M0, M0c, and M0t are commonly connected to form a floating gate Fg0, and the gates of the PMOS transistors M1, M1c, and M1t are commonly connected to form a floating gate Fg1.

フローティングゲートFg1への電子注入は、V0に0V、V1に10Vを印加することにより行い、同時に、フローティングゲートFg0から電子が引き抜かれる。フローティングゲートFg0への電子注入は、V0に10V、V1に0Vを印加することにより行い、同時に、フローティングゲートFg1から電子が引き抜かれる。 Electron injection into the floating gate Fg1 is performed by applying 0V to V0 and 10V to V1, and at the same time, electrons are extracted from the floating gate Fg0. Electron injection into the floating gate Fg0 is performed by applying 10V to V0 and 0V to V1, and at the same time, electrons are extracted from the floating gate Fg1.

この不揮発性記憶素子においては、フローディングゲートに電子を出し入れするために、トランジスタのチャネル領域全面でのFNトンネル現象を用いる。FNトンネル現象を低電圧で実施するためには、コントロールゲートの電圧を効率よくフローティングゲートに伝える(=カップリング比を向上する)必要があり、このため、コントロールゲートとフローティングゲート間に大きなMOS型容量が必要となる。これにより、以下のとおりセル面積が大きくなるという問題があった。 In this nonvolatile memory element, the FN tunnel phenomenon over the entire channel region of the transistor is used to put electrons into and out of the floating gate. In order to implement the FN tunneling phenomenon at a low voltage, it is necessary to efficiently transmit the voltage of the control gate to the floating gate (= improve the coupling ratio). For this reason, a large MOS type is required between the control gate and the floating gate. Capacity is required. As a result, there is a problem that the cell area becomes large as follows.

図59のメモリセルは全てPMOSで構成されているが、それぞれのNウェルを3分割(V、V0、V1)する必要があり、レイアウト的にNウェルの分離領域が必要となるため、メモリセル面積が大きくなるという問題がある。 The memory cells in FIG. 59 are all composed of PMOS, but each N well needs to be divided into three (V, V0, V1), and an N well isolation region is required in terms of layout. There is a problem that the area becomes large.

加えて、FNトンネル用MOS容量C1tのゲート酸化膜を介してFNトンネル現象で電子の出し入れをするので、効率良くフローティングゲートFg1電位を調整(カップリング比を向上)するために、カップリング用MOS容量C1cをC1tと比較して相対的に大きくする必要がある。例えば、カップリング比を0.9とするためには、C1cはC1tと比較して約9倍の容量が必要となり、メモリセル面積増加の原因となる。 In addition, since electrons are taken in and out by the FN tunnel phenomenon through the gate oxide film of the FN tunneling MOS capacitor C1t, the coupling MOS is used to efficiently adjust the potential of the floating gate Fg1 (improve the coupling ratio). It is necessary to make the capacitance C1c relatively larger than C1t. For example, in order to set the coupling ratio to 0.9, C1c needs a capacity about nine times that of C1t, which causes an increase in the memory cell area.

特開2006−066529号(特許文献2)で示される標準CMOSプロセス(1層ポリ)で実現したフローティングゲート型の不揮発性記憶素子を図60及び図61に示す。 A floating gate type nonvolatile memory element realized by a standard CMOS process (single-layer poly) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-0666529 (Patent Document 2) is shown in FIGS.

この不揮発性記憶素子は、図60に示すとおり、P型基板中に形成されたPウェル23とこれに隣接するNウェル24に延在して形成される。Pウェル23中には、n型拡散層29及びn型拡散層30(RBL)とその間のチャネル32上にゲート絶縁膜25を介して配置されたゲート26(RWL)とから構成される選択トランジスタSTが形成される。Nウェル24中には、n型拡散層33(PWL/Vss)とp型拡散層28(PBL)とが形成される。p型拡散層28とn型拡散層29の間の領域に延在するチャネル上にゲート絶縁膜25を介してフローティングゲート27が形成される。Pウェル23上のフローティングゲート27とNウェル24とn型拡散層29がメモリトランジスタMTを構成し、Nウェル24とフローティングゲート27とでキャパシタC2を構成する。PBLとPWLの各ノードはインジェクタ(CJ)を構成する。 As shown in FIG. 60, this nonvolatile memory element is formed to extend to a P well 23 formed in a P-type substrate and an N well 24 adjacent thereto. In the P-well 23, a selection transistor comprising an n-type diffusion layer 29 and an n-type diffusion layer 30 (RBL) and a gate 26 (RWL) disposed on the channel 32 therebetween via a gate insulating film 25. ST is formed. In the N well 24, an n-type diffusion layer 33 (PWL / Vss) and a p-type diffusion layer 28 (PBL) are formed. A floating gate 27 is formed on the channel extending in the region between the p-type diffusion layer 28 and the n-type diffusion layer 29 via the gate insulating film 25. The floating gate 27, the N well 24 and the n-type diffusion layer 29 on the P well 23 constitute a memory transistor MT, and the N well 24 and the floating gate 27 constitute a capacitor C2. Each node of PBL and PWL constitutes an injector (CJ).

図60の不揮発性記憶素子の等価回路が図61に示されている。図62には、スタンバイ(STBY)、プログラム(PGM)、消去(ERS)及び読み出し(READ)の各動作における各ノードの電圧の印加条件が示されている。 An equivalent circuit of the nonvolatile memory element of FIG. 60 is shown in FIG. FIG. 62 shows voltage application conditions for each node in each operation of standby (STBY), program (PGM), erase (ERS), and read (READ).

この不揮発性記憶素子においては、フローティングゲート27への電子注入動作として、p型拡散層28とフローティングゲート27とのオーバーラップ領域31で発生したBTBT−HE(Hot Electron)モードを用い、フローティングゲート27からの電子引き抜き動作として、n型拡散層29とフローティングゲート27とのオーバーラップ領域でのFNトンネルモードを用いている。どちらの動作もMOSトランジスタのチャネル領域全面ではなく、拡散層とフローティングゲートのオーバーラップ領域で起こる現象を用いているので、カップリング比を向上するための大きなMOS型容量が不要となり、セル面積を小さくできるというメリットがある。ただし、アレイ動作としては、データ書き込み時に非選択セルにディスターブストレスが印加されるため、動作マージンの観点で厳しくなるという問題点がある。 In this nonvolatile memory element, a BTBT-HE (Hot Electron) mode generated in an overlap region 31 between the p-type diffusion layer 28 and the floating gate 27 is used as an electron injection operation to the floating gate 27, and the floating gate 27 As an electron extracting operation from the FN tunnel mode, an FN tunnel mode in an overlap region between the n-type diffusion layer 29 and the floating gate 27 is used. Both operations use a phenomenon that occurs not in the entire channel region of the MOS transistor but in the overlap region of the diffusion layer and the floating gate, so that a large MOS type capacitor for improving the coupling ratio is not required, and the cell area is reduced. There is an advantage that it can be made smaller. However, the array operation has a problem that it becomes severe from the viewpoint of the operation margin because disturb stress is applied to the non-selected cells at the time of data writing.

図63に図60の不揮発性記憶素子をアレイ状に構成した例が示されている。図中左上のセルが選択される場合は、RWL<0>には0V、PWL<0>にはVCC、RWL<1>には0V、PWL<1>には0Vがそれぞれ印加され、PBL<0>には−4V、RBL<0>には0V、PBL<1>には0V、RBL<1>には0Vがそれぞれ印加される。 FIG. 63 shows an example in which the nonvolatile memory elements of FIG. 60 are configured in an array. When the upper left cell is selected, 0V is applied to RWL <0>, VCC is applied to PWL <0>, 0V is applied to RWL <1>, and 0V is applied to PWL <1>. -4V is applied to 0>, 0V is applied to RBL <0>, 0V is applied to PBL <1>, and 0V is applied to RBL <1>.

この状態では、選択セルのC2に接合逆バイアスとしてVCC+4Vが印加され、これがプログラム動作に寄与することになる。一方で、選択セルと同一の行に属するメモリセルにはいわゆるゲートディスターブ(Gate Disturb)の問題が発生し、C2に接合逆バイアスであるVCCが印加されてしまい、選択セルと同一の列に属するメモリセルにはいわゆるドレインディスターブ(Drain Disturb)の問題が発生し、C2に接合逆バイアスである4Vが印加されてしまう。これらのセルはいわゆる半選択状態に置かれ、ディスターブストレスが残る(弱いBTBT−HEモード)。 In this state, VCC + 4V is applied as a junction reverse bias to C2 of the selected cell, which contributes to the program operation. On the other hand, a memory cell belonging to the same row as the selected cell has a so-called gate disturb problem, and VCC, which is a junction reverse bias, is applied to C2 and belongs to the same column as the selected cell. A so-called drain disturb problem occurs in the memory cell, and a junction reverse bias of 4 V is applied to C2. These cells are placed in a so-called half-selected state, and disturb stress remains (weak BTBT-HE mode).

米国特許7221596号明細書US Pat. No. 7,221,596 特開2006−066529号公報JP 2006-0666529 A

本発明は、上記問題を解決し、セル面積の著しい増加を招かず、しかし、ディスターブの問題を解決した不揮発性記憶素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile memory element that solves the above problems and does not cause a significant increase in cell area, but solves the disturb problem.

上記課題を解決するために、本発明では、半導体基板と、半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、第2のNMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とするメモリセルを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置を提供する(図1)。 In order to solve the above problems, in the present invention, a semiconductor substrate, a p-type first well formed on the semiconductor substrate and connected to the first terminal, a second well formed on the first well, and the second terminal A first NMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series between the first terminal and the third terminal; an n-type second well formed on the semiconductor substrate and connected to the fourth terminal; And a first PMOS transistor and a second PMOS transistor connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal. The gate of the first NMOS transistor is the seventh terminal. The first PMOS transistor constitutes the eighth terminal, the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are connected in common and are in a floating state. To provide a nonvolatile semiconductor memory device which comprises a memory cell (Figure 1).

本発明の不揮発性半導体記憶装置においては、さらに、半導体基板に形成され、第1のウェルと第2のウェルを包摂する第3のウェルを含んでもよい(図2)。 The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention may further include a third well formed on the semiconductor substrate and including the first well and the second well (FIG. 2).

本発明の不揮発性半導体記憶装置においては、さらに、半導体基板に形成された第4のウェルと、第4のウェルに形成され、第9の端子と第2のNMOSトランジスタのゲート及び第2のPMOSトランジスタのゲートとの間に接続された容量素子とを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置を含んでもよく、第4のウェルは第9の端子に接続されたp型のウェルであり、容量素子はソースとドレインが第5の端子に共通接続され、ゲート第2のNMOSトランジスタのゲート及び第2のPMOSトランジスタのゲートに接続されたNMOSトランジスタであってもよい(図40)。 In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the fourth well formed in the semiconductor substrate, the fourth well, the ninth terminal, the gate of the second NMOS transistor, and the second PMOS are further formed. A nonvolatile semiconductor memory device including a capacitor connected between the gate of the transistor and the fourth well is a p-type well connected to the ninth terminal; The capacitive element may be an NMOS transistor having a source and a drain commonly connected to the fifth terminal, and a gate connected to the gate of the second NMOS transistor and the gate of the second PMOS transistor (FIG. 40).

本発明の不揮発性半導体記憶装置においては、第1のNMOSトランジスタ、第2のNMOSトランジスタ、第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタはいずれも、ソース、ドレインの拡散層が対称構造を有していてもよく、非対称構造を有していてもよい。第2のNMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタのソース、ドレインの一方の拡散層はソース、ドレインの他方よりも不純物濃度が高くてもよい。 In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the first NMOS transistor, the second NMOS transistor, the first PMOS transistor, and the second PMOS transistor all have a symmetrical structure of the source and drain diffusion layers. And may have an asymmetric structure. One of the source and drain diffusion layers of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor may have an impurity concentration higher than the other of the source and drain.

本発明の不揮発性半導体記憶装置においては、第2のNMOSトランジスタのゲートはn型のポリシリコン膜で構成され、第2のPMOSトランジスタのゲートはp型のポリシリコン膜で構成され、n型のポリシリコン膜の面積とp型のポリシリコン膜の面積が等しくてもよく、面積が異なってもよい。n型のポリシリコン膜の面積がp型のポリシリコン膜の面積よりも大きくてもよく、小さくてもよい(図8)。 In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the gate of the second NMOS transistor is formed of an n-type polysilicon film, the gate of the second PMOS transistor is formed of a p-type polysilicon film, and the n-type polysilicon film is formed. The area of the polysilicon film and the area of the p-type polysilicon film may be equal, or the areas may be different. The area of the n-type polysilicon film may be larger or smaller than the area of the p-type polysilicon film (FIG. 8).

さらに、本発明においては、メモリセルを2つ組み合わせて第1のメモリセルと第2のメモリセルとからなるメモリセルペア構成し、第1のメモリセルの第7の端子と第2のメモリセルの第7の端子を共通に接続し、第1のメモリセルの第8の端子と第2のメモリセルの第8の端子を共通に接続し、第1のメモリセルの第1の端子と第2のメモリセルの第1の端子を共通に接続し、第1のメモリセルの第4の端子と第2のメモリセルの第4の端子を共通に接続してメモリセルペアを構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される。第1のメモリセルの第9の端子と第2のメモリセルの第9の端子を共通に接続してもよい(図22)。 Furthermore, in the present invention, a memory cell pair comprising a first memory cell and a second memory cell is formed by combining two memory cells, and the seventh terminal of the first memory cell and the second memory cell The seventh terminal of the first memory cell is commonly connected, the eighth terminal of the first memory cell and the eighth terminal of the second memory cell are commonly connected, and the first terminal of the first memory cell That the first terminals of the two memory cells are connected in common, and the fourth terminal of the first memory cell and the fourth terminal of the second memory cell are connected in common to form a memory cell pair. A non-volatile semiconductor memory device is provided. The ninth terminal of the first memory cell and the ninth terminal of the second memory cell may be connected in common (FIG. 22).

さらに、本発明においては、メモリセルを行列状に複数個配置し、同一の行に属するメモリセルの第7の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属するメモリセルの第8の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の列に属するメモリセルの第2の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の列に属するメモリセルの第5の端子をそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルの第3の端子を共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルの第6の端子を共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルの第1の端子を共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルの第4の端子を共通に接続してメモリセルアレイを構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される(図11)。同一の行に属するメモリセルの第9の端子をそれぞれ共通に接続してもよい(図45)。 Further, in the present invention, a plurality of memory cells are arranged in a matrix, the seventh terminals of the memory cells belonging to the same row are connected in common, and the eighth terminals of the memory cells belonging to the same row are connected. Connected in common, the second terminals of the memory cells belonging to the same column are connected in common, the fifth terminals of the memory cells belonging to the same column are connected in common, and belong to multiple rows and multiple columns The third terminals of the memory cells are connected in common, the sixth terminals of the memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are connected in common, and the first terminals of the memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are connected in common. A nonvolatile semiconductor memory device is provided in which a memory cell array is configured by commonly connecting the fourth terminals of memory cells belonging to a plurality of rows and a plurality of columns (FIG. 11). The ninth terminals of the memory cells belonging to the same row may be connected in common (FIG. 45).

本発明においては、メモリセルペアを行列状に複数個配置し、同一の行に属するメモリセルペアの第7の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属するメモリセルペアの第8の端子をそれぞれ共通に接続したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置としてもよいし(図27)、同一の行に属するメモリセルペアの第9の端子をそれぞれ共通に接続してもよい(図52)。 In the present invention, a plurality of memory cell pairs are arranged in a matrix, the seventh terminals of the memory cell pairs belonging to the same row are connected in common, and the eighth terminals of the memory cell pairs belonging to the same row are connected. May be connected in common (FIG. 27), or the ninth terminals of memory cell pairs belonging to the same row may be connected in common (FIG. 52). ).

本発明の不揮発性半導体記憶装置においては、さらに、第2の端子から第3の端子へと流れる電流を基準電流と比較してデータを判別するセンスアンプを含んでもよいし、第6の端子から第5の端子へと流れる電流を基準電流と比較してデータを判別するセンスアンプを含んでもよい(図17、図18)。また、第1のメモリセルの第2の端子から第3の端子へと流れる電流と第2のメモリセルの第2の端子から第3の端子へと流れる電流とを比較してデータを判別するセンスアンプを含んでもよいし、第1のメモリセルの第6の端子から第5の端子へと流れる電流と第2のメモリセルの第6の端子から第5の端子へと流れる電流とを比較してデータを判別するセンスアンプを含んでもよい(図35、図37)。 The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention may further include a sense amplifier that compares the current flowing from the second terminal to the third terminal with a reference current to determine data, and from the sixth terminal A sense amplifier that compares the current flowing to the fifth terminal with a reference current to determine data may be included (FIGS. 17 and 18). Further, data is discriminated by comparing the current flowing from the second terminal of the first memory cell to the third terminal and the current flowing from the second terminal of the second memory cell to the third terminal. A sense amplifier may be included, and a current flowing from the sixth terminal of the first memory cell to the fifth terminal is compared with a current flowing from the sixth terminal of the second memory cell to the fifth terminal. Thus, a sense amplifier for discriminating data may be included (FIGS. 35 and 37).

上記課題を達成するため、本発明では、不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、第2のNMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とするメモリセルを含み、第2のPMOSトランジスタのドレインとゲートとの近傍にてBTBT−HEにより生成された電子を第2のPMOSトランジスタのゲートに注入することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法を提供する。 To achieve the above object, according to the present invention, in a method of using a nonvolatile semiconductor memory device, the nonvolatile semiconductor memory device includes a semiconductor substrate and a p-type first formed on the semiconductor substrate and connected to the first terminal. And a first NMOS transistor and a second NMOS transistor formed in the first well and connected in series between the second terminal and the third terminal, and the fourth well formed in the semiconductor substrate. An n-type second well connected to the terminal, and a first PMOS transistor and a second PMOS transistor formed in the second well and connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal The gate of the first NMOS transistor constitutes the seventh terminal, the first PMOS transistor constitutes the eighth terminal, and the second NMOS transistor and the second PMOS transistor The gate includes a memory cell characterized in that the gates are connected in common and are in a floating state, and electrons generated by BTBT-HE in the vicinity of the drain and the gate of the second PMOS transistor are transferred to the second PMOS. Provided is a method of using a nonvolatile semiconductor memory device characterized by being injected into a gate of a transistor.

本発明の不揮発性半導体記憶装置の使用方法においては、BTBT−HE注入は、第4の端子に正の電圧を印加しつつ行ってもよい。 In the method of using the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the BTBT-HE injection may be performed while applying a positive voltage to the fourth terminal.

本発明の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、第2のNMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とするメモリセルを含み、第2のNMOSトランジスタのゲートからドレインへとFNトンネル電流により電子の引き抜きを行ってもよい。 In the method of using the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, a p-type first well formed on the semiconductor substrate and connected to a first terminal, and a first well. A first NMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series between the second terminal and the third terminal, and an n-type transistor formed on the semiconductor substrate and connected to the fourth terminal. A first well including a first PMOS transistor and a second PMOS transistor formed in the second well and connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal; The gate of the transistor constitutes the seventh terminal, the first PMOS transistor constitutes the eighth terminal, and the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are connected in common. Includes memory cells, characterized in that a floating state, may be performed electrons are extracted by the second FN tunnel current to the drain from the gate of the NMOS transistor.

本発明の不揮発性半導体記憶装置の使用方法においては、前記メモリセルが複数個含まれるメモリセルアレイ構成で、各々のメモリセルに対する書き込みデータに応じて、前記メモリセルの前記第2のPMOSトランジスタのゲートへの電子の注入と前記メモリセルの前記第2のNMOSトランジスタのゲートからの電子の引き抜きは同時に実施されてもよく、別のステップにて実施されてもよい。 In the method of using the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the gate of the second PMOS transistor of the memory cell is configured in a memory cell array configuration including a plurality of the memory cells in accordance with write data to each memory cell. The injection of electrons into the memory cell and the extraction of electrons from the gate of the second NMOS transistor of the memory cell may be performed simultaneously, or may be performed in separate steps.

上記課題を達成するために、本発明では、不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、第2のNMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とする複数のメモリセルを含み、メモリセルを2つ組み合わせて第1のメモリセルと第2のメモリセルとからなるメモリセルペア構成し、第1のメモリセルの第7の端子と第2のメモリセルの第7の端子を共通に接続し、第1のメモリセルの第8の端子と第2のメモリセルの第8の端子を共通に接続し、第1のメモリセルの第1の端子と第2のメモリセルの第1の端子を共通に接続し、第1のメモリセルの第4の端子と第2のメモリセルの第4の端子を共通に接続してメモリセルペアを構成し、第1のメモリセルの第2のPMOSトランジスタのドレインとゲートとの近傍にてBTBT−HEにより生成された電子を第2のPMOSトランジスタのゲートに注入し、第2のメモリセルの第2のNMOSトランジスタのゲートからドレインへとFNトンネル電流により電子の引き抜きを行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法を提供する。 To achieve the above object, according to the present invention, in a method of using a nonvolatile semiconductor memory device, the nonvolatile semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, and a p-type first semiconductor device formed on the semiconductor substrate and connected to the first terminal. A first NMOS transistor and a second NMOS transistor formed in the first well and connected in series between the second terminal and the third terminal; N-type second well connected to the first terminal, and a first PMOS transistor and a second PMOS formed in the second well and connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal The first NMOS transistor constitutes a seventh terminal, the first PMOS transistor constitutes an eighth terminal, the second NMOS transistor and the second PMOS transistor. The memory cell pair includes a plurality of memory cells connected in common and in a floating state, and a memory cell pair including a first memory cell and a second memory cell by combining two memory cells The seventh terminal of the first memory cell and the seventh terminal of the second memory cell are connected in common, and the eighth terminal of the first memory cell and the eighth terminal of the second memory cell are configured. The terminals are connected in common, the first terminal of the first memory cell and the first terminal of the second memory cell are connected in common, the fourth terminal of the first memory cell and the second memory cell Are connected in common to form a memory cell pair, and electrons generated by BTBT-HE in the vicinity of the drain and gate of the second PMOS transistor of the first memory cell are connected to the second terminal. Injected into the gate of the PMOS transistor, The second FN tunnel current to the drain from the gate of the NMOS transistor of the second memory cell provides for the use of a non-volatile semiconductor memory device which is characterized in that the electron withdrawal.

本発明の不揮発性半導体記憶装置の使用方法においては、第1のメモリセルの第2のPMOSトランジスタのゲートへの電子の注入と第2のメモリセルの第2のNMOSトランジスタのゲートからの電子の引き抜きは同時に実施されてもよく、別のステップにて実施されてもよい。 In the method of using the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, electrons are injected into the gate of the second PMOS transistor of the first memory cell and electrons from the gate of the second NMOS transistor of the second memory cell. The drawing may be performed simultaneously or in a separate step.

本発明の不揮発性半導体記憶装置の使用方法においては、不揮発性半導体記憶装置は、さらに、半導体基板に形成された第4のウェルと、第4のウェルに形成され、第9の端子と第2のNMOSトランジスタのゲート及び第2のPMOSトランジスタのゲートとの間に接続された容量素子とを含んでもよい。 In the method of using the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device is further formed in the fourth well formed in the semiconductor substrate, the fourth well, the ninth terminal, and the second terminal. And a capacitive element connected between the gate of the NMOS transistor and the gate of the second PMOS transistor.

このように、本発明の特徴は、前述した特許文献2同様の動作メカニズムを使用しつつ、アレイ動作としてディスターブストレスのかからない構成を実現できる点である。しかも、本発明におけるBTBT−HE注入及びFNトンネル電子引き抜きは同時に実行できるので、Data”1”及びData”0”を同時に書き込むことができる。これは、バイト単位でのデータ書き換え可能なEEPROMを標準CMOSプロセスで実現できることを意味する。BTBT−HEモード及びFNトンネルモード、どちらも動作電流が小さいため、低消費電力が求められるシステムに最適な構成を実現できる。 Thus, the feature of the present invention is that it is possible to realize a configuration in which no disturb stress is applied as an array operation while using the operation mechanism similar to that of Patent Document 2 described above. In addition, since BTBT-HE injection and FN tunnel electron extraction in the present invention can be performed simultaneously, Data “1” and Data “0” can be written simultaneously. This means that an EEPROM capable of rewriting data in byte units can be realized by a standard CMOS process. Since both the BTBT-HE mode and the FN tunnel mode have a small operating current, it is possible to realize an optimum configuration for a system that requires low power consumption.

本発明においては、セル面積を小さくしつつ、書き込みディスターブ特性を改善でき、ペア構成にすることにより、センスマージンが拡大し信頼性が向上する。 In the present invention, the write disturb characteristic can be improved while reducing the cell area. By using the pair configuration, the sense margin is increased and the reliability is improved.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。なお、実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description among the embodiments is omitted.

図1〜図21を参照して本発明の実施例1を説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、本発明の実施例1にかかる不揮発性半導体記憶装置のメモリセル120は、半導体基板100と、半導体基板100に形成されP+拡散層103を介してVPWに接続されたp型のウェル(P−well)101と、N+拡散層107を介してVNWに接続されたn型のウェル(N−well)102とに形成される。 As shown in FIG. 1, a memory cell 120 of a nonvolatile semiconductor memory device according to Example 1 of the present invention includes a semiconductor substrate 100, and a p formed on the semiconductor substrate 100 and connected to VPW through a P + diffusion layer 103. A type well (P-well) 101 and an n-type well (N-well) 102 connected to the VNW through an N + diffusion layer 107 are formed.

NMOSトランジスタ111及びNMOSトランジスタ112は、ウェル101に形成され、VDNとVSNの間に直列に接続されている。N+拡散層106はVDNに接続され、N+拡散層106とN+拡散層105との間にNMOSトランジスタ111が形成される。N+拡散層104はVSNに接続され、N+拡散層104とN+拡散層105との間にNMOSトランジスタ112が形成される。 The NMOS transistor 111 and the NMOS transistor 112 are formed in the well 101 and are connected in series between VDN and VSN. The N + diffusion layer 106 is connected to VDN, and an NMOS transistor 111 is formed between the N + diffusion layer 106 and the N + diffusion layer 105. The N + diffusion layer 104 is connected to the VSN, and an NMOS transistor 112 is formed between the N + diffusion layer 104 and the N + diffusion layer 105.

PMOSトランジスタ113及びPMOSトランジスタ114は、ウェル102に形成され、VDPとVSPの間に直列に接続されている。P+拡散層110はVDPに接続され、P+拡散層110とP+拡散層109との間にPMOSトランジスタ114が形成される。P+拡散層108はVSPに接続され、P+拡散層108とP+拡散層109との間にPMOSトランジスタ113が形成される。 The PMOS transistor 113 and the PMOS transistor 114 are formed in the well 102 and are connected in series between VDP and VSP. The P + diffusion layer 110 is connected to VDP, and a PMOS transistor 114 is formed between the P + diffusion layer 110 and the P + diffusion layer 109. The P + diffusion layer 108 is connected to VSP, and a PMOS transistor 113 is formed between the P + diffusion layer 108 and the P + diffusion layer 109.

NMOSトランジスタ111のゲートはVGNに接続され、PMOSトランジスタ114のゲートはVGPに接続され、NMOSトランジスタ112とPMOSトランジスタ113のゲートは共通に接続され(short)、かつ、フローティング状態にあるフローティングゲートFGとして機能する。このフローティングゲートFGへの電子の蓄積状態に応じてデータを記憶する。 The gate of the NMOS transistor 111 is connected to VGN, the gate of the PMOS transistor 114 is connected to VGP, the gates of the NMOS transistor 112 and the PMOS transistor 113 are commonly connected (short), and the floating gate FG is in a floating state. Function. Data is stored according to the accumulation state of electrons in the floating gate FG.

フローティングゲートFGへの電子の注入は、PMOSトランジスタ113のドレインである拡散層109から、BTBT−HE動作によってビット単位で行う。フローティングゲートFGからの電子の引き抜きは、NMOSトランジスタ112のドレインである拡散層105へと、FNトンネル電流を用いてビット単位で行う。VPWの電位はP−sub電位(GND)と同じである。 Electrons are injected into the floating gate FG in bit units from the diffusion layer 109 which is the drain of the PMOS transistor 113 by the BTBT-HE operation. Extraction of electrons from the floating gate FG is performed in units of bits using the FN tunnel current to the diffusion layer 105 which is the drain of the NMOS transistor 112. The potential of VPW is the same as the P-sub potential (GND).

BTBT−HE注入領域(P+拡散層109)及びFNトンネル領域(N+拡散層105)の各拡散層は、もう一方の拡散層領域(P+拡散層108及びN+拡散層104)と同じ構造であってもよい。この場合は、製造が容易であるという効果がある。 Each diffusion layer of the BTBT-HE injection region (P + diffusion layer 109) and the FN tunnel region (N + diffusion layer 105) has the same structure as the other diffusion layer region (P + diffusion layer 108 and N + diffusion layer 104). Also good. In this case, there exists an effect that manufacture is easy.

BTBT−HE注入領域(P+拡散層109)及びFNトンネル領域(N+拡散層105)の各拡散層は、もう一方の拡散層領域(P+拡散層108及びN+拡散層104)とは異なる構造であることが望ましい。この場合は、BTBT−HE注入効率及びFNトンネル効率を改善するために、例えば、不純物濃度を高くするなどの最適化が可能であるからである。 Each diffusion layer in the BTBT-HE injection region (P + diffusion layer 109) and the FN tunnel region (N + diffusion layer 105) has a different structure from the other diffusion layer region (P + diffusion layer 108 and N + diffusion layer 104). It is desirable. In this case, in order to improve the BTBT-HE injection efficiency and the FN tunnel efficiency, optimization such as increasing the impurity concentration is possible.

図2を参照して本発明の実施例1の変形例を説明する。 A modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図2に示すように、本発明の実施例1の変形例にかかる不揮発性半導体記憶装置のメモリセル120は、半導体基板100と、半導体基板100に形成されたn型のウェル(Bottom N−well)121と、ウェル121に形成され、P+拡散層103を介してVPWに接続されたp型のウェル(P−well)101と、ウェル121に形成され、N+拡散層107を介してVNWに接続されたn型のウェル(N−well)102とに形成される。すなわち、実施例2のメモリセル120はトリプルウェルの中に形成されている。 As shown in FIG. 2, the memory cell 120 of the nonvolatile semiconductor memory device according to the modification of the first embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate 100 and an n-type well (Bottom N-well) formed in the semiconductor substrate 100. ) 121 and p-type well (P-well) 101 formed in well 121 and connected to VPW through P + diffusion layer 103, and connected to VNW through N + diffusion layer 107. The n-type well (N-well) 102 is formed. That is, the memory cell 120 of Example 2 is formed in a triple well.

実施例1のメモリセルの等価回路を図3に示す。VDN、VDPはセンスアンプまたは書き込みドライバに接続される端子であり、VSN、VSPはソース線に接続される端子である。ゲートがVGNに接続された選択NMOSトランジスタ(図1、2では、NMOSトランジスタ111)とFG−NMOSトランジスタ(図1、2では、NMOSトランジスタ112)がVDNとVSNとの間に直列に接続されている。選択NMOSトランジスタとFG−NMOSトランジスタは共通のウェルに接続され、その端子はVPWである。ゲートがVGPに接続された選択PMOSトランジスタ(図1、2では、PMOSトランジスタ114)とFG−PMOSトランジスタ(図1、2では、PMOSトランジスタ113)がVDPとVSPとの間に直列に接続されている。選択PMOSトランジスタとFG−PMOSトランジスタは共通のウェルに接続され、その端子はVNWである。つまり、このメモリセルは、VGN、VGP、VDN、VDP、VSN、VSP、VPW及びVNWの8端子素子である。 An equivalent circuit of the memory cell of Example 1 is shown in FIG. VDN and VDP are terminals connected to a sense amplifier or a write driver, and VSN and VSP are terminals connected to a source line. A selection NMOS transistor (NMOS transistor 111 in FIGS. 1 and 2) whose gate is connected to VGN and an FG-NMOS transistor (NMOS transistor 112 in FIGS. 1 and 2) are connected in series between VDN and VSN. Yes. The selection NMOS transistor and the FG-NMOS transistor are connected to a common well, and the terminal thereof is VPW. A selection PMOS transistor (PMOS transistor 114 in FIGS. 1 and 2) whose gate is connected to VGP and an FG-PMOS transistor (PMOS transistor 113 in FIGS. 1 and 2) are connected in series between VDP and VSP. Yes. The selection PMOS transistor and the FG-PMOS transistor are connected to a common well, and the terminal thereof is VNW. That is, this memory cell is an 8-terminal element of VGN, VGP, VDN, VDP, VSN, VSP, VPW and VNW.

実施例1のメモリセルのレイアウト図を図4に示す。VGN、VGP及びFGはいずれも1層目のポリシリコン層(G1)で、VPW、VSN、VSP、VNWはいずれも1層目のメタル層(M1)で形成される。VPW、VSN、VSP、VNWと直交して走るVDN、VDPは2層目のメタル層で形成される。図4のレイアウトは、コンパクトにまとまっており、高集積化が可能であるとともに、ポリシリコン層が1層である標準CMOSプロセスで実現が可能である。 FIG. 4 shows a layout diagram of the memory cell of the first embodiment. VGN, VGP and FG are all formed of the first polysilicon layer (G1), and VPW, VSN, VSP and VNW are all formed of the first metal layer (M1). VDN and VDP that run orthogonal to VPW, VSN, VSP, and VNW are formed of a second metal layer. The layout shown in FIG. 4 is compact, can be highly integrated, and can be realized by a standard CMOS process with one polysilicon layer.

不揮発性記憶素子を構成するトランジスタには、標準CMOSプロセスで実現できるトランジスタの中でゲート酸化膜厚がある程度厚いものを使用する。例えば、I/O用トランジスタ(例えばゲート酸化膜厚=約7nm)を用いる。 As a transistor constituting the nonvolatile memory element, a transistor having a gate oxide film having a certain thickness is used among transistors that can be realized by a standard CMOS process. For example, an I / O transistor (for example, gate oxide film thickness = about 7 nm) is used.

前述したように、フローティングゲートへの電子注入動作として、P型MOSトランジスタのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HE(Hot Electron)モード、フローティングゲートからの電子引き抜き動作として、N型MOSトランジスタのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でのFNトンネルモードを用いる。BTBT−HE注入及びFNトンネル電子引き抜き共に、MOSトランジスタのチャネル領域ではなく、拡散層とフローティングゲートのオーバーラップ領域で起こる現象を用いているので、カップリング比を向上するための大きなMOS型容量が不要となり、セル面積を小さくできるというメリットがある。 As described above, the electron injection operation to the floating gate includes the BTBT-HE (Hot Electron) mode generated in the P + diffusion / gate overlap region of the P-type MOS transistor, and the electron extraction operation from the floating gate includes the N-type MOS. The FN tunnel mode in the N + diffusion / gate overlap region of the transistor is used. Since both BTBT-HE injection and FN tunnel electron extraction use a phenomenon that occurs not in the channel region of the MOS transistor but in the overlap region of the diffusion layer and the floating gate, a large MOS type capacitor for improving the coupling ratio is used. There is an advantage that it becomes unnecessary and the cell area can be reduced.

BTBT−HE注入及びFNトンネル電子引き抜き動作は、各メモリセル毎に実行できるので、Data”1”及びData”0”の書き込みをビット毎にできることを意味し、EEPROMの置き換えが可能となる。 Since the BTBT-HE injection and the FN tunnel electron extraction operation can be executed for each memory cell, it means that data “1” and data “0” can be written for each bit, and the EEPROM can be replaced.

BTBT−HE注入及びFNトンネル電子引き抜き共に動作電流が小さいことが特徴であり、低消費電力が求められるシステムに最適な構成を実現できる。 Both BTBT-HE injection and FN tunnel electron extraction are characterized by a small operating current, and an optimal configuration can be realized for a system that requires low power consumption.

データはFG電位によって決まるN型MOSトランジスタMN、或いは、P型MOSトランジスタMPの電流値をセンスアンプ回路で判定する。 For the data, the sense amplifier circuit determines the current value of the N-type MOS transistor MN or the P-type MOS transistor MP determined by the FG potential.

図5〜図7に本発明の実施例1のメモリセルのデータ書き込み方法を示す。 5 to 7 show a data write method for the memory cell according to the first embodiment of the present invention.

図5はBTBT−HE注入動作を用いる際の印加電圧例である。VDN、VGN、VPW、VSNはいずれも0V、VDP、VGPはいずれも−7V等の負電圧、VNWは0V、VSPは0Vまたはハイインピーダンス状態におかれる。その結果FG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HE(Hot Electron)がフローティングゲートFGに注入することができる。 FIG. 5 shows an example of an applied voltage when the BTBT-HE injection operation is used. VDN, VGN, VPW, and VSN are all 0V, VDP, and VGP are all negative voltages such as -7V, VNW is 0V, and VSP is 0V or in a high impedance state. As a result, BTBT-HE (Hot Electron) generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS can be injected into the floating gate FG.

図6はBack Bias assisted BTBT−HE(B4−HE)注入動作を用いる際の印加電圧例である。VDN、VGN、VPW、VSNはいずれも0V、VDPは0V、VGPはいずれも−2V等の負電圧、VNWは6V、VSPは0V、VCCまたはハイインピーダンス状態におかれる。その結果FG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HE(Hot Electron)がフローティングゲートFGに注入することができる。 FIG. 6 is an example of an applied voltage when using the Back Bias assisted BTBT-HE (B4-HE) injection operation. VDN, VGN, VPW, and VSN are all set to 0V, VDP is set to 0V, VGP is set to a negative voltage such as −2V, VNW is set to 6V, VSP is set to 0V, VCC, or a high impedance state. As a result, BTBT-HE (Hot Electron) generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS can be injected into the floating gate FG.

図7はFNトンネル電流によってFGから電子を引き抜く際の印加電圧例である。VDN、VGNはいずれも7V、VPWは0V、VSNはハイインピーダンス状態、VDP、VGP、VNWは0V、VSPは0Vまたはハイインピーダンス状態におかれる。その結果FG−NMOのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でのFNトンネルモードでフローティングゲートFGから電子を引き抜くことができる。 FIG. 7 is an example of an applied voltage when electrons are extracted from the FG by the FN tunnel current. VDN and VGN are both 7V, VPW is 0V, VSN is in a high impedance state, VDP, VGP and VNW are 0V, and VSP is 0V or in a high impedance state. As a result, electrons can be extracted from the floating gate FG in the FN tunnel mode in the N + diffusion / gate overlap region of FG-NMO.

FG−NMOSとFG−PMOSはFGが共通に接続されている。しかし、一般には、NMOSトランジスタのゲートを構成するポリシリコンはn型不純物をドープされており(N+poly)、PMOSトランジスタのゲートを構成するポリシリコンはp型不純物をドープされている(P+poly)。図8(a)〜(c)に、N+poly及びP+polyの配分例を示す。図8(a)は、N+poly及びP+polyの各面積をほぼ同等にした例であり、PウェルとNウェルの境界に、N+polyとP+polyの境界がくる。図8(b)は、N+polyよりもP+polyの面積を大きくした例であり、Nウェル上までP+poly部分が突出している。図8(c)は、N+polyよりもP+polyの面積を大きくした例であり、Nウェル上までP+poly部分が突出している。メモリセルのリテンション特性はFGの材質によって影響を受けるので、FG−NMOSとFG−PMOSの特性バランスを最適化し、リテンション特性を向上するため図8(a)〜(c)の各構造を使い分けることが望ましい。 FG is commonly connected to FG-NMOS and FG-PMOS. However, in general, the polysilicon constituting the gate of the NMOS transistor is doped with n-type impurities (N + poly), and the polysilicon constituting the gate of the PMOS transistor is doped with p-type impurities (P + poly). FIGS. 8A to 8C show an example of distribution of N + poly and P + poly. FIG. 8A shows an example in which the areas of N + poly and P + poly are substantially equal, and the boundary between N + poly and P + poly comes to the boundary between P well and N well. FIG. 8B shows an example in which the area of P + poly is larger than N + poly, and the P + poly portion protrudes up to the N well. FIG. 8C shows an example in which the area of P + poly is larger than N + poly, and the P + poly portion protrudes up to the N well. Since the retention characteristics of the memory cell are affected by the material of the FG, the structures shown in FIGS. 8A to 8C should be used properly in order to optimize the balance between the characteristics of the FG-NMOS and the FG-PMOS and improve the retention characteristics. Is desirable.

図9Aには、実施例1におけるメモリセルのデータの定義を図示する。FG−NMOSのしきい値電圧Vth_Mを縦軸において、基準電圧Vref(あるいは基準電流Iref)より低い場合がData”1”、高い場合がData”0”と定義する。 FIG. 9A illustrates the definition of data in the memory cell in the first embodiment. The threshold voltage Vth_M of the FG-NMOS is defined as Data “1” when the threshold voltage Vth_M is lower than the reference voltage Vref (or reference current Iref) on the vertical axis, and Data “0” when higher.

図9Bには、電流値によってセンスを行う際の、図9Aの電圧表示との対比を示している。 FIG. 9B shows a comparison with the voltage display of FIG. 9A when sensing by the current value.

図10は、データの書き換え動作(書き込み動作)を示している。データ”1”からデータ”0”への書き換えは、BTBT−HEを用いてFG−NMOSのしきい値を上昇させ、データ”0”からデータ”1”への書き換えは、FNを用いてFG−NMOSのしきい値を低下させる。前述したとおり、データ”0”はFG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HEモードでフローティングゲートに電子を注入することで書き込み、データ”1”はFG−NMOSのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でFNトンネルモードでフローティングゲートから電子を引き抜くことで書き込む。これにより、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、データ”0”及びデータ”1”の書き込みをビット毎に実現でき、いわゆるEEPROM仕様が実現できる。 FIG. 10 shows a data rewrite operation (write operation). Rewriting from data “1” to data “0” raises the threshold of FG-NMOS using BTBT-HE, and rewriting from data “0” to data “1” uses FN. -Lower the NMOS threshold. As described above, data “0” is written by injecting electrons into the floating gate in the BTBT-HE mode generated in the P + diffusion / gate overlap region of FG-PMOS, and data “1” is N + diffusion of FG-NMOS. / Write by extracting electrons from the floating gate in the FN tunnel mode in the gate overlap region. This eliminates the need for an erasing operation like a flash memory, and enables writing of data “0” and data “1” for each bit, thereby realizing a so-called EEPROM specification.

図11に、実施例1のメモリセルのアレイ構成を示した。このメモリアレイは、実施例1のメモリセルをセル単位として行列状に複数個配置し、同一の行に属するメモリセルのVGNをそれぞれ共通に接続し、同一の行に属するメモリセルのVGPをそれぞれ共通に接続し、同一の列に属するメモリセルのVDNをそれぞれ共通に接続している。また、同一の列に属するメモリセルのVDPをそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSNを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSPを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVPWを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVNWを共通に接続してメモリセルアレイを構成している。VSN、VSP、VPW及びVNWは複数行複数列に属するメモリセルの共通の信号として駆動される。 FIG. 11 shows an array configuration of the memory cell of the first embodiment. In this memory array, a plurality of memory cells according to the first embodiment are arranged in a matrix as a cell unit, VGNs of memory cells belonging to the same row are connected in common, and VGPs of memory cells belonging to the same row are respectively connected. The VDNs of memory cells belonging to the same column are connected in common. Further, VDPs of memory cells belonging to the same column are commonly connected, VSNs of memory cells belonging to a plurality of rows and multiple columns are commonly connected, and VSPs of memory cells belonging to a plurality of rows and multiple columns are commonly connected, A memory cell array is configured by commonly connecting VPWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns and connecting VNWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns. VSN, VSP, VPW and VNW are driven as a common signal for memory cells belonging to a plurality of rows and columns.

図12Aに実施例1の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表を示す。図12Bには各電位の関係を表す不等式が示されている。ここで、書き込み方法として、Data”0”及びData”1”を同時に書き込む例(同時書き込みモード、表中右から5列目及び6列目に示されている)と、Data”0”とData”1”を別のステップで書き込む例(別ステップ書き込みモード、表中右から3列目及び4列目に示されている)とが示されている。また、読み出しもNMOS側からセンスするREAD(1)と、PMOS側からセンスするREAD(2)の2通りが示されている。 FIG. 12A is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. FIG. 12B shows inequalities representing the relationship between the potentials. Here, as a writing method, an example of simultaneously writing Data “0” and Data “1” (simultaneous writing mode, shown in the fifth and sixth columns from the right in the table), Data “0” and Data An example of writing “1” in another step (in different step writing mode, shown in the third and fourth columns from the right in the table) is shown. In addition, two types of reading are also shown: READ (1) sensed from the NMOS side and READ (2) sensed from the PMOS side.

図13は実施例1の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。電源電圧VCCは1.8Vである場合を示している。図中HiZはハイインピーダンス状態を示している。 FIG. 13 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. The power supply voltage VCC is 1.8V. In the figure, HiZ indicates a high impedance state.

図14は、実施例1におけるメモリアレイ動作のうち、同時書き込みモードにおける各端子に印加される電圧と、その時の選択セル以外の行に同時に印加されてしまう電圧を示している。選択された行のVGNには7V、VGPには−7Vがそれぞれ印加され、それ以外の行のVGN、VGPには0Vが印加され、選択された行のうち、Data”1”を書き込むセルには、VDNに7V、VDPに0Vが印加され、Data”0”を書き込むセルには、VDNに0V、VDPに−7Vが印加さる。VSN、VSPは共通してHiZにおかれ、VPW、VNWは共通して0Vが印加される。Data”1”は、FG−NMOSのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でFNトンネルモードでフローティングゲートから電子を引き抜くことで書き込む。Data”0”はFG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HEモードでフローティングゲートに電子を注入することで書き込む。ここで、非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”0”及びData”1”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。なお、使用する電圧は正負高電圧の2種類が同時に必要となり、チャージポンプ回路が2個必要となる。 FIG. 14 shows voltages applied to the respective terminals in the simultaneous write mode and voltages that are simultaneously applied to the rows other than the selected cell at the time of the memory array operation according to the first embodiment. 7 V is applied to VGN of the selected row, −7 V is applied to VGP, and 0 V is applied to VGN and VGP of the other rows, and data “1” of the selected row is written to the cell to be written. In this case, 7 V is applied to VDN and 0 V is applied to VDP, and 0 V is applied to VDN and −7 V is applied to VDP in a cell in which Data “0” is written. VSN and VSP are commonly placed in HiZ, and VPW and VNW are commonly applied with 0V. Data “1” is written by extracting electrons from the floating gate in the FN tunnel mode in the N + diffusion / gate overlap region of the FG-NMOS. Data “0” is written by injecting electrons into the floating gate in the BTBT-HE mode generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS. Here, no disturb stress is applied to the non-selected cells. Erasing operation like a flash memory becomes unnecessary, and writing of Data “0” and Data “1” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. Note that two types of positive and negative high voltages are required at the same time, and two charge pump circuits are required.

図15及び図16は、実施例1におけるメモリアレイ動作のうち、別ステップ書き込みモードにおける各端子に印加される電圧と、その時の選択セル以外の行に同時に印加されてしまう電圧を示している。 FIG. 15 and FIG. 16 show voltages applied to the respective terminals in the different step write mode and voltages applied simultaneously to the rows other than the selected cell in the memory array operation in the first embodiment.

図15は、Data”1”の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。選択された行のVGNには7V、VGPには0Vがそれぞれ印加され、それ以外の行のVGN、VGPには0Vが印加され、選択されたセルの列においては、VDNに7V、VDPに0Vが印加され、それ以外の列においては、VDNに0V、VDPに0Vが印加さる。VSNはHiZにおかれ、VSP、VPW、VNWには共通して0Vが印加される。Data”1”は、FG−NMOSのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でFNトンネルモードでフローティングゲートから電子を引き抜くことで書き込む。ここで、非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。 FIG. 15 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the writing step of Data “1”. 7V is applied to VGN of the selected row and 0V is applied to VGP, and 0V is applied to VGN and VGP of the other rows. In the column of the selected cell, 7V is applied to VDN and 0V is applied to VDP. In other columns, 0 V is applied to VDN and 0 V is applied to VDP. VSN is placed in HiZ, and 0 V is commonly applied to VSP, VPW, and VNW. Data “1” is written by extracting electrons from the floating gate in the FN tunnel mode in the N + diffusion / gate overlap region of the FG-NMOS. Here, no disturb stress is applied to the non-selected cells.

図16は、Data”0”の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。選択された行のVGNには0V、VGPには−7Vがそれぞれ印加され、それ以外の行のVGN、VGPには0Vが印加され、選択されたセルの列においては、VDNに0V、VDPに−7Vが印加され、それ以外の列においては、VDNに0V、VDPに0Vが印加さる。VSPはHiZにおかれ、VSN、VPW、VNWには共通して0Vが印加される。Data”0”はFG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HEモードでフローティングゲートに電子を注入することで書き込む。ここで、非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。 FIG. 16 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the writing step of Data “0”. 0 V is applied to VGN of the selected row, −7 V is applied to VGP, and 0 V is applied to VGN and VGP of the other rows. In the column of the selected cell, 0 V and VDP are applied to VDN. -7V is applied, and in the other columns, 0V is applied to VDN and 0V is applied to VDP. VSP is placed in HiZ, and 0 V is commonly applied to VSN, VPW, and VNW. Data “0” is written by injecting electrons into the floating gate in the BTBT-HE mode generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS. Here, no disturb stress is applied to the non-selected cells.

以上のような別ステップ書き込みモードにおいても、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”0”及びData”1”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。なお、図15においては、使用する電圧は正高電圧一種類のみであり、図16においては負高電圧一種類のみである。 Even in the separate step write mode as described above, the erase operation as in the flash memory becomes unnecessary, and the writing of Data “0” and Data “1” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. In FIG. 15, only one type of positive high voltage is used, and in FIG. 16, only one type of negative high voltage is used.

図17はNMOS側から読み出しをする(Read(1))際の動作を示した図である。差動型センスアンプ(差動型SA)が付加されており、NMOS部に流れる電流I_MNをこの差動型SAで基準電流Irefと比較して読み分ける。VDNには1V程度の電圧が印加される。 FIG. 17 is a diagram showing an operation when reading from the NMOS side (Read (1)). A differential sense amplifier (differential SA) is added, and the current I_MN flowing in the NMOS section is read by comparing with the reference current Iref by this differential SA. A voltage of about 1 V is applied to VDN.

図18はPMOS側から読み出しをする(Read(2))際の動作を示した図である。差動型センスアンプ(差動型SA)が付加されており、PMOS部に流れる電流I_MPをこの差動型SAで基準電流Irefと比較して読み分ける。VDPには1V程度の電圧が印加される。 FIG. 18 is a diagram showing the operation when reading from the PMOS side (Read (2)). A differential sense amplifier (differential SA) is added, and the current I_MP flowing in the PMOS section is read and compared with the reference current Iref by this differential SA. A voltage of about 1 V is applied to VDP.

図19は図17に示した差動型センスアンプの構成の一例を示した図であり、図20は図18で示した差動型センスアンプの構成の一例を示した図である(ここでは、I_MNTがI_MNに対応し、I_MNBがI_refに対応する。また、I_MPTがI_MPに対応し、I_MPBがI_refに対応する。)。いずれも、カレントミラー回路とバイアストランジスタとから構成され、その出力NT、NBは差動アンプで増幅され、出力SAOUTが得られる。 FIG. 19 is a diagram showing an example of the configuration of the differential sense amplifier shown in FIG. 17, and FIG. 20 is a diagram showing an example of the configuration of the differential sense amplifier shown in FIG. , I_MNT corresponds to I_MN, I_MNB corresponds to I_ref, I_MPT corresponds to I_MP, and I_MPB corresponds to I_ref). Both are composed of a current mirror circuit and a bias transistor, and their outputs NT and NB are amplified by a differential amplifier to obtain an output SAOUT.

図21は実施例1のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置の全体回路構成を示しており、これは標準CMOSを用いて構成された他のロジックコア(DSP、CPU、各種ドライバ、コントローラロジック等)と混載して用いる場合には、不揮発性半導体記憶装置マクロとして提供される。 FIG. 21 shows the entire circuit configuration of the nonvolatile semiconductor memory device using the memory cell of the first embodiment, which is another logic core (DSP, CPU, various drivers, controller logic) configured using standard CMOS. Etc.) is provided as a non-volatile semiconductor memory device macro.

この不揮発性半導体記憶装置(マクロ)は、図11に示したアレイ構成からなるメモリセルアレイ(Memory Array)と、VGP、VGNを駆動するVGドライバ回路(VG Driver)と、VNW、VPW、VSN、VSPを駆動するVNW・VSドライバ回路(VNW&VS Driver)と、VDN、VDPに接続され、列選択ゲート(YG)、図19又は図20のセンスアンプ(Sense Amp)、書き込み時にVDN、VDPに電圧を印加する書き込みドライバ(Write Driver)とから構成される。さらに、これら各種の回路を制御する制御回路(Control Circuit)と、正負の高電圧等を供給するチャージポンプ回路を含む電源回路(Power Circuit)から構成される。電源回路(Power Circuit)はマクロに含まれなくても良く、他のロジックコア等と共有してもかまわない。 The nonvolatile semiconductor memory device (macro) includes a memory cell array (Memory Array) having the array configuration shown in FIG. 11, a VG driver circuit (VG Driver) for driving VGP and VGN, and VNW, VPW, VSN, and VSP. Connected to VDN and VDP, column selection gate (YG), sense amplifier (Sense Amp) in FIG. 19 or 20, and voltage applied to VDN and VDP at the time of writing And a write driver. Furthermore, it comprises a control circuit (Control Circuit) for controlling these various circuits and a power circuit (Power Circuit) including a charge pump circuit for supplying positive and negative high voltages and the like. The power supply circuit (Power Circuit) may not be included in the macro, and may be shared with other logic cores.

図22〜図39を参照して本発明の実施例2を説明する。実施例2は、実施例1で説明したメモリセルを2つペアにしてメモリセルペアを構成し、一方はT側素子(第1のメモリセル)、他方はB側素子(第2のメモリセル)として、データを相補的に書き込むものである。以下の説明で、特に明示しないものは実施例1と同様である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, two memory cells described in the first embodiment are paired to form a memory cell pair, one being a T-side element (first memory cell) and the other being a B-side element (second memory cell). ), Data is written in a complementary manner. In the following description, those not particularly specified are the same as those in the first embodiment.

実施例2のメモリセルの等価回路を図22に示す。T側素子のVDN_T、VDP_Tはセンスアンプまたは書き込みドライバに接続される端子であり、B側素子のVDN_B、VDP_Bもセンスアンプまたは書き込みドライバに接続される端子であり、VSN、VSPは共通のソース線に接続される端子である。T側素子のMNTトランジスタとMPTトランジスタはフローティングゲートFG_Tを共通にしている。B側素子のMNBトランジスタとMPBトランジスタはフローティングゲートFG_Bを共通にしている。T側素子のN型の選択トランジスタ及びMNTトランジスタ並びにB側素子のN型の選択トランジスタと、MNBトランジスタは、ウェルを共通にしており、その端子はVPWである。T側素子のP型の選択トランジスタ及びMPTトランジスタ並びにB側素子のP型の選択トランジスタと、MPBトランジスタは、ウェルを共通にしており、その端子はVNWである。 An equivalent circuit of the memory cell of Example 2 is shown in FIG. T-side elements VDN_T and VDP_T are terminals connected to the sense amplifier or write driver, B-side elements VDN_B and VDP_B are also connected to the sense amplifier or write driver, and VSN and VSP are common source lines. It is a terminal connected to. The MNT transistor and MPT transistor of the T side element share a floating gate FG_T. The MNB transistor and MPB transistor of the B side element share a floating gate FG_B. The N-type selection transistor and MNT transistor of the T-side element, the N-type selection transistor of the B-side element, and the MNB transistor share a common well, and their terminals are VPW. The P-type selection transistor and MPT transistor of the T-side element, the P-type selection transistor of the B-side element, and the MPB transistor share a well, and their terminals are VNW.

実施例2のメモリセルのレイアウト図を図23に示す。VGN、VGP、FG_T及びFG_Bはいずれも1層目のポリシリコン層(G1)で、VPW、VSN、VSP、VNWはいずれも1層目のメタル層(M1)で形成される。VPW、VSN、VSP、VNWと直交して走るVDN_T、VDP_T、VDN_B、VDP_Bは2層目のメタル層で形成される。図23のレイアウトは、コンパクトにまとまっており、高集積化が可能であるとともに、ポリシリコン層が1層である標準CMOSプロセスで実現が可能である。 A layout diagram of the memory cell of Example 2 is shown in FIG. VGN, VGP, FG_T and FG_B are all formed by the first polysilicon layer (G1), and VPW, VSN, VSP and VNW are all formed by the first metal layer (M1). VDN_T, VDP_T, VDN_B, and VDP_B that run orthogonally to VPW, VSN, VSP, and VNW are formed of a second metal layer. The layout shown in FIG. 23 is compact, can be highly integrated, and can be realized by a standard CMOS process with one polysilicon layer.

以上は、不揮発性記憶素子2個(T側素子、B側素子)をVSN、VSP、VPW、VNWを共通配線として接続したメモリセル構成であり、データはT側素子のFG_T電位及びB側素子のFG_B電位の差によって生じるN型MOSトランジスタMNT、MNBの電流差、或いは、P型MOSトランジスタMPT、MPBの電流差をセンスアンプ回路で読み分ける。 The above is a memory cell configuration in which two nonvolatile memory elements (T-side element and B-side element) are connected using VSN, VSP, VPW, and VNW as common wiring, and the data includes the FG_T potential of the T-side element and the B-side element. The current difference between the N-type MOS transistors MNT and MNB caused by the difference in FG_B potential or the current difference between the P-type MOS transistors MPT and MPB is read out by the sense amplifier circuit.

このように、ペアエレメント構成とすることで、センスマージンが拡大し、高信頼性化につながる。 In this way, the pair element configuration increases the sense margin and leads to higher reliability.

図24Aに、実施例1におけるメモリセルのデータの定義を図示する。FG−NMOSのしきい値電圧Vth_Mを縦軸において、MNTのしきい値がMNBのしきい値より低い場合をData”1”、高い場合がData”0”と定義する。 FIG. 24A illustrates the definition of data in the memory cell in the first embodiment. The FG-NMOS threshold voltage Vth_M is defined as Data “1” when the MNT threshold is lower than the MNB threshold on the vertical axis, and Data “0” when higher.

図24Bには、電流値によってセンスを行う際の、図24Aの電圧表示との対比を示している。 FIG. 24B shows a comparison with the voltage display of FIG. 24A when sensing by the current value.

図25は、実施例1と比較した実施例2のマージンの増大を示している。メモリセルの書き込み特性にはばらつき(プロセスロット間、ウエハ間、チップ間、チップ面内のばらつき)がある。プロセスロット間、ウエハ間、チップ間のばらつきについては、チップ毎に書き込み電圧をチューニングすることで補正できるが、チップ面内のばらつきは残る。このばらつきによって、書き込み状態のVthはある分布幅を持ち、センスマージンは各分布のワーストビットで決まる。実施例1のセンスマージンはVth_A − Vrefもしくは Vref − Vth_Bであるが、実施例2のセンスマージンはVth_A − Vth_B より大きくなる。ここで、ペアエレメントは物理的に近接した場所に存在するので、ペアエレメントのVthが各々チップ面内ばらつきのワーストビットになる可能性は限りなく小さい。よって、センスマージンはVth_A − Vth_Bより大きくなる。 FIG. 25 shows an increase in the margin of the second embodiment compared to the first embodiment. There are variations in the write characteristics of memory cells (variations between process lots, wafers, chips, and chips). Variations between process lots, wafers, and chips can be corrected by tuning the write voltage for each chip, but variations in the chip surface remain. Due to this variation, the write state Vth has a certain distribution width, and the sense margin is determined by the worst bit of each distribution. The sense margin in the first embodiment is Vth_A−Vref or Vref−Vth_B, but the sense margin in the second embodiment is larger than Vth_A−Vth_B. Here, since the pair element exists in a physically close place, the possibility that the Vth of the pair element becomes the worst bit of the in-chip variation is extremely small. Therefore, the sense margin is larger than Vth_A−Vth_B.

図26に、データの書き換え動作(書き込み動作)を示している。データ”1”からデータ”0”への書き換えは、BTBT−HEを用いてMNTのしきい値を上昇させるとともにFNを用いてMNBのしきい値を低下させる。データ”0”からデータ”1”への書き換えは、FNを用いてMNTのしきい値を低下させるとともにBTBT−HEを用いてMNBのしきい値を上昇させる。これにより、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、データ”0”及びデータ”1”の書き込みをビット毎に実現でき、いわゆるEEPROM仕様が実現できる。 FIG. 26 shows a data rewrite operation (write operation). Rewriting from data “1” to data “0” raises the threshold of MNT using BTBT-HE and lowers the threshold of MNB using FN. Rewriting from data “0” to data “1” lowers the MNT threshold using FN and raises the MNB threshold using BTBT-HE. This eliminates the need for an erasing operation like a flash memory, and enables writing of data “0” and data “1” for each bit, thereby realizing a so-called EEPROM specification.

図27に、実施例2のメモリセルのアレイ構成を示した。このメモリアレイは、実施例2のメモリセルペアをセル単位として行列状に複数個配置し、同一の行に属するメモリセルペアのVGNをそれぞれ共通に接続し、同一の行に属するメモリセルペアのVGPをそれぞれ共通に接続し、同一の列に属するメモリセルペアのVDN_T、VDN_Bをそれぞれ共通に接続している。また、同一の列に属するメモリセルのVDP_T、VDP_Bをそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSNを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSPを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVPWを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVNWを共通に接続してメモリセルアレイを構成している。VSN、VSP、VPW及びVNWは複数行複数列に属するメモリセルの共通の信号として駆動される。 FIG. 27 shows an array configuration of the memory cell of the second embodiment. In this memory array, a plurality of memory cell pairs according to the second embodiment are arranged in a matrix as a cell unit, VGNs of memory cell pairs belonging to the same row are connected in common, and memory cell pairs belonging to the same row are connected. VGPs are connected in common, and VDN_T and VDN_B of memory cell pairs belonging to the same column are connected in common. Also, VDP_T and VDP_B of memory cells belonging to the same column are connected in common, VSNs of memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are connected in common, and VSPs of memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are connected in common A memory cell array is configured by commonly connecting VPWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns and connecting VNWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns. VSN, VSP, VPW and VNW are driven as a common signal for memory cells belonging to a plurality of rows and columns.

図28Aに実施例2の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表を示す。図28Bには各電位の関係を表す不等式が示されている。ここで、書き込み方法として、Data”0”及びData”1”を同時に書き込む例(同時書き込みモード、表中右から7列目及び8列目に示されている)と、Data”0”とData”1”を別のステップで書き込む例(別ステップ書き込みモード、表中右から3列目及び6列目に示されている)とが示されている。また、読み出しもNMOS側からセンスするREAD(1)と、PMOS側からセンスするREAD(2)の2通りが示されている。 FIG. 28A is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. FIG. 28B shows inequalities representing the relationship between the potentials. Here, as a writing method, an example of simultaneously writing Data “0” and Data “1” (shown in the seventh and eighth columns from the right in the table), Data “0” and Data “1”. An example of writing “1” in another step (in different step writing mode, shown in the third and sixth columns from the right in the table) is shown. In addition, two types of reading are also shown: READ (1) sensed from the NMOS side and READ (2) sensed from the PMOS side.

図29は実施例2の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。電源電圧VCCは1.8Vである場合を示している。図中HiZはハイインピーダンス状態を示している。 FIG. 29 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. The power supply voltage VCC is 1.8V. In the figure, HiZ indicates a high impedance state.

図30は、実施例2におけるメモリアレイ動作のうち、同時書き込みモードにおける各端子に印加される電圧と、その時の選択セル以外の行に同時に印加されてしまう電圧を示している。ここで、非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”0”及びData”1”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。なお、使用する電圧は正負高電圧の2種類が同時に必要となり、チャージポンプ回路が2個必要となる。 FIG. 30 shows voltages applied to the respective terminals in the simultaneous write mode and voltages that are simultaneously applied to the rows other than the selected cell at the time in the memory array operation in the second embodiment. Here, no disturb stress is applied to the non-selected cells. Erasing operation like a flash memory becomes unnecessary, and writing of Data “0” and Data “1” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. Note that two types of positive and negative high voltages are required at the same time, and two charge pump circuits are required.

図31は、図30に示した書き込み動作のタイムチャートを示している。 FIG. 31 shows a time chart of the write operation shown in FIG.

図32及び図33は、実施例2におけるメモリアレイ動作のうち、別ステップ書き込みモードにおける各端子に印加される電圧と、その時の選択セル以外の行に同時に印加されてしまう電圧を示している。図34はこの書き込み動作のタイムチャートを示している。 32 and 33 show voltages applied to the respective terminals in the different step write mode and voltages applied simultaneously to the rows other than the selected cell at the time of the memory array operation in the second embodiment. FIG. 34 shows a time chart of this write operation.

図32は、第1の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。ここで、非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。図33は、第2の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。ここでも、非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。 FIG. 32 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the first write step. Here, no disturb stress is applied to the non-selected cells. FIG. 33 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the second write step. Again, no disturb stress is applied to the non-selected cells.

以上のような別ステップ書き込みモードにおいても、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”0”及びData”1”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。なお、図32においては、使用する電圧は正高電圧一種類のみであり、図33においては負高電圧一種類のみである。 Even in the separate step write mode as described above, the erase operation as in the flash memory becomes unnecessary, and the writing of Data “0” and Data “1” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. In FIG. 32, only one type of positive high voltage is used, and only one type of negative high voltage is used in FIG.

図35はNMOS側から読み出しをする(Read(1))際の動作を示した図である。差動型センスアンプ(差動型SA)が付加されており、メモリセルペアの各NMOS部に流れる電流I_MNTとI_MNBをこの差動型SAで比較して読み分ける。VDNには1V程度の電圧が印加される。この時のタイムチャートを図36に示す。 FIG. 35 shows the operation when reading from the NMOS side (Read (1)). A differential sense amplifier (differential SA) is added, and the currents I_MNT and I_MNB flowing through the NMOS parts of the memory cell pair are compared and read by the differential SA. A voltage of about 1 V is applied to VDN. A time chart at this time is shown in FIG.

図37はPMOS側から読み出しをする(Read(2))際の動作を示した図である。差動型センスアンプ(差動型SA)が付加されており、メモリセルペアの各PMOS部に流れる電流I_MPTとI_MPBをこの差動型SAで比較して読み分ける。VDPには1V程度の電圧が印加される。この時のタイムチャートを図38に示す。 FIG. 37 is a diagram showing the operation when reading from the PMOS side (Read (2)). A differential type sense amplifier (differential type SA) is added, and the currents I_MPT and I_MPB flowing through the PMOS portions of the memory cell pair are compared and read by the differential type SA. A voltage of about 1 V is applied to VDP. A time chart at this time is shown in FIG.

差動型センスアンプは、図19又は図20に示したものを用いる。 As the differential sense amplifier, the one shown in FIG. 19 or FIG. 20 is used.

図39は実施例1のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置の全体回路構成を示しており、これは標準CMOSを用いて構成された他のロジックコア(DSP、CPU、各種ドライバ、コントローラロジック等)と混載して用いる場合には、不揮発性半導体記憶装置マクロとして提供される。図21に示したものとの違いは、列選択ゲート(YG)、センスアンプ(Sense Amp)、書き込み時に電圧を印加する書き込みドライバ(Write Driver)が、VDN_T、VDP_T、VDN_B、VDP_Bに接続されていることである。 FIG. 39 shows the entire circuit configuration of the nonvolatile semiconductor memory device using the memory cell of the first embodiment, which is another logic core (DSP, CPU, various drivers, controller logic) configured using standard CMOS. Etc.) is provided as a non-volatile semiconductor memory device macro. 21 is different from that shown in FIG. 21 in that a column selection gate (YG), a sense amplifier (Sense Amp), and a write driver (Write Driver) that applies a voltage at the time of writing are connected to VDN_T, VDP_T, VDN_B, and VDP_B. It is that you are.

図40〜図50を参照して本発明の実施例3を説明する。以下の説明で、特に明示しないものは実施例1、2と同様である。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, those not particularly specified are the same as those in the first and second embodiments.

図40に示すように、本発明の実施例3の実施例にかかる不揮発性半導体記憶装置のメモリセル120は、半導体基板100と、半導体基板100に形成されたn型のウェル(Bottom N−well)121と、ウェル121に形成され、P+拡散層103を介してVPWに接続されたp型のウェル(P−well)101と、ウェル121に形成され、N+拡散層107を介してVNWに接続されたn型のウェル(N−well)102とに形成される。すなわち、実施例3のメモリセル120はトリプルウェルの中に形成されている。この点は、第1の実施例の変形例として図2に示した構造と一部共通している。 As shown in FIG. 40, the memory cell 120 of the nonvolatile semiconductor memory device according to the example 3 of the present invention includes a semiconductor substrate 100 and an n-type well (Bottom N-well) formed in the semiconductor substrate 100. ) 121 and p-type well (P-well) 101 formed in well 121 and connected to VPW through P + diffusion layer 103, and connected to VNW through N + diffusion layer 107. The n-type well (N-well) 102 is formed. That is, the memory cell 120 of Example 3 is formed in a triple well. This is partly in common with the structure shown in FIG. 2 as a modification of the first embodiment.

さらに、図40に示すとおり、p型の半導体基板100に形成され、N+拡散層124を介してVNWCに接続されたn型のウェル(Bottom N−well)123と、ウェル123に形成され、P+拡散層を介してVCGに接続されたp型のウェル(P−well)122とが形成されている。このウェル122には、N+拡散層125及び126及び両者の間のチャネル領域上に絶縁膜を介して形成されたゲートとからなるNMOSトランジスタ127が形成される。このNMOSトランジスタ127のゲートはNMOSトランジスタ11は、NMOSトランジスタ112のゲート及びPMOSトランジスタ113のゲートと共通に接続され(short)、かつ、フローティング状態にあるフローティングゲートFGとして機能する。このフローティングゲートFGへの電子の蓄積状態に応じてデータを記憶する。NMOSトランジスタ127のソース・ドレインはVCGに共通接続されている。その結果、NMOSトランジスタ127はMOSキャパシタ(容量素子)として動作する。 Furthermore, as shown in FIG. 40, an n-type well (Bottom N-well) 123 formed on the p-type semiconductor substrate 100 and connected to the VNWC via the N + diffusion layer 124, and a well 123 is formed. A p-type well (P-well) 122 connected to the VCG via a diffusion layer is formed. In this well 122, an NMOS transistor 127 is formed which includes N + diffusion layers 125 and 126 and a gate formed on the channel region between both via an insulating film. The gate of the NMOS transistor 127 is connected in common to the gate of the NMOS transistor 112 and the gate of the PMOS transistor 113, and functions as a floating gate FG in a floating state. Data is stored according to the accumulation state of electrons in the floating gate FG. The source and drain of the NMOS transistor 127 are commonly connected to VCG. As a result, the NMOS transistor 127 operates as a MOS capacitor (capacitance element).

このように、フローティングゲート電位を制御するためのNMOS容量が追加されている。VCG電圧は正負両方になるので、トリプルウェル中に形成する必要がある。セル面積は大きくなるが、フローティングゲート電位を任意に設定できるので、書き込み高速化をしやすくなるメリットがある。コントロールゲートを使用しない場合より、フローティングゲート電位を±2V程度変化させて、フローティングゲート/ドレインオーバーラップ領域に印加される電界を強くできればよいだけので、従来例1で必要となるカップリング用MOS容量に比べて小さくできる。 As described above, an NMOS capacitor for controlling the floating gate potential is added. Since the VCG voltage is both positive and negative, it must be formed in a triple well. Although the cell area is increased, the floating gate potential can be arbitrarily set, so that there is an advantage that the writing speed can be easily increased. Compared with the case where the control gate is not used, it is only necessary to increase the electric field applied to the floating gate / drain overlap region by changing the floating gate potential by about ± 2V. Can be smaller than

実施例3のメモリセルの等価回路を図41に示す。VDN、VDPはセンスアンプまたは書き込みドライバに接続される端子であり、VSN、VSPはソース線に接続される端子であることは実施例1と同様である。ゲートがVGNに接続された選択NMOSトランジスタ(図40では、NMOSトランジスタ111)とFG−NMOSトランジスタ(図40では、NMOSトランジスタ112)がVDNとVSNとの間に直列に接続されている。選択NMOSトランジスタとFG−NMOSトランジスタは共通のウェルに接続され、その端子はVPWである。ゲートがVGPに接続された選択PMOSトランジスタ(図40では、PMOSトランジスタ114)とFG−PMOSトランジスタ(図40では、NMOSトランジスタ113)がVDPとVSPとの間に直列に接続されている。選択PMOSトランジスタとFG−PMOSトランジスタは共通のウェルに接続され、その端子はVNWである。さらに、コントロールゲート用NMOS容量(図40では、NMOSトランジスタ127)が付加されており、一端はVCGに、他端はFGに接続されている。 FIG. 41 shows an equivalent circuit of the memory cell of the third embodiment. As in the first embodiment, VDN and VDP are terminals connected to a sense amplifier or a write driver, and VSN and VSP are terminals connected to a source line. A selection NMOS transistor (NMOS transistor 111 in FIG. 40) having a gate connected to VGN and an FG-NMOS transistor (NMOS transistor 112 in FIG. 40) are connected in series between VDN and VSN. The selection NMOS transistor and the FG-NMOS transistor are connected to a common well, and the terminal thereof is VPW. A selection PMOS transistor (PMOS transistor 114 in FIG. 40) and an FG-PMOS transistor (NMOS transistor 113 in FIG. 40) whose gates are connected to VGP are connected in series between VDP and VSP. The selection PMOS transistor and the FG-PMOS transistor are connected to a common well, and the terminal thereof is VNW. Further, an NMOS capacitor for control gate (NMOS transistor 127 in FIG. 40) is added, one end is connected to VCG and the other end is connected to FG.

図42〜図44に本発明の実施例3のメモリセルのデータ書き込み方法を示す。 42 to 44 show a data write method of the memory cell according to the third embodiment of the present invention.

図42はBTBT−HE注入動作を用いる際の印加電圧例である。VDN、VGN、VPW、VSNはいずれも0V、VDP、VGPはいずれも−7V等の負電圧、VNWは0V、VSPは0Vまたはハイインピーダンス状態におかれる。VNWC及びVCGはVCCが印加される。その結果FG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HE(Hot Electron)がフローティングゲートFGに注入することができる。 FIG. 42 shows an example of applied voltage when the BTBT-HE injection operation is used. VDN, VGN, VPW, and VSN are all 0V, VDP, and VGP are all negative voltages such as -7V, VNW is 0V, and VSP is 0V or in a high impedance state. VCC is applied to VNWC and VCG. As a result, BTBT-HE (Hot Electron) generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS can be injected into the floating gate FG.

図43はBack Bias assisted BTBT−HE(B4−HE)注入動作を用いる際の印加電圧例である。VDN、VGN、VPW、VSNはいずれも0V、VDPは0V、VGPはいずれも−2V等の負電圧、VNWは6V、VSPは0V、VCCまたはハイインピーダンス状態におかれる。VNWC及びVCGはVCCが印加される。その結果FG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HE(Hot Electron)がフローティングゲートFGに注入することができる。 FIG. 43 is an example of an applied voltage when using a Back Bias assisted BTBT-HE (B4-HE) injection operation. VDN, VGN, VPW, and VSN are all set to 0V, VDP is set to 0V, VGP is set to a negative voltage such as −2V, VNW is set to 6V, VSP is set to 0V, VCC, or a high impedance state. VCC is applied to VNWC and VCG. As a result, BTBT-HE (Hot Electron) generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS can be injected into the floating gate FG.

図44はFNトンネル電流によってFGから電子を引き抜く際の印加電圧例である。VDN、VGNはいずれも7V、VPWは0V、VSNはハイインピーダンス状態、VDP、VGP、VNWは0V、VSPは0Vまたはハイインピーダンス状態におかれる。VNWCにはVCCが印加され、VCGには−2Vが印加される。その結果FG−NMOのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でのFNトンネルモードでフローティングゲートFGから電子を引き抜くことができる。 FIG. 44 shows an example of applied voltage when electrons are extracted from FG by FN tunnel current. VDN and VGN are both 7V, VPW is 0V, VSN is in a high impedance state, VDP, VGP and VNW are 0V, and VSP is 0V or in a high impedance state. VCC is applied to VNWC and −2 V is applied to VCG. As a result, electrons can be extracted from the floating gate FG in the FN tunnel mode in the N + diffusion / gate overlap region of FG-NMO.

図45に、実施例3のメモリセルのアレイ構成を示した。このメモリアレイは、図40のメモリセルをセル単位として行列状に複数個配置し、同一の行に属するメモリセルのVGNをそれぞれ共通に接続し、同一の行に属するメモリセルのVGPをそれぞれ共通に接続し、同一の列に属するメモリセルのVDNをそれぞれ共通に接続している。また、同一の列に属するメモリセルのVDPをそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSNを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSPを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVPWを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVNWを共通に接続してメモリセルアレイを構成している。さらに、同一行に属するVCGはそれぞれ共通に接続されている。VNWC、VSN、VSP、VPW及びVNWは複数行複数列に属するメモリセルの共通の信号として駆動される。 FIG. 45 shows an array configuration of the memory cell of the third embodiment. In this memory array, a plurality of memory cells of FIG. 40 are arranged in a matrix as a cell unit, VGNs of memory cells belonging to the same row are connected in common, and VGPs of memory cells belonging to the same row are respectively shared. And VDNs of memory cells belonging to the same column are commonly connected to each other. Further, VDPs of memory cells belonging to the same column are commonly connected, VSNs of memory cells belonging to a plurality of rows and multiple columns are commonly connected, and VSPs of memory cells belonging to a plurality of rows and multiple columns are commonly connected, A memory cell array is configured by commonly connecting VPWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns and connecting VNWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns. Further, the VCGs belonging to the same row are connected in common. VNWC, VSN, VSP, VPW and VNW are driven as a common signal for memory cells belonging to a plurality of rows and a plurality of columns.

図46Aに実施例3の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表を示す。図46Bには各電位の関係を表す不等式が示されている。読み出しは、NMOS側からセンスするREAD(1)と、PMOS側からセンスするREAD(2)の2通りが示されている。 FIG. 46A is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 3. FIG. 46B shows an inequality representing the relationship between the potentials. Two types of reading are shown: READ (1) sensed from the NMOS side and READ (2) sensed from the PMOS side.

図47は実施例3の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。電源電圧VCCは1.8Vである場合を示している。図中HiZはハイインピーダンス状態を示している。 FIG. 47 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. The power supply voltage VCC is 1.8V. In the figure, HiZ indicates a high impedance state.

図48は、Data”1”の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。選択された行のVGNには7V、VGPには0V、VCGには−2Vがそれぞれ印加され、それ以外の行のVGN、VGP、VCGには0Vが印加される。選択されたセルの列においては、VDNに7V、VDPに0Vが印加され、それ以外の列においては、VDNに0V、VDPに0Vが印加さる。VSNはHiZにおかれ、VSP、VPW、VNWには共通して0Vが印加される。Data”1”は、FG−NMOSのN+拡散/ゲートオーバーラップ領域でFNトンネルモードでフローティングゲートから電子を引き抜くことで書き込む。ここで、非選択のセルのうち別の行に属するセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。なお、選択セルと同じ行に属する非選択のセルのうち、別の列に属するセルには、VCG=−2V分のディスターブストレスがかかる。 FIG. 48 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the writing step of Data “1”. 7 V is applied to VGN of the selected row, 0 V is applied to VGP, and −2 V is applied to VCG, and 0 V is applied to VGN, VGP, and VCG of the other rows. In the column of the selected cell, 7 V is applied to VDN and 0 V is applied to VDP, and in other columns, 0 V is applied to VDN and 0 V is applied to VDP. VSN is placed in HiZ, and 0 V is commonly applied to VSP, VPW, and VNW. Data “1” is written by extracting electrons from the floating gate in the FN tunnel mode in the N + diffusion / gate overlap region of the FG-NMOS. Here, no disturb stress is applied to cells belonging to another row among the non-selected cells. Of the non-selected cells belonging to the same row as the selected cell, a cell belonging to another column is subjected to a disturb stress of VCG = −2V.

このように、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”1”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。FNトンネルによるフローティングゲートからの電子引き抜きを高速化するために、選択VCG電圧を負電圧(例えば−2V)に設定している。 As described above, the erase operation as in the flash memory becomes unnecessary, and the writing of Data “1” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. In order to speed up the electron extraction from the floating gate by the FN tunnel, the selection VCG voltage is set to a negative voltage (for example, −2 V).

図49は、Data”0”の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。選択された行のVGNには0V、VGPには−7V、VCGにはVCCがそれぞれ印加され、それ以外の行のVGN、VGPには0Vが印加され、選択されたセルの列においては、VDNに0V、VDPに−7Vが印加され、それ以外の列においては、VDNに0V、VDPに0Vが印加さる。VSPはHiZにおかれ、VNWC、VSN、VPW、VNWには共通して0Vが印加される。Data”0”はFG−PMOSのP+拡散/ゲートオーバーラップ領域で発生したBTBT−HEモードでフローティングゲートに電子を注入することで書き込む。ここで、選択セルと別の行に属する非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていないが、選択セルと同じ行に属する非選択のセルのうち、別の列に属するセルには、VCG=VCC分のディスターブストレスがかかる。 FIG. 49 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the writing step of Data “0”. 0 V is applied to VGN of the selected row, −7 V is applied to VGP, VCC is applied to VCG, 0 V is applied to VGN and VGP of the other rows, and VDN is selected in the column of the selected cell. In the other columns, 0V is applied to VDN and 0V is applied to VDP. VSP is placed in HiZ, and 0 V is commonly applied to VNWC, VSN, VPW, and VNW. Data “0” is written by injecting electrons into the floating gate in the BTBT-HE mode generated in the P + diffusion / gate overlap region of the FG-PMOS. Here, no disturb stress is applied to the non-selected cell belonging to another row from the selected cell, but among the non-selected cells belonging to the same row as the selected cell, the cell belonging to another column has VCG. = Disturbance stress for VCC.

このように、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”0”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。BTBT−HEによるフローティングゲートへの電子注入を高速化するために、選択VCG電圧を正電圧(例えばVCC)に設定している。 As described above, the erase operation as in the flash memory becomes unnecessary, and the writing of Data “0” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. In order to speed up the electron injection into the floating gate by BTBT-HE, the selection VCG voltage is set to a positive voltage (for example, VCC).

図50は実施例3のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置の全体回路構成を示しており、図21に示したものと比較して、VNWC用のVNWドライバー(VNW Driver)とVCGドライバー(VCG Driver)が追加されている。 FIG. 50 shows the entire circuit configuration of the nonvolatile semiconductor memory device using the memory cell of the third embodiment. Compared with that shown in FIG. 21, a VNW driver (VNW Driver) for VNWC and a VCG driver ( VCG Driver) has been added.

図51〜図57を参照して本発明の実施例4を説明する。実施例4は、実施例3で説明したメモリセルを2つペアにしてメモリセルペアを構成し、一方はT側素子(第1のメモリセル)、他方はB側素子(第2のメモリセル)として、データを相補的に書き込むものである。以下の説明で、特に明示しないものは実施例1、2、3と同様である。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, two memory cells described in the third embodiment are paired to form a memory cell pair, one being a T-side element (first memory cell) and the other being a B-side element (second memory cell). ), Data is written in a complementary manner. In the following description, those not particularly specified are the same as those in Examples 1, 2, and 3.

実施例4のメモリセルの等価回路を図51に示す。T側素子のVDN_T、VDP_Tはセンスアンプまたは書き込みドライバに接続される端子であり、B側素子のVDN_B、VDP_Bもセンスアンプまたは書き込みドライバに接続される端子であり、VSN、VSPは共通のソース線に接続される端子である。T側素子のMNTトランジスタとMPTトランジスタはフローティングゲートFG_Tを共通にしている。B側素子のMNBトランジスタとMPBトランジスタはフローティングゲートFG_Bを共通にしている。T側素子のN型の選択トランジスタ及びMNTトランジスタ並びにB側素子のN型の選択トランジスタと、MNBトランジスタは、ウェルを共通にしており、その端子はVPWである。T側素子のP型の選択トランジスタ及びMPTトランジスタ並びにB側素子のP型の選択トランジスタと、MPBトランジスタは、ウェルを共通にしており、その端子はVNWである。さらに、T側及びB側の両容量素子の他端にはVCGが共通に接続されている。 An equivalent circuit of the memory cell of Example 4 is shown in FIG. T-side elements VDN_T and VDP_T are terminals connected to the sense amplifier or write driver, B-side elements VDN_B and VDP_B are also connected to the sense amplifier or write driver, and VSN and VSP are common source lines. It is a terminal connected to. The MNT transistor and MPT transistor of the T side element share a floating gate FG_T. The MNB transistor and MPB transistor of the B side element share a floating gate FG_B. The N-type selection transistor and MNT transistor of the T-side element, the N-type selection transistor of the B-side element, and the MNB transistor share a common well, and their terminals are VPW. The P-type selection transistor and MPT transistor of the T-side element, the P-type selection transistor of the B-side element, and the MPB transistor share a well, and their terminals are VNW. Further, the VCG is commonly connected to the other ends of both the T-side and B-side capacitive elements.

以上は、不揮発性記憶素子2個(T側素子、B側素子)をVSN、VSP、VPW、VNWを共通配線として接続したメモリセル構成であり、データはT側素子のFG_T電位及びB側素子のFG_B電位の差によって生じるN型MOSトランジスタMNT、MNBの電流差、或いは、P型MOSトランジスタMPT、MPBの電流差をセンスアンプ回路で読み分ける。 The above is a memory cell configuration in which two nonvolatile memory elements (T-side element and B-side element) are connected using VSN, VSP, VPW, and VNW as common wiring, and the data includes the FG_T potential of the T-side element and the B-side element. The current difference between the N-type MOS transistors MNT and MNB caused by the difference in FG_B potential or the current difference between the P-type MOS transistors MPT and MPB is read out by the sense amplifier circuit.

このように、ペアエレメント構成とすることで、センスマージンが拡大し、高信頼性化につながる。 In this way, the pair element configuration increases the sense margin and leads to higher reliability.

図52に、実施例4のメモリセルのアレイ構成を示した。このメモリアレイは、実施例3のメモリセルペアをセル単位として行列状に複数個配置し、同一の行に属するメモリセルペアのVGNをそれぞれ共通に接続し、同一の行に属するメモリセルペアのVGPをそれぞれ共通に接続している。同一の行に属するVCGをそれぞれ共通に接続している。同一の列に属するメモリセルペアのVDN_T、VDN_Bをそれぞれ共通に接続している。同一の列に属するメモリセルのVDP_T、VDP_Bをそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSNを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVSPを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVPWを共通に接続し、複数行複数列に属するメモリセルのVNWを共通に接続してメモリセルアレイを構成している。VNWC、VSN、VSP、VPW及びVNWは複数行複数列に属するメモリセルの共通の信号として駆動される。 FIG. 52 shows an array configuration of the memory cell of the fourth embodiment. In this memory array, a plurality of memory cell pairs according to the third embodiment are arranged in a matrix as a cell unit, VGNs of memory cell pairs belonging to the same row are connected in common, and memory cell pairs belonging to the same row are connected. Each VGP is connected in common. VCGs belonging to the same row are connected in common. VDN_T and VDN_B of memory cell pairs belonging to the same column are connected in common. VDP_T and VDP_B of memory cells belonging to the same column are connected in common, VSNs of memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are connected in common, VSPs of memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are connected in common, A memory cell array is configured by commonly connecting VPWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns and connecting VNWs of memory cells belonging to a plurality of rows and columns. VNWC, VSN, VSP, VPW and VNW are driven as a common signal for memory cells belonging to a plurality of rows and a plurality of columns.

図53Aに実施例4の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表を示す。図53Bには各電位の関係を表す不等式が示されている。ここで、読み出し方式として、NMOS側からセンスするREAD(1)と、PMOS側からセンスするREAD(2)の2通りが示されている。 FIG. 53A is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment. FIG. 53B shows inequalities representing the relationship between the potentials. Here, two types of reading are shown: READ (1) sensed from the NMOS side and READ (2) sensed from the PMOS side.

図54は実施例4の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。電源電圧VCCは1.8Vである場合を示している。図中HiZはハイインピーダンス状態を示している。 FIG. 54 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment. The power supply voltage VCC is 1.8V. In the figure, HiZ indicates a high impedance state.

図55は、第1の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。2step方式のstep1として、FN動作だけを行う。FNトンネルによるフローティングゲートからの電子引き抜きを高速化するために、選択VCG電圧を負電圧(例えば−2V)に設定している。ここで、選択セルと異なる行に属する非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。 FIG. 55 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the first write step. Only the FN operation is performed as step 1 of the two-step method. In order to speed up the electron extraction from the floating gate by the FN tunnel, the selection VCG voltage is set to a negative voltage (for example, −2 V). Here, no disturb stress is applied to unselected cells belonging to a different row from the selected cell.

図56は、第2の書き込みステップにおける選択セルと選択セル以外のセルに同時に印加されてしまう電圧を示している。2step方式のstep2として、BTBT−HE動作だけを行う。BTBT−HEによるフローティングゲートへの電子注入を高速化するために、選択VCG電圧を正電圧(例えばVCC)に設定している。ここでも、選択セルと異なる行に属する非選択のセルにはディスターブストレスが一切加わっていない。 FIG. 56 shows voltages that are simultaneously applied to the selected cell and cells other than the selected cell in the second write step. Only the BTBT-HE operation is performed as step 2 of the 2-step method. In order to speed up the electron injection into the floating gate by BTBT-HE, the selection VCG voltage is set to a positive voltage (for example, VCC). Again, no disturb stress is applied to unselected cells belonging to a different row from the selected cell.

以上のような書き込み方式においても、フラッシュメモリのような消去動作が不要となり、Data”0”及びData”1”の書き込みをビット毎に実現でき、EEPROM仕様が実現できる。なお、図55においては、使用する電圧は正高電圧一種類のみであり、図56においては負高電圧一種類のみである。したがって、チャージポンプを共用することも可能である。 Even in the above writing method, the erase operation as in the flash memory is not required, and writing of Data “0” and Data “1” can be realized for each bit, and the EEPROM specification can be realized. In FIG. 55, only one type of positive high voltage is used, and in FIG. 56, only one type of negative high voltage is used. Therefore, it is possible to share a charge pump.

図57は実施例4のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置の全体回路構成を示しており、これは標準CMOSを用いて構成された他のロジックコア(DSP、CPU、各種ドライバ、コントローラロジック等)と混載して用いる場合には、不揮発性半導体記憶装置マクロとして提供される。図52との違いは、列選択ゲート(YG)、センスアンプ(Sense Amp)、書き込み時に電圧を印加する書き込みドライバ(Write Driver)が、VDN_T、VDP_T、VDN_B、VDP_Bに接続されていることである。 FIG. 57 shows the entire circuit configuration of a nonvolatile semiconductor memory device using the memory cell of Example 4, which is another logic core (DSP, CPU, various drivers, controller logic) configured using standard CMOS. Etc.) is provided as a non-volatile semiconductor memory device macro. The difference from FIG. 52 is that a column selection gate (YG), a sense amplifier (Sense Amp), and a write driver (Write Driver) that applies a voltage at the time of writing are connected to VDN_T, VDP_T, VDN_B, and VDP_B. .

図58に従来例と本発明における実施例との比較を表にして示した。従来例1とは、米国特許7221596号(特許文献1)に記載されているセル構造、従来例2とは、特開2006−066529号(特許文献2)に記載されているセル構造である。従来例1、2と本発明の実施例1〜4を、セル構成、セル面積比、書き込み方式、書き込み電圧、チャージポンプの種類、書き込み速度、書き込みディスターブの程度、センスマージンについて比較検討した。この図表からも、本発明においては、セル面積を小さくしつつ、書き込みディスターブ特性を改善できること、ペア構成にすることにより、センスマージンが拡大し信頼性が向上することが理解される。 FIG. 58 is a table showing a comparison between the conventional example and the embodiment of the present invention. Conventional Example 1 is a cell structure described in US Pat. No. 7,221,596 (Patent Document 1), and Conventional Example 2 is a cell structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-0666529 (Patent Document 2). Conventional Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4 of the present invention were compared and examined in terms of cell configuration, cell area ratio, write method, write voltage, charge pump type, write speed, write disturb level, and sense margin. Also from this chart, it can be understood that in the present invention, the write disturb characteristic can be improved while reducing the cell area, and that the sense margin is increased and the reliability is improved by the pair configuration.

本発明は、不揮発性記憶装置及びこれを混載したロジック製品に適用できる。 The present invention can be applied to a nonvolatile memory device and a logic product in which the nonvolatile memory device is embedded.

実施例1のメモリセルの断面図である。3 is a cross-sectional view of the memory cell of Example 1. FIG. 実施例1の変形例にかかるメモリセルの断面図である。6 is a cross-sectional view of a memory cell according to a modification of Example 1. FIG. 実施例1のメモリセルの等価回路図である。3 is an equivalent circuit diagram of the memory cell of Example 1. FIG. 実施例1のメモリセルのレイアウト図である。3 is a layout diagram of a memory cell according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のメモリセルの等価回路図である。3 is an equivalent circuit diagram of the memory cell of Example 1. FIG. 実施例1のメモリセルのデータ書き込み方法の一例である。3 is an example of a data write method for a memory cell according to the first embodiment. 実施例1のメモリセルのデータ書き込み方法の一例である。3 is an example of a data write method for a memory cell according to the first embodiment. メモリセルのゲートポリシリコン層の配分を示すレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram showing distribution of gate polysilicon layers of memory cells. データの定義を示した図である。It is the figure which showed the definition of data. 電流センスにおける対比を示した図表である。It is the chart which showed contrast in current sense. データの書き換え動作(書き込み動作)を示した図である。It is a figure showing data rewrite operation (write operation). 実施例1のメモリセルのアレイ構成図である。3 is an array configuration diagram of a memory cell according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表である。3 is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 1. 図12Aの各電位の関係を表す不等式である。It is an inequality showing the relationship of each electric potential of FIG. 12A. 実施例1の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。3 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 1. FIG. 実施例1において、同時にデータ“1”、“0”を書き込む場合の動作を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation when data “1” and “0” are simultaneously written in the first embodiment. 実施例1において、データ“1”を書き込む場合の動作を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation when data “1” is written in the first embodiment. 実施例1において、データ“0”を書き込む場合の動作を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation when data “0” is written in the first embodiment. NMOSに流れる電流を用いた読み出し時の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement at the time of the reading using the electric current which flows into NMOS. PMOSに流れる電流を用いた読み出し時の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement at the time of the reading using the electric current which flows into PMOS. NMOSに流れる電流を用いて判定する場合の差動型センスアンプの構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the structure of the differential type sense amplifier in the case of determining using the electric current which flows into NMOS. PMOSに流れる電流を用いて判定する場合の差動型センスアンプの構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the structure of the differential type sense amplifier in the case of determining using the electric current which flows into PMOS. 実施例1のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置マクロの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a non-volatile semiconductor storage device macro using a memory cell of Example 1. FIG. 実施例2のメモリセルの等価回路図である。6 is an equivalent circuit diagram of the memory cell of Example 2. FIG. 実施例2のメモリセルのレイアウト図である。6 is a layout diagram of a memory cell according to Embodiment 2. FIG. ペアエレメント構成におけるデータの定義を示した図である。It is the figure which showed the definition of the data in a pair element structure. 電流センスにおける対比を示した図表である。It is the chart which showed contrast in current sense. 実施例1と実施例2のセンスマージンを対比した図である。It is the figure which contrasted the sense margin of Example 1 and Example 2. FIG. データの書き換えの定義を示した図である。It is the figure which showed the definition of data rewriting. 実施例2のメモリセルのアレイ構成図である。6 is an array configuration diagram of a memory cell according to Embodiment 2. FIG. 実施例2の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表である。10 is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 2. 図28Aの各電位の関係を表す不等式である。It is an inequality showing the relationship of each electric potential of FIG. 28A. 実施例2の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。6 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. 実施例2において、同時にデータ“1”、“0”を書き込む場合の動作を示した図である。In Example 2, it is the figure which showed the operation | movement in the case of writing data "1" and "0" simultaneously. 実施例2において、同時にデータ“1”、“0”を書き込む場合ののタイムチャートである。In Example 2, it is a time chart at the time of writing data "1" and "0" simultaneously. 実施例2において、FNトンネル動作による書き込み動作を示した図である。In Example 2, it is the figure which showed the write-in operation | movement by FN tunnel operation | movement. 実施例2において、BTBT−HE動作による書き込み動作を示した図である。In Example 2, it is the figure which showed the write-in operation | movement by BTBT-HE operation | movement. 実施例2において、書き込み動作におけるFNトンネル動作とBTBT−HE動作を別々に実施する場合のタイムチャートである。In Example 2, it is a time chart in the case of implementing FN tunnel operation | movement and BTBT-HE operation | movement in write-in operation | movement separately. NMOSに流れる電流差を用いた読み出し時の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement at the time of the reading using the electric current difference which flows into NMOS. NMOSに流れる電流差を用いた読み出し時のタイムチャートである。It is a time chart at the time of reading using the current difference which flows into NMOS. PMOSに流れる電流差を用いた読み出し時の動作を示した図である。It is the figure which showed the operation | movement at the time of the reading using the current difference which flows into PMOS. PMOSに流れる電流差を用いた読み出し時のタイムチャートである。It is a time chart at the time of reading using the current difference which flows into PMOS. 実施例2のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置マクロの全体構成図である。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory device macro using a memory cell of Example 2. 実施例3のメモリセルの断面図である。6 is a cross-sectional view of a memory cell of Example 3. FIG. 実施例3のメモリセルの等価回路図である。6 is an equivalent circuit diagram of the memory cell of Example 3. FIG. 実施例3のメモリセルのBTBT−HE動作によるデータ書き込み方法の一例である。10 is an example of a data writing method by a BTBT-HE operation of a memory cell according to Embodiment 3; 実施例3のメモリセルのBTBT−HE動作によるデータ書き込み方法の一例である。10 is an example of a data writing method by a BTBT-HE operation of a memory cell according to Embodiment 3; 実施例3のメモリセルのFNトンネルによるデータ書き込み方法の一例である。10 is an example of a data writing method using an FN tunnel of a memory cell according to Embodiment 3; 実施例3のメモリセルのアレイ構成図である。6 is an array configuration diagram of a memory cell according to Embodiment 3. FIG. 実施例3の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表である。12 is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 3. 図46Aの各電位の関係を表す不等式である。It is an inequality showing the relationship of each electric potential of FIG. 46A. 実施例3の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。12 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. 実施例3において、データ“1”を書き込む場合の動作を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation when data “1” is written in the third embodiment. 実施例3において、データ“0”を書き込む場合の動作を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation when data “0” is written in the third embodiment. 実施例3のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置マクロの全体構成図である。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory device macro using a memory cell of Example 3. 実施例4のメモリセルの等価回路図である。6 is an equivalent circuit diagram of a memory cell according to Embodiment 4. FIG. 実施例4のメモリセルのアレイ構成図である。FIG. 10 is an array configuration diagram of a memory cell according to a fourth embodiment. 実施例4の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位を示した表である。10 is a table showing each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 4. 図53Aの各電位の関係を表す不等式である。53B is an inequality representing the relationship between the potentials in FIG. 53A. 実施例4の不揮発性半導体記憶装置の各動作モードにおいて各端子に印加される各電位の具体例である。FIG. 10 is a specific example of each potential applied to each terminal in each operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 4. FIG. 実施例4において、FNトンネル動作による書き込み動作を示した図である。In Example 4, it is the figure which showed the write-in operation | movement by FN tunnel operation | movement. 実施例4において、BTBT−HE動作による書き込み動作を示した図である。In Example 4, it is the figure which showed the write-in operation | movement by BTBT-HE operation | movement. 実施例4のメモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置マクロの全体構成図である。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory device macro using a memory cell of Example 4; 従来例と本発明の効果における対比を示した図表である。It is the graph which showed the contrast in a conventional example and the effect of this invention. 従来例1のメモリセルの構成を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a memory cell of Conventional Example 1. 従来例2のメモリセルの構成を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a memory cell of Conventional Example 2. 従来例2のメモリセルの等価回路図である。10 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of Conventional Example 2. FIG. 従来例2のメモリセルの動作時の電圧の印加関係を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a voltage application relationship during operation of the memory cell of Conventional Example 2. 従来例2のメモリセルの書き込み時の動作を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation at the time of writing in the memory cell of Conventional Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体基板
101 p型のウェル(P−well)
102 n型のウェル(N−well)
103、108、109、110 P+拡散層
104、105、106、107 N+拡散層
111、112 NMOSトランジスタ
113、114 PMOSトランジスタ
120 メモリセル
100 Semiconductor substrate 101 p-type well (P-well)
102 n-type well (N-well)
103, 108, 109, 110 P + diffusion layers 104, 105, 106, 107 N + diffusion layers 111, 112 NMOS transistors 113, 114 PMOS transistors 120 Memory cells

Claims (30)

半導体基板と、
前記半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、
前記第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、
前記半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、
前記第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、
前記第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、前記第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、前記第2のNMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とするメモリセル
を含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
A p-type first well formed on the semiconductor substrate and connected to a first terminal;
A first NMOS transistor and a second NMOS transistor formed in the first well and connected in series between a second terminal and a third terminal;
An n-type second well formed on the semiconductor substrate and connected to a fourth terminal;
A first PMOS transistor and a second PMOS transistor formed in the second well and connected in series between a fifth terminal and a sixth terminal;
The gate of the first NMOS transistor constitutes a seventh terminal, the first PMOS transistor constitutes an eighth terminal, and the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are shared. A non-volatile semiconductor memory device comprising: a memory cell that is connected and is in a floating state.
請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置において、さらに、
前記半導体基板に形成され、前記第1のウェルと前記第2のウェルを包摂する第3のウェルを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising:
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a third well formed on the semiconductor substrate and including the first well and the second well.
請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置において、さらに、
前記半導体基板に形成された第4のウェルと、
前記第4のウェルに形成され、第9の端子と前記第2のNMOSトランジスタのゲート及び前記第2のPMOSトランジスタのゲートとの間に接続された容量素子とを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising:
A fourth well formed in the semiconductor substrate;
A nonvolatile element formed in the fourth well and connected between a ninth terminal and a gate of the second NMOS transistor and a gate of the second PMOS transistor; Semiconductor memory device.
請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記第4のウェルは前記第9の端子に接続されたp型のウェルであり、前記容量素子はソースとドレインが前記第5の端子に共通接続され、ゲート前記第2のNMOSトランジスタのゲート及び前記第2のPMOSトランジスタのゲートに接続されたNMOSトランジスタであることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the fourth well is a p-type well connected to the ninth terminal, and the capacitive element has a source and a drain commonly connected to the fifth terminal. A non-volatile semiconductor memory device, characterized in that the gate is an NMOS transistor connected to the gate of the second NMOS transistor and the gate of the second PMOS transistor. 請求項1〜4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記第1のNMOSトランジスタ、前記第2のNMOSトランジスタ、前記第1のPMOSトランジスタ及び前記第2のPMOSトランジスタはいずれも、ソース、ドレインの拡散層が対称構造を有していることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the first NMOS transistor, the second NMOS transistor, the first PMOS transistor, and the second PMOS transistor is a source. A non-volatile semiconductor memory device, wherein the drain diffusion layer has a symmetrical structure. 請求項1〜4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記第2のNMOSトランジスタ及び前記第2のPMOSトランジスタのソース、ドレインの拡散層は非対称構造を有していることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein source and drain diffusion layers of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor have an asymmetric structure. A nonvolatile semiconductor memory device. 請求項6に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記第2のNMOSトランジスタ及び前記第2のPMOSトランジスタのソース、ドレインの一方の拡散層はソース、ドレインの他方よりも不純物濃度が高いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein one of the source and drain diffusion layers of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor has a higher impurity concentration than the other of the source and drain. A nonvolatile semiconductor memory device. 請求項1〜4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記第2のNMOSトランジスタのゲートはn型のポリシリコン膜で構成され、前記第2のPMOSトランジスタのゲートはp型のポリシリコン膜で構成され、前記n型のポリシリコン膜の面積と前記p型のポリシリコン膜の面積が等しいことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a gate of the second NMOS transistor is formed of an n-type polysilicon film, and a gate of the second PMOS transistor is a p-type polysilicon. A nonvolatile semiconductor memory device comprising a silicon film, wherein an area of the n-type polysilicon film is equal to an area of the p-type polysilicon film. 請求項1〜4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記第2のNMOSトランジスタのゲートはn型のポリシリコン膜で構成され、前記第2のPMOSトランジスタのゲートはp型のポリシリコン膜で構成され、前記n型のポリシリコン膜の面積と前記p型のポリシリコン膜の面積が異なることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a gate of the second NMOS transistor is formed of an n-type polysilicon film, and a gate of the second PMOS transistor is a p-type polysilicon. A nonvolatile semiconductor memory device comprising a silicon film, wherein an area of the n-type polysilicon film is different from an area of the p-type polysilicon film. 請求項9記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記n型のポリシリコン膜の面積が前記p型のポリシリコン膜の面積よりも大きいことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein an area of the n-type polysilicon film is larger than an area of the p-type polysilicon film. 請求項9記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記n型のポリシリコン膜の面積が前記p型のポリシリコン膜の面積よりも小さいことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein an area of the n-type polysilicon film is smaller than an area of the p-type polysilicon film. 請求項1又は2に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記メモリセルを2つ組み合わせて第1のメモリセルと第2のメモリセルとからなるメモリセルペア構成し、前記第1のメモリセルの前記第7の端子と前記第2のメモリセルの前記第7の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第8の端子と前記第2のメモリセルの前記第8の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第1の端子と前記第2のメモリセルの前記第1の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第4の端子と前記第2のメモリセルの前記第4の端子を共通に接続してメモリセルペアを構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein two memory cells are combined to form a memory cell pair composed of a first memory cell and a second memory cell. The seventh terminal and the seventh terminal of the second memory cell are commonly connected, and the eighth terminal of the first memory cell and the eighth terminal of the second memory cell are connected to each other. Connected in common, the first terminal of the first memory cell and the first terminal of the second memory cell are connected in common, the fourth terminal of the first memory cell and the A non-volatile semiconductor memory device, wherein a memory cell pair is configured by commonly connecting the fourth terminals of second memory cells. 請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記メモリセルを2つ組み合わせて第1のメモリセルと第2のメモリセルとからなるメモリセルペア構成し、前記第1のメモリセルの前記第7の端子と前記第2のメモリセルの前記第7の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第8の端子と前記第2のメモリセルの前記第8の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第1の端子と前記第2のメモリセルの前記第1の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第4の端子と前記第2のメモリセルの前記第4の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第9の端子と前記第2のメモリセルの前記第9の端子を共通に接続してメモリセルペアを構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein two memory cells are combined to form a memory cell pair including a first memory cell and a second memory cell, and the first memory cell includes the first memory cell pair. 7 terminal and the seventh terminal of the second memory cell are connected in common, and the eighth terminal of the first memory cell and the eighth terminal of the second memory cell are connected in common. And connecting the first terminal of the first memory cell and the first terminal of the second memory cell in common, and connecting the fourth terminal of the first memory cell and the second terminal of the first memory cell. The fourth terminals of the memory cells are commonly connected, and the ninth terminal of the first memory cell and the ninth terminal of the second memory cell are commonly connected to form a memory cell pair. A non-volatile semiconductor memory device characterized by comprising. 請求項1又は2記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記メモリセルを行列状に複数個配置し、同一の行に属する前記メモリセルの前記第7の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属する前記メモリセルの前記第8の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の列に属する前記メモリセルの前記第2の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の列に属する前記メモリセルの前記第5の端子をそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第3の端子を共通に接続し、前記複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第6の端子を共通に接続し、前記複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第1の端子を共通に接続し、前記複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第4の端子を共通に接続してメモリセルアレイを構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of the memory cells are arranged in a matrix, the seventh terminals of the memory cells belonging to the same row are connected in common, and the same row The eighth terminals of the memory cells belonging to the same column are commonly connected, the second terminals of the memory cells belonging to the same column are commonly connected, and the eighth terminals of the memory cells belonging to the same column are connected. 5 terminals are commonly connected, the third terminals of the memory cells belonging to multiple rows and multiple columns are commonly connected, and the sixth terminals of the memory cells belonging to the multiple rows and multiple columns are commonly connected. Connecting the first terminals of the memory cells belonging to the plurality of rows and columns to the memory cell array by commonly connecting the fourth terminals of the memory cells belonging to the plurality of rows and columns. Structure The nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that the. 請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記メモリセルを行列状に複数個配置し、同一の行に属する前記メモリセルの前記第7の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属する前記メモリセルの前記第8の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の列に属する前記メモリセルの前記第2の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の列に属する前記メモリセルの前記第5の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属する前記メモリセルの前記第9の端子をそれぞれ共通に接続し、複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第3の端子を共通に接続し、前記複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第6の端子を共通に接続し、前記複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第1の端子を共通に接続し、前記複数行複数列に属する前記メモリセルの前記第4の端子を共通に接続してメモリセルアレイを構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   4. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein a plurality of the memory cells are arranged in a matrix, the seventh terminals of the memory cells belonging to the same row are connected in common, and belong to the same row. The eighth terminals of the memory cells are connected in common, the second terminals of the memory cells belonging to the same column are connected in common, and the fifth terminals of the memory cells belonging to the same column are connected. Respectively connecting the terminals in common, connecting the ninth terminals of the memory cells belonging to the same row in common, connecting the third terminals of the memory cells belonging to a plurality of rows and multiple columns in common, The sixth terminals of the memory cells belonging to the multiple rows and multiple columns are connected in common, the first terminals of the memory cells belonging to the multiple rows and multiple columns are connected in common, and the multiple rows and multiple columns are connected. Before belonging The nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that to constitute a memory cell array by connecting the fourth terminal of the memory cell in common. 請求項12記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記メモリセルペアを行列状に複数個配置し、同一の行に属する前記メモリセルペアの前記第7の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属する前記メモリセルペアの前記第8の端子をそれぞれ共通に接続したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   13. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein a plurality of the memory cell pairs are arranged in a matrix, the seventh terminals of the memory cell pairs belonging to the same row are connected in common, and the same row A nonvolatile semiconductor memory device, wherein the eighth terminals of the memory cell pairs belonging to each are connected in common. 請求項13記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記メモリセルペアを行列状に複数個配置し、同一の行に属する前記メモリセルペアの前記第7の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属する前記メモリセルペアの前記第8の端子をそれぞれ共通に接続し、同一の行に属する前記メモリセルペアの前記第9の端子をそれぞれ共通に接続したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 13, wherein a plurality of the memory cell pairs are arranged in a matrix, the seventh terminals of the memory cell pairs belonging to the same row are connected in common, and the same row A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that the eighth terminals of the memory cell pairs belonging to each are connected in common and the ninth terminals of the memory cell pairs belonging to the same row are connected in common . 請求項1乃至4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、さらに、前記第2の端子から前記第3の端子へと流れる電流を基準電流と比較してデータを判別するセンスアンプを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a sense amplifier that determines data by comparing a current flowing from the second terminal to the third terminal with a reference current. A non-volatile semiconductor memory device. 請求項1乃至4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、さらに、前記第6の端子から前記第5の端子へと流れる電流を基準電流と比較してデータを判別するセンスアンプを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a sense amplifier that determines data by comparing a current flowing from the sixth terminal to the fifth terminal with a reference current. A non-volatile semiconductor memory device. 請求項12乃至13のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、さらに、前記第1のメモリセルの前記第2の端子から前記第3の端子へと流れる電流と前記第2のメモリセルの前記第2の端子から前記第3の端子へと流れる電流とを比較してデータを判別するセンスアンプを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, further comprising: a current flowing from the second terminal of the first memory cell to the third terminal; and a current of the second memory cell. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a sense amplifier that compares data flowing from the second terminal to the third terminal to determine data. 請求項12乃至13のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、さらに、前記第1のメモリセルの前記第6の端子から前記第5の端子へと流れる電流と前記第2のメモリセルの前記第6の端子から前記第5の端子へと流れる電流とを比較してデータを判別するセンスアンプを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。   14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, further comprising: a current flowing from the sixth terminal of the first memory cell to the fifth terminal; and the second memory cell. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a sense amplifier that compares data flowing from the sixth terminal to the fifth terminal to determine data. 不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、
前記不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、前記第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、前記半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、前記第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、前記第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、前記第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、前記第2のNMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とするメモリセルを含み、
前記第2のPMOSトランジスタのドレインとゲートとの近傍にてBTBT−HEにより生成された電子を前記第2のPMOSトランジスタのゲートに注入することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。
In a method of using a nonvolatile semiconductor memory device,
The non-volatile semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, a p-type first well formed on the semiconductor substrate and connected to a first terminal, the first well, a second terminal, A first NMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series between three terminals, an n-type second well formed on the semiconductor substrate and connected to a fourth terminal, and the second NMOS transistor And a first PMOS transistor and a second PMOS transistor connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal, the gate of the first NMOS transistor being the seventh The first PMOS transistor constitutes an eighth terminal, the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are connected in common, and It includes a memory cell, characterized in that in a grayed state,
A method of using a non-volatile semiconductor memory device, wherein electrons generated by BTBT-HE are injected into the gate of the second PMOS transistor in the vicinity of the drain and gate of the second PMOS transistor.
請求項22記載の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、
前記注入は、前記第4の端子に正の電圧を印加しつつ行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。
The method for using the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 22,
The method of using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the implantation is performed while applying a positive voltage to the fourth terminal.
不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、
前記不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、前記第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、前記半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、前記第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、前記第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、前記第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、前記第2のNMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とするメモリセルを含み、
前記第2のNMOSトランジスタのゲートからドレインへとFNトンネル電流により電子の引き抜きを行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。
In a method of using a nonvolatile semiconductor memory device,
The non-volatile semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, a p-type first well formed on the semiconductor substrate and connected to a first terminal, the first well, a second terminal, A first NMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series between three terminals, an n-type second well formed on the semiconductor substrate and connected to a fourth terminal, and the second NMOS transistor And a first PMOS transistor and a second PMOS transistor connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal, the gate of the first NMOS transistor being the seventh The first PMOS transistor constitutes an eighth terminal, the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are connected in common, and It includes a memory cell, characterized in that in a grayed state,
A method of using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein electrons are extracted from the gate to the drain of the second NMOS transistor by an FN tunnel current.
請求項22、24記載の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、前記メモリセルが複数個含まれるメモリセルアレイ構成で、各々のメモリセルに対する書き込みデータに応じて、前記メモリセルの前記第2のPMOSトランジスタのゲートへの電子の注入と前記メモリセルの前記第2のNMOSトランジスタのゲートからの電子の引き抜きは同時に実施されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。   25. The method of using a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 22, wherein in the memory cell array configuration including a plurality of the memory cells, the second PMOS of the memory cells in accordance with write data to each memory cell. A method of using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein injection of electrons into the gate of a transistor and extraction of electrons from the gate of the second NMOS transistor of the memory cell are performed simultaneously. 請求項22、24記載の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、前記メモリセルが複数個含まれるメモリセルアレイ構成で、各々のメモリセルに対する書き込みデータに応じて、前記メモリセルの前記第2のPMOSトランジスタのゲートへの電子の注入と前記メモリセルの前記第2のNMOSトランジスタのゲートからの電子の引き抜きは別のステップにて実施されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。   25. The method of using a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 22, wherein in the memory cell array configuration including a plurality of the memory cells, the second PMOS of the memory cells in accordance with write data to each memory cell. A method of using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein injection of electrons into the gate of a transistor and extraction of electrons from the gate of the second NMOS transistor of the memory cell are performed in separate steps. 不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、
前記不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成され第1の端子に接続されたp型の第1のウェルと、前記第1のウェルに形成され、第2の端子と第3の端子の間に直列に接続された第1のNMOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタと、前記半導体基板に形成され第4の端子に接続されたn型の第2のウェルと、前記第2のウェルに形成され、第5の端子と第6の端子の間に直列に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第2のPMOSトランジスタとを含み、前記第1のNMOSトランジスタのゲートは第7の端子を構成し、前記第1のPMOSトランジスタは第8の端子を構成し、前記第2のNMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタのゲートは共通に接続され、かつ、フローティング状態にあることを特徴とする複数のメモリセルを含み、前記メモリセルを2つ組み合わせて第1のメモリセルと第2のメモリセルとからなるメモリセルペア構成し、前記第1のメモリセルの前記第7の端子と前記第2のメモリセルの前記第7の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第8の端子と前記第2のメモリセルの前記第8の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第1の端子と前記第2のメモリセルの前記第1の端子を共通に接続し、前記第1のメモリセルの前記第4の端子と前記第2のメモリセルの前記第4の端子を共通に接続してメモリセルペアを構成し
前記第1のメモリセルの前記第2のPMOSトランジスタのドレインとゲートとの近傍にてBTBT−HEにより生成された電子を前記第2のPMOSトランジスタのゲートに注入し、
前記第2のメモリセルの前記第2のNMOSトランジスタのゲートからドレインへとFNトンネル電流により電子の引き抜きを行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。
In a method of using a nonvolatile semiconductor memory device,
The non-volatile semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, a p-type first well formed on the semiconductor substrate and connected to a first terminal, the first well, a second terminal, A first NMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series between three terminals, an n-type second well formed on the semiconductor substrate and connected to a fourth terminal, and the second NMOS transistor And a first PMOS transistor and a second PMOS transistor connected in series between the fifth terminal and the sixth terminal, the gate of the first NMOS transistor being the seventh The first PMOS transistor constitutes an eighth terminal, the gates of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor are connected in common, and A plurality of memory cells, wherein two memory cells are combined to form a memory cell pair consisting of a first memory cell and a second memory cell, and the first memory cell The seventh terminal of the second memory cell and the seventh terminal of the second memory cell are connected in common, and the eighth terminal of the first memory cell and the eighth terminal of the second memory cell. Are connected in common, the first terminal of the first memory cell and the first terminal of the second memory cell are connected in common, and the fourth terminal of the first memory cell The fourth terminals of the second memory cells are connected in common to form a memory cell pair, and BTBT-HE is used in the vicinity of the drain and gate of the second PMOS transistor of the first memory cell. The generated electrons are converted into the second PM. It was injected into the gate of the transistor S,
A method of using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein electrons are extracted from a gate to a drain of the second NMOS transistor of the second memory cell by an FN tunnel current.
請求項27記載の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、前記第1のメモリセルの前記第2のPMOSトランジスタのゲートへの電子の注入と前記第2のメモリセルの前記第2のNMOSトランジスタのゲートからの電子の引き抜きは同時に実施されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。   28. The method of using a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 27, wherein electrons are injected into a gate of the second PMOS transistor of the first memory cell, and the second NMOS transistor of the second memory cell. A method for using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein electrons are extracted from a gate at the same time. 請求項27記載の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、前記第1のメモリセルの前記第2のPMOSトランジスタのゲートへの電子の注入と前記第2のメモリセルの前記第2のNMOSトランジスタのゲートからの電子の引き抜きは別のステップにて実施されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。   28. The method of using a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 27, wherein electrons are injected into a gate of the second PMOS transistor of the first memory cell, and the second NMOS transistor of the second memory cell. A method of using a nonvolatile semiconductor memory device, wherein extraction of electrons from a gate is performed in a separate step. 請求項29記載の不揮発性半導体記憶装置の使用方法において、前記不揮発性半導体記憶装置は、さらに、前記半導体基板に形成された第4のウェルと、前記第4のウェルに形成され、第9の端子と前記第2のNMOSトランジスタのゲート及び前記第2のPMOSトランジスタのゲートとの間に接続された容量素子とを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の使用方法。
30. The method of using a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 29, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is further formed in a fourth well formed in the semiconductor substrate and in the fourth well, A method of using a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a terminal; and a capacitor connected between the gate of the second NMOS transistor and the gate of the second PMOS transistor.
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