JP2010056518A - Nonvolatile semiconductor memory element and nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To actualize a nonvolatile memory in a standard logic CMOS process, while making the area of a memory cell minimum, to actualize an OTP and an MTP. <P>SOLUTION: A transistor formation portion 3 is arranged in an up and down direction, a metal wiring 12 is arranged in the left side of the transistor formation portion 3, and is connected to a drain. Moreover, a metal wiring 13 connected to a source is arranged in a right and left direction. Furthermore, an n-type well 2 is arranged in the left side of the transistor formation portion 3, a floating gate 9 is arranged in the right and left direction so as to face opposedly to the surface of this n-type well 2 and a gate region portion (region shown by the reference numeral 4) of the transistor, and a control gate wiring 19 which gives an electric potential to the floating gate 9 is also arranged in the right and left direction. By controlling a signal applied to a drain D, a control gate CG, and a source S, this memory cell is operated as the OTP or the MTP. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性半導体メモリ装置に関し、特に、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの不揮発性半導体メモリ素子(メモリセル)、および該不揮発性半導体メモリ素子を備える不揮発性半導体メモリ装置(メモリセルアレイ)に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and in particular, a floating gate type nonvolatile semiconductor memory element (memory cell) configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and a nonvolatile semiconductor including the nonvolatile semiconductor memory element The present invention relates to a memory device (memory cell array).

EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)に代表される不揮発性メモリは、電源を切っても情報が消えないことから、多くの用途に用いられてきた。例えば、EPROMの代表的な用途としては、中容量のマスクROMマイコン内のマスクROMの置き換えとして使われている。また、EPROMは、紫外線で消去可能であり複数回書き換えが出来るが、透明ガラスを使用したパッケージが高価なため、安価なプラスチックパッケージに封入し、消去は出来ないが安価な不揮発性メモリとして、OTP(One Time Programmable ROM)が普及してきた。さらに、近年では、システムLSIや、論理ICの一部に不揮発性メモリを取り込んだ、埋め込み型の所謂、ロジック混載メモリ(EmbeddedMemory)が必要になってきた。さらには、アナログ回路に組み込んで、高精度のアナログ回路のチューニング等を行うための調整用スイッチとして、数百ビットから数Kビット程度の小規模の不揮発性メモリも必要になってきている。   Nonvolatile memories represented by EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) have been used for many purposes because information does not disappear even when the power is turned off. For example, a typical use of EPROM is used as a replacement for a mask ROM in a medium capacity mask ROM microcomputer. EPROM is erasable with ultraviolet light and can be rewritten multiple times. However, since a package using transparent glass is expensive, it is sealed in an inexpensive plastic package and cannot be erased, but as an inexpensive non-volatile memory, OTP (One Time Programmable ROM) has become popular. Furthermore, in recent years, an embedded type so-called logic embedded memory (Embedded Memory) in which a nonvolatile memory is incorporated in a part of a system LSI or logic IC has become necessary. Furthermore, a small-sized non-volatile memory of about several hundred bits to several K bits is also required as an adjustment switch that is incorporated in an analog circuit and performs tuning of a highly accurate analog circuit.

しかしながら、不揮発性メモリは2層ポリシリコンあるいは3層ポリシリコンを用いたセル構造が一般的で、製造工程は標準CMOSロジックプロセスより複雑で製造工程も多く、不揮発性メモリと標準ロジックを1チップの中に同時に埋め込もうとすると、製造工程が多く、歩留まりも低下し、製品の価格(コスト)が上る問題が生じていた。   However, a non-volatile memory generally has a cell structure using two-layer polysilicon or three-layer polysilicon, and the manufacturing process is more complicated and requires more manufacturing processes than a standard CMOS logic process. Attempting to embed them at the same time, there were many manufacturing processes, yields were reduced, and the price (cost) of the product increased.

この問題を解決するひとつの手段として、1層ポリシリコンを用いたEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。この1層ポリシリコンEEPROMを用いれば、従来の2層ポリシリコンプロセスより製造工程を削減できる。また、フローティングゲート型ではなく、キャパシタの酸化膜に高電圧を印加してゲート破壊させて記憶させる、アンチフューズ型の標準CMOSプロセスのOTPも出始めている。   As one means for solving this problem, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) using one-layer polysilicon has been proposed (see, for example, Patent Document 1). If this one-layer polysilicon EEPROM is used, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional two-layer polysilicon process. In addition to the floating gate type, an OTP of an antifuse type standard CMOS process in which a high voltage is applied to the oxide film of a capacitor to cause a gate breakdown to be stored has begun to appear.

しかしながら、1層ポリシリコンEEPROMでは、コントロールゲートとして使用されている2層目のポリシリコンを省略したために、フローティングゲートの下に拡散層からなるコントロールゲートを埋め込む必要があり、ロジックで用いられる標準CMOSプロセスより複雑な製造工程となってしまう。さらに、高濃度で埋め込まれた拡散層を酸化すると、質の悪い酸化膜となり、不良の発生する確率が高く、信頼性も問題となる。   However, in the single-layer polysilicon EEPROM, since the second-layer polysilicon used as the control gate is omitted, it is necessary to embed a control gate composed of a diffusion layer under the floating gate, which is a standard CMOS used in logic. The manufacturing process is more complicated than the process. Furthermore, if the diffusion layer embedded at a high concentration is oxidized, an oxide film of poor quality is formed, and the probability of occurrence of a defect is high, and reliability is also a problem.

また、アンチフューズ型のOTPは、ゲート破壊を100%起こすため、一度破壊したら元に戻らないので、出荷時のテストも出来ず、保証が出来ないので、信頼性上の問題もある。   In addition, since the antifuse type OTP causes 100% gate destruction, it cannot be restored once it has been destroyed. Therefore, it cannot be tested at the time of shipment and cannot be guaranteed, so there is a problem in reliability.

特開平10−289959号公報JP-A-10-289959

前述の如く、従来の1層ポリシリコンを用いたEEPROMにおいては、コントロールゲートとして使用されている2層目のポリシリコンを省略したために、フローティングゲートの下に拡散層からなるコントロールゲートを埋め込む必要があり、ロジックで用いられる標準CMOSプロセスより複雑な製造工程となってしまう。さらに、高濃度で埋め込まれた拡散層を酸化すると、質の悪い酸化膜となり、不良の発生する確率が高く、信頼性も問題となる。
また、アンチフューズ型のOTPは、ゲート破壊を100%起こすため、一度破壊したら元に戻らないので、出荷時のテストも出来ず、保証が出来ないので、信頼性上の問題もある。
As described above, in the conventional EEPROM using one-layer polysilicon, since the second-layer polysilicon used as the control gate is omitted, it is necessary to embed a control gate made of a diffusion layer under the floating gate. In other words, the manufacturing process is more complicated than the standard CMOS process used in logic. Furthermore, if the diffusion layer embedded at a high concentration is oxidized, an oxide film of poor quality is formed, and the probability of occurrence of a defect is high, and reliability is also a problem.
In addition, since the antifuse type OTP causes 100% gate destruction, it cannot be restored once it has been destroyed. Therefore, it cannot be tested at the time of shipment and cannot be guaranteed, so there is a problem in reliability.

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、標準ロジックのCMOSプロセスで不揮発性メモリが実現できると共に、1層ポリシリコンを用いたOTP、MTP(Multi Time Programmable ROM)を提供できる、不揮発性半導体メモリ素子、および不揮発性半導体メモリ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to realize a non-volatile memory by a standard logic CMOS process and to use an OTP, MTP (Multi Time Programmable ROM) using one-layer polysilicon. ) Can be provided, and a nonvolatile semiconductor memory device.

また、不揮発性半導体メモリ素子において、面積の大きくなるキャパシタ(フローティングゲートと半導体基板表面で形成されるキャパシタ)をコンパクトに配置して面積を最小限にすることができる、不揮発性半導体メモリ素子、および不揮発性半導体メモリ装置を提供することにある。   In addition, in the nonvolatile semiconductor memory element, a nonvolatile semiconductor memory element capable of minimizing the area by compactly arranging a capacitor having a large area (a capacitor formed on the surface of the floating gate and the semiconductor substrate), and A non-volatile semiconductor memory device is provided.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であって、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のn型ウェルと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域が前記n型ウェルの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、前記n型ウェルの前記フローティングゲートと対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共にコントロールゲート配線への接続端子となるp型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、コンタクトにより前記p型拡散層と接続されるコントロールゲート配線と、前記第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層にコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、を備えることを特徴とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is a floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate. When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction, the first direction serving as the drain of the transistor in the up-down direction. A rectangular transistor forming portion in which a first n-type diffusion layer, a gate region portion forming a channel of a transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially disposed; On the left or right side of the transistor, parallel to the transistor formation portion and spaced from the surface of the semiconductor substrate by a predetermined distance. A first metal wiring connected to the in through a contact, and a rectangular n-type well formed on the left side of the transistor formation portion in the left-right direction with a predetermined width and depth on the semiconductor substrate. The semiconductor substrate is disposed in the left-right direction so as to face the semiconductor substrate surface, and a region on the left end side thereof faces the surface of the n-type well, and a region on the right end side faces the gate region portion. Adjacent to the left side of the region of the n-type well facing the floating gate, the rectangular floating gate is formed with a predetermined width and depth in the left-right direction and connected to the control gate wiring. A p-type diffusion layer serving as a connection terminal is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate. And a control gate line connected to the p-type diffusion layer by a semiconductor device and a left-right direction at a predetermined distance from the semiconductor substrate surface so as to face the second n-type diffusion layer, and And a second metal wiring connected to the second n-type diffusion layer by a contact.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であって、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、を備えることを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is a floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and the first direction on the semiconductor substrate is vertically changed. The first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor and the channel of the transistor are formed in the vertical direction when the second direction expressed by the direction and the second direction perpendicular to the first direction is expressed by the horizontal direction. A rectangular transistor forming portion in which a gate region portion and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged, on the left side or the right side of the transistor forming portion, in parallel with the transistor forming portion and A first metal disposed at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate and connected to the drain of the transistor by a contact A line-shaped D-type (depletion-type) channel implanter having a predetermined width and depth on the left side of the transistor forming portion on the semiconductor substrate; A rectangular shape that is disposed in the left-right direction so as to face the substrate surface, and that the region on the left end side faces the surface of the channel implanter and the region on the right end side faces the gate region portion. A floating gate, a third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implanter, having a predetermined width and depth and formed in the left-right direction, and serving as a connection terminal to the control gate wiring; The third n-type diffusion layer and the third n-type diffusion layer are disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate. A control gate line connected by contact and a second n-type diffusion layer which is a source of the transistor, and is arranged in a lateral direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate. And a second metal wiring connected to the n-type diffusion layer by a contact.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、前記不揮発性半導体メモリ素子はOTP(One Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成されたこと、を特徴とする。   According to another aspect of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory element is configured as an OTP (One Time Programmable ROM), and a first voltage is applied to the control gate of the transistor during charge accumulation in the floating gate. , A second voltage is applied to the drain, a voltage of “0” V is applied to the source, hot electrons are generated near the drain of the transistor, and the hot electrons are injected into the floating gate. It is characterized by being comprised.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、前記不揮発性半導体メモリ素子はMTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートに蓄積された電荷の蓄積時に、前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、第1の消去手段として、前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vの電圧を印加し、前記ドレインに第3の電圧を印加し、前記ソースをオープンにするか、または第4の電圧を印加し(第3の電圧>第4の電圧)、ドレインとフローティングゲート間に高電界を印加することにより、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートの電荷を放出する手段と、前記第1の消去手段の実行後に行われる第2の消去手段として、前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vまたは第5の電圧を印加し、前記ドレインに前記第3の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vを印加し(第3の電圧>第5の電圧)、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入する手段と、を備えることを特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and when the charge stored in the floating gate is stored, the first control gate of the transistor is connected to the first control gate of the transistor. Is applied, a second voltage is applied to the drain, a voltage of "0" V is applied to the source, hot electrons are generated near the drain of the transistor, and the hot electrons are injected into the floating gate. At the same time, when erasing the electric charge to the floating gate, as a first erasing means, a voltage of “0” V is applied to the control gate of the transistor, a third voltage is applied to the drain, and the source is turned on. Open or apply 4th voltage (3rd voltage> 4th voltage) Applying a high electric field between the floating gate and the floating gate to release the charge of the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunneling current), and a second operation performed after execution of the first erasing means As an erasing means, “0” V or a fifth voltage is applied to the control gate of the transistor, the third voltage is applied to the drain, and “0” V is applied to the source (third voltage). > Fifth voltage), means for generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate for a predetermined time.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、OTP(One Time Programmable ROM)として、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成され、前記不揮発性半導体メモリ装置は、列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線と、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダと、前記各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix form, wherein the memory cell is an OTP (One Time Programmable ROM), and controls the transistor during charge accumulation in the floating gate. A first voltage is applied to the gate, a second voltage is applied to the drain, a voltage of “0” V is applied to the source, hot electrons are generated near the drain of the transistor, and the hot electrons are The nonvolatile semiconductor memory is configured to be injected into a floating gate. Based on the number of input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1), the memory device moves the memory cell array in the column direction in units of the column address n bits. A plurality of memory cell blocks configured to be divided into the number of I / O bits are arranged, and a plurality of bit lines in which the drains of the transistors of each memory cell are commonly connected along the row direction are provided for each row. A word line for commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells along the column direction; a source line for commonly connecting the sources of the transistors of the memory cells; and a row decoder provided for each row A row decoder that receives an address signal and generates a row selection signal for selecting the memory cell; and a row selection signal output from each of the row decoders. A first level shift circuit for converting the first signal voltage Vp1 applied to the word line to a signal, and a column decoder provided corresponding to the number n of bits in the column direction in the memory cell block, N column decoders for outputting a column selection signal for selecting one memory cell from the memory cell block, and a second level for converting the column selection signal output from the column decoder into a signal of the second signal voltage Vp2. A column selection transistor in n-bit units provided for each of the shift circuit and the memory cell block, the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit as a gate input, and each memory A column selection transistor for selecting a bit line of one memory cell from a cell block and selecting a memory cell having the number of I / O bits; A data input / output line having the number of I / O bits connected to the bit line having the number of I / O bits selected by the selection transistor via the column selection transistor, and write data having the number of I / O bits A write control circuit that outputs a third voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor through the data input / output line when data is written and erased in response to the input signal, and read to the data input / output line. And a sense amplifier circuit that amplifies the data of the output memory cell and outputs the amplified data to the outside.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、OTP(One Time Programmable ROM)として、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成され、前記不揮発性半導体メモリ装置は、ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数の単位で、前記メモリセルアレイを列方向に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線と、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダと、前記各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路と、アドレス信号を受けて前記メモリセルを列方向に前記I/Oビット数の単位で選択する列選択信号を出力する列デコーダと、前記列デコーダから出力される選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックごとに設けられる前記I/Oビット数単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、選択されたメモリセルブロックから前記I/Oビット数のメモリセルのビット線を選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記第1トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix form, wherein the memory cell is an OTP (One Time Programmable ROM), and controls the transistor during charge accumulation in the floating gate. A first voltage is applied to the gate, a second voltage is applied to the drain, a voltage of “0” V is applied to the source, hot electrons are generated near the drain of the transistor, and the hot electrons are The nonvolatile semiconductor memory is configured to be injected into a floating gate. The memory device includes a plurality of memory cell blocks configured by dividing the memory cell array in the column direction in units of the number of input / output I / O bits of io bits (io ≧ 1). A plurality of bit lines in which the drains of the transistors are commonly connected in the row direction, and word lines provided for each row, the word lines commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells in the column direction; A source line to which the sources of the transistors of the memory cells are connected in common; a row decoder provided for each row; a row decoder that receives the address signal and generates a row selection signal for selecting the memory cell; A first level shift circuit that converts a row selection signal output from each row decoder into a signal of a first signal voltage Vp1 applied to the word line. A column decoder for receiving an address signal and selecting the memory cell in the column direction in units of the number of I / O bits; and a second signal voltage Vp2 for selecting the selection signal output from the column decoder. And a second signal voltage output from the second level shift circuit, the second level shift circuit for converting to a column select transistor provided for each memory cell block in units of the number of I / O bits. A column selection transistor for selecting a bit line of the memory cell having the number of I / O bits from the selected memory cell block with Vp2 as a gate input, and a bit line having the number of I / O bits selected by the column selection transistor The data input / output line having the number of I / O bits and the write data having the number of I / O bits connected to each other via the column selection transistor A write control circuit for outputting a third voltage signal Vp3 applied to the drain of the first transistor through the data input / output line when data is written and erased in response to the input signal; and the data input / output line And a sense amplifier circuit that amplifies the data read from the memory cell and outputs it to the outside.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入する工程が実行され、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入する第1の工程と、前記第1の工程の実行後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入する第2の工程と、が実行されるように構成されたことを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix, wherein the memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and a MOS transistor is used when electric charges are accumulated in the floating gate. A hot electron is generated in the vicinity of the drain of the first electrode and injected into the floating gate, and at the time of erasing the electric charge to the floating gate, an FN current (Fowler-Nordheim tunneling current) causes the floating gate to Note charge And a second step of generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate for a predetermined time after execution of the first step. It was configured as described above.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、前記不揮発性半導体メモリ装置は、列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、各行ごとに設けられるソース線であって、前記メモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、前記各ソース線ごとに設けられ、該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するためのスイッチ用トランジスタと、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択して前記ワード線に印加するとともに、前記スイッチ用トランジスタのオン・オフ制御する信号を出力する行デコーダと、前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix, wherein the memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and a MOS transistor is used when electric charges are accumulated in the floating gate. Hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the semiconductor, and the hot electrons are injected into the floating gate. At the time of erasing the charge to the floating gate, an electric charge is injected into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current). After The non-volatile semiconductor memory device is configured to generate hot electrons near the drain of the transistor and inject the hot electrons into the floating gate for a predetermined time. Based on the number of input / output I / O bits of io bits (io ≧ 1), a plurality of memory cell arrays are divided into the number of I / O bits in the column address in units of n bits in the column direction. A memory cell block is arranged, and a plurality of bit lines in which drains of transistors of each memory cell are commonly connected in a row direction, and word lines provided for each row, the control gate of the transistor of the memory cell A word line commonly connected in the column direction and a source line provided for each row, wherein the memory cell A source line commonly connecting the sources of the transistors in the column direction, and a switch provided for each of the source lines, for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) And a row decoder provided for each row, which receives an address signal, generates a row selection signal for selecting the memory cell, selects a voltage level of the row selection signal, and applies it to the word line And a row decoder for outputting a signal for controlling on / off of the switching transistor, and a column decoder provided corresponding to the number of bits n in the column direction in the memory cell block, each including 1 from each memory cell block. N column decoders for outputting a column selection signal for selecting one memory cell, and a column selection signal output from the column decoder as a second signal. A second level shift circuit for converting the signal to the signal Vp2 and a column selection transistor in n-bit units provided for each of the memory cell blocks, the column being output from the second level shift circuit A selection signal Vp2 is used as a gate input, a bit line of one memory cell is selected from each memory cell block, and a memory cell having the number of I / O bits is selected, and the column selection transistor selected by the column selection transistor The I / O bit number data input / output line connected to the I / O bit number bit line via the column selection transistor and the I / O bit number write data input signal are received. When writing and erasing data, a third voltage signal V applied to the drain of the transistor through the data input / output line. A write control circuit for outputting a 3, characterized in that it comprises a sense amplifier circuit for outputting to the outside amplifies data of the memory cell read to the data input and output lines.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、前記行デコーダは、2ビットの書き込み制御信号E1、E2を制御入力とし、前記制御信号E1、E2の値に応じて、メモリセルへのデータ書き込み時に、前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線に“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線の“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力する第2の消去モードと、を備えることを特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the row decoder receives 2-bit write control signals E1 and E2 as control inputs, and writes data to memory cells according to the values of the control signals E1 and E2. A write mode in which the first signal voltage Vp1 is output to the word line and the switch transistor is turned on; and "0" V is output to the word line when erasing data in the memory cell; and the switch transistor A first erasing mode for outputting a signal for turning off, and a second erasing for outputting a signal for turning on the switching transistor by outputting "0" V of the word line at the time of erasing data of the memory cell A mode.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、前記不揮発性半導体メモリ装置は、ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数を単位として前記メモリセルアレイを列方向に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、各行ごとに設けられるソース線であって、前記メモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、前記各ソース線ごとに設けられ、該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するためのスイッチ用トランジスタと、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択して前記ワード線に印加するとともに、前記スイッチ用トランジスタのオン・オフ制御する信号を出力する行デコーダと、アドレス信号を受けて前記メモリセルを列方向に前記I/Oビット数の単位で選択する列選択信号を出力する列デコーダと、前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックごとに設けられる前記I/Oビット数単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、選択されたメモリセルブロックから前記I/Oビット数のメモリセルのビット線を選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記メモリセルのトランジスタのドレインに印加する第4の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix, wherein the memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and a MOS transistor is used when electric charges are accumulated in the floating gate. Hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the semiconductor, and the hot electrons are injected into the floating gate. At the time of erasing the charge to the floating gate, an electric charge is injected into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current). After The non-volatile semiconductor memory device is configured to generate hot electrons in the vicinity of the drain of the transistor and inject the hot electrons into the floating gate for a predetermined time, and the non-volatile semiconductor memory device has an io bit (io ≧ 1) input / output. A plurality of memory cell blocks configured by dividing the memory cell array in the column direction by using the number of I / O bits as a unit are arranged, and a plurality of drains of the transistors of the memory cells are commonly connected along the row direction. A bit line, a word line provided for each row, a word line commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cell along a column direction, and a source line provided for each row, the memory cell A source line commonly connecting the sources of the transistors along the column direction, and each of the source lines A switching transistor for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V), and a row decoder provided for each row, which receives the address signal and A row decoder for generating a row selection signal for selecting a memory cell, selecting a voltage level of the row selection signal and applying it to the word line, and outputting a signal for controlling on / off of the switch transistor; and an address A column decoder that receives the signal and outputs a column selection signal for selecting the memory cells in the column direction in units of the number of I / O bits, and a column selection signal output from the column decoder as the second signal voltage Vp2. A second level shift circuit for conversion; and a column selection transistor for each I / O bit number provided for each memory cell block, A column selection transistor that selects the bit line of the memory cell having the number of I / O bits from the selected memory cell block by using the second signal voltage Vp2 output from the level shift circuit as a gate input, and the column selection transistor A data input / output line having the number of I / O bits connected to the selected bit line having the number of I / O bits via the column selection transistor, and an input signal of the write data having the number of I / O bits. When a data write and data erase are received, a write control circuit that outputs a fourth voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor of the memory cell through the data input / output line, and a read to the data input / output line And a sense amplifier circuit that amplifies the data of the output memory cell and outputs the amplified data to the outside.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、前記行デコーダは、2ビットの書き込み制御信号E1、E2を制御入力とし、前記制御信号E1、E2の値に応じて、メモリセルへのデータ書き込み時に、前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線に“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線の“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力する第2の消去モードと、を備えることを特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the row decoder receives 2-bit write control signals E1 and E2 as control inputs, and writes data to memory cells according to the values of the control signals E1 and E2. A write mode in which the first signal voltage Vp1 is output to the word line and the switch transistor is turned on; and "0" V is output to the word line when erasing data in the memory cell; and the switch transistor A first erasing mode for outputting a signal for turning off, and a second erasing for outputting a signal for turning on the switching transistor by outputting "0" V of the word line at the time of erasing data of the memory cell A mode.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、前記不揮発性半導体メモリ装置は、列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGを列方向に沿って共通接続するワード線と、対となる2つの行ごとに設けられるソース線であって、前記2つの行のメモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、前記ソース線ごとに設けられる2つのスイッチ用トランジスタであって、前記対となる2つの行デコーダの一方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第1のスイッチ用トランジスタ、および前記対となる2つの行デコーダの他方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第2のスイッチ用トランジスタと、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線に印加するとともに、2つで対をなし、一方から前記第1のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力し、他方から前記第2のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力する行デコーダと、前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix, wherein the memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and a MOS transistor is used when electric charges are accumulated in the floating gate. Hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the semiconductor, and the hot electrons are injected into the floating gate. At the time of erasing the charge to the floating gate, an electric charge is injected into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current). After The non-volatile semiconductor memory device is configured to generate hot electrons near the drain of the transistor and inject the hot electrons into the floating gate for a predetermined time. Based on the number of input / output I / O bits of io bits (io ≧ 1), a plurality of memory cell arrays are divided into the number of I / O bits in the column address in units of n bits in the column direction. A memory cell block is arranged, and a plurality of bit lines in which drains of transistors of each memory cell are commonly connected in a row direction, and word lines provided for each row, the control gate of the transistor of the memory cell A word line for commonly connecting CGs along the column direction and a source line provided for every two rows in a pair. A source line commonly connecting the transistors of the memory cells in the two rows along the column direction, and two switching transistors provided for each of the source lines, the two row decoders of the pair A first switching transistor that selects whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) by a signal from one side, and the source by a signal from the other of the two paired row decoders A second switch transistor for selecting whether the line is grounded or opened to GND (“0” V), and a row decoder provided for each row, the row selecting the memory cell in response to an address signal A selection signal is generated, a voltage level of the row selection signal is selected and applied to a word line, and a pair is formed by two, and the first switch is started from one A row decoder that outputs a control signal for turning on and off the transistor for the transistor and a control signal for turning on and off the second switch transistor from the other, and corresponds to the number of bits n in the column direction in the memory cell block N column decoders for outputting a column selection signal for selecting one memory cell from each of the memory cell blocks, and a column selection signal output from the column decoder as a second signal. A second level shift circuit for converting the signal into a signal of voltage Vp2, and a column selection transistor in units of n bits provided for each of the memory cell blocks, the second level shift circuit being output from the second level shift circuit The signal voltage Vp2 of the memory cell is used as a gate input, and a bit line of one memory cell is selected from each memory cell block, and the I / O bit is selected. And a data input / output line having the number of I / O bits connected to the bit line having the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor. And a third voltage signal Vp3 to be applied to the drain of the transistor through the data input / output line when receiving the input signal of the write data having the number of I / O bits and performing data writing and data erasing. And a sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、前記行デコーダは、メモリセルへのデータ書き込み時に、選択された行デコーダである場合に前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に所定の電圧信号を出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第2の消去モードと、を備えることを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention outputs the first signal voltage Vp1 to the word line when the row decoder is a selected row decoder when writing data to the memory cell, and In the write mode in which the switch transistor corresponding to the row decoder is turned on, and when erasing data of the memory cell, when the selected row decoder is selected, “0” V is output to the word line, and the row decoder Outputs a signal for turning off the corresponding switching transistor, and outputs a predetermined voltage signal to the word line when the row decoder is a non-selected row decoder, and turns off the switching transistor corresponding to the row decoder. The first erasing mode for outputting a signal to be used when the row decoder is selected at the time of erasing data of the memory cell. "0" V is output to the line, a signal for turning on the switching transistor corresponding to the row decoder is output, and "0" is output to the word line when the row decoder is not selected. And a second erase mode for outputting a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、前記不揮発性半導体メモリ装置は、ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数の単位で前記メモリセルアレイを列方向に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGを列方向に沿って共通接続するワード線と、対となる2つの行ごとに設けられるソース線であって、前記2つの行のメモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、前記ソース線ごとに設けられる2つのスイッチ用トランジスタであって、前記対となる2つの行デコーダの一方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第1のスイッチ用トランジスタ、および前記対となる2つの行デコーダの他方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第2のスイッチ用トランジスタと、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線に印加するとともに、2つで対をなし、一方から前記第1のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力し、他方から前記第2のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力する行デコーダと、アドレス信号を受けて前記メモリセルを列方向に前記I/Oビット数の単位で選択する列選択信号を出力する列デコーダと、前記列デコーダから出力される選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックごとに設けられる前記I/Oビット数単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、選択されたメモリセルブロックから前記I/Oビット数のメモリセルのビット線を選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記第1トランジスタのドレインに印加する第4の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix, wherein the memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and a MOS transistor is used when electric charges are accumulated in the floating gate. Hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the semiconductor, and the hot electrons are injected into the floating gate. At the time of erasing the charge to the floating gate, an electric charge is injected into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current). After The non-volatile semiconductor memory device is configured to generate hot electrons in the vicinity of the drain of the transistor and inject the hot electrons into the floating gate for a predetermined time, and the non-volatile semiconductor memory device has an io bit (io ≧ 1) input / output. A plurality of memory cell blocks configured by dividing the memory cell array in the column direction in units of the number of I / O bits are arranged, and a plurality of transistors in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction A bit line, a word line provided for each row, a word line commonly connecting the control gates CG of the transistors of the memory cell along the column direction, and a source line provided for each pair of two rows A source for commonly connecting the sources of the transistors of the memory cells in the two rows along the column direction. And two switching transistors provided for each source line, and the source line is grounded or opened to GND (“0” V) by a signal from one of the paired two row decoders. A first switching transistor that selects the second switching transistor, and a second switching signal that selects whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) according to a signal from the other of the two paired row decoders. A switching transistor and a row decoder provided for each row, receiving an address signal, generating a row selection signal for selecting the memory cell, selecting a voltage level of the row selection signal, and applying it to the word line In addition, a control signal for turning on / off the first switch transistor is output from one, and the second switch transistor is output from the other. A row decoder that outputs a control signal for turning on and off the register; a column decoder that receives an address signal and outputs a column selection signal for selecting the memory cell in the column direction in units of the number of I / O bits; and the column A second level shift circuit for converting a selection signal output from the decoder into a second signal voltage Vp2, and a column selection transistor in units of the number of I / O bits provided for each of the memory cell blocks, A column selection transistor for selecting the bit line of the memory cell having the number of I / O bits from the selected memory cell block, using the second signal voltage Vp2 output from the level shift circuit of 2 as a gate input; Data of the number of I / O bits connected via the column selection transistor to the bit line of the number of I / O bits selected by the transistor A fourth voltage applied to the drain of the first transistor through the data input / output line when receiving an input signal of the write data having the number of I / O bits and performing data writing and data erasing. A write control circuit that outputs a signal Vp3 and a sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the data to the outside.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、前記行デコーダは、メモリセルへのデータ書き込み時に、選択された行デコーダである場合に前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に所定の電圧信号を出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第2の消去モードと、を備えることを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention outputs the first signal voltage Vp1 to the word line when the row decoder is a selected row decoder when writing data to the memory cell, and In the write mode in which the switch transistor corresponding to the row decoder is turned on, and when erasing data of the memory cell, when the selected row decoder is selected, “0” V is output to the word line, and the row decoder Outputs a signal for turning off the corresponding switching transistor, and outputs a predetermined voltage signal to the word line when the row decoder is a non-selected row decoder, and turns off the switching transistor corresponding to the row decoder. The first erasing mode for outputting a signal to be used when the row decoder is selected at the time of erasing data of the memory cell. "0" V is output to the line, a signal for turning on the switching transistor corresponding to the row decoder is output, and "0" is output to the word line when the row decoder is not selected. And a second erase mode for outputting a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のn型ウェルと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域が前記n型ウェルの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、前記n型ウェルの前記フローティングゲートと対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共にコントロールゲート配線への接続端子となるp型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、コンタクトにより前記p型拡散層と接続されるコントロールゲート配線と、前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層にコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、を備えると共に、前記各メモリセルの配置において、前記n型ウェルを互いに共通にして左右に対称に配置される2つの前記メモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして下方向に対称に配置される2つのメモリセルとの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右方向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、を特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device arranged in a matrix form, wherein the memory cell represents a layout of its constituent parts in a first direction on the semiconductor substrate in a vertical direction, and the first direction When the second direction orthogonal to the vertical direction is expressed in the left-right direction, the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, the gate region forming the channel of the transistor, the source of the transistor in the vertical direction, A square-shaped transistor forming portion in which second n-type diffusion layers are sequentially arranged, and on the left side of the transistor forming portion. On the right side, on the semiconductor substrate, a first metal wiring that is arranged in parallel to the transistor formation portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate and connected to the drain of the transistor by a contact, On the left side of the transistor formation portion, a rectangular n-type well formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and disposed in the left-right direction facing the semiconductor substrate surface, the left end side thereof A rectangular floating gate arranged so that the region of the n-type well faces the surface of the n-type well and the region on the right end side faces the gate region, and the floating gate of the n-type well faces the floating gate Adjacent to the left side of the region, a p-type diffusion layer formed in the left-right direction with a predetermined width and depth and serving as a connection terminal to the control gate wiring; A control gate line that is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and that is connected to the p-type diffusion layer by a contact and serves as a source of the transistor A second metal disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer, and connected to the second n-type diffusion layer by a contact Wiring, and in the arrangement of each of the memory cells, the two n memory cells are arranged symmetrically on the left and right with the n-type well in common, and the two memory cells arranged symmetrically on the left and right On the other hand, a total of four memory cells including two memory cells arranged symmetrically in the downward direction with the second metal wiring in common with each other are arranged. As the main unit, four memory cells, which are basic units of the above configuration, are arranged in parallel in the left-right direction and arranged in parallel in the up-down direction.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記トランジスタの前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、を備えると共に、前記各メモリセルの配置において、前記コントロールゲートの接続端子となる第3のn型拡散層を互いに共有するようにして左右に対称に配置される2つのメモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして、下方向に対称に配置される2つのメモリセルの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、を特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device arranged in a matrix form, wherein the memory cell represents a layout of its constituent parts in a first direction on the semiconductor substrate in a vertical direction, and the first direction When the second direction orthogonal to the vertical direction is expressed in the left-right direction, the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, the gate region forming the channel of the transistor, the source of the transistor in the vertical direction, A square-shaped transistor forming portion in which second n-type diffusion layers are sequentially arranged, and on the left side of the transistor forming portion. On the right side, on the semiconductor substrate, a first metal wiring that is arranged in parallel to the transistor formation portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate and connected to the drain of the transistor by a contact, On the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and disposed in the left-right direction facing the semiconductor substrate surface And a rectangular floating gate arranged such that a region on the left end side faces the surface of the channel implanter and a region on the right end side faces the gate region portion of the transistor, and the channel Adjacent to the left side of the implant, and formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, the control gauge A third n-type diffusion layer serving as a connection terminal to the first wiring, and a third n-type diffusion layer disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate. A control gate line connected to the type diffusion layer by contact and a second n-type diffusion layer serving as the source of the transistor are arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer. And a second metal wiring connected to the second n-type diffusion layer through a contact, and a third n-type diffusion layer serving as a connection terminal of the control gate in the arrangement of the memory cells. For the two memory cells arranged symmetrically to the left and right so that they are shared with each other and the two memory cells arranged symmetrically to the left and right The four memory cells, which are the basic units of the above-described configuration, are arranged in parallel in the left-right direction. And arranged side by side in parallel in the vertical direction.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記トランジスタの前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートであって、前記チャネルインプラの表面に対向する左端部の領域に方形状の面積拡張部を備えて配置されるフローティングゲートと、前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、を備えると共に、前記各メモリセルの配置において、前記コントロールゲートの接続端子となる第3のn型拡散層を互いに共有するようにして左右に対称に配置され前記2つのメモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして、下方向に対称に配置される2つのメモリセルの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、を特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device arranged in a matrix form, wherein the memory cell represents a layout of its constituent parts in a first direction on the semiconductor substrate in a vertical direction, and the first direction When the second direction orthogonal to the vertical direction is expressed in the left-right direction, the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, the gate region forming the channel of the transistor, the source of the transistor in the vertical direction, A square-shaped transistor forming portion in which second n-type diffusion layers are sequentially arranged, and on the left side of the transistor forming portion. On the right side, on the semiconductor substrate, a first metal wiring that is arranged in parallel to the transistor formation portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate and connected to the drain of the transistor by a contact, On the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and disposed in the left-right direction facing the semiconductor substrate surface And a rectangular floating gate arranged such that a region on the left end side faces the surface of the channel implanter and a region on the right end side faces the gate region portion of the transistor, A floatin disposed with a square area expansion portion in a left end region facing the surface of the channel implanter A gate, a third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implanter, having a predetermined width and depth and formed in a horizontal direction and serving as a connection terminal to the control gate wiring; and the floating A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the gate, and connected to the third n-type diffusion layer by a contact; a source of the transistor; The second n-type diffusion layer is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. And a third n-type diffusion layer serving as a connection terminal of the control gate in the arrangement of the memory cells. In this way, the second metal wiring is common to the two memory cells arranged symmetrically on the left and right and the two memory cells arranged symmetrically on the left and right, and arranged symmetrically in the downward direction. As a basic unit of arrangement, a total of four memory cells of the two memory cells, the four memory cells as the basic unit of the above configuration are arranged side by side in parallel in the horizontal direction and arranged in parallel in the vertical direction as well. It is characterized by doing.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記トランジスタの前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートであって、前記チャネルインプラの表面に対向する左端部の領域に方形状の面積拡張部を備えて配置されるフローティングゲートと、前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、を備えると共に、前記各メモリセルの配置において、前記コントロールゲートの接続端子となる第3のn型拡散層を互いに共有するようにして2つの前記メモリセルを左右対称に配置し、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して上方向に対称にメモリセルを配置し、これらの4つのメモリセルを単位として、左右方向にメモリセルアレイとして配列すると共に、前記左右方向に配列されたメモリセルアレイを上下方向に平行に並べて配置すること、を特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device arranged in a matrix form, wherein the memory cell represents a layout of its constituent parts in a first direction on the semiconductor substrate in a vertical direction, and the first direction When the second direction orthogonal to the vertical direction is expressed in the left-right direction, the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, the gate region forming the channel of the transistor, the source of the transistor in the vertical direction, A square-shaped transistor forming portion in which second n-type diffusion layers are sequentially arranged, and on the left side of the transistor forming portion. On the right side, on the semiconductor substrate, a first metal wiring that is arranged in parallel to the transistor formation portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate and connected to the drain of the transistor by a contact, On the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and disposed in the left-right direction facing the semiconductor substrate surface And a rectangular floating gate arranged such that a region on the left end side faces the surface of the channel implanter and a region on the right end side faces the gate region portion of the transistor, A floatin disposed with a square area expansion portion in a left end region facing the surface of the channel implanter A gate, a third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implanter, having a predetermined width and depth and formed in a horizontal direction and serving as a connection terminal to the control gate wiring; and the floating A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the gate, and connected to the third n-type diffusion layer by a contact; a source of the transistor; The second n-type diffusion layer is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. And a third n-type diffusion layer serving as a connection terminal of the control gate in the arrangement of the memory cells. Thus, the two memory cells are arranged symmetrically, and the memory cells are arranged symmetrically upward with respect to the two memory cells arranged symmetrically on the left and right, and these four memory cells are used as a unit. The memory cell arrays are arranged in the left-right direction, and the memory cell arrays arranged in the left-right direction are arranged in parallel in the up-down direction.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であって、前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されるn型ウェルと、前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域が前記n型ウェルの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、前記n型ウェルの前記フローティングゲートと対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共にコントロールゲート配線への接続端子となるp型拡散層と、前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、コンタクトにより前記p型拡散層と接続されるコントロールゲート配線と、前記第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層にコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、前記n型ウェルに所望の電位を与えるためのn型拡散層であって、前記n型ウェルの表面上において、前記p型拡散層の上側、かつ前記第1のn型拡散層の左側の領域の所定の位置に、所定の幅と深さを持って形成される第4のn型拡散層と、前記トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記第4のn型拡散層にコンタクトにより接続される第3のメタル配線と、を備えることを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is a floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and the first direction on the semiconductor substrate is vertically changed. The first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor and the channel of the transistor are formed in the vertical direction when the second direction expressed by the direction and the second direction perpendicular to the first direction is expressed by the horizontal direction. A rectangular transistor forming portion in which a gate region portion and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged, on the left side or the right side of the transistor forming portion, in parallel with the transistor forming portion and A first metal disposed at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate and connected to the drain of the transistor by a contact A line, an n-type well formed in a horizontal direction with a predetermined width and depth on the left side of the transistor forming portion on the semiconductor substrate, and a horizontal direction facing the surface of the semiconductor substrate. And a rectangular floating gate disposed so that a region on the left end side thereof faces the surface of the n-type well and a region on the right end side faces the gate region portion, and the n-type well Adjacent to the left side of the region facing the floating gate, a p-type diffusion layer having a predetermined width and depth and formed in the left-right direction and serving as a connection terminal to the control gate wiring, and the floating gate A control gate which is arranged in a lateral direction with a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face each other and which is connected to the p-type diffusion layer by a contact. A wiring is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. A second metal wiring and an n-type diffusion layer for applying a desired potential to the n-type well, on the surface of the n-type well, above the p-type diffusion layer and on the first n-type well A fourth n-type diffusion layer formed with a predetermined width and depth at a predetermined position in a region on the left side of the type diffusion layer; and a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate in parallel with the transistor formation portion. And a third metal wiring connected to the fourth n-type diffusion layer by a contact while being spaced apart from each other.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、前記不揮発性半導体メモリ素子は、前述のn型ウェルに所望の電圧を印加するための第4のn型拡散層と第3のメタル配線を有する不揮発性半導体メモリ素子で構成されると共に、OTP(One Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成されたこと、を特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory element of the present invention is a nonvolatile semiconductor memory element having a fourth n-type diffusion layer and a third metal wiring for applying a desired voltage to the n-type well. The semiconductor memory device is configured as an OTP (One Time Programmable ROM), and a first voltage is applied to the control gate of the transistor and a second voltage is applied to the drain when the charge is accumulated in the floating gate. A voltage is applied, a voltage of “0” V is applied to the source, hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the transistor, and the hot electrons are injected into the floating gate. To do.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、前述のn型ウェルに所望の電圧を印加するための第4のn型拡散層と第3のメタル配線を有する不揮発性半導体メモリ素子で構成されると共に、前記不揮発性半導体メモリ素子はMTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、前記フローティングゲートに蓄積された電荷の蓄積時に、前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、第1の消去手段として、前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vの電圧を印加し、前記ドレインに第3の電圧を印加し、前記ソースをオープンにするか、または第4の電圧を印加し(第3の電圧>第4の電圧)、ドレインとフローティングゲート間に高電界を印加することにより、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートの電荷を放出する手段と、前記第1の消去手段の実行後に行われる第2の消去手段として、前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vまたは第5の電圧を印加し、前記ドレインに前記第3の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vを印加し(第3の電圧>第5の電圧)、前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入する手段と、を備えることを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory element of the present invention includes a nonvolatile semiconductor memory element having a fourth n-type diffusion layer and a third metal wiring for applying a desired voltage to the n-type well. The nonvolatile semiconductor memory device is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM), and applies a first voltage to the control gate of the transistor and stores a second voltage to the drain when the charge accumulated in the floating gate is accumulated. And a voltage of “0” V is applied to the source, hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the transistor, the hot electrons are injected into the floating gate, and charge to the floating gate is generated. When erasing, as a first erasing means, a voltage of “0” V is applied to the control gate of the transistor. And applying a third voltage to the drain and opening the source or applying a fourth voltage (third voltage> fourth voltage) and applying a high electric field between the drain and the floating gate. As a second erasing means performed after the execution of the first erasing means, and a means for discharging the floating gate charge by an FN current (Fowler-Nordheim tunneling current). “0” V or a fifth voltage is applied to the gate, the third voltage is applied to the drain, “0” V is applied to the source (third voltage> fifth voltage), and Means for generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate for a predetermined time. To.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ素子は、前記第3のメタル配線の印加する電圧を、前記コントロールゲートの電圧と等しいか、または、それ以上に設定するように構成されたことを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is configured to set the voltage applied to the third metal wiring to be equal to or higher than the voltage of the control gate. .

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記各メモリセルは、前述のn型ウェルに所望の電圧を印加するための第4のn型拡散層と第3のメタル配線を有する不揮発性半導体メモリ素子で構成されると共に、前記不揮発性半導体メモリ装置は、列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線と、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダと、前記各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、を備えることを特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell array arranged in a matrix, each memory cell including a fourth n-type diffusion layer for applying a desired voltage to the n-type well. The nonvolatile semiconductor memory device includes a nonvolatile semiconductor memory device having a third metal wiring, and the nonvolatile semiconductor memory device has input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1). The memory cell array is divided into the number of I / O bits in the column address in n-bit units in the column direction based on the number of I / O bits. A plurality of bit lines in which a cell block is arranged and drains of the transistors of each memory cell are commonly connected in a row direction; and a word line provided for each row, the control gate of the transistor of the memory cell being A word line commonly connected along a column direction, a source line to which sources of transistors of each memory cell are commonly connected, and a row decoder provided for each row, which receives the address signal and selects the memory cell A row decoder for generating a row selection signal; a first level shift circuit for converting a row selection signal output from each row decoder into a signal of a first signal voltage Vp1 applied to the word line; and the memory cell block A column decoder provided corresponding to the number of bits n in the column direction in the memory cell block, one from each memory cell block N column decoders for outputting a column selection signal for selecting a memory cell, a second level shift circuit for converting a column selection signal output from the column decoder into a signal of a second signal voltage Vp2, and the memory An n-bit unit column selection transistor provided for each cell block, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and one memory cell is connected from each memory cell block. A column selection transistor for selecting a bit line of the cell and selecting a memory cell having the number of I / O bits, and a bit line having the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor The data input / output line connected with the number of I / O bits connected and the input signal of the write data with the number of I / O bits are received to write data. A write control circuit for outputting a third voltage signal Vp3 to be applied to the drain of the transistor through the data input / output line when writing and erasing data; and a memory cell read out to the data input / output line; And a sense amplifier circuit that amplifies data and outputs the amplified data to the outside.

また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、前記各メモリセルは、前述のn型ウェルに所望の電圧を印加するための第4のn型拡散層と第3のメタル配線を有する不揮発性半導体メモリ素子で構成されると共に、前記各メモリセルの配置において、前記n型ウェルを互いに共通にして左右に対称に配置される2つの前記メモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして下方向に対称に配置される2つのメモリセルと、の計4つのメモリセルを配置の基本単位として、前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右方向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、を特徴とする。   In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell which is a floating gate type single layer polysilicon nonvolatile memory element formed by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, and crosses a word line and a data line. Each of the memory cells includes a fourth n-type diffusion layer and a third n-type diffusion layer for applying a desired voltage to the n-type well. Two memory cells that are configured by a nonvolatile semiconductor memory element having metal wiring and that are arranged symmetrically on the left and right with the n-type well in common with each other in the arrangement of the memory cells. Two memory cells arranged symmetrically in the downward direction with respect to the two memory cells arranged in the same manner, A total of four memory cells are used as basic units of arrangement, and the four memory cells serving as the basic units of the above configuration are arranged in parallel in the left-right direction and arranged in parallel in the vertical direction as well. .

本発明の不揮発性半導体メモリ素子および不揮発性半導体メモリ装置においては、標準ロジックのCMOSプロセスで不揮発性メモリが実現できると共に、1層ポリシリコン構成のOTP(One Time Programmable ROM)、およびMTP(Multi Time Programmable ROM)を提供できる。   In the nonvolatile semiconductor memory device and the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a nonvolatile memory can be realized by a CMOS process of standard logic, and an OTP (One Time Programmable ROM) and an MTP (Multi Time) having a one-layer polysilicon structure are realized. Programmable ROM) can be provided.

また、不揮発性半導体メモリ素子において、面積の大きくなるキャパシタ(フローティングゲートと半導体基板表面で形成されるキャパシタ)をコンパクトに配置して面積を最小限にすることができる。このため、メモリセルおよびメモリセルアレイの面積を最小限にすることができる。   Further, in a nonvolatile semiconductor memory element, a capacitor having a large area (a capacitor formed by a floating gate and a semiconductor substrate surface) can be compactly arranged to minimize the area. For this reason, the area of the memory cell and the memory cell array can be minimized.

本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ素子の構成図である。1 is a configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory element according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すメモリセルの動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the memory cell shown in FIG. 1. 図1に示すメモリセルのトランジスタT1の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of transistor T1 of the memory cell shown in FIG. ドレインストレスによる閾値の自己収束特性を示す図である。It is a figure which shows the self-convergence characteristic of the threshold value by drain stress. メモリセルのカップリング系の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the coupling type | system | group of a memory cell. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態にかかわる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図7に示す行デコーダの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a row decoder shown in FIG. 7. 図8に示す行デコーダの動作表を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an operation table of the row decoder shown in FIG. 8. 本発明の第4の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 図11に示す行デコーダの構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a row decoder shown in FIG. 11. 図12に示す行デコーダの動作表を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an operation table of the row decoder shown in FIG. 12. 本発明の第6の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory element which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device based on the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory element which concerns on the 13th Embodiment of this invention. 図21に示すメモリセルの動作を説明するための図である。FIG. 22 is a diagram for explaining the operation of the memory cell shown in FIG. 21. 本発明の第14の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第15の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device based on 15th Embodiment of this invention. 図23に示すメモリセルアレイの動作表を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an operation table of the memory cell array shown in FIG. 23.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体メモリ素子の構成図である。なお、以下の説明において、「不揮発性半導体メモリ素子」のことを、単に「メモリセル」と呼ぶことがある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. In the following description, the “nonvolatile semiconductor memory element” may be simply referred to as “memory cell”.

図1(A)に、メモリセルの平面図を示す。図1(B)には等価回路図、図1(C)には図1(A)のA−A’に沿った断面図、図1(D)にはB−B’に沿った断面図を示す。   FIG. 1A shows a plan view of a memory cell. 1B is an equivalent circuit diagram, FIG. 1C is a cross-sectional view along AA ′ in FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view along BB ′. Indicates.

このメモリセルは、図1(B)の等価回路に示すように、トランジスタT1と、キャパシタC1からなり、ドレインD、ソースS、コントロールゲートCG、フローティングゲートFGを有する。C1は、コントロールゲートCGとフローティングゲートFGとの間のキャパシタである。   As shown in the equivalent circuit of FIG. 1B, this memory cell includes a transistor T1 and a capacitor C1, and has a drain D, a source S, a control gate CG, and a floating gate FG. C1 is a capacitor between the control gate CG and the floating gate FG.

構造的には、図1(A)〜(D)において、1はp型半導体基板、2はp型半導体基板1上に形成されたn型ウェル(以下n−well)、3はトランジスタ形成部、4はトランジスタT1を構成するフローティングゲート型トランジスタのチャネル形成部(ゲート領域部)、5はトランジスタT1のn型拡散層、6はトランジスタT1のソースとなるn型拡散層、9はトランジスタT1のフローティングゲートとなるポリシリコン層でキャパシタC1の一端となる。10は拡散層5とメタル配線12を接続するコンタクト、11は拡散層6とメタル配線13を接続するコンタクト、12はトランジスタT1のドレインDを引き出すためのメタル配線、13はトランジスタT1のソースSを引き出すためのメタル配線、14はキャパシタC1、15はp型拡散層であり、キャパシタC1の他端となる。
16はp型拡散層15とコントロールゲート配線19を接続するコンタクト、17はn型ウェル2上に形成されたn型拡散層、18はn型拡散層17とコントロールゲート配線19とを接続するコンタクト、19はコントロールゲート配線となるメタル配線、20は分離用絶縁酸化膜である。
Structurally, in FIGS. 1A to 1D, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is an n-type well (hereinafter n-well) formed on the p-type semiconductor substrate 1, and 3 is a transistor formation portion. Reference numeral 4 denotes a channel forming portion (gate region portion) of the floating gate transistor constituting the transistor T1, 5 denotes an n-type diffusion layer of the transistor T1, 6 denotes an n-type diffusion layer serving as a source of the transistor T1, and 9 denotes a transistor T1. A polysilicon layer serving as a floating gate serves as one end of the capacitor C1. 10 is a contact connecting the diffusion layer 5 and the metal wiring 12, 11 is a contact connecting the diffusion layer 6 and the metal wiring 13, 12 is a metal wiring for drawing out the drain D of the transistor T1, and 13 is a source S of the transistor T1. Metal wiring for drawing out, 14 is a capacitor C1, and 15 is a p-type diffusion layer, which is the other end of the capacitor C1.
16 is a contact connecting the p-type diffusion layer 15 and the control gate wiring 19, 17 is an n-type diffusion layer formed on the n-type well 2, and 18 is a contact connecting the n-type diffusion layer 17 and the control gate wiring 19. , 19 is a metal wiring to be a control gate wiring, and 20 is an insulating oxide film for isolation.

このメモリセルの特徴は、図に示すように、トランジスタT1のn型拡散層5、およびトランジスタT1のソースとなるn型拡散層6等を含むトランジスタ形成部3を縦方向(図面上において上下方向)に配置する。また、ビット線となる、メモリセルのドレインのメタル配線12も縦方向に配置し、コントロールゲート配線19となるメタル配線を横方向(図面上において左右方向)に配置し、さらに、面積の大きくなるキャパシタC1(2、9、14、15,16等で構成される)をコンパクトに配置して、メモリセルの面積を最小限にしたことである。   As shown in the figure, this memory cell is characterized in that the transistor forming portion 3 including the n-type diffusion layer 5 of the transistor T1 and the n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor T1 is vertically arranged (vertical direction in the drawing). ). In addition, the metal wiring 12 serving as the bit line, which is the drain of the memory cell, is also arranged in the vertical direction, and the metal wiring serving as the control gate wiring 19 is arranged in the horizontal direction (left-right direction in the drawing). The capacitor C1 (comprising 2, 9, 14, 15, 16, etc.) is compactly arranged to minimize the area of the memory cell.

図2は、図1に示すメモリセルの動作を説明するための図である。以下、図2を参照してその動作について説明する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the memory cell shown in FIG. The operation will be described below with reference to FIG.

動作としては、OTPとして用いる場合と、複数回書き込み、消去を行うことが出来る、MTPとして用いる場合とがあり、場合分けして説明する。   As an operation, there are a case where it is used as an OTP and a case where it is used as an MTP in which writing and erasing can be performed a plurality of times.

図2(A)は、OTPとして動作させる場合の動作表を示している。以下、OTPとして動作させる場合を、図2(A)を用いて説明する。   FIG. 2A shows an operation table when operating as an OTP. Hereinafter, the case of operating as an OTP will be described with reference to FIG.

OTP動作の場合における書き込みは、ホットエレクトロン注入により、電子をフローティングゲートに注入する。   In writing in the case of the OTP operation, electrons are injected into the floating gate by hot electron injection.

この場合に、コントロールゲートCGに6V、ドレインDに5V、ソースSに0Vを印加する。ドレインおよびゲートに高電圧が印加され、後述する飽和領域にて動作を行うため、ドレイン近傍で空乏層に高電界が印加され、ホットエレクトロンが発生し、それがフローティングゲートに注入される。電子が注入されるため、フローティングゲート型トランジスタT1の閾値は見かけ上、高くなる。   In this case, 6V is applied to the control gate CG, 5V is applied to the drain D, and 0V is applied to the source S. Since a high voltage is applied to the drain and gate and the operation is performed in a saturation region described later, a high electric field is applied to the depletion layer in the vicinity of the drain, hot electrons are generated, and this is injected into the floating gate. Since electrons are injected, the threshold value of the floating gate transistor T1 is apparently increased.

なお、ここでは、書込み電圧は、コントロールゲートCGを6V、ドレインDを5V(CG=6V、D=5V)に設定したが、ホットエレクトロンが発生するために、飽和領域で動作をさせればよいので、この電圧に規定されない。例えば、コントロールゲートCGを5V、ドレインDを5V(CG=D=5V)でも良いし、ドレインDの電圧が、コントロールゲートCGの電圧より高くなっても、動作上は問題ない。   Here, the write voltage is set to 6V for the control gate CG and 5V for the drain D (CG = 6V, D = 5V). However, since hot electrons are generated, the operation may be performed in the saturation region. So this voltage is not specified. For example, the control gate CG may be 5V, the drain D may be 5V (CG = D = 5V), and even if the drain D voltage is higher than the control gate CG, there is no problem in operation.

次に、読み出しは、コントロールゲートCGに3V、ドレインDに1V、ソースSに0Vを印加すると、初期の閾値は1V程度なので、書き込みしないときはトランジスタT1はオン(論理“1”)、書き込みすると、電子が注入されて閾値が見かけ上5V程度になるので、オフ(論理“0”)となり、データが記憶される。   Next, when 3V is applied to the control gate CG, 1V is applied to the drain D, and 0V is applied to the source S, the initial threshold is about 1V. Therefore, the transistor T1 is turned on (logic “1”) when writing is not performed. Since the threshold voltage is apparently about 5 V when electrons are injected, the data is stored in the off state (logic “0”).

図2(B)は、MTPとして動作させる場合の動作表を示している。以下、MTPとして動作させる場合を、図2(B)を用いて説明する。   FIG. 2B shows an operation table when operating as an MTP. Hereinafter, the case of operating as an MTP will be described with reference to FIG.

MTP動作における書き込みは、OTPの場合と同様である。   Writing in the MTP operation is the same as in OTP.

消去の場合は、消去1と消去2の2ステップで行う。
消去1のステップでは、コントロールゲートCGに0V、ドレインDに8V、ソースSをopen(オープン)あるいは2V程度にバイアスして置く。この状態では、ドレインとフローティングゲート間に高電界が印加され、ファウラーノルトハイムのトンネル電流(Fauler-Nordheim:以下FNトンネル電流と略す)が流れ、フローティングゲートからドレインに電子が放出され、見かけ上、閾値が下がって見える。
In the case of erasing, it is performed in two steps of erasing 1 and erasing 2.
In the erase 1 step, the control gate CG is biased to 0V, the drain D is 8V, and the source S is open (open) or about 2V. In this state, a high electric field is applied between the drain and the floating gate, a Fowler-Nordheim tunnel current (Fauler-Nordheim: hereinafter referred to as FN tunnel current) flows, electrons are emitted from the floating gate to the drain, and apparently, The threshold appears to drop.

次に、消去2のステップとして、コントロールゲートCGに0あるいは1V、ドレインDに8V、ソースSを0Vとする。   Next, as the erase 2 step, the control gate CG is set to 0 or 1V, the drain D is set to 8V, and the source S is set to 0V.

メモリセルが過消去されていれば、フローティングゲートが正に帯電しているため、ソースを0Vとすると、オン電流が流れる。ここで、ドレインを高電圧にしているので、弱いホットエレクトロンが発生し、書き込みが生じる。これを弱書き込み(ドレインストレス)と定義する。   If the memory cell is over-erased, the floating gate is positively charged. Therefore, when the source is set to 0 V, an on-current flows. Here, since the drain is at a high voltage, weak hot electrons are generated and writing occurs. This is defined as weak writing (drain stress).

なお、図3は、図1に示すメモリセルのトランジスタT1の特性を示す図であり、VCG−ID特性を示している。図3において、初期値の特性Aの状態において、書き込みを行うと、書込み特性Bとなる。   FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the transistor T1 of the memory cell shown in FIG. 1, and shows the VCG-ID characteristics. In FIG. 3, when writing is performed in the state of the characteristic A of the initial value, the writing characteristic B is obtained.

次に、消去1のステップを実行すると、過消去の特性Cとなる。その後に、消去2のステップを実行することにより、過消去の特性Cから初期値の特性Aの状態に向かって書き戻すことができる。   Next, when the erase 1 step is executed, an over-erase characteristic C is obtained. Thereafter, by executing the erase 2 step, it is possible to write back from the over-erasing characteristic C toward the state of the initial characteristic A.

図4に、弱書き込みの特性を示す。横軸にドレインストレスを印加した時間、縦軸に閾値を取ると、例えば、ゲート電圧CGを0Vにすると、ドレインストレスを印加することで、微小ではあるがドレイン近傍の高電界により高エネルギーを得たホットエレクトロンが発生し、その一部がフローティングゲート内に取り込まれて、弱書き込みとなり、最終的に初期状態に自己収束する。ここで、もし、ゲート電圧CGを1Vにすると、収束する閾値レベルは1V並行シフトした値に収束する。この特性を用いれば、もし、消去1で過消去したセルがあっても、消去2で、ある程度任意な正の閾値に、自己収束させることができ、過消去を対策できる。   FIG. 4 shows the characteristics of weak writing. When the drain stress is applied on the horizontal axis and the threshold value is taken on the vertical axis, for example, when the gate voltage CG is set to 0 V, high energy is obtained by applying the drain stress to a small but high electric field near the drain. Hot electrons are generated, a part of which is taken into the floating gate and becomes weakly written, and finally converges to the initial state. Here, if the gate voltage CG is set to 1V, the convergence threshold level converges to a value shifted by 1V in parallel. If this characteristic is used, even if there is a cell that has been overerased by erasure 1, it can be self-converged to an arbitrary positive threshold value by erasure 2, and overerasing can be taken as a countermeasure.

図5に、このセルのカップリング系の等価回路を示す。
フローティングゲートの状態が初期状態(中性状態)とすると、この系のトータルチャージはゼロということから、
(VCG−VFG)*C(FC)+(Vsub−VFG)*C(FB)+
(VD−VFG)*C(FD)+(VS−VFG)*C(FS)=0、
C(FC)+C(FB)+C(FD)+C(FS)=CT(トータル)
とすると、
VFG=VCG*C(FC)/CT+Vsub*C(FB)/CT+
VD*C(FD)/CT+VS*C(FS)/CT
ここで、C(FD)=C(FS)≒0、Vsub=VS=0 とすると、
VFG=VCG*C(FC)/{C(FC)+C(FB)}
ここで、C(FC)/{C(FC)+C(FB)}=α(カップリング比)
とすると、
VFG=αVCG となる。
通常、α≒0.6 に設定する。
FIG. 5 shows an equivalent circuit of the coupling system of this cell.
If the state of the floating gate is the initial state (neutral state), the total charge of this system is zero,
(VCG−VFG) * C (FC) + (Vsub−VFG) * C (FB) +
(VD−VFG) * C (FD) + (VS−VFG) * C (FS) = 0,
C (FC) + C (FB) + C (FD) + C (FS) = CT (total)
Then,
VFG = VCG * C (FC) / CT + Vsub * C (FB) / CT +
VD * C (FD) / CT + VS * C (FS) / CT
Here, if C (FD) = C (FS) ≈0 and Vsub = VS = 0,
VFG = VCG * C (FC) / {C (FC) + C (FB)}
Here, C (FC) / {C (FC) + C (FB)} = α (coupling ratio)
Then,
VFG = αVCG.
Normally α is set to 0.6.

なお、前述のトランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層はn型拡散層5が、前述の第2のn型拡散層はn型拡散層6がそれぞれ相当する。また、前述のゲート領域部は、第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との間の領域が相当し、前述の第1のメタル配線はメタル配線12が、前述第2のメタル配線はメタル配線13がそれぞれ相当する。   Note that the n-type diffusion layer 5 corresponds to the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, and the n-type diffusion layer 6 corresponds to the second n-type diffusion layer. The gate region portion corresponds to a region between the first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6, and the first metal wiring is the metal wiring 12, and the first metal wiring is the first metal wiring. The metal wiring 13 corresponds to the metal wiring 13.

また、フローティングゲートへの電荷の蓄積時(書き込み時)において、前述の第1トランジスタのゲートに印加される第1の高電圧は、図2(A)に示すコントロールゲートCGの電圧“6”Vが相当し、前述のドレインDに印加する第2の電圧は、ドレインDの電圧“5”Vが相当する。また、前述の第1の消去手段において、ドレインDに印加される第3の電圧は、図2(B)に示すドレインDの電圧“8”Vが相当し、前述のソースSに印加される第4の電圧は、ソースSの電圧“2”Vが相当する。また、前述の第2の消去手段において、コントロールゲートCGに印加される第5の電圧は、図2(B)に示す、コントロールゲートCGの電圧“1”Vが相当する。   In addition, during charge accumulation (writing) in the floating gate, the first high voltage applied to the gate of the first transistor described above is the voltage “6” V of the control gate CG shown in FIG. The second voltage applied to the drain D corresponds to the voltage “5” V of the drain D. In the first erasing means described above, the third voltage applied to the drain D corresponds to the voltage “8” V of the drain D shown in FIG. 2B, and is applied to the source S described above. The fourth voltage corresponds to the voltage “2” V of the source S. In the second erasing means described above, the fifth voltage applied to the control gate CG corresponds to the voltage “1” V of the control gate CG shown in FIG.

そして、半導体基板表面上の第1の方向(図1上において上下方向)に、トランジスタを形成するトランジスタ形成部3を配置し、このトランジスタ形成部3は、上から順番に、トランジスタT1のドレインとなる第1のn型拡散層5と、チャネルを形成するゲート領域部4(第1の拡散層5と第2の拡散層6の中間の領域)と、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6とが配置される。   Then, a transistor forming portion 3 for forming a transistor is arranged in a first direction (vertical direction in FIG. 1) on the surface of the semiconductor substrate. The transistor forming portion 3 is arranged in order from the top with the drain of the transistor T1. A first n-type diffusion layer 5 to be formed, a gate region portion 4 for forming a channel (a region between the first diffusion layer 5 and the second diffusion layer 6), and a second n serving as a source of the transistor T1. A mold diffusion layer 6 is disposed.

このトランジスタ形成部3の左側に、メタル配線12を上下方向に配置する。このメタル配線12は、トランジスタ形成部3と平行に半導体基板表面から所定の距離を隔て配置され、また、メタル配線12はトランジスタT1のドレイン(第1のn型拡散層5)とコンタクト10により接続される。   On the left side of the transistor forming portion 3, the metal wiring 12 is arranged in the vertical direction. The metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor formation portion 3 at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and the metal wiring 12 is connected to the drain (first n-type diffusion layer 5) of the transistor T1 through the contact 10. Is done.

トランジスタ形成部3の左側には、方形状のn型ウェル2が、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される。方形状のフローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域がn型ウェル2の表面に対向し、かつ右端部側の領域がトランジスタT1のゲート領域部4(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6の中間のチャネル形成領域)に対向するように配置される。   A rectangular n-type well 2 is formed on the left side of the transistor forming portion 3 in the left-right direction with a predetermined width and depth. The rectangular floating gate 9 is disposed in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side thereof is opposed to the surface of the n-type well 2, and the region on the right end side is the transistor T1. The gate region 4 is disposed so as to face the gate region 4 (a channel forming region intermediate between the first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6).

n型ウェル2の左側には、このn型ウェル2のフローティングゲート9と対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持ってp型拡散層15が左右方向に形成される。このp型拡散層15とコントロールゲート配線19はコンタクト16により接続される。このコントロールゲート配線19は、フローティングゲート9に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、また、コンタクト16によりp型拡散層15と接続される。第2のメタル配線13は、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13はコンタクト11により第2のn型拡散層6に接続される。   On the left side of the n-type well 2, a p-type diffusion layer 15 having a predetermined width and depth is formed in the left-right direction adjacent to the left side of the region facing the floating gate 9 of the n-type well 2. . The p-type diffusion layer 15 and the control gate wiring 19 are connected by a contact 16. The control gate line 19 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9, and is connected to the p-type diffusion layer 15 by a contact 16. The second metal wiring 13 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to oppose the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor T1, and the second metal wiring 13 13 is connected to the second n-type diffusion layer 6 by a contact 11.

このような構成により、標準ロジックのCMOSプロセスで不揮発性メモリが実現できると共に、OTPまたはMTPを実現できる。また、面積の大きくなるキャパシタ(フローティングゲートと半導体基板表面で形成されるキャパシタ)をコンパクトに配置して面積を最小限にすることができる。   With such a configuration, a non-volatile memory can be realized by a standard logic CMOS process, and OTP or MTP can be realized. In addition, a capacitor having a large area (a capacitor formed on the surface of the floating gate and the semiconductor substrate) can be compactly arranged to minimize the area.

なお、図1に示す第1の実施の形態では、メタル配線12を、トランジスタ形成部3の左側に配置したが、真上に配置したり、右側に配置することもできる。   In the first embodiment shown in FIG. 1, the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor formation unit 3, but it can be arranged directly above or on the right side.

[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図6に示す例は、本発明の不揮発性半導体メモリ素子(メモリセル)をマトリックスアレイ(メモリセルアレイ)に組み込んだ例であり、OTPの場合の例である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 6 is an example in which the nonvolatile semiconductor memory element (memory cell) of the present invention is incorporated in a matrix array (memory cell array), and is an example in the case of OTP.

図6に示す例では、メモリアレイの構成としては、入出力I/Oを、IO−0〜IO−7の8ビット構成とし、メモリアレイは、列方向にnビットおよび行方向にmビットの単位のメモリセルブロック100−0〜100−7により構成されている。すなわち、メモリセルはM11−0〜M1n−0、M11−7〜M1n−7というように、列方向にnビットのアドレス単位でまとめて、メモリセルブロック100−0〜100−7までを構成する。なお、メモリセルのソースは全て共通接続される。   In the example shown in FIG. 6, the memory array has an input / output I / O 8-bit configuration of IO-0 to IO-7, and the memory array has n bits in the column direction and m bits in the row direction. The unit memory cell blocks 100-0 to 100-7 are configured. That is, the memory cells are arranged in units of n-bit addresses in the column direction, such as M11-0 to M1n-0, M11-7 to M1n-7, and constitute memory cell blocks 100-0 to 100-7. . Note that the sources of the memory cells are all connected in common.

行デコーダ200−1〜200−mは、それぞれアドレスデコーダ201、インバータ202およびレベルシフト回路203で構成される。レベルシフト回路203は、行デコーダ200−1〜200−nから出力される行選択信号を第1の信号電圧Vp1に変換する。レベルシフト回路203の出力はそれぞれワード線WL1〜WLmへの出力信号となる。   Each of the row decoders 200-1 to 200-m includes an address decoder 201, an inverter 202, and a level shift circuit 203. The level shift circuit 203 converts the row selection signal output from the row decoders 200-1 to 200-n into the first signal voltage Vp1. The outputs of the level shift circuit 203 are output signals to the word lines WL1 to WLm, respectively.

OTPの場合は消去の必要が無いので、ワード線WL1〜WLmは行方向に共通に接続できる。例えば、ワード線WL1はメモリセルM11−0〜M1n−0、M11−7〜M1n−7全て共通に接続される。ワード線WLmについても同様である。   In the case of OTP, there is no need for erasing, so the word lines WL1 to WLm can be connected in common in the row direction. For example, the word line WL1 is commonly connected to all the memory cells M11-0 to M1n-0 and M11-7 to M1n-7. The same applies to the word line WLm.

列デコーダ300−1〜300−nも行デコーダと同様に、それぞれアドレスデコーダ301、インバータ302およびレベルシフト回路303で構成される。レベルシフト回路303は、列デコーダ300−1〜300−nから出力され列選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する。   Similarly to the row decoder, the column decoders 300-1 to 300-n each include an address decoder 301, an inverter 302, and a level shift circuit 303. The level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoders 300-1 to 300-n into the second signal voltage Vp2.

このレベルシフト回路303の出力はそれぞれ信号COL1〜COLnとなり、それぞれ、列選択トランジスタCG1−0〜CG1−7、・・・、CGn−0〜CGn−7のゲートに入力される。例えば、列デコーダ300−1の出力は、列選択トランジスタCG1−0〜CG1−7のゲート入力信号となる。   The outputs of the level shift circuit 303 are signals COL1 to COLn, which are input to the gates of the column selection transistors CG1-0 to CG1-7,... CGn-0 to CGn-7, respectively. For example, the output of the column decoder 300-1 is a gate input signal of the column selection transistors CG1-0 to CG1-7.

メモリセルのドレインが接続されるビット線BIT1−0〜BIT1−7は列選択トランジスタCG1−0〜CG1−7を介して、それぞれデータ入力線D0〜D7に接続される。同様に、ビット線BITn−0〜BITn−7は列選択トランジスタCGn−0〜CGn−7を介して、それぞれデータ入力線D0〜D7に接続される。   Bit lines BIT1-0 to BIT1-7 connected to the drains of the memory cells are connected to data input lines D0 to D7 via column selection transistors CG1-0 to CG1-7, respectively. Similarly, bit lines BITn-0 to BITn-7 are connected to data input lines D0 to D7 through column selection transistors CGn-0 to CGn-7, respectively.

データ入力線D0〜D7には、書き込み入力データDin0〜Din7を受けて、書き込みデータ(例えば、書き込み電圧5V)を出力するデータ変換回路400、および読み出し時のメモリセルのデータを受けて、信号を増幅出力するセンスアンプ回路500−0〜500−7が接続される。   The data input lines D0 to D7 receive the write input data Din0 to Din7, receive the data of the data conversion circuit 400 that outputs the write data (for example, the write voltage of 5 V), and the memory cell at the time of read, and send signals Sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 that amplify and output are connected.

次に動作を説明する。
書き込み時に、例えば、行デコーダ200−1及び列デコーダ300−1が選択されると、ワード線WL1及び信号COL1が選択され、それぞれ6V(第1の信号電圧Vp1)及び8V(第2の信号電圧Vp2)の電圧が印加される。また、このとき、書込みデータDin0〜Din7に対応して、データ変換回路400より、5V(第3の信号電圧Vp3)がデータ入力線D0〜D7に出力される。
Next, the operation will be described.
At the time of writing, for example, when the row decoder 200-1 and the column decoder 300-1 are selected, the word line WL1 and the signal COL1 are selected, and 6V (first signal voltage Vp1) and 8V (second signal voltage), respectively. A voltage of Vp2) is applied. At this time, 5 V (third signal voltage Vp3) is output from the data conversion circuit 400 to the data input lines D0 to D7 corresponding to the write data Din0 to Din7.

ここで、書き込みデータとして「Din0=Din2=Din4=Din6=“0”(データ書き込みする)」、「Din1=Din3=Din5=Din7=“1”(データ書き込みしない)」が入力されたとする。   Here, it is assumed that “Din0 = Din2 = Din4 = Din6 =“ 0 ”(data is written)” and “Din1 = Din3 = Din5 = Din7 =“ 1 ”(data is not written)” are input as write data.

この場合、データ入出力線D0〜D7には、「D0=D2=D4=D6=5V」、「D1=D3=D5=D7=0V」、が出力され、信号COL1が選択されて8Vになっているので、ビット線BIT1−0、BIT1−2、BIT1−4、BIT1−6は5Vとなり、ビット線BIT1−1、BIT1−3、BIT1−5、BIT1−7は0Vとなり、メモリセルM11−0、M11−2、M11−4、M11−6には書き込みが行われ、メモリセルM11−1、M11−3、M11−5、M11−7は書き込みが行われない。このように、任意のメモリセルに任意のデータを書き込みできる。   In this case, “D0 = D2 = D4 = D6 = 5V” and “D1 = D3 = D5 = D7 = 0V” are output to the data input / output lines D0 to D7, and the signal COL1 is selected to be 8V. Therefore, the bit lines BIT1-0, BIT1-2, BIT1-4, BIT1-6 become 5V, the bit lines BIT1-1, BIT1-3, BIT1-5, BIT1-7 become 0V, and the memory cell M11- 0, M11-2, M11-4, and M11-6 are written, and the memory cells M11-1, M11-3, M11-5, and M11-7 are not written. In this way, arbitrary data can be written into an arbitrary memory cell.

読み出しは、選択されたメモリセルが消去状態(“1”;オン)であれば、メモリセルに電流が流れ、書き込み状態(“0”;オフ)であれば、電流が流れないので、それを、センスアンプ回路500により判定して、データDout0〜Dout7を出力する。   In reading, if the selected memory cell is in the erased state (“1”; on), a current flows through the memory cell, and if it is in the written state (“0”; off), no current flows. Then, the determination is made by the sense amplifier circuit 500, and data Dout0 to Dout7 are output.

このように、第2の実施の形態に示す不揮発性半導体メモリ装置の構成においては、図6に示すように、メモリセルはOTPとして構成され、このメモリセルが列方向に8分割され、列方向にnビットの幅を有する8個のメモリセルブロックで構成されるように配置される。   Thus, in the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device shown in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the memory cell is configured as an OTP, and this memory cell is divided into eight in the column direction. Are arranged to be composed of 8 memory cell blocks having a width of n bits.

そして、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿ってビット線BIT−0〜BITn−7により共通接続され、各行ごとに設けられるワード線WL1〜WLmにより、各行のメモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGが、それぞれ列方向に沿って共通接続される。また、メモリセルアレイを構成する各メモリセルのトランジスタのソースはソース線S1により共通接続され、このソース線S1はGND(“0”V)に接続される。   The drains of the transistors of each memory cell are connected in common by bit lines BIT-0 to BITn-7 along the row direction, and the control gates of the transistors of the memory cells of each row are provided by word lines WL1 to WLm provided for each row. CGs are commonly connected along the column direction. The sources of the transistors of the memory cells constituting the memory cell array are commonly connected by a source line S1, and the source line S1 is connected to GND (“0” V).

各行ごとに設けられる行デコーダ200−1〜200−mは、アドレス信号を受けてメモリセルを選択する行選択信号を生成すると共に、該行選択信号を第1の信号電圧Vp1に変換してワード線WL1〜WLmに印加する。   Row decoders 200-1 to 200-m provided for each row generate an address selection signal for selecting a memory cell in response to an address signal, and convert the row selection signal into a first signal voltage Vp1 to generate a word. Apply to lines WL1-WLm.

列デコーダ300−1〜300−nは、メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられるn個の列デコーダであり、各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力する。第2のレベルシフト回路303は、列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換して出力する。   Column decoders 300-1 to 300-n are n column decoders provided corresponding to the number of bits n in the column direction in the memory cell block, and a column selection signal for selecting one memory cell from each memory cell block. Is output. The second level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoder into a signal of the second signal voltage Vp2 and outputs it.

また、各メモリセルブロックごとに、nビット単位の列選択トランジスタ(CG1−0〜CGn−0、・・・・、CG1−7〜CGn−7)が設けられ、この列選択トランジスタは、第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックごとに1つのメモリセルのビット線を選択し、合計8ビット単位のメモリセルを選択する。   Each memory cell block is provided with a column selection transistor (CG1-0 to CGn-0,..., CG1-7 to CGn-7) in units of n bits. The column selection signal Vp2 output from the level shift circuit is used as a gate input, a bit line of one memory cell is selected for each memory cell block, and a memory cell in units of 8 bits in total is selected.

この列選択トランジスタにより選択されたメモリセルは、該列選択トランジスタを介して、データ入出力線D0〜D7に接続される。またデータ変換回路400は、1バイト単位の書き込み込みデータの入力信号Din0〜Din7を受けてデータの書き込み行う際に、データ入出力線D0〜D7を通してメモリセルのトランジスタのドレインに印加する第3の信号電圧Vp3を出力する。また、センスアンプ回路500−0〜500−7は、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力する。   The memory cell selected by the column selection transistor is connected to the data input / output lines D0 to D7 via the column selection transistor. Further, the data conversion circuit 400 receives the input signals Din0 to Din7 for writing data in units of 1 byte and writes data to the drains of the transistors of the memory cells through the data input / output lines D0 to D7. The signal voltage Vp3 is output. In addition, the sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 amplify the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and output them to the outside.

このような構成により、本発明の不揮発性半導体メモリ素子を使用して、OTPを構成することができる。   With such a configuration, an OTP can be configured using the nonvolatile semiconductor memory element of the present invention.

[第3の実施の形態]
図7は、本発明の第3の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図3に示す例は、MTPの例である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 3 is an example of MTP.

図7に示す不揮発性半導体メモリ装置が、図6に示す不揮発性半導体メモリ装置との構成上で異なる点は、行デコーダ200−1〜200−mを改良した点にある。また、ワード単位で消去を行うために、メモリセルのソースは、行毎に共通接続されており、共通ソースS1〜Smにより、各行ごとにソースが共通化される点が異なる。他の構成は図6に示す不揮発性半導体メモリ装置と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付している。   The nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 7 differs from the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 6 in the configuration of the row decoders 200-1 to 200-m. Further, in order to perform erasing in units of words, the sources of the memory cells are commonly connected for each row, and the source is shared for each row by the common sources S1 to Sm. Other structures are the same as those of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.

図8は、図7に示す行デコーダ200−1〜200−mの構成を示す図である。
図8に示す行デコーダ200には、この行デコーダ200の動作モードを制御するための制御信号E1およびE2が入力される。
FIG. 8 shows a configuration of row decoders 200-1 to 200-m shown in FIG.
Control signals E1 and E2 for controlling the operation mode of row decoder 200 are input to row decoder 200 shown in FIG.

また、この行デコーダ200において、221は行アドレスを受けて選択されるNAND回路、222はNAND回路221の出力を反転するインバータ、223は制御信号E2を反転するインバータ、224、225はトランファスイッチ、226はインバータ、227はレベルシフト回路、228はNOR回路である。   In this row decoder 200, 221 is a NAND circuit selected upon receipt of a row address, 222 is an inverter that inverts the output of the NAND circuit 221, 223 is an inverter that inverts the control signal E2, and 224 and 225 are transfer switches. 226 is an inverter, 227 is a level shift circuit, and 228 is a NOR circuit.

図9は、図8に示す行デコーダの動作を説明するための動作表を示す図である。
例えば、図7に示す列デコーダ300−1が選択され(すなわち、COL1が選択され)、また、行デコーダ200−1が選択された場合を説明する。この場合、メモリセルM11−0〜M11−7が選択される。
FIG. 9 is a diagram showing an operation table for explaining the operation of the row decoder shown in FIG.
For example, a case where the column decoder 300-1 shown in FIG. 7 is selected (that is, COL1 is selected) and the row decoder 200-1 is selected will be described. In this case, the memory cells M11-0 to M11-7 are selected.

最初に、書き込み(書き込みモード)の場合について説明する。この場合、図9に示す動作表において、書き込みの場合は、制御信号E1およびE2が、「E1=E2=“0”」となる。アドレスデコーダが選択された場合は、NAND回路221の出力が“0”、インバータ222の出力は“1”、E2は“0”なので、トランファスイッチ224がオン、トランファスイッチ225がオフとなり、インバータ226の出力“0”、レベルシフト回路227の出力、すなわちワード線WL1の信号が第1の信号電圧Vp1(5V)となる。   First, the case of writing (writing mode) will be described. In this case, in the operation table shown in FIG. 9, in the case of writing, the control signals E1 and E2 are “E1 = E2 =“ 0 ””. When the address decoder is selected, the output of the NAND circuit 221 is “0”, the output of the inverter 222 is “1”, and E2 is “0”. Therefore, the transfer switch 224 is turned on and the transfer switch 225 is turned off. The output “0” of the inverter 226 and the output of the level shift circuit 227, that is, the signal of the word line WL1 becomes the first signal voltage Vp1 (5 V).

一方、制御信号E1が“0”なので、NOR回路228の出力信号SB1は“1”となり、メモリセルのソースS1は0Vとなる。   On the other hand, since the control signal E1 is “0”, the output signal SB1 of the NOR circuit 228 is “1”, and the source S1 of the memory cell is 0V.

この状態で選択されたメモリセルのドレインD(D0〜D7)に5Vが印加されるので、メモリセルは書き込みが起こる。非選択デコーダ200−mに繋がった非選択メモリセルは、ワード線WLmは0V、ソースSmはopen(オープン:開放)となるので、書き込みは起きない。   Since 5 V is applied to the drain D (D0 to D7) of the selected memory cell in this state, writing occurs in the memory cell. In the non-selected memory cell connected to the non-selected decoder 200-m, the word line WLm is 0 V and the source Sm is open (open: open), so that writing does not occur.

次に、消去1のステップ(第1の消去モード)について説明する。
消去1のステップにおいては、制御信号E1およびE2を、「E1=E2=“1”」とする。アドレスデコーダが選択されると、NAND回路221出力は“0”、制御信号E2が“1”なので、トランファスイッチ224がオフ、トランファスイッチ225がオンとなり、インバータ226の出力が“1”、レベルシフト回路227の出力、すなわちワード線WL1が0Vとなる。また、「E1=“1”」なので、NOR回路228の出力は必ず“0”となるので、ソース線Smはopenとなる。この状態でドレインDが8Vとなるので、メモリセルが消去される。
Next, the erase 1 step (first erase mode) will be described.
In the erase 1 step, the control signals E1 and E2 are set to “E1 = E2 =“ 1 ””. When the address decoder is selected, the NAND circuit 221 output is “0” and the control signal E2 is “1”, so that the transfer switch 224 is turned off and the transfer switch 225 is turned on, and the output of the inverter 226 is “1”. The output of the level shift circuit 227, that is, the word line WL1 becomes 0V. Since “E1 =“ 1 ””, the output of the NOR circuit 228 is always “0”, and the source line Sm is open. Since the drain D becomes 8V in this state, the memory cell is erased.

一方、非選択行に繋がった非選択セルに関しては、NAND回路221の出力が“1”となるので、ワード線WLmが、例えば3V、ソース線Smのスイッチ用トランジスタSBmへの信号が0Vなので、ソース線Smもopenとなる。ドレインDは8Vで有るが、ワード線WLmに印加されるゲート電圧が3Vと高いので、ドレイン−ゲート間の電界が緩和されて消去は起きない。これにより、選択された行のみが消去される。   On the other hand, for the non-selected cell connected to the non-selected row, the output of the NAND circuit 221 is “1”, so that the word line WLm is 3V, for example, and the signal to the switch transistor SBm of the source line Sm is 0V. The source line Sm is also open. Although the drain D is 8V, since the gate voltage applied to the word line WLm is as high as 3V, the electric field between the drain and the gate is relaxed and no erasure occurs. As a result, only the selected line is erased.

次に、消去2のステップ(第2の消去モード)について説明する。
消去2のステップの場合は、制御信号E1およびE2を、「E1=“0”、E2=“1”」とする。制御信号E2が“1”なので、アドレスデコーダの出力は反転されて、ワード線WL1は0Vとなる。また、制御信号E1は“0”なので、NOR回路228はNAND回路221の出力“0”を受けて、ソース線S1のスイッチ用トランジスタSB1への信号が“1”(SB1=“1”)、すなわちソース線S1が0Vとなり、選択されたメモリセルは自己収束する。
Next, the erase 2 step (second erase mode) will be described.
In the case of the erase 2 step, the control signals E1 and E2 are set to “E1 =“ 0 ”, E2 =“ 1 ””. Since the control signal E2 is “1”, the output of the address decoder is inverted and the word line WL1 becomes 0V. Since the control signal E1 is “0”, the NOR circuit 228 receives the output “0” of the NAND circuit 221, and the signal to the switching transistor SB1 of the source line S1 is “1” (SB1 = “1”). That is, the source line S1 becomes 0V, and the selected memory cell self-converges.

一方、非選択デコーダ221は、出力が反転されて、ワード線WLmは、例えば3V、ソースSBmは“0”、ソースSmはopenとなり、自己収束は起こらない。   On the other hand, the output of the non-select decoder 221 is inverted, the word line WLm is, for example, 3V, the source SBm is “0”, and the source Sm is open, and self-convergence does not occur.

読み出しの場合は、制御信号E1およびE2が、E1=E2=“0”となるので、選択されたワード線WL1に3V、ドレインDに1Vが印加され、メモリセルのデータにより、“1”あるいは“0”が読み出される。   In the case of reading, since the control signals E1 and E2 are E1 = E2 = “0”, 3V is applied to the selected word line WL1 and 1V is applied to the drain D. Depending on the data of the memory cell, “1” or “0” is read.

このように、第3の実施の形態に示す不揮発性半導体メモリ装置は、図7に示すように、メモリセルはMTPとして構成され、このメモリセルが列方向に8分割され、列方向にnビットの幅を有する8個のメモリセルブロックで構成されるように配置される。   As described above, in the nonvolatile semiconductor memory device shown in the third embodiment, as shown in FIG. 7, the memory cell is configured as an MTP, and this memory cell is divided into eight in the column direction and n bits in the column direction. Are arranged to be composed of eight memory cell blocks having a width of

また、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿ってビット線BIT−0〜BITn−7により共通接続され、各行ごとに設けられるワード線WL1〜WLmにより、各行のメモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGが、それぞれ列方向に沿って共通接続される。   In addition, the drains of the transistors in each memory cell are connected in common by bit lines BIT-0 to BITn-7 along the row direction, and the control gates of the transistors in the memory cells in each row are provided by word lines WL1 to WLm provided for each row. CGs are commonly connected along the column direction.

また、各行ごとに設けられるソース線S1〜Smにより、各行のメモリセルのトランジスタのソースが、列方向に沿って共通接続される。このソース線のそれぞれには、該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するためのスイッチ用トランジスタSB1〜SBmが設けられる。   Further, the source lines S1 to Sm provided for each row commonly connect the sources of the transistors of the memory cells in each row along the column direction. Each of the source lines is provided with switching transistors SB1 to SBm for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V).

各行ごとに設けられる行デコーダ200−1〜200−mは、アドレス信号を受けてメモリセルを選択する行選択信号を生成し、書込みおよび消去モード(消去1と消去2)に応じて、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線WL1〜WLmに印加するともに、スイッチ用トランジスタSB1〜SBmをオン・オフ制御する制御信号を出力する。   Row decoders 200-1 to 200-m provided for each row generate a row selection signal for selecting a memory cell in response to an address signal, and the row decoder 200-1 to 200-m generates the row selection signal according to the write and erase modes (erase 1 and erase 2). The voltage level of the selection signal is selected and applied to the word lines WL1 to WLm, and a control signal for turning on / off the switching transistors SB1 to SBm is output.

列デコーダ300−1〜300−nは、メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられるn個の列デコーダであり、各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力する。第2のレベルシフト回路303は、列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換して出力する。   Column decoders 300-1 to 300-n are n column decoders provided corresponding to the number of bits n in the column direction in the memory cell block, and a column selection signal for selecting one memory cell from each memory cell block. Is output. The second level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoder into a signal of the second signal voltage Vp2 and outputs it.

また、各メモリセルブロックごとに、nビット単位の列選択トランジスタ(CG1−0〜CGn−0、・・・・、CG1−7〜CGn−7)が設けられ、この列選択トランジスタは、第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号(第2の信号電圧Vp2)をゲート入力とし、各メモリセルブロックごとに1つのメモリセルのビット線を選択し、合計8ビット単位のメモリセルを選択する。   Each memory cell block is provided with a column selection transistor (CG1-0 to CGn-0,..., CG1-7 to CGn-7) in units of n bits. The column selection signal (second signal voltage Vp2) output from the level shift circuit is used as a gate input, and a bit line of one memory cell is selected for each memory cell block to select a memory cell in units of 8 bits in total. To do.

この列選択トランジスタにより選択されたメモリセルは、該列選択トランジスタを介して、データ入出力線D0〜D7に接続される。またデータ変換回路400は、1バイト単位の書き込み込みデータの入力信号Din0〜Din7を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、データ入出力線D0〜D7を通してメモリセルのトランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する。また、センスアンプ回路500−0〜500−7は、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力する。   The memory cell selected by the column selection transistor is connected to the data input / output lines D0 to D7 via the column selection transistor. In addition, when the data conversion circuit 400 receives input signals Din0 to Din7 of write data in units of 1 byte and performs data writing and data erasing, it is applied to the drains of the transistors of the memory cells through the data input / output lines D0 to D7. The third voltage signal Vp3 is output. In addition, the sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 amplify the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and output them to the outside.

このような構成により、本発明の不揮発性半導体メモリ素子を使用して、MTPを構成することができる。   With such a configuration, the MTP can be configured using the nonvolatile semiconductor memory element of the present invention.

[第4の実施の形態]
図10は、本発明の第4の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図であり、MTPの例である。
[Fourth embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention, which is an example of MTP.

図10に示す第4の実施の形態では、8ビット単位で書き換えを行うので、レイアウトの配置をより良くするために、メモリセルアレイを、列方向に8ビット単位で分割されたメモリセルブロック101−1〜101−nで構成する。例えば、メモリセルブロック101−1は、列方向に8ビット、行方向にmビットのメモリセルM11−0〜M11−7、・・・、Mm1−0〜Mm1−7で構成される。   In the fourth embodiment shown in FIG. 10, since rewriting is performed in units of 8 bits, in order to improve the layout arrangement, the memory cell array 101- is obtained by dividing the memory cell array in units of 8 bits in the column direction. 1 to 101-n. For example, the memory cell block 101-1 includes memory cells M11-0 to M11-7,..., Mm1-0 to Mm1-7, each having 8 bits in the column direction and m bits in the row direction.

また、ワード単位で消去を行うために、図7に示す不揮発性半導体メモリ装置と同様に、メモリセルのソースは、行毎に共通接続されており、共通ソース線S1〜Smまで同様に共通化される。行デコーダも図8に示す行デコーダ200と同じである。   Further, in order to perform erasing in units of words, as in the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 7, the sources of the memory cells are commonly connected for each row, and the common source lines S1 to Sm are similarly shared. Is done. The row decoder is the same as the row decoder 200 shown in FIG.

このように、第4の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置においては、図10に示すように、メモリセルはMTPとして構成され、メモリセルが各行ごとに列方向に1バイト単位で列選択される8ビット単位のメモリセルブロックで構成されるように配置される。   Thus, in the nonvolatile semiconductor memory device of the fourth embodiment, as shown in FIG. 10, the memory cell is configured as an MTP, and the memory cell is column-selected in units of 1 byte in the column direction for each row. The memory cell blocks are arranged in units of 8 bits.

また、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿ってビット線BIT−0〜BITn−7により共通接続され、各行ごとに設けられるワード線WL1〜WLmにより、各行のメモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGが、それぞれ列方向に沿って共通接続される。   In addition, the drains of the transistors in each memory cell are connected in common by bit lines BIT-0 to BITn-7 along the row direction, and the control gates of the transistors in the memory cells in each row are provided by word lines WL1 to WLm provided for each row. CGs are commonly connected along the column direction.

また、各行ごとに設けられるソース線S1〜Smにより、各行のメモリセルのトランジスタのソースが、列方向に沿って共通接続される。このソース線のそれぞれには、該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するためのスイッチ用トランジスタ209−1〜209−mが設けられる。   Further, the source lines S1 to Sm provided for each row commonly connect the sources of the transistors of the memory cells in each row along the column direction. Each of the source lines is provided with switching transistors 209-1 to 209-m for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V).

各行ごとに設けられる行デコーダ200−1〜200−mは、アドレス信号を受けてメモリセルを選択する行選択信号を生成し、書き込みモードおよび消去モードに応じて、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線WL1〜WLmに印加するとともに、スイッチ用トランジスタ209−1〜209−mをオン・オフ制御する制御信号SB1〜SBmを出力する。   Row decoders 200-1 to 200-m provided for each row generate a row selection signal for selecting a memory cell in response to an address signal, and set the voltage level of the row selection signal according to a write mode and an erase mode. The control signals SB1 to SBm for turning on / off the switching transistors 209-1 to 209-m are output while being selected and applied to the word lines WL1 to WLm.

列デコーダ300−1〜300−nは、メモリセルブロック101−1〜101−nごとに設けられる列デコーダであり、列方向に8ビット単位で1つのメモリセルブロックを選択する。第2のレベルシフト回路303は、列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換して出力する。   The column decoders 300-1 to 300-n are column decoders provided for the memory cell blocks 101-1 to 101-n, and select one memory cell block in units of 8 bits in the column direction. The second level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoder into a signal of the second signal voltage Vp2 and outputs it.

また、各メモリセルブロックごとに、8ビット単位の列選択トランジスタ(CG1−0〜CG1−7、・・・・、CGn−0〜CGn−7)が設けられ、この列選択トランジスタは、第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号COL1〜COLn(第2の信号電圧Vp2)をゲート入力とし、1つのメモリセルブロックのビット線を選択し、8ビット単位のメモリセルを選択する。   Further, column select transistors (CG1-0 to CG1-7,..., CGn-0 to CGn-7) in units of 8 bits are provided for each memory cell block. The column selection signals COL1 to COLn (second signal voltage Vp2) output from the level shift circuit are used as gate inputs to select a bit line of one memory cell block and select a memory cell in units of 8 bits.

この列選択トランジスタにより選択されたメモリセルブロックのビット線は、該列選択トランジスタを介して、データ入出力線D0〜D7に接続される。またデータ変換回路400は、1バイト単位の書き込み込みデータの入力信号Din0〜Din7を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、データ入出力線D0〜D7を通してメモリセルのトランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する。また、センスアンプ回路500−0〜500−7は、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力する。   The bit line of the memory cell block selected by the column selection transistor is connected to the data input / output lines D0 to D7 via the column selection transistor. In addition, when the data conversion circuit 400 receives input signals Din0 to Din7 of write data in units of 1 byte and performs data writing and data erasing, it is applied to the drains of the transistors of the memory cells through the data input / output lines D0 to D7. The third voltage signal Vp3 is output. In addition, the sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 amplify the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and output them to the outside.

これにより、本発明の不揮発性半導体メモリ素子を使用して、MTPを構成することができると共に、メモリセルアレイを列方向に8ビット単位で分割して、8ビット単位でデータの書き込み及び読み出しを行うことができる。   Thus, an MTP can be configured using the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, and the memory cell array is divided in the unit of 8 bits in the column direction, and data is written and read in units of 8 bits. be able to.

[第5の実施の形態]
図11は、本発明の第5の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図11に示す例は、図10に示す不揮発性半導体メモリ装置において、ソース線を2行ずつで共通にしたものである。このようにすると、レイアウト上で、無駄な空き領域がなくなる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 11 is the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 10 in which the source lines are shared by two rows. In this way, there is no useless empty area on the layout.

行デコーダの回路を図12に示す。この図12に示す行デコーダ200Aは、図8の行デコーダ200に対して、制御信号E3Bを追加し、図8に示すインバータ226をNAND回路226Aに変更して、制御信号E3Bを入力する。   A circuit of the row decoder is shown in FIG. The row decoder 200A shown in FIG. 12 adds a control signal E3B to the row decoder 200 of FIG. 8, changes the inverter 226 shown in FIG. 8 to the NAND circuit 226A, and inputs the control signal E3B.

図13に、図12に示す行デコーダの動作表を示す。図13に示す動作表が、図9に示す動作表と異なる点は、非選択セルの消去2のステップである。注目するところを太枠で囲ってある。   FIG. 13 shows an operation table of the row decoder shown in FIG. The operation table shown in FIG. 13 is different from the operation table shown in FIG. 9 in the step 2 of erasing non-selected cells. The area of interest is surrounded by a thick frame.

図8に示す行デコーダの回路では、消去2のステップのとき、非選択のワード線WL2は3V、ソースSはopenになるが、図11に示すメモリセルアレイの構成にすると、ソース線S(1,2)が共通となり、動作表における信号S1,2となるので、信号SB2は“0”でトランジスタ209−2はオフとなるが、信号SB1が“1”なので、トランジスタ209−1がオンとなる。   In the circuit of the row decoder shown in FIG. 8, in the erase 2 step, the unselected word line WL2 is 3V and the source S is open. However, when the memory cell array shown in FIG. , 2) become common and become the signals S1 and S2 in the operation table, so that the signal SB2 is "0" and the transistor 209-2 is turned off, but since the signal SB1 is "1", the transistor 209-1 is turned on. Become.

従って、共通のソース線S(1,2)に印加される信号S1,2が0Vとなり、ワード線WL2が3Vであると、ワード線WL2に繋がるメモリセルがオンとなってしまう。それを避けるために、制御信号E3Bを設け、消去2のときに“0”となるように設定すれば、NAND回路206の出力は“1”となり、201のデコーダ出力が非選択であっても、レベルシフト回路207のワード線WL2への出力信号は0Vとなり、非選択のメモリセルの電流は流れない。   Therefore, when the signals S1 and S2 applied to the common source line S (1,2) are 0V and the word line WL2 is 3V, the memory cell connected to the word line WL2 is turned on. To avoid this, if the control signal E3B is provided and set to be “0” at the time of erasure 2, the output of the NAND circuit 206 becomes “1”, and the decoder output of 201 is not selected. The output signal of the level shift circuit 207 to the word line WL2 is 0V, and the current of the non-selected memory cell does not flow.

ここで、この状態では、消去2のステップ、すなわち、自己収束動作のときに、選択されたワード線WL1に繋がるメモリセルと、隣のワード線WL2に繋がる非選択メモリセルには、同時に、自己収束の電圧、すなわち、ドレインが5V、ゲートが0V、ソースが0Vとなり、消去されているセルには自己収束が起こる。もし、ワード線WL2に繋がるメモリセルが前の状態で、一度自己収束されていると、ここで、2回目の自己収束動作が起こるので、2回自己収束されることになる。   Here, in this state, the memory cell connected to the selected word line WL1 and the non-selected memory cell connected to the adjacent word line WL2 in the erase 2 step, that is, the self-convergence operation, simultaneously The convergence voltage, that is, the drain is 5 V, the gate is 0 V, and the source is 0 V, and self-convergence occurs in the erased cell. If the memory cell connected to the word line WL2 is self-converged once in the previous state, the second self-convergence operation occurs here, so that the self-convergence is performed twice.

しかしながら、図4に示す自己収束動作の特徴を見れば、自己収束の極限は、初期値に収束するので、過剰に自己収束動作が加わっても問題は無い。   However, looking at the characteristics of the self-convergence operation shown in FIG. 4, the limit of self-convergence converges to the initial value, so there is no problem even if the self-convergence operation is excessively added.

このように、第5の実施の形態に示す不揮発性半導体メモリ装置は、図11に示すように、メモリセルはMTPとして構成され、メモリセルが各行ごとに列方向に1バイト単位で列選択される8ビット単位のメモリセルブロックで構成されるように配置される。   Thus, in the nonvolatile semiconductor memory device shown in the fifth embodiment, as shown in FIG. 11, the memory cells are configured as MTP, and the memory cells are column-selected in units of 1 byte in the column direction for each row. The memory cell blocks are arranged in units of 8 bits.

また、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿ってビット線BIT−0〜BITn−7により共通接続され、各行ごとに設けられるワード線WL1〜WLmにより、各行のメモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGが、それぞれ列方向に沿って共通接続される。   In addition, the drains of the transistors in each memory cell are connected in common by bit lines BIT-0 to BITn-7 along the row direction, and the control gates of the transistors in the memory cells in each row are provided by word lines WL1 to WLm provided for each row. CGs are commonly connected along the column direction.

また、2行ごとに設けられるソース線S(1,2)〜S(m−1,m)により、2行のメモリセルのトランジスタのソースが、列方向に沿って共通接続される。このソース線には、一方の行からのオン・オフ信号(例えば、信号SB1)を受けて、ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するための第1のスイッチ用トランジスタ(例えば、スイッチ用トランジスタ209−1)と、他方の行からオン・オフ信号(例えば、信号SB2)を受けて、ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するための第2のスイッチ用トランジスタ(例えば、スイッチ用トランジスタ209−2)が共通に接続される。   In addition, the source lines S (1,2) to S (m-1, m) provided every two rows connect the sources of the transistors of the memory cells in the two rows along the column direction. This source line receives an on / off signal (for example, signal SB1) from one row and receives the first or the first for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V). Whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) in response to an on / off signal (for example, signal SB2) from the switching transistor (for example, switching transistor 209-1) and the other row A second switching transistor (for example, switching transistor 209-2) for selecting is connected in common.

また、各行ごとに設けられる行デコーダ200−1〜200−mは、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、書き込みモードおよび消去モードに応じて、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線WL1〜WLmに印加する。また、行デコーダ200−1〜200−mは、2ずつで対をなしており、一方の行デコーダ(例えば、行デコーダ200−1)から第1のスイッチ用トランジスタ(例えば、スイッチ用トランジスタ209−1)をオン・オフする制御信号(例えば、信号SB1)を出力する。また、他方の行デコーダ(例えば、行デコーダ200−2)から第2のスイッチ用トランジスタ(例えば、209−2)をオン・オフする制御信号(例えば、信号SB2)を出力する。   Also, the row decoders 200-1 to 200-m provided for each row generate a row selection signal for selecting the memory cell in response to the address signal, and the row selection signal of the row selection signal is selected according to the write mode and the erase mode. A voltage level is selected and applied to the word lines WL1 to WLm. The row decoders 200-1 to 200-m are paired in pairs, and one row decoder (for example, the row decoder 200-1) to the first switch transistor (for example, the switch transistor 209-). 1) A control signal (for example, signal SB1) for turning on / off is output. Further, a control signal (for example, signal SB2) for turning on / off the second switching transistor (for example, 209-2) is output from the other row decoder (for example, row decoder 200-2).

列デコーダ300−1〜300−n(図10を参照)は、メモリセルブロック101−1〜101−nごとに設けられる列デコーダであり、列方向に8ビット単位で1つのメモリセルブロックを選択する。第2のレベルシフト回路303は、列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換して出力する。   Column decoders 300-1 to 300-n (see FIG. 10) are column decoders provided for each of the memory cell blocks 101-1 to 101-n, and select one memory cell block in units of 8 bits in the column direction. To do. The second level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoder into a signal of the second signal voltage Vp2 and outputs it.

また、各メモリセルブロックごとに、8ビット単位の列選択トランジスタ(CG1−0〜CG1−7、・・・・、CGn−0〜CGn−7)が設けられ、この列選択トランジスタは、第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号(第2の信号電圧Vp2)をゲート入力とし、1つのメモリセルブロックのメモリセルのビット線を選択し、8ビット単位のメモリセルを選択する。   Further, column select transistors (CG1-0 to CG1-7,..., CGn-0 to CGn-7) in units of 8 bits are provided for each memory cell block. The column selection signal (second signal voltage Vp2) output from the level shift circuit is used as a gate input to select a bit line of a memory cell of one memory cell block and select a memory cell in units of 8 bits.

この列選択トランジスタにより選択されたメモリセルブロックのビット線は、該列選択トランジスタを介して、データ入出力線D0〜D7に接続される。またデータ変換回路400は、1バイト単位の書き込み込みデータの入力信号Din0〜Din7を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、データ入出力線D0〜D7を通してメモリセルのトランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する。また、センスアンプ回路500−0〜500−7は、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力する。   The bit line of the memory cell block selected by the column selection transistor is connected to the data input / output lines D0 to D7 via the column selection transistor. In addition, when the data conversion circuit 400 receives input signals Din0 to Din7 of write data in units of 1 byte and performs data writing and data erasing, it is applied to the drains of the transistors of the memory cells through the data input / output lines D0 to D7. The third voltage signal Vp3 is output. In addition, the sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 amplify the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and output them to the outside.

これにより、本発明の不揮発性半導体メモリ素子を使用して、MTPを構成することができると共に、ソース線を2行ずつ共通にし、レイアウト上で、無駄な空き領域をなくすことができる。   As a result, the nonvolatile semiconductor memory element of the present invention can be used to configure the MTP, and the source lines can be shared by two rows so that a useless empty area on the layout can be eliminated.

なお、第2、第3、第4、および第5の実施の形態において、バイト単位の書込み、消去動作について説明を行ったが、バイト単位に限るものではない。   In the second, third, fourth, and fifth embodiments, the writing and erasing operations in byte units have been described. However, the present invention is not limited to byte units.

例えば、図示しない、列デコーダ一括選択信号を列デコーダ300に入力して、列デコーダ300−1〜300−nを同時に選択するように設定すれば、1つのワード線に接続されるメモリセル、例えばM11−0〜M1n−7(n×8個)の全てが同時に、書込みあるいは消去できる。これにより、所謂、ページ単位での書込み、消去が可能となる。   For example, if a column decoder batch selection signal (not shown) is input to the column decoder 300 and the column decoders 300-1 to 300-n are set to be simultaneously selected, memory cells connected to one word line, for example, All of M11-0 to M1n-7 (n × 8) can be written or erased simultaneously. As a result, so-called page-by-page writing and erasing can be performed.

また、メモリアレイ(メモリセルブロック)の構成は、図6、図7に示す例では、列アドレス単位(nビット)でまとめて配置されているが、図10、図11に示す例では、I/Oビット数単位(ここではバイト単位)でまとめる構成としている。
どちらの方式を採用するかは、レイアウト上の配置の都合も考慮して、判断される。
The configuration of the memory array (memory cell block) is arranged in units of column addresses (n bits) in the examples shown in FIGS. 6 and 7, but in the examples shown in FIGS. / O The number of bits is set in units (here, in bytes).
Which method is adopted is determined in consideration of layout arrangement.

さらには、図10、図11に示す例では、入出力I/O単位として、バイト単位(8ビット)としているが、これは、ワード単位(16ビット)あるいはダブルワード単位(32ビット)、あるいはそれ以上のI/Oビット数で構成しても、主旨および効果は同一である。   Furthermore, in the examples shown in FIGS. 10 and 11, the input / output I / O unit is a byte unit (8 bits), but this is a word unit (16 bits) or a double word unit (32 bits), or Even if it is configured with more I / O bits, the gist and effect are the same.

[第6の実施の形態]
図14は、本発明の第6の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図14に示す例は、図6に示すOTPのメモリセルのレイアウト配置の例を示したものである。すなわち、図1に示すメモリセルをアレイに配置したものである。
[Sixth Embodiment]
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 14 shows an example of the layout arrangement of the OTP memory cell shown in FIG. That is, the memory cells shown in FIG. 1 are arranged in an array.

図14において、ワード線(コントロールゲート)WL1、WL2、WL3・・・をメタル配線により図面上で左右方向(横方向)に通し、ソース線S1、S2を左右方向に通し、ビット線BIT1、BIT2、BIT3・・・を図面上で上下方向(縦方向)に通し、図1に示す不揮発性半導体メモリ(メモリセル)を、上下左右に対称型に配置し、n−wellを互いに共通にして、面積縮小を図っている。このようして、無駄な空きスペースをなくし、効率の良い配置としている。特性的にも、面積的にも最適な配置となる。このレイアウトは、図11に示すソース共通型の不揮発性半導体メモリ装置にも適用できる。   In FIG. 14, word lines (control gates) WL1, WL2, WL3,... Are passed through the metal wiring in the left-right direction (horizontal direction), source lines S1, S2 are passed in the left-right direction, and bit lines BIT1, BIT2 are passed. , BIT3... Are passed in the vertical direction (longitudinal direction) on the drawing, the nonvolatile semiconductor memory (memory cells) shown in FIG. 1 are arranged symmetrically in the vertical and horizontal directions, and the n-well is common to each other. The area is being reduced. In this way, useless empty space is eliminated and the arrangement is efficient. The arrangement is optimal both in terms of characteristics and area. This layout can also be applied to the common source nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.

このように、第6の実施の形態に示す不揮発性半導体メモリ装置においては、メモリセルとして、図1に示す本発明の不揮発性半導体メモリ素子(メモリセル)がOTPとして使用される。   Thus, in the nonvolatile semiconductor memory device shown in the sixth embodiment, the nonvolatile semiconductor memory element (memory cell) of the present invention shown in FIG. 1 is used as an OTP as a memory cell.

そして、このレイアウトで配置されるメモリセルは、例えば、図14において破線で囲った部分Aのメモリセル(ワード線WL1とビット線BIT2とで選択されるメモリセル)に着目して説明すると、図上で上下方向に配置されるトランジスタ形成部3には、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層6とが含まれる。   The memory cells arranged in this layout will be described with a focus on, for example, a memory cell in a portion A surrounded by a broken line in FIG. 14 (a memory cell selected by the word line WL1 and the bit line BIT2). The transistor forming portion 3 arranged in the vertical direction on the top includes a first n-type diffusion layer 5 serving as a drain of the transistor and a gate region portion (first n-type diffusion layer 5 and the first n-type forming a channel of the transistor). 2 and an n-type diffusion layer 6 in the middle) and a second n-type diffusion layer 6 serving as a source of the transistor.

このトランジスタ形成部3の左側に、第1のメタル配線12を上下方向に配置する。このメタル配線12は、トランジスタ形成部3と平行に半導体基板表面から所定の距離を隔て配置され、また、メタル配線12はトランジスタのドレイン(第1のn型拡散層5)とコンタクトにより接続される。この第1のメタル配線12は、ビット線BIT2に接続されている。   On the left side of the transistor formation portion 3, the first metal wiring 12 is arranged in the vertical direction. The metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor forming portion 3 at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and the metal wiring 12 is connected to the drain of the transistor (first n-type diffusion layer 5) through a contact. . The first metal wiring 12 is connected to the bit line BIT2.

トランジスタ形成部3の左側に方形状のn型ウェル2を、所定の幅と深さを持って左右方向に形成する。方形状のフローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域がn型ウェル2の表面に対向し、かつ右端部側の領域がゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6の中間のチャネル形成領域)に対向するように配置される。   A square n-type well 2 is formed on the left side of the transistor forming portion 3 in the left-right direction with a predetermined width and depth. The rectangular floating gate 9 is arranged in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side thereof faces the surface of the n-type well 2, and the region on the right end side is a gate region portion. The first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6 are disposed so as to face each other.

n型ウェル2の左側には、このn型ウェル2のフローティングゲート9と対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持ってp型拡散層15が左右方向に形成される。このp型拡散層15とコントロールゲート配線19はコンタクトにより接続される。このコントロールゲート配線19は、フローティングゲート9に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、また、コンタクトによりp型拡散層15と接続される。コントロールゲート配線19は、共通のワード線WL1に接続される。   On the left side of the n-type well 2, a p-type diffusion layer 15 having a predetermined width and depth is formed in the left-right direction adjacent to the left side of the region facing the floating gate 9 of the n-type well 2. . The p-type diffusion layer 15 and the control gate wiring 19 are connected by a contact. The control gate line 19 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9, and is connected to the p-type diffusion layer 15 by a contact. The control gate line 19 is connected to the common word line WL1.

第2のメタル配線13は、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13はコンタクトにより第2のn型拡散層6に接続される。この第2のメタル配線13は、共通のソース線S1に接続される。   The second metal wiring 13 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to oppose the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor T1, and the second metal wiring 13 13 is connected to the second n-type diffusion layer 6 by a contact. The second metal wiring 13 is connected to the common source line S1.

そして、各メモリセルの配置において、n型ウェル2を互いに共通にして左右に対称に配置される2つのメモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、第2のメタル配線13(ソース線S1)を互いに共通にして下方向に対称に配置される2つのメモリセルとの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、この構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右方向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置する。   In each memory cell arrangement, a second n-type well 2 is shared between two memory cells arranged symmetrically on the left and right, and two memory cells arranged symmetrically on the left and right. Four memory cells serving as the basic unit of this configuration, with a total of four memory cells including two memory cells arranged symmetrically in the downward direction with the metal wiring 13 (source line S1) in common with each other. Are arranged side by side in parallel in the left-right direction, and are also arranged in parallel in the up-down direction.

これにより、本発明の不揮発性半導体メモリ素子を使用して、OTPを構成することができると共に、レイアウト上で、無駄な空き領域をなくすことができる。   As a result, an OTP can be configured using the nonvolatile semiconductor memory element of the present invention, and a useless empty area can be eliminated on the layout.

なお、図14に示す第6の実施の形態では、メモリセル(ビット線BIT2とワード線WL1とで選択されるメモリセル)において、メタル配線12は、トランジスタ形成部3の左側に配置したが、右側に配置しても同様であり、また、真上に配置しても良い。但し、この例では、右側に配置すると、メモリセルサイズがメタル配線12の間隔で決まるので、多少メモリセルサイズが大きくなる場合がある。   In the sixth embodiment shown in FIG. 14, in the memory cell (the memory cell selected by the bit line BIT2 and the word line WL1), the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor formation unit 3. The same applies to the arrangement on the right side, and may also be arranged directly above. However, in this example, when the memory cell is arranged on the right side, the memory cell size is determined by the interval between the metal wirings 12, so that the memory cell size may be somewhat increased.

[第7の実施の形態]
図15は、本発明の第7の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図1に示す第1の実施の形態のメモリセルに対して、n−wellを省略して、さらに面積縮小効果を出したものである。
[Seventh Embodiment]
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh embodiment of the present invention. In the memory cell of the first embodiment shown in FIG. 1, the n-well is omitted, and an area reduction effect is further obtained.

図15(A)は平面図、図15(B)はB−B’に沿った断面図を示している。図15に示すメモリセルが、図1に示すメモリセルと構成上異なるのは、図1(A)に示すn−Well(n型ウェル)2を省略して、その代わり図15(B)に示すD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ21を設け、p型拡散層15をn型拡散層15´に変更した点である。すなわち、図1に示すトランジスタ形成部3内の、トランジスタT1のドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部(第1の拡散層5と第2の拡散層6の中間の領域)と、第2のn型拡散層6の配置が同じであり、また、メタル配線12、13、コントロールゲート配線等についても同様である。また、図1(B)に示す等価回路も同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 15A is a plan view, and FIG. 15B is a cross-sectional view along B-B ′. The memory cell shown in FIG. 15 is structurally different from the memory cell shown in FIG. 1 except that the n-well (n-type well) 2 shown in FIG. 1A is omitted and the memory cell shown in FIG. The D-type (depletion-type) channel implanter 21 is provided, and the p-type diffusion layer 15 is changed to an n-type diffusion layer 15 ′. That is, in the transistor formation portion 3 shown in FIG. 1, the first n-type diffusion layer 5 that becomes the drain of the transistor T1 and the gate region portion (the first diffusion layer 5 and the second diffusion region) that forms the channel of the transistor. The middle region of the layer 6) and the arrangement of the second n-type diffusion layer 6 are the same, and the same applies to the metal wirings 12, 13 and the control gate wiring. The same applies to the equivalent circuit shown in FIG. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.

このように、第7の実施の形態で示すメモリセルにおいては、n−wellを省略したため、キャパシタ14のゲート下にはD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ21を行い、効率よくカップリングを行えるようにしている。標準CMOSプロセスに対して、Dタイプのチャネルインプラが必要であるが、インプラ工程の追加なので、総工程に対して微増ですむため、プロセスの煩雑さの負荷にはならない。   As described above, in the memory cell shown in the seventh embodiment, since the n-well is omitted, a D-type (depletion-type) channel implant 21 is provided under the gate of the capacitor 14 so that the coupling is efficiently performed. Can be done. D-type channel implantation is required for the standard CMOS process, but since the implantation process is added, the total number of processes can be increased slightly, so that the process is not burdened.

なお、第7の実施の形態において、前述のトランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層はn型拡散層5が、前述の第2のn型拡散層はn型拡散層6が、第3のn型拡散層はn型拡散層15´がそれぞれ相当する。また、前述の第1のメタル配線はメタル配線12が、前述の第2のメタル配線はメタル配線13がそれぞれ相当する。   In the seventh embodiment, the n-type diffusion layer 5 is the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, and the n-type diffusion layer 6 is the second n-type diffusion layer. Each of the n-type diffusion layers 3 corresponds to an n-type diffusion layer 15 ′. The first metal wiring corresponds to the metal wiring 12, and the second metal wiring corresponds to the metal wiring 13.

そして、半導体基板表面上の第1の方向(図上において上下方向)に、トランジスタ形成部3を配置し、このトランジスタ形成部3は、上から順番に、トランジスタT1のドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタT1のチャネルを形成するゲート領域部(第1の拡散層5と第2の拡散層6の中間の領域)と、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6とが配置される。   Then, the transistor forming portion 3 is arranged in a first direction (vertical direction in the drawing) on the surface of the semiconductor substrate, and the transistor forming portion 3 is a first n serving as the drain of the transistor T1 in order from the top. Type diffusion layer 5, a gate region (a region between the first diffusion layer 5 and the second diffusion layer 6) that forms the channel of the transistor T 1, and a second n-type diffusion layer that becomes the source of the transistor T 1 6 are arranged.

このトランジスタ形成部3の左側に、メタル配線12を上下方向に配置する。このメタル配線12は、トランジスタ形成部3と平行に半導体基板表面から所定の距離を隔て配置され、また、メタル配線12はトランジスタのドレイン(第1のn型拡散層5)とコンタクトにより接続される。   On the left side of the transistor forming portion 3, the metal wiring 12 is arranged in the vertical direction. The metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor forming portion 3 at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and the metal wiring 12 is connected to the drain of the transistor (first n-type diffusion layer 5) through a contact. .

また、トランジスタ形成部3の左側に方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ21を、所定の幅と深さを持って左右方向に形成する。方形状のフローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域がチャネルインプラ21の表面に対向し、かつ右端部側の領域がゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6の中間のチャネル形成領域)に対向するように配置される。   In addition, a square-shaped D-type channel implanter 21 is formed on the left side of the transistor formation portion 3 in the left-right direction with a predetermined width and depth. The rectangular floating gate 9 is disposed in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side thereof faces the surface of the channel implanter 21, and the region on the right end side is a gate region portion ( The first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6 are disposed so as to face each other).

チャネルインプラ21の左側には、このチャネルインプラ21に隣接して、n型拡散層15´が左右方向に形成され、このn型拡散層15´とコントロールゲート配線19とがコンタクトにより接続される。コントロールゲート配線19は、フローティングゲート9に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、また、コンタクト16によりn型拡散層15´と接続される。第2のメタル配線13は、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、このメタル配線13はコンタクト11により第2のn型拡散層6に接続される。   On the left side of the channel implanter 21, an n-type diffusion layer 15 ′ is formed in the left-right direction adjacent to the channel implanter 21, and the n-type diffusion layer 15 ′ and the control gate wiring 19 are connected by a contact. The control gate line 19 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9, and is connected to the n-type diffusion layer 15 ′ by the contact 16. The second metal wiring 13 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer 6 that becomes the source of the transistor T1, and the metal wiring 13 is a contact. 11 is connected to the second n-type diffusion layer 6.

このような構成により、標準ロジックのCMOSプロセスで不揮発性メモリが実現できると共に、OTPまたはMTPを実現できる。また、面積の大きくなるキャパシタ(フローティングゲートと半導体基板表面で形成されるキャパシタ)をコンパクトに配置して面積を最小限にすることができる。さらに、図1に示すメモリセルに対して、n−wellを省略して、さらに面積縮小効果を出すことができる。   With such a configuration, a non-volatile memory can be realized by a standard logic CMOS process, and OTP or MTP can be realized. In addition, a capacitor having a large area (a capacitor formed on the surface of the floating gate and the semiconductor substrate) can be compactly arranged to minimize the area. Furthermore, n-well can be omitted from the memory cell shown in FIG.

なお、図15に示す第7の実施の形態では、メタル配線12を、トランジスタ形成部30の左側に配置したが、右側に配置することもできるし、真上に配置することもできる。。   In the seventh embodiment shown in FIG. 15, the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor formation portion 30, but it can be arranged on the right side or can be arranged directly above. .

[第8の実施の形態]
図16は、本発明の第8の実施の形態にかかわる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図16に示す不揮発性半導体メモリ装置は、図15に示す不揮発性半導体メモリ素子(メモリセル)をアレイ上に配置したものである。
[Eighth Embodiment]
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the eighth embodiment of the present invention. The nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 16 has the nonvolatile semiconductor memory elements (memory cells) shown in FIG. 15 arranged on an array.

図14に示す不揮発性半導体メモリ装置と同様にメモリセルを上下左右対称に配置し、n−wellを省略した分、面積縮小が図られている。   Similarly to the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 14, the memory cells are arranged symmetrically in the vertical and horizontal directions, and the area is reduced by omitting the n-well.

このように、第8の実施の形態に示す不揮発性半導体メモリ装置においては、メモリセルは、例えば、図16において破線で囲った部分Aのメモリセル(ワード線WL1とビット線BIT2とで選択されるメモリセル)に着目して説明すると、図上で上下方向に配置されるトランジスタ形成部3に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層6とが含まれる。   As described above, in the nonvolatile semiconductor memory device shown in the eighth embodiment, the memory cell is selected by, for example, the memory cell in the portion A surrounded by the broken line in FIG. 16 (the word line WL1 and the bit line BIT2). In view of the memory cell), in the transistor forming portion 3 arranged in the vertical direction in the figure, the first n-type diffusion layer 5 that becomes the drain of the transistor and the gate region portion that forms the channel of the transistor (An intermediate region between the first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6) and the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor are included.

このトランジスタ形成部3の左側に、第1のメタル配線12が、トランジスタ形成部3と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置される。この第1のメタル配線12は、ビット線BIT2に接続されている。   On the left side of the transistor formation portion 3, the first metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor formation portion 3 and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate. The first metal wiring 12 is connected to the bit line BIT2.

また、半導体基板上において、前記トランジスタ形成部3の左側に、図示しないD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ(図15(B)のチャネルインプラ21を参照)が、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される。   In addition, on the semiconductor substrate, a D-type (depletion-type) channel implanter (see channel implanter 21 in FIG. 15B) (not shown) is provided on the left side of the transistor forming portion 3 with a predetermined width and depth. Is formed in the left-right direction.

フローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前述のチャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域がトランジスタ形成部3のゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)に対向するように配置される。   The floating gate 9 is arranged in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side is the gate region of the transistor formation portion 3. It arrange | positions so that a part (intermediate area | region of the 1st n type diffused layer 5 and the 2nd n type diffused layer 6) may be opposed.

チャネルインプラの左側には、このチャネルインプラに隣接してn型拡散層15´が設けられる。また、コントロールゲート配線19が、フローティングゲート9に対向するようにして、半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置される。このコントロールゲート配線19はワード線WL1に接続される。また、第2のメタル配線13が、第2のn型拡散層6に対向するようにして、半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13は、第2のn型拡散層6とコンタクトにより接続される。この第2のメタル配線13は、ソース線S1に接続される。   On the left side of the channel implanter, an n-type diffusion layer 15 'is provided adjacent to the channel implanter. Further, the control gate line 19 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9. The control gate line 19 is connected to the word line WL1. Further, the second metal wiring 13 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer 6, and the second metal wiring 13 is The second n-type diffusion layer 6 is connected by a contact. The second metal wiring 13 is connected to the source line S1.

そして、メモリセルアレイの配置において、n型拡散層15´を共有するように2つのメモリセルを左右対称に配置し(図上で左側のメモリセル)、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、ソース線S1を共有するようにして、上下方向に2つのメモリセルを対称に配置し(図上で下側の2つのメモリセル)、これらの4つのメモリセルを基本単位として、左右方向にメモリセルアレイとして配列する。そして、左右方向に配列されたメモリセルアレイを上下方向にも平行に並べて配置する。   Then, in the arrangement of the memory cell array, two memory cells are arranged symmetrically so as to share the n-type diffusion layer 15 ′ (the left memory cell in the figure), and the two memories arranged symmetrically on the left and right Two memory cells are arranged symmetrically in the vertical direction so as to share the source line S1 with respect to the cells (lower two memory cells in the figure), and these four memory cells are used as a basic unit. The memory cell array is arranged in the left-right direction. The memory cell arrays arranged in the left-right direction are also arranged in parallel in the up-down direction.

このような構成により、2つの行のメモリセルにおいてソース線を共有する場合のレイアウトにおいて、メモリセルを効率的に配置し、メモリセルアレイの配置面積を低減することができる。   With such a configuration, the memory cells can be efficiently arranged and the arrangement area of the memory cell array can be reduced in the layout in which the source lines are shared by the memory cells in two rows.

なお、図16に示す第8の実施の形態では、メモリセル(ビット線BIT2とワード線WL1とで選択されるメモリセル)において、メタル配線12は、トランジスタ形成部3の左側に配置したが、右側に配置しても同様であり、また、真上に配置しても良い。但し、この例では、右側に配置すると、メモリセルサイズがメタル配線12の間隔で決まるので、多少メモリセルサイズが大きくなる場合がある。   In the eighth embodiment shown in FIG. 16, in the memory cell (the memory cell selected by the bit line BIT2 and the word line WL1), the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor formation unit 3. The same applies to the arrangement on the right side, and may also be arranged directly above. However, in this example, when the memory cell is arranged on the right side, the memory cell size is determined by the interval between the metal wirings 12, so that the memory cell size may be somewhat increased.

[第9の実施の形態]
図17は、本発明の第9の実施の形態にかかわる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図17のフローティングゲートの形状に対して、トランジスタチャネル部分の幅よりキャパシタ部分の幅を広くして、無駄な空間を削減して、さらに面積の縮小を図ったものである。
[Ninth Embodiment]
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the ninth embodiment of the present invention. In contrast to the shape of the floating gate in FIG. 17, the width of the capacitor portion is made wider than the width of the transistor channel portion, the useless space is reduced, and the area is further reduced.

すなわち、このレイアウトで配置されるメモリセルは、例えば、図17において破線で囲った部分Aのメモリセル(ワード線WL1とビット線BIT2とで選択されるメモリセル)に着目して説明すると、図上で上下方向に配置されるトランジスタ形成部3には、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層6とが含まれる。   That is, for example, the memory cells arranged in this layout will be described by focusing on the memory cells in the portion A surrounded by the broken line in FIG. 17 (memory cells selected by the word line WL1 and the bit line BIT2). The transistor forming portion 3 arranged in the vertical direction on the top includes a first n-type diffusion layer 5 serving as a drain of the transistor and a gate region portion (first n-type diffusion layer 5 and the first n-type forming a channel of the transistor). 2 and an n-type diffusion layer 6 in the middle) and a second n-type diffusion layer 6 serving as a source of the transistor.

このトランジスタ形成部3の左側に、第1のメタル配線12が、トランジスタ形成部3と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置される。この第1のメタル配線12は、ビット線BIT2に接続されている。   On the left side of the transistor formation portion 3, the first metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor formation portion 3 and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate. The first metal wiring 12 is connected to the bit line BIT2.

また、半導体基板上において、前記トランジスタ形成部3の左側に、図示しないD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ(図15(B)のチャネルインプラ21を参照)が、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される。   In addition, on the semiconductor substrate, a D-type (depletion-type) channel implanter (see channel implanter 21 in FIG. 15B) (not shown) is provided on the left side of the transistor forming portion 3 with a predetermined width and depth. Is formed in the left-right direction.

フローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前述のチャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域がトランジスタ形成部3のゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)に対向するように配置される。また、このフローティングゲート9には、左端部の領域に方形状の面積拡張部9Aを備えており、この面積拡張部9Aによりキャパシタの容量を大きくするように構成されている。   The floating gate 9 is arranged in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side is the gate region of the transistor formation portion 3. It arrange | positions so that a part (intermediate area | region of the 1st n type diffused layer 5 and the 2nd n type diffused layer 6) may be opposed. The floating gate 9 is provided with a square area expanding portion 9A in the left end region, and the area expanding portion 9A is configured to increase the capacitance of the capacitor.

チャネルインプラの左側には、このチャネルインプラに隣接してn型拡散層15´が設けられる。また、コントロールゲート配線19が、フローティングゲート9に対向するようにして、半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置される。このコントロールゲート配線19はワード線WL1に接続される。また、第2のメタル配線13が、第2のn型拡散層6に対向するようにして、半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13は、第2のn型拡散層6とコンタクトにより接続される。この第2のメタル配線13は、ソース線S1に接続される。   On the left side of the channel implanter, an n-type diffusion layer 15 'is provided adjacent to the channel implanter. Further, the control gate line 19 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9. The control gate line 19 is connected to the word line WL1. Further, the second metal wiring 13 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer 6, and the second metal wiring 13 is The second n-type diffusion layer 6 is connected by a contact. The second metal wiring 13 is connected to the source line S1.

そして、メモリセルアレイの配置において、n型拡散層15´を共有するように2つのメモリセルを左右対称に配置し(図上で左側のメモリセル)、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、ソース線S1を共有するようにして、上下方向に2つのメモリセルを対称に配置し(図上で下側の2つのメモリセル)、これらの4つのメモリセルを構成に基本単位として、左右方向にメモリセルアレイとして配列する。そして、左右方向に配列されたメモリセルアレイを上下方向にも平行に並べて配置する。   Then, in the arrangement of the memory cell array, two memory cells are arranged symmetrically so as to share the n-type diffusion layer 15 ′ (the left memory cell in the figure), and the two memories arranged symmetrically on the left and right Two memory cells are arranged symmetrically in the vertical direction so as to share the source line S1 with respect to the cells (the two lower memory cells in the figure), and these four memory cells are basically configured. As a unit, the memory cell array is arranged in the left-right direction. The memory cell arrays arranged in the left-right direction are also arranged in parallel in the up-down direction.

このような構成により、2つの行のメモリセルにおいてソース線を共有する場合のレイアウトにおいて、メモリセルを効率的に配置し、メモリセルアレイの配置面積を低減することができる。   With such a configuration, the memory cells can be efficiently arranged and the arrangement area of the memory cell array can be reduced in the layout in which the source lines are shared by the memory cells in two rows.

なお、図17に示す第9の実施の形態では、メモリセル(ビット線BIT2とワード線WL1とで選択されるメモリセル)において、メタル配線12は、トランジスタ形成部3の左側に配置したが、右側に配置しても同様であり、また、真上に配置しても良い。但し、この例では、右側に配置すると、メモリセルサイズがメタル配線12の間隔で決まるので、多少メモリセルサイズが大きくなる場合がある。   In the ninth embodiment shown in FIG. 17, in the memory cell (the memory cell selected by the bit line BIT2 and the word line WL1), the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor formation unit 3. The same applies to the arrangement on the right side, and may also be arranged directly above. However, in this example, when the memory cell is arranged on the right side, the memory cell size is determined by the interval between the metal wirings 12, so that the memory cell size may be somewhat increased.

[第10の実施の形態]
図18は、本発明の第10の実施の形態にかかわる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図7に示す不揮発性半導体メモリ装置の回路構成、および図10に示す不揮発性半導体メモリ装置の回路構成に対応したレイアウト配置例であり、例えば、ソース線S1がワード線WL1に対応して配置され、同様に、ソース線S2、S3、S4がワード線WL2、WL2、WL4に対応して配置される。すなわち、ソース線がワード線毎に独立した場合のレイアウトである。
[Tenth embodiment]
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the tenth embodiment of the present invention. 7 is a layout arrangement example corresponding to the circuit configuration of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 7 and the circuit configuration of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 10, for example, the source line S1 is arranged corresponding to the word line WL1. Similarly, source lines S2, S3 and S4 are arranged corresponding to word lines WL2, WL2 and WL4. That is, the layout is when the source line is independent for each word line.

このレイアウトで配置されるメモリセルは、例えば、図18において破線で囲った部分Aのメモリセル(ワード線WL3とビット線BIT2とで選択されるメモリセル)に着目して説明すると、図上で上下方向に配置されるトランジスタ形成部3には、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層6とが配置される。   The memory cells arranged in this layout will be described by focusing on the memory cell in the portion A surrounded by the broken line in FIG. 18 (memory cell selected by the word line WL3 and the bit line BIT2). The transistor forming portion 3 arranged in the vertical direction includes a first n-type diffusion layer 5 serving as a drain of the transistor and a gate region portion (the first n-type diffusion layer 5 and the second n-type forming a channel of the transistor). An intermediate region between the n-type diffusion layer 6 and the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor is disposed.

このトランジスタ形成部3の左側に、第1のメタル配線12が、トランジスタ形成部3と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置される。この第1のメタル配線12は、ビット線BIT2に接続されている。   On the left side of the transistor formation portion 3, the first metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor formation portion 3 and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate. The first metal wiring 12 is connected to the bit line BIT2.

また、半導体基板上において、前記トランジスタ形成部3の左側に、図示しないD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ(図15(B)のチャネルインプラ21を参照)が、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される。   In addition, on the semiconductor substrate, a D-type (depletion-type) channel implanter (see channel implanter 21 in FIG. 15B) (not shown) is provided on the left side of the transistor forming portion 3 with a predetermined width and depth. Is formed in the left-right direction.

フローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域がチャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域がトランジスタ形成部3のゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)に対向するように配置される。また、このフローティングゲート9には、左端部の領域に方形状の面積拡張部9Aを備えており、この面積拡張部9Aによりキャパシタの容量を大きくするように構成されている。   The floating gate 9 is disposed in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side is the gate region portion of the transistor formation portion 3 ( The first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6 are disposed so as to face each other. The floating gate 9 is provided with a square area expanding portion 9A in the left end region, and the area expanding portion 9A is configured to increase the capacitance of the capacitor.

チャネルインプラの左側には、このチャネルインプラに隣接してn型拡散層15´が設けられる。また、コントロールゲート配線19が、フローティングゲート9に対向するようにして、半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置される。このコントロールゲート配線19はワード線WL3に接続される。また、第2のメタル配線13が、第2のn型拡散層6に対向するようにして、半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13は、第2のn型拡散層6とコンタクトにより接続される。   On the left side of the channel implanter, an n-type diffusion layer 15 'is provided adjacent to the channel implanter. Further, the control gate line 19 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9. The control gate line 19 is connected to the word line WL3. Further, the second metal wiring 13 is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer 6, and the second metal wiring 13 is The second n-type diffusion layer 6 is connected by a contact.

そして、メモリセルアレイの配置において、n型拡散層15´を共有するように2つのメモリセルを左右対称に配置し(図上で左側のメモリセル)、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して上下方向に2つのメモリセルを対称に配置し(図上で上側のメモリセル)、これらの4つのメモリセルを単位として、左右方向にメモリセルアレイとして配列する。そして、左右方向に配列されたメモリセルアレイを上下方向に平行に並べて配置する。   Then, in the arrangement of the memory cell array, two memory cells are arranged symmetrically so as to share the n-type diffusion layer 15 ′ (the left memory cell in the figure), and the two memories arranged symmetrically on the left and right Two memory cells are arranged symmetrically in the vertical direction with respect to the cells (the upper memory cell in the figure), and these four memory cells are arranged as a memory cell array in the left-right direction. Then, the memory cell arrays arranged in the left-right direction are arranged in parallel in the up-down direction.

このような構成により、ソース線がワード線毎に独立した場合のレイアウトにおいて、メモリセルを効率的に配置し、メモリセルアレイの配置面積を低減することができる。   With such a configuration, in the layout in which the source line is independent for each word line, the memory cells can be efficiently arranged and the arrangement area of the memory cell array can be reduced.

なお、図18に示す第10の実施の形態では、メモリセル(ビット線BIT2とワード線WL3とで選択されるメモリセル)において、メタル配線12は、トランジスタ形成部3の左側に配置したが、右側に配置しても同様であり、また、真上に配置しても良い。但し、この例では、右側に配置すると、メモリセルサイズがメタル配線12の間隔で決まるので、多少メモリセルサイズが大きくなる場合がある。   In the tenth embodiment shown in FIG. 18, in the memory cell (the memory cell selected by the bit line BIT2 and the word line WL3), the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor formation unit 3. The same applies to the arrangement on the right side, and may also be arranged directly above. However, in this example, when the memory cell is arranged on the right side, the memory cell size is determined by the interval between the metal wirings 12, so that the memory cell size may be somewhat increased.

[第11の実施の形態]   [Eleventh embodiment]

図19は、本発明の第11の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図に示す不揮発性半導体メモリ装置は、図6に示す第2の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置を変形した例である。
図19に示す不揮発性半導体メモリ装置が、図6に示す不揮発性半導体メモリ装置と構成上異なるのは、メモリセルブロックの構成が異なる点である。すなわち、図6に示す例では、メモリアレイを列方向にI/Oビット数(図の例では8ビット)に応じて8分割し、列方向にnビットの単位(アドレス単位)のメモリセルブロック100−0〜100−7を構成している。一方、図19に示す第11の実施の形態では、メモリセルアレイをI/Oビット数(図の例では8ビット)の単位で列方向に分割している。すなわち、メモリセルアレイに対して、8ビット単位で書き換えを行うので、レイアウトの配置をより良くするために、メモリセルアレイを、列方向に8ビット単位(I/O単位)で分割されたメモリセルブロック101−1〜101−nで構成する。例えば、メモリセルブロック101−1は、列方向に8ビット、行方向にmビットのメモリセルM11−0〜M11−7、・・・、Mm1−0〜Mm1−7で構成される。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the eleventh embodiment of the present invention. The nonvolatile semiconductor memory device shown in the figure is a modified example of the nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment shown in FIG.
The nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 19 is different in configuration from the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 6 in that the configuration of the memory cell block is different. That is, in the example shown in FIG. 6, the memory array is divided into eight in the column direction according to the number of I / O bits (8 bits in the example in the figure), and the memory cell block is in n-bit units (address units) in the column direction. 100-0 to 100-7 are configured. On the other hand, in the eleventh embodiment shown in FIG. 19, the memory cell array is divided in the column direction in units of the number of I / O bits (8 bits in the example in the figure). That is, since the memory cell array is rewritten in units of 8 bits, the memory cell block is divided in units of 8 bits (I / O units) in the column direction in order to improve the layout arrangement. 101-1 to 101-n. For example, the memory cell block 101-1 includes memory cells M11-0 to M11-7,..., Mm1-0 to Mm1-7, each having 8 bits in the column direction and m bits in the row direction.

このように、第11実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置においては、メモリセルはMTPとして構成され、メモリセルが各行ごとに列方向に1バイト単位(I/Oビット数の単位)で列選択されるメモリセルブロックで構成されるように配置される。   Thus, in the nonvolatile semiconductor memory device of the eleventh embodiment, the memory cell is configured as an MTP, and the memory cell is column-selected in units of 1 byte (I / O bit number) in the column direction for each row. The memory cell block is arranged.

そして、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿ってビット線BIT1−0〜BITn−7により共通接続され、各行ごとに設けられるワード線WL1〜WLmにより、各行のメモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGが、それぞれ列方向に沿って共通接続される。   The drains of the transistors in each memory cell are connected in common by bit lines BIT1-0 to BITn-7 along the row direction, and the control gates of the transistors in the memory cells in each row are provided by word lines WL1 to WLm provided for each row. CGs are commonly connected along the column direction.

また、ソース線S1により、各行のメモリセルのトランジスタのソースが共通接続される。このソース線S1は、GND(“0”V)に接地される。   Further, the sources of the transistors of the memory cells in each row are commonly connected by the source line S1. The source line S1 is grounded to GND (“0” V).

各行ごとに設けられる行デコーダ200−1〜200−mは、アドレス信号を受けてメモリセルを選択する行選択信号を生成し、書き込みモードおよび消去モードに応じて、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線WL1〜WLmに印加する。   Row decoders 200-1 to 200-m provided for each row generate a row selection signal for selecting a memory cell in response to an address signal, and set the voltage level of the row selection signal according to a write mode and an erase mode. Select and apply to word lines WL1-WLm.

列デコーダ300−1〜300−nは、メモリセルブロック101−1〜101−nごとに設けられる列デコーダであり、列方向に8ビット単位で1つのメモリセルブロックを選択する。第2のレベルシフト回路303は、列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換して出力する。   The column decoders 300-1 to 300-n are column decoders provided for the memory cell blocks 101-1 to 101-n, and select one memory cell block in units of 8 bits in the column direction. The second level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoder into a signal of the second signal voltage Vp2 and outputs it.

また、各メモリセルブロックごとに、8ビット単位の列選択トランジスタ(CG1−0〜CG1−7、・・・・、CGn−0〜CGn−7)が設けられ、この列選択トランジスタは、第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号(第2の信号電圧Vp2)をゲート入力とし、1つのメモリセルブロックのビット線を選択し、8ビット単位のメモリセルを選択する。   Further, column select transistors (CG1-0 to CG1-7,..., CGn-0 to CGn-7) in units of 8 bits are provided for each memory cell block. A column selection signal (second signal voltage Vp2) output from the level shift circuit is used as a gate input to select a bit line of one memory cell block and select a memory cell in units of 8 bits.

この列選択トランジスタにより選択されたメモリセルブロックのビット線は、当該列選択トランジスタを介して、データ入出力線D0〜D7に接続される。またデータ変換回路400は、1バイト単位の書き込み込みデータの入力信号Din0〜Din7を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、データ入出力線D0〜D7を通してメモリセルのトランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する。また、センスアンプ回路500−0〜500−7は、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力する。   The bit line of the memory cell block selected by the column selection transistor is connected to the data input / output lines D0 to D7 via the column selection transistor. In addition, when the data conversion circuit 400 receives input signals Din0 to Din7 of write data in units of 1 byte and performs data writing and data erasing, it is applied to the drains of the transistors of the memory cells through the data input / output lines D0 to D7. The third voltage signal Vp3 is output. In addition, the sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 amplify the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and output them to the outside.

これにより、本発明の不揮発性半導体メモリ素子を使用して、MTPを構成することができると共に、メモリセルアレイを列方向に8ビット単位で分割して、8ビット単位でデータの書き込み及び読み出しを行うことができる。   Thus, an MTP can be configured using the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, and the memory cell array is divided in the unit of 8 bits in the column direction, and data is written and read in units of 8 bits. be able to.

なお、図19に示す例では、メモリセルアレイを列方向に、8ビット単位でn個に分割する例について説明したが、これに限られず、I/Oビット数の要求仕様に応じて、ワード単位(16ビットセル)あるいは、ダブルワード(32ビットセル)等の任意のビット数の単位で分割することができる。   In the example shown in FIG. 19, the example in which the memory cell array is divided into n pieces in units of 8 bits in the column direction has been described. However, the present invention is not limited to this. (16-bit cell) or any number of bits such as a double word (32-bit cell) can be used.

[第12の実施の形態]
図20は、本発明の第12の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図に示す不揮発性半導体メモリ装置は、図11に示す第5の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置を変形した例である。
[Twelfth embodiment]
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the twelfth embodiment of the present invention. The nonvolatile semiconductor memory device shown in the figure is a modified example of the nonvolatile semiconductor memory device of the fifth embodiment shown in FIG.

図20に示す不揮発性半導体メモリ装置が、図11に示す不揮発性半導体メモリ装置と構成上異なるのは、メモリセルブロックの構成が異なる点である。すなわち、図11に示す例では、メモリセルアレイを列方向にI/Oビット数(8ビット)の単位で分割してメモリセルブロックを構成している。一方、図20に示す例は、メモリアレイを列方向にI/Oビット数(図の例では8ビット)に応じて8分割し、列方向にnビットおよび行方向にmビットの単位のメモリセルブロック100−0〜100−7を構成している。すなわち、メモリセルはM11−0〜M1n−0、・・・・、M11−7〜M1n−7というように、列方向にnビットのアドレス単位でまとめて、メモリセルブロック100−0〜100−7までを構成する。   The non-volatile semiconductor memory device shown in FIG. 20 differs from the non-volatile semiconductor memory device shown in FIG. 11 in the configuration of the memory cell block. That is, in the example shown in FIG. 11, the memory cell array is divided into units of the number of I / O bits (8 bits) in the column direction to constitute a memory cell block. On the other hand, in the example shown in FIG. 20, the memory array is divided into 8 according to the number of I / O bits in the column direction (8 bits in the example in the figure), and the memory in units of n bits in the column direction and m bits in the row direction. The cell blocks 100-0 to 100-7 are configured. That is, the memory cells M11-0 to M1n-0,..., M11-7 to M1n-7 are grouped in n-bit address units in the column direction to form memory cell blocks 100-0 to 100-. Configure up to 7.

列デコーダ300−1〜300−nは、各メモリセルブロック100−0〜100−7のアドレス幅nビットに対向して設けられるn個の列デコーダである。この列デコーダ300−1〜300−nは、それぞれアドレスデコーダ301、インバータ302およびレベルシフト回路303で構成される。レベルシフト回路303は、列デコーダ300−1〜300−nから出力され列選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する。   The column decoders 300-1 to 300-n are n column decoders provided to face the address width n bits of the memory cell blocks 100-0 to 100-7. Each of the column decoders 300-1 to 300-n includes an address decoder 301, an inverter 302, and a level shift circuit 303. The level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoders 300-1 to 300-n into the second signal voltage Vp2.

列選択トランジスタCG1−0〜CGn−0、・・・、CG1−7〜CGn−7は、メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2(信号COL1〜COLn)をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、合計8ビット(I/Oビット数)のメモリセルのビット線を選択する。   Column selection transistors CG1-0 to CGn-0,... CG1-7 to CGn-7 are n-bit unit column selection transistors provided for each of the memory cell blocks, and are used for the second level shift. A second signal voltage Vp2 (signals COL1 to COLn) output from the circuit is used as a gate input, a bit line of one memory cell is selected from each memory cell block, and a total of 8 bits (number of I / O bits) memory Select the bit line of the cell.

行デコーダ200−1〜200−mの構成は、図11に示す行デコーダと同じ構成のもである。また、メモリセルブロックにおけるビット線BIT1−0〜BITn−7の接続方法、ワード線WL1〜WLmの接続方法、ソース線S(1,2)〜S(m−1,m)、スイッチ用トランジスタ209−1、209−2〜209−(m−1)、209−mの接続方法も図11に示す回路と同様である。   The configuration of the row decoders 200-1 to 200-m is the same as that of the row decoder shown in FIG. In addition, the connection method of the bit lines BIT1-0 to BITn-7, the connection method of the word lines WL1 to WLm, the source lines S (1,2) to S (m-1, m), the switching transistor 209 in the memory cell block. -1, 209-2 to 209- (m-1), 209-m are connected in the same manner as the circuit shown in FIG.

すなわち、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿ってビット線BIT1−0〜BITn−7により共通接続され、各行ごとに設けられるワード線WL1〜WLmにより、各行のメモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGが、それぞれ列方向に沿って共通接続される。   That is, the drains of the transistors in each memory cell are connected in common by bit lines BIT1-0 to BITn-7 along the row direction, and the control gates of the transistors in the memory cells in each row are provided by word lines WL1 to WLm provided for each row. CGs are commonly connected along the column direction.

また、2行ごとに設けられるソース線S(1,2)〜S(m−1,m)により、対となる2行のメモリセルのトランジスタのソースが、列方向に沿って共通接続される。このソース線には、一方の行からのオン・オフ信号(例えば、信号SB1)を受けて、ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するための第1のスイッチ用トランジスタ(例えば、スイッチ用トランジスタ209−1)と、他方の行からオン・オフ信号(例えば、信号SB2)を受けて、ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するための第2のスイッチ用トランジスタ(例えば、スイッチ用トランジスタ209−2)が共通に接続される。   Further, the source lines S (1,2) to S (m-1, m) provided for every two rows connect the sources of the transistors of the memory cells in the two rows in common along the column direction. . This source line receives an on / off signal (for example, signal SB1) from one row and receives the first or the first for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V). Whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) in response to an on / off signal (for example, signal SB2) from the switching transistor (for example, switching transistor 209-1) and the other row A second switching transistor (for example, switching transistor 209-2) for selecting is connected in common.

また、各行ごとに設けられる行デコーダ200−1〜200−mは、アドレス信号を受けてメモリセルを選択する行選択信号を生成し、書き込みモードおよび消去モードに応じて、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線WL1〜WLmに印加する。また、行デコーダ200−1〜200−mは、2ずつで対をなしており、一方の行デコーダ(例えば、行デコーダ200−1)から第1のスイッチ用トランジスタ(例えば、スイッチ用トランジスタ209−1)をオン・オフする制御信号(例えば、信号SB1)を出力する。
また、他方の行デコーダ(例えば、行デコーダ200−2)から第2のスイッチ用トランジスタ(例えば、209−2)をオン・オフする制御信号(例えば、信号SB2)を出力する。
In addition, the row decoders 200-1 to 200-m provided for each row generate a row selection signal for selecting a memory cell in response to an address signal, and the voltage of the row selection signal depends on the write mode and the erase mode. A level is selected and applied to the word lines WL1 to WLm. The row decoders 200-1 to 200-m are paired in pairs, and one row decoder (for example, the row decoder 200-1) to the first switch transistor (for example, the switch transistor 209-). 1) A control signal (for example, signal SB1) for turning on / off is output.
Further, a control signal (for example, signal SB2) for turning on / off the second switching transistor (for example, 209-2) is output from the other row decoder (for example, row decoder 200-2).

また、列選択トランジスタCG1−0〜CGn−0、・・・、CG1−7〜CGn−7により選択されたメモリセルブロックの合計8本のビット線は、該列選択トランジスタを介して、データ入出力線D0〜D7に接続される。またデータ変換回路400は、1バイト単位の書き込み込みデータの入力信号Din0〜Din7を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、データ入出力線D0〜D7を通してメモリセルのトランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する。また、センスアンプ回路500−0〜500−7は、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力する。   In addition, a total of eight bit lines of the memory cell block selected by the column selection transistors CG1-0 to CGn-0,... CG1-7 to CGn-7 are connected to the data input through the column selection transistors. Connected to output lines D0 to D7. In addition, when the data conversion circuit 400 receives input signals Din0 to Din7 of write data in units of 1 byte and performs data writing and data erasing, it is applied to the drains of the transistors of the memory cells through the data input / output lines D0 to D7. The third voltage signal Vp3 is output. In addition, the sense amplifier circuits 500-0 to 500-7 amplify the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and output them to the outside.

このように、第12の実施の形態に示す不揮発性半導体メモリ装置は、メモリセルはMTPとして構成され、列方向にnビットのアドレス単位でまとめて、メモリセルブロックを構成し、また、またソース線を2行ずつ共通にし、レイアウト上で、無駄な空き領域をなくすように構成されている。   As described above, in the nonvolatile semiconductor memory device shown in the twelfth embodiment, the memory cells are configured as MTP, and the memory cell block is configured by grouping n-bit address units in the column direction. Lines are shared by two lines so that useless empty areas are eliminated on the layout.

[第13の実施の形態]
図21は、本発明の第13の実施の形態に係る不揮発性半導体メモリ装置(メモリセル)の構成を示す図である。図21に示すメモリセルが、図1に示すメモリセルと異なるところは、図1に示すコントロールゲートCG(19)に繋がるn型拡散層17及びコンタクト18を削除してn型ウェル2と切り離し、新たに、n型ウェル2に接続するためのn型拡散層23、n型ウェル2に所望の電圧CGWellを与えるメタル配線25と、n型拡散層23とメタル配線25を接続するコンタクト24を設けたことである。このn型拡散層23、コンタクト24及びメタル配線25はメモリセルの空きスペースに配置することができ、メモリセルの面積を大きくすることはなく、図1に示すn型拡散層17、コンタクト18を削除することによる面積縮小効果が大きい。
[Thirteenth embodiment]
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device (memory cell) according to the thirteenth embodiment of the present invention. The memory cell shown in FIG. 21 differs from the memory cell shown in FIG. 1 in that the n-type diffusion layer 17 and the contact 18 connected to the control gate CG (19) shown in FIG. An n-type diffusion layer 23 for connecting to the n-type well 2, a metal wiring 25 for applying a desired voltage CGWell to the n-type well 2, and a contact 24 for connecting the n-type diffusion layer 23 and the metal wiring 25 are newly provided. That is. The n-type diffusion layer 23, the contact 24, and the metal wiring 25 can be arranged in an empty space of the memory cell, and the area of the memory cell is not increased, and the n-type diffusion layer 17 and the contact 18 shown in FIG. The area reduction effect by deleting is large.

図21(A)に第13の実施の形態に係るメモリセルの平面図を示す。図21(B)には等価回路図、図21(C)には、図21(A)のA−A’に沿った断面図、図21(D)にはB−B’に沿った断面図、図21(E)にはE−E’に沿った断面図を示す。   FIG. 21A shows a plan view of a memory cell according to the thirteenth embodiment. 21B is an equivalent circuit diagram, FIG. 21C is a cross-sectional view along AA ′ in FIG. 21A, and FIG. 21D is a cross-section along BB ′. FIG. 21 (E) shows a cross-sectional view along EE ′.

このメモリセルは、図21(B)の等価回路に示すように、トランジスタT1とキャパシタC1からなり、ドレインD、ソースS、コントロールゲートCG、フローティングゲートFGを有する。キャパシタC1は、コントロールゲートCGとフローティングゲートFGとの間のキャパシタである。   As shown in the equivalent circuit of FIG. 21B, this memory cell includes a transistor T1 and a capacitor C1, and has a drain D, a source S, a control gate CG, and a floating gate FG. The capacitor C1 is a capacitor between the control gate CG and the floating gate FG.

構造的には、図1(A)〜(E)において、1はp型半導体基板、2はp型半導体基板1上に形成されたn型ウェル(n−well)、3はトランジスタ形成部、4はトランジスタT1を構成するフローティングゲート型トランジスタのチャネル形成部(ゲート領域部)、5はトランジスタT1のドレインとなるn型拡散層、6はトランジスタT1のソースとなるn型拡散層、9はトランジスタT1のフローティングゲートとなるポリシリコン層でキャパシタC1の一端となる。10はn型拡散層5とメタル配線12を接続するコンタクト、11はn型拡散層6とメタル配線13を接続するコンタクト、12はトランジスタT1のドレインDを引き出すためのメタル配線、13はトランジスタT1のソースSを引き出すためのメタル配線、14はキャパシタC1、15はp型拡散層であり、キャパシタC1の他端となる。   Structurally, in FIGS. 1A to 1E, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is an n-type well (n-well) formed on the p-type semiconductor substrate 1, and 3 is a transistor formation portion. 4 is a channel forming portion (gate region portion) of the floating gate type transistor constituting the transistor T1, 5 is an n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor T1, 6 is an n-type diffusion layer serving as a source of the transistor T1, and 9 is a transistor A polysilicon layer serving as a floating gate of T1 serves as one end of the capacitor C1. 10 is a contact connecting the n-type diffusion layer 5 and the metal wiring 12, 11 is a contact connecting the n-type diffusion layer 6 and the metal wiring 13, 12 is a metal wiring for drawing out the drain D of the transistor T1, and 13 is a transistor T1. A metal wiring for extracting the source S, 14 is a capacitor C1, and 15 is a p-type diffusion layer, which is the other end of the capacitor C1.

16はp型拡散層15とコントロールゲート配線19を接続するコンタクト、23はn型ウェル2上に形成されたn型拡散層、24はn型拡散層23とn型ウェル2へ電圧を供給するメタル配線25とを接続するコンタクトである。19はコントロールゲート配線となるメタル配線、20は分離用絶縁酸化膜である。   16 is a contact for connecting the p-type diffusion layer 15 and the control gate wiring 19, 23 is an n-type diffusion layer formed on the n-type well 2, and 24 is for supplying a voltage to the n-type diffusion layer 23 and the n-type well 2. A contact connecting the metal wiring 25. Reference numeral 19 denotes a metal wiring serving as a control gate wiring, and 20 denotes an isolation insulating oxide film.

図22は、図21に示すメモリセルの動作を説明するための図である。以下、図22を参照して、その動作について説明する。   FIG. 22 is a diagram for explaining the operation of the memory cell shown in FIG. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG.

図22(A)はOTPの場合、図22(B)はMTPの場合である。
図22(A)に示す動作表は図2(A)に示す動作表と同様のものであり、また、図22(B)に示す動作表は図2(B)に示す動作表と同様のものであり、メタル配線25を通して、n型ウェル2に印加する電圧CGWellを追加した点だけが異なる。このため、重複する説明は省略し、電圧CGWellについてだけ説明する。
FIG. 22A shows the case of OTP, and FIG. 22B shows the case of MTP.
The operation table shown in FIG. 22A is the same as the operation table shown in FIG. 2A, and the operation table shown in FIG. 22B is the same as the operation table shown in FIG. The only difference is that a voltage CGWell to be applied to the n-type well 2 is added through the metal wiring 25. For this reason, a duplicate description is omitted, and only the voltage CGWell will be described.

図22に示すように、メタル配線25に印加する電圧CGWellには、n型ウェル2とn型拡散層23とで形成されるダイオードが順方向にバイアスされないように、常に高い電圧に設定して置く。例えば、コントロールゲートCG19(キャパシタ14のp型拡散層側)の電圧よりCGWell25の電圧が高い場合は、キャパシタ14の反転層にバックバイアスが印加されるため、閾値がよりマイナスになり、多少効率が悪くなるが、微小であり、大きな問題とはならない。   As shown in FIG. 22, the voltage CGWell applied to the metal wiring 25 is always set to a high voltage so that the diode formed by the n-type well 2 and the n-type diffusion layer 23 is not forward-biased. Put. For example, when the voltage of CGWell25 is higher than the voltage of the control gate CG19 (on the p-type diffusion layer side of the capacitor 14), the back bias is applied to the inversion layer of the capacitor 14, so the threshold value becomes more negative and the efficiency is somewhat higher. It gets worse, but it's small and not a big problem.

なお、図21に示す第13の実施の形態では、メタル配線12を、トランジスタ形成部3の左側に配置したが、右側に配置することもできる。   In the thirteenth embodiment shown in FIG. 21, the metal wiring 12 is arranged on the left side of the transistor forming section 3, but it can also be arranged on the right side.

なお、図21に示す第13の実施の形態の不揮発性半導体メモリ素子において、前述のトランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層はn型拡散層5が、前述の第2のn型拡散層はn型拡散層6が、前述の第4のn型拡散層はn型拡散層23が、それぞれ相当する。また、前述のゲート領域部は、第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との間の領域が相当する。前述の第1のメタル配線はメタル配線12が、前述の第2のメタル配線はメタル配線13が、前述の第3のメタル配線はメタル配線25が、それぞれ相当する。   In the nonvolatile semiconductor memory element according to the thirteenth embodiment shown in FIG. 21, the n-type diffusion layer 5 is the first n-type diffusion layer serving as the drain of the transistor, and the second n-type diffusion is the same. The n-type diffusion layer 6 corresponds to the layer, and the n-type diffusion layer 23 corresponds to the fourth n-type diffusion layer described above. Further, the above-described gate region portion corresponds to a region between the first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6. The metal wiring 12 corresponds to the first metal wiring, the metal wiring 13 corresponds to the second metal wiring, and the metal wiring 25 corresponds to the third metal wiring.

また、フローティングゲートへの電荷の蓄積時(書き込み時)において、前述の第1トランジスタのゲートに印加される第1の高電圧は、図22(A)に示すコントロールゲートCGの電圧“6”Vが相当し、前述のドレインDに印加する第2の電圧は、ドレインDの電圧“5”Vが相当する。また、前述の第1の消去手段において、ドレインDに印加される第3の電圧は、図22(B)に示すドレインDの電圧“8”Vが相当し、前述のソースSに印加される第4の電圧は、ソースSの電圧“2”Vが相当する。また、前述の第2の消去手段において、コントロールゲートCGに印加される第5の電圧は、図22(B)に示す、コントロールゲートCGの電圧“1”Vが相当する。   Further, the first high voltage applied to the gate of the first transistor during charge accumulation (writing) to the floating gate is the voltage “6” V of the control gate CG shown in FIG. The second voltage applied to the drain D corresponds to the voltage “5” V of the drain D. In the first erasing means, the third voltage applied to the drain D corresponds to the voltage “8” V of the drain D shown in FIG. 22B, and is applied to the source S described above. The fourth voltage corresponds to the voltage “2” V of the source S. In the second erasing means described above, the fifth voltage applied to the control gate CG corresponds to the voltage “1” V of the control gate CG shown in FIG.

そして、半導体基板表面上の第1の方向(図21上において上下方向)に、トランジスタを形成するトランジスタ形成部3を配置し、このトランジスタ形成部3は、上から順番に、トランジスタT1のドレインとなる第1のn型拡散層5と、チャネルを形成するゲート領域部4(第1の拡散層5と第2の拡散層6の中間の領域)と、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6とが配置される。   Then, a transistor forming portion 3 for forming a transistor is disposed in a first direction (vertical direction in FIG. 21) on the surface of the semiconductor substrate. The transistor forming portion 3 is arranged in order from the top with the drain of the transistor T1. A first n-type diffusion layer 5 to be formed, a gate region portion 4 for forming a channel (a region between the first diffusion layer 5 and the second diffusion layer 6), and a second n serving as a source of the transistor T1. A mold diffusion layer 6 is disposed.

このトランジスタ形成部3の左側に、メタル配線12を上下方向に配置する。このメタル配線12は、トランジスタ形成部3と平行に半導体基板表面から所定の距離を隔て配置され、また、メタル配線12はトランジスタT1のドレイン(第1のn型拡散層5)とコンタクト10により接続される。   On the left side of the transistor forming portion 3, the metal wiring 12 is arranged in the vertical direction. The metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor formation portion 3 at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and the metal wiring 12 is connected to the drain (first n-type diffusion layer 5) of the transistor T1 through the contact 10. Is done.

トランジスタ形成部3の左側には、n型ウェル2が、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される。方形状のフローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域がn型ウェル2の表面に対向し、かつ右端部側の領域がトランジスタT1のゲート領域部4(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6の中間のチャネル形成領域)に対向するように配置される。   On the left side of the transistor formation portion 3, an n-type well 2 is formed in the left-right direction with a predetermined width and depth. The rectangular floating gate 9 is disposed in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side thereof is opposed to the surface of the n-type well 2, and the region on the right end side is the transistor T1. The gate region 4 is disposed so as to face the gate region 4 (a channel forming region intermediate between the first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6).

n型ウェル2の左側には、このn型ウェル2のフローティングゲート9と対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持ってp型拡散層15が左右方向に形成される。このp型拡散層15とコントロールゲート配線19はコンタクト16により接続される。このコントロールゲート配線19は、フローティングゲート9に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、また、コンタクト16によりp型拡散層15と接続される。第2のメタル配線13は、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13はコンタクト11により第2のn型拡散層6に接続される。   On the left side of the n-type well 2, a p-type diffusion layer 15 having a predetermined width and depth is formed in the left-right direction adjacent to the left side of the region facing the floating gate 9 of the n-type well 2. . The p-type diffusion layer 15 and the control gate wiring 19 are connected by a contact 16. The control gate line 19 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9, and is connected to the p-type diffusion layer 15 by a contact 16. The second metal wiring 13 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to oppose the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor T1, and the second metal wiring 13 13 is connected to the second n-type diffusion layer 6 by a contact 11.

また、p型拡散層15の上側、かつ第1のn型拡散層の左側の位置に、所定の幅と深さを持って第4のn型拡散層23を形成する。そして、トランジスタ形成部3と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置される第3のメタル配線25を設け、このメタル配線25と第4のn型拡散層23とをココンタクト24により接続する。このメタル配線25とn型拡散層23とにより、n型ウェル2に所望の電位を与える。   Further, a fourth n-type diffusion layer 23 having a predetermined width and depth is formed on the upper side of the p-type diffusion layer 15 and on the left side of the first n-type diffusion layer. Then, a third metal wiring 25 arranged in parallel with the transistor formation portion 3 and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate is provided, and the metal wiring 25 and the fourth n-type diffusion layer 23 are connected to the cocontact 24. Connect with. The metal wiring 25 and the n-type diffusion layer 23 give a desired potential to the n-type well 2.

このような構成により、標準ロジックのCMOSプロセスで不揮発性メモリが実現できると共に、OTPまたはMTPを実現できる。また、面積の大きくなるキャパシタ(フローティングゲートと半導体基板表面で形成されるキャパシタ)をコンパクトに配置して面積を最小限にすることができる。さらには、n型ウェルに所定の電圧CGWellを与えるn型拡散層とメタル配線とを、空きスペースに配置することが出来、メモリセルの面積をより縮小することができる。   With such a configuration, a non-volatile memory can be realized by a standard logic CMOS process, and OTP or MTP can be realized. In addition, a capacitor having a large area (a capacitor formed on the surface of the floating gate and the semiconductor substrate) can be compactly arranged to minimize the area. Furthermore, an n-type diffusion layer and a metal wiring for applying a predetermined voltage CGWell to the n-type well can be arranged in an empty space, and the area of the memory cell can be further reduced.

[第14の実施の形態]
図23は、本発明の第14の実施の形態に係わる不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図である。図23に示す例は、本発明の不揮発性半導体メモリ素子(メモリセル)をマトリックスアレイ(メモリセルアレイ)に組み込んだ例であり、OTPの場合の例である。
[Fourteenth embodiment]
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourteenth embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 23 is an example in which the nonvolatile semiconductor memory element (memory cell) of the present invention is incorporated in a matrix array (memory cell array), and is an example in the case of OTP.

図23に示す例では、メモリアレイの構成としては、入出力I/Oを、IO−0〜IO−7の8ビット構成とし、メモリアレイは、列方向にnビットおよび行方向にmビットの単位のメモリセルブロック100−0〜100−7により構成されている。   In the example shown in FIG. 23, the configuration of the memory array is such that the input / output I / O has an 8-bit configuration of IO-0 to IO-7, and the memory array has n bits in the column direction and m bits in the row direction. The unit memory cell blocks 100-0 to 100-7 are configured.

すなわち、メモリセルをM11−0〜M1n−0、M11−7〜M1n−7というように、列方向にnビットのアドレス単位でまとめて、メモリセルブロック100−0〜100−7までを構成する。従って、m行×n列×8ビットのメモリ容量となる。   That is, memory cells are grouped in units of n bits in the column direction, such as M11-0 to M1n-0, M11-7 to M1n-7, and memory cells 100-0 to 100-7 are configured. . Therefore, the memory capacity is m rows × n columns × 8 bits.

行デコーダ200−1〜200−mはそれぞれアドレスデコーダ201、インバータ202およびレベルシフト回路203で構成される。また、レベルシフト回路203の出力はそれぞれワード線WL1〜WLmの信号となる。   Each of the row decoders 200-1 to 200-m includes an address decoder 201, an inverter 202, and a level shift circuit 203. The output of the level shift circuit 203 is a signal of the word lines WL1 to WLm, respectively.

OTPは消去が無いので、ワード線は行方向に共通に接続できる。例えば、ワード線WL1はメモリセルM11−0〜M1n−0、M11−7〜M1n−7全て共通に接続される。ワード線WLmも同様である。   Since the OTP is not erased, the word lines can be commonly connected in the row direction. For example, the word line WL1 is commonly connected to all the memory cells M11-0 to M1n-0 and M11-7 to M1n-7. The same applies to the word line WLm.

列デコーダ300−1〜300−nも行デコーダと同様に、それぞれアドレスデコーダ301、インバータ302およびレベルシフト回路303で構成される。レベルシフト回路303は、列デコーダ300−1〜300−nから出力され列選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する。   Similarly to the row decoder, the column decoders 300-1 to 300-n each include an address decoder 301, an inverter 302, and a level shift circuit 303. The level shift circuit 303 converts the column selection signal output from the column decoders 300-1 to 300-n into the second signal voltage Vp2.

このレベルシフト回路303の出力はそれぞれ信号COL1〜COLnとなり、それぞれ、列選択トランジスタCG1−0〜CG1−7、・・・、CGn−0〜CGn−7のゲートに入力される。例えば、列デコーダ300−1の出力は、列選択トランジスタCG1−0〜CG1−7のゲート入力信号となる。   The outputs of the level shift circuit 303 are signals COL1 to COLn, which are input to the gates of the column selection transistors CG1-0 to CG1-7,... CGn-0 to CGn-7, respectively. For example, the output of the column decoder 300-1 is a gate input signal of the column selection transistors CG1-0 to CG1-7.

メモリセルのドレインが接続されるビット線BIT1−0〜BIT1−7は列選択トランジスタCG1−0〜CG1−7を介して、それぞれデータ線D0〜D7に接続される。同様に、ビット線BITn−0〜BITn−7は列選択トランジスタCGn−0〜CGn−7を介して、それぞれデータ線D0〜D7に接続される。   Bit lines BIT1-0 to BIT1-7 to which the drains of the memory cells are connected are connected to data lines D0 to D7 via column selection transistors CG1-0 to CG1-7, respectively. Similarly, bit lines BITn-0 to BITn-7 are connected to data lines D0 to D7 through column selection transistors CGn-0 to CGn-7, respectively.

データ線D0〜D7には、書き込み入力データDin0〜Din7を受けて、書き込みデータ(書き込み電圧5V)を出力するデータ変換回路400、および読み出し時のメモリセルのデータを受けて、信号を増幅出力する読み出し出力回路となるセンスアンプ回路500−1〜500−7が接続される。   The data lines D0 to D7 receive the write input data Din0 to Din7, receive the data conversion circuit 400 that outputs the write data (write voltage 5V), and the data of the memory cell at the time of read, and amplify and output the signal. Sense amplifier circuits 500-1 to 500-7 serving as read output circuits are connected.

次に動作を説明する。
書き込み時に、例えば、行デコーダ200−1及び列デコーダ300−1が選択されると、ワード線WL1及び信号COL1が選択され、それぞれ6V(第1の信号電圧VP1)及び8V(第2の信号電圧VP2)の電圧が印加される。また、このとき、書込みデータDin0〜Din7に対応して、データ変換回路400より、書込み電圧5V(第3の信号電圧VP3)がデータ入出力線D0〜D7に出力される。
Next, the operation will be described.
At the time of writing, for example, when the row decoder 200-1 and the column decoder 300-1 are selected, the word line WL1 and the signal COL1 are selected, and 6V (first signal voltage VP1) and 8V (second signal voltage), respectively. A voltage of VP2) is applied. At this time, in response to the write data Din0 to Din7, the data conversion circuit 400 outputs a write voltage 5V (third signal voltage VP3) to the data input / output lines D0 to D7.

ここで、書き込みデータとして「Din0=Din2=Din4=Din6=“0”データ(書き込みする)」、「Din1=Din3=Din5=Din7=“1”データ(書き込みしない)」が入力されたとする。   Here, it is assumed that “Din0 = Din2 = Din4 = Din6 =“ 0 ”data (write)” and “Din1 = Din3 = Din5 = Din7 =“ 1 ”data (not write)” are input as write data.

この場合、データ線には、「D0=D2=D4=D6=5V」、「D1=D3=D5=D7=0V」が出力され、信号COL1が選択されて8Vになっているので、ビット線の信号電圧は、「BIT1−0=BIT1−2=BIT1−4=BIT1−6=5V」、「BIT1−1=BIT1−3=BIT1−5=BIT1−7=0V」となり、メモリセルM11−0、M11−2、M11−4、M11−6には書き込みが行われ、メモリセルM11−1、M11−3、M11−5、M11−7は書き込みが行われない。このように、任意のメモリセルに任意のデータを書き込みできる。   In this case, since “D0 = D2 = D4 = D6 = 5V” and “D1 = D3 = D5 = D7 = 0V” are output to the data line and the signal COL1 is selected and becomes 8V, the bit line The signal voltages of “BIT1-0 = BIT1-2 = BIT1-4 = BIT1-6 = 5V”, “BIT1-1 = BIT1-3 = BIT1-5 = BIT1-7 = 0V”, and the memory cell M11− 0, M11-2, M11-4, and M11-6 are written, and the memory cells M11-1, M11-3, M11-5, and M11-7 are not written. In this way, arbitrary data can be written into an arbitrary memory cell.

読み出しは、選択されたメモリセルが消去状態(“1”;オン)であれば、メモリセルに電流が流れ、書き込み状態(“0”;オフ)であれば、電流が流れないので、それを、センスアンプ回路500で増幅判定して、データDout0〜Dout7を出力する。なお、この回路はOTPであり、通常はメモリセルのデータの消去は行わないが、メモリセルを消去する必要が生じた場合は、選択されたコントロールゲートWLを0V、選択された列デコーダを介してドレインに8Vを印加すれば良い。   In reading, if the selected memory cell is in the erased state (“1”; on), a current flows through the memory cell, and if it is in the written state (“0”; off), no current flows. Then, the amplification is determined by the sense amplifier circuit 500, and data Dout0 to Dout7 are output. This circuit is an OTP and normally does not erase the data in the memory cell. However, if the memory cell needs to be erased, the selected control gate WL is set to 0 V and the selected column decoder is connected. Then, 8V may be applied to the drain.

なお、図25(A)に、上述した書き込み動作における動作表を示している。図に示すように、メタル配線25に印加する電圧CGWellを常にコントロールゲートCG(ワード線)の電圧と等しいか、それ以上に設定する。   Note that FIG. 25A shows an operation table in the write operation described above. As shown in the figure, the voltage CGWell applied to the metal wiring 25 is always set equal to or higher than the voltage of the control gate CG (word line).

なお、図23に示す第15の実施の形態に係る不揮発性半導体メモリ素子においては、前述の第1のレベルシフト回路はレベルシフト回路203が、前述の第2のレベルシフト回路はレベルシフト回路303が、それぞれ相当する。   In the nonvolatile semiconductor memory element according to the fifteenth embodiment shown in FIG. 23, the level shift circuit 203 is the first level shift circuit, and the level shift circuit 303 is the second level shift circuit. Respectively.

そして、第15の実施の形態の不揮発性半導体メモリ装置では、その構成として、列アドレスnビット(n≧1)と、ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数、例えば、8ビットとを基に、メモリセルアレイを列方向に列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロック100−0〜100−7が配置される。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the fifteenth embodiment, the number of input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1), for example, 8 Based on the bits, a plurality of memory cell blocks 100-0 to 100-7 configured by dividing the memory cell array into the number of I / O bits in the column address unit of n bits in the column direction are arranged.

そして、各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線BIT1−0〜BITbn−7と、各行ごとに設けられるワード線であって、メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線とWL1〜WLmと、各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線Sと、各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダ200−1〜200−mと、各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路203と、メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダ300−1〜300−nと、列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路303と、メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、第2のレベルシフト回路303から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタCG1−0〜CGn−7と、列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線D0〜D7と、I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、データ入出力線を通してトランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力するデータ変換回路400と、データ入出力線D0〜D7に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路500と、を有して構成される。   A plurality of bit lines BIT1-0 to BITbn-7, in which the drains of the transistors of each memory cell are commonly connected in the row direction, and word lines provided for each row, the control gates of the transistors of the memory cells Is a word line WL1 to WLm commonly connected in the column direction, a source line S to which the sources of the transistors of the memory cells are commonly connected, and a row decoder provided for each row, which receives an address signal Row decoders 200-1 to 200-m that generate row selection signals for selecting the memory cells, and row selection signals output from the respective row decoders are converted into signals of a first signal voltage Vp1 applied to the word lines. A first level shift circuit 203 and a column decoder provided corresponding to the number of bits n in the column direction in the memory cell block; Thus, n column decoders 300-1 to 300-n for outputting a column selection signal for selecting one memory cell from each memory cell block, and a column selection signal output from the column decoder as a second signal. A second level shift circuit 303 for converting the signal to a voltage Vp2 and a column selection transistor in units of n bits provided for each of the memory cell blocks, and the second level shift circuit 303 outputs the second level shift circuit 303; Column select transistors CG1-0 to CGn-7 for selecting a memory cell having the number of I / O bits by selecting a bit line of one memory cell from each memory cell block. The number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the selection transistor via the column selection transistor. The third voltage applied to the drains of the transistors through the data input / output lines when the data input / output lines D0 to D7 and the input signal of the write data having the number of I / O bits are received and data is written and erased. A data conversion circuit 400 that outputs the signal Vp3 and a sense amplifier circuit 500 that amplifies the data of the memory cells read to the data input / output lines D0 to D7 and outputs them to the outside are configured.

これにより、図21に示す不揮発性半導体メモリ素子を使用して、OTPを実現できる。また、面積の大きくなるキャパシタ(フローティングゲートと半導体基板表面で形成されるキャパシタ)をコンパクトに配置して面積を最小限にすることができる。さらに、n型ウェル2に所望の電圧CGWellを与えるn型拡散層23とメタル配線25とを、空きスペースに配置することができ、メモリセルの面積をより縮小することができる。   Thus, OTP can be realized using the nonvolatile semiconductor memory element shown in FIG. In addition, a capacitor having a large area (a capacitor formed on the surface of the floating gate and the semiconductor substrate) can be compactly arranged to minimize the area. Furthermore, the n-type diffusion layer 23 and the metal wiring 25 for applying a desired voltage CGWell to the n-type well 2 can be arranged in an empty space, and the area of the memory cell can be further reduced.

以上、本発明の第14の実施の形態として、図21に示す不揮発性半導体メモリ素子を用いてOTPを構成する場合の例について説明したが、これに限定されず、他の構成のOTPや、MTPを構成することができる。   As described above, as the fourteenth embodiment of the present invention, the example in the case where the OTP is configured using the nonvolatile semiconductor memory element illustrated in FIG. 21 has been described. However, the present invention is not limited to this, and other configurations of the OTP, An MTP can be configured.

例えば、図7に示す第3の実施の形態や、図20に示す第12の実施の形態と同様に、メモリセルアレイを列方向にnビットのアドレス単位でまとめたMTPを構成することができる。また、図10に示す第4の実施の形態と同様に、メモリセルアレイを列方向にI/Oビット単位(例えば、8ビット)でまとめたMTPを構成することができる。さらには、図19に示す第11の実施の形態と同様に、メモリセルアレイを列方向にI/Oビット単位(例えば、8ビット)でまとめたOTPを構成することができる。   For example, as in the third embodiment shown in FIG. 7 and the twelfth embodiment shown in FIG. 20, an MTP in which memory cell arrays are grouped in units of n bits in the column direction can be configured. Similarly to the fourth embodiment shown in FIG. 10, it is possible to configure an MTP in which memory cell arrays are grouped in I / O bit units (for example, 8 bits) in the column direction. Furthermore, as in the eleventh embodiment shown in FIG. 19, an OTP in which memory cell arrays are grouped in I / O bit units (for example, 8 bits) in the column direction can be configured.

図25(B)には、図21に示す不揮発性半導体メモリ素子により、OTPおよびMTPを構成する場合の動作表を示している。   FIG. 25B shows an operation table in the case where an OTP and an MTP are configured by the nonvolatile semiconductor memory element shown in FIG.

[第15の実施の形態]
図24は、本発明の第15の実施の形態に係る不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す図であり、メモリセルアレイのレイアウト配置を示している。
[Fifteenth embodiment]
FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fifteenth embodiment of the present invention, and shows a layout arrangement of the memory cell array.

図24に示すメモリセルアレイのレイアウトは、図21に示す不揮発性半導体メモリ素子(メモリセル)をアレイ状に配置したものであり、このメモリセルは、前述のようにn型ウェル2に接続するためのn型拡散層23、N−Wellに所定の電圧CGWellを与えるメタル配線25と、n型拡散層23とメタル配線25を接続するコンタクト24を有している。   The layout of the memory cell array shown in FIG. 24 is obtained by arranging the nonvolatile semiconductor memory elements (memory cells) shown in FIG. 21 in an array, and this memory cell is connected to the n-type well 2 as described above. N-type diffusion layer 23, metal wiring 25 for applying a predetermined voltage CGWell to N-Well, and contact 24 for connecting n-type diffusion layer 23 and metal wiring 25.

そして、図24に示すメモリセルアレイでは、ワード線WL1,WL2,WL3,・・・、およびソース線S1(S1,S2),S1(S3,S4),・・・を横に通し、ビット線BIT1、BIT2、BIT3・・・を縦に通し、また、メタル配線25を縦に通している。そして、図21のメモリセルユニットを、メタル配線25を中心にして左右に対称に配置し、ソース線S1を中心にして上下対称に配置し、また、n型ウェル2を互いに共通にして、面積縮小を図っている。このn型ウェル2は、2列のメモリセル(例えば、ビット線BIT1およびビット線BIT2にドレインが接続される2列のメモリセル)ごとに共有されるn型ウェルであり、このn型ウェル2は、n型ウェル2の複数個所に形成されたn型拡散層23とコンタクト24によりメタル配線25に接続される。   In the memory cell array shown in FIG. 24, the word lines WL1, WL2, WL3,... And the source lines S1 (S1, S2), S1 (S3, S4),. , BIT2, BIT3... Are vertically passed, and the metal wiring 25 is vertically passed. The memory cell units shown in FIG. 21 are arranged symmetrically left and right around the metal wiring 25, arranged symmetrically around the source line S1, and the n-type well 2 is shared by each other. We are trying to reduce it. The n-type well 2 is an n-type well shared by two columns of memory cells (for example, two columns of memory cells whose drains are connected to the bit line BIT1 and the bit line BIT2). Are connected to the metal wiring 25 by n-type diffusion layers 23 and contacts 24 formed at a plurality of locations of the n-type well 2.

そして、このレイアウトで配置されるメモリセルは、例えば、図24において破線で囲まれた部分Aのメモリセル(ワード線WL1とビット線BIT2とで選択されるメモリセル)に着目して説明すると、図上で上下方向に配置されるトランジスタ形成部3には、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層5と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6との中間の領域)と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層6とが含まれる。   For example, the memory cells arranged in this layout will be described by focusing on the memory cell of the portion A surrounded by the broken line in FIG. 24 (the memory cell selected by the word line WL1 and the bit line BIT2). The transistor forming portion 3 arranged in the vertical direction in the figure includes a first n-type diffusion layer 5 that becomes a drain of the transistor, and a gate region portion (first n-type diffusion layer 5 that forms a channel of the transistor). And an intermediate region between the second n-type diffusion layer 6 and the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor.

このトランジスタ形成部3の左側に、第1のメタル配線12を上下方向に配置する。このメタル配線12は、トランジスタ形成部3と平行に半導体基板表面から所定の距離を隔て配置され、また、メタル配線12はトランジスタのドレイン(第1のn型拡散層5)とコンタクト10により接続される。この第1のメタル配線12は、ビット線BIT2に接続されている。   On the left side of the transistor formation portion 3, the first metal wiring 12 is arranged in the vertical direction. The metal wiring 12 is arranged in parallel to the transistor formation portion 3 at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate. The metal wiring 12 is connected to the drain of the transistor (first n-type diffusion layer 5) by a contact 10. The The first metal wiring 12 is connected to the bit line BIT2.

方形状のフローティングゲート9は、半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域がn型ウェル2の表面に対向し、かつ右端部側の領域がゲート領域部(第1のn型拡散層5と第2のn型拡散層6の中間のチャネル形成領域)に対向するように配置される。   The rectangular floating gate 9 is arranged in the left-right direction so as to face the surface of the semiconductor substrate, the region on the left end side thereof faces the surface of the n-type well 2, and the region on the right end side is a gate region portion. The first n-type diffusion layer 5 and the second n-type diffusion layer 6 are disposed so as to face each other.

n型ウェル2の左側には、このn型ウェル2のフローティングゲート9と対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持ってp型拡散層15が左右方向に形成される。このp型拡散層15とコントロールゲート配線19はコンタクト16により接続される。このコントロールゲート配線19は、フローティングゲート9に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、また、コンタクト16によりp型拡散層15と接続される。コントロールゲート配線19は、共通のワード線WL1に接続される。   On the left side of the n-type well 2, a p-type diffusion layer 15 having a predetermined width and depth is formed in the left-right direction adjacent to the left side of the region facing the floating gate 9 of the n-type well 2. . The p-type diffusion layer 15 and the control gate wiring 19 are connected by a contact 16. The control gate line 19 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate 9, and is connected to the p-type diffusion layer 15 by a contact 16. The control gate line 19 is connected to the common word line WL1.

第2のメタル配線13は、トランジスタT1のソースとなる第2のn型拡散層6に対向するようにして半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置され、この第2のメタル配線13はコンタクト11により第2のn型拡散層6に接続される。この第2のメタル配線13は、共通のソース線S1に接続される。   The second metal wiring 13 is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to oppose the second n-type diffusion layer 6 serving as the source of the transistor T1, and the second metal wiring 13 13 is connected to the second n-type diffusion layer 6 by a contact 11. The second metal wiring 13 is connected to the common source line S1.

また、p型拡散層15の上側、かつ第1のn型拡散層5の左側の位置に、所定の幅と深さを持って第4のn型拡散層23が形成され、第3のメタル配線25は、第1のメタル配線12と平行に半導体基板表面から所定の距離を隔て上下方向に配置される。この第3のメタル配線25に、コンタクト24により、第4のn型拡散層23が接続される。   In addition, a fourth n-type diffusion layer 23 having a predetermined width and depth is formed on the upper side of the p-type diffusion layer 15 and on the left side of the first n-type diffusion layer 5, and the third metal The wiring 25 is arranged in the vertical direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate in parallel with the first metal wiring 12. A fourth n-type diffusion layer 23 is connected to the third metal wiring 25 by a contact 24.

そして、図24に示す不揮発性半導体メモリ装置では、n型ウェル2を互いに共通にして、メタル配線25を中心にして左右に対称に配置される2つのメモリセル(BIT1,WL1、およびBIT2,WL1により選択される2つのメモリセル)と、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、共通のソース線S1を互いに共通にして下方向に対称に配置される2つのメモリセル(BIT1,WL2、およびBIT2,WL2により選択される2つのメモリセル)と、の計4つのメモリセルを配置の基本単位にする。   In the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 24, two memory cells (BIT1, WL1, and BIT2, WL1) are arranged symmetrically on the left and right with the n-type well 2 in common and the metal wiring 25 as the center. And the two memory cells arranged symmetrically in the downward direction with the common source line S1 in common with each other. A total of four memory cells (two memory cells selected by BIT1, WL2 and BIT2, WL2) are used as a basic unit of arrangement.

そして、この配置の基本単位となる4つのメモリセルを、左右方向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置する。   Then, the four memory cells that are the basic unit of this arrangement are arranged in parallel in the left-right direction, and are also arranged in parallel in the up-down direction.

これにより、図21に示す不揮発性半導体メモリ素子を、コンパクトに配置することができ、不揮発性半導体メモリ装置の面積を最小限にすることができる。   Accordingly, the nonvolatile semiconductor memory element shown in FIG. 21 can be arranged in a compact manner, and the area of the nonvolatile semiconductor memory device can be minimized.

以上説明したように、本発明の不揮発性半導体メモリ素子、および不揮発性半導体メモリ装置においては、標準ロジックのCMOSプロセスで不揮発性メモリが実現でき、ロジック混載メモリを容易に、また安価に実現できる。   As described above, in the nonvolatile semiconductor memory element and the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a nonvolatile memory can be realized by a standard logic CMOS process, and a logic embedded memory can be realized easily and inexpensively.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の不揮発性半導体メモリ素子、および不揮発性半導体メモリ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the nonvolatile semiconductor memory element and the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention are not limited to the above illustrated examples, and do not depart from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made within the range.

1…p型半導体基板、2…n型ウェル(n−well)、3…トランジスタ形成部、4…トランジスのチャネル形成部(ゲート領域部)、5…n型拡散層(第1のn型拡散層)、6…n型拡散層(第2のn型拡散層)、9…フローティングゲート、9A…面積拡張部、10、11…コンタクト、12…メタル配線(第1のメタル配線)、13…メタル配線(第2のメタル配線)、14…キャパシタ、15…p型拡散層、15´・・・n型拡散層(第3のn型拡散層)、19…コントロールゲート配線、21…D−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラ、23・・・n型拡散層(第4のn型拡散層)、24・・・コンタクト、25・・・メタル配線(第3のメタル配線)、100−0〜100−7…メモリセルブロック、101−1〜101−n…メモリセルブロック、200、200A、200−1〜200−m…行デコーダ、201…アドレスデコーダ、202…インバータ、203…レベルシフト回路(第1のレベルシフト回路)、300−1〜300−n…列デコーダ、301…アドレスデコーダ、302…インバータ、303…レベルシフト回路(第2のレベルシフト回路)、209−1、209−2、209−m…スイッチ用トランジスタ、220…行デコーダ、400…データ変換回路、500…センスアンプ回路、CG1−0〜CG1−7、CGn−0〜CGn−7…列選択トランジスタ、D0−D7…データ入出力線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... p-type semiconductor substrate, 2 ... n-type well (n-well), 3 ... transistor formation part, 4 ... transistor channel formation part (gate region part), 5 ... n-type diffusion layer (first n-type diffusion layer) Layer), 6... N-type diffusion layer (second n-type diffusion layer), 9... Floating gate, 9 A... Area expansion part 10, 11 ... Contact, 12 ... Metal wiring (first metal wiring), 13. Metal wiring (second metal wiring), 14 ... capacitor, 15 ... p-type diffusion layer, 15 '... n-type diffusion layer (third n-type diffusion layer), 19 ... control gate wiring, 21 ... D- Type (depletion-type) channel implanter, 23... N-type diffusion layer (fourth n-type diffusion layer), 24... Contact, 25... Metal wiring (third metal wiring), 100- 0 to 100-7 memory cell block 101-1 to 101-n ... memory cell block, 200, 200A, 200-1 to 200-m ... row decoder, 201 ... address decoder, 202 ... inverter, 203 ... level shift circuit (first level shift circuit), 300-1 to 300-n... Column decoder, 301... Address decoder, 302... Inverter, 303... Level shift circuit (second level shift circuit), 209-1, 209-2, 209-m. 220 ... row decoder, 400 ... data conversion circuit, 500 ... sense amplifier circuit, CG1-0 to CG1-7, CGn-0 to CGn-7 ... column selection transistor, D0-D7 ... data input / output line

Claims (25)

半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であって、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のn型ウェルと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域が前記n型ウェルの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、
前記n型ウェルの前記フローティングゲートと対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共にコントロールゲート配線への接続端子となるp型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、コンタクトにより前記p型拡散層と接続されるコントロールゲート配線と、
前記第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層にコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。
A floating gate type single layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor forming portion, a rectangular n-type well formed in the left-right direction with a predetermined width and depth;
Arranged so as to face the surface of the semiconductor substrate in the left-right direction, the region on the left end side thereof facing the surface of the n-type well, and the region on the right end side facing the gate region portion A square-shaped floating gate,
A p-type diffusion layer formed adjacent to the left side of the region facing the floating gate of the n-type well and having a predetermined width and depth in the left-right direction and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the p-type diffusion layer by a contact;
The second n-type diffusion layer is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. Metal wiring,
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であって、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、
前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、
前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。
A floating gate type single layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (Depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth;
The semiconductor substrate is disposed in the left-right direction so as to face the semiconductor substrate surface, and the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side faces the gate region portion. A rectangular floating gate,
A third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implant, formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the third n-type diffusion layer by a contact;
The semiconductor device is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer serving as the source of the transistor, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. A second metal wiring to be
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記不揮発性半導体メモリ素子はMTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートに蓄積された電荷の蓄積時に、
前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、
第1の消去手段として、
前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vの電圧を印加し、前記ドレインに第3の電圧を印加し、前記ソースをオープンにするか、または第4の電圧を印加し(第3の電圧>第4の電圧)、
ドレインとフローティングゲート間に高電界を印加することにより、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートの電荷を放出する手段と、
前記第1の消去手段の実行後に行われる第2の消去手段として、
前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vまたは第5の電圧を印加し、前記ドレインに前記第3の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vを印加し(第3の電圧>第5の電圧)、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入する手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
The nonvolatile semiconductor memory device is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
When accumulating charges accumulated in the floating gate,
Applying a first voltage to the control gate of the transistor, applying a second voltage to the drain, applying a voltage of "0" V to the source;
Generating hot electrons near the drain of the transistor, injecting the hot electrons into the floating gate;
When erasing charges on the floating gate,
As the first erasing means,
A voltage of “0” V is applied to the control gate of the transistor, a third voltage is applied to the drain, the source is opened, or a fourth voltage is applied (third voltage> second voltage). 4 voltage),
Means for discharging the floating gate charge by FN current (Fowler-Nordheim tunneling current) by applying a high electric field between the drain and the floating gate;
As the second erasing means performed after the execution of the first erasing means,
“0” V or a fifth voltage is applied to the control gate of the transistor, the third voltage is applied to the drain, and “0” V is applied to the source (third voltage> fifth Voltage),
Means for generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate for a predetermined time;
The nonvolatile semiconductor memory element according to claim 1, comprising:
前記不揮発性半導体メモリ素子はOTP(One Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、
前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成されたこと、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
The nonvolatile semiconductor memory element is configured as an OTP (One Time Programmable ROM),
When accumulating charge in the floating gate,
Applying a first voltage to the control gate of the transistor, applying a second voltage to the drain, applying a voltage of "0" V to the source;
Generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate;
The non-volatile semiconductor memory element according to claim 1, wherein:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、OTP(One Time Programmable ROM)として、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、
前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成され、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、
各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線と、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダと、
前記各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、
前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is an OTP (One Time Programmable ROM),
When accumulating charge in the floating gate,
Applying a first voltage to the control gate of the transistor, applying a second voltage to the drain, applying a voltage of "0" V to the source;
Generating hot electrons near the drain of the transistor, and injecting the hot electrons into the floating gate;
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
Based on the number of input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1), the memory cell array is arranged in the column direction in the unit of the column address n bits. A plurality of memory cell blocks divided into a number are arranged,
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word lines commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells along the column direction;
A source line commonly connected to the sources of the transistors of each memory cell;
A row decoder provided for each row, the row decoder generating a row selection signal for receiving the address signal and selecting the memory cell;
A first level shift circuit that converts a row selection signal output from each row decoder into a signal of a first signal voltage Vp1 applied to the word line;
A column decoder provided corresponding to the number n of bits in the column direction in the memory cell block, wherein n column decoders output a column selection signal for selecting one memory cell from each of the memory cell blocks;
A second level shift circuit for converting a column selection signal output from the column decoder into a signal of a second signal voltage Vp2;
An n-bit unit column selection transistor provided for each of the memory cell blocks, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and 1 column from each memory cell block. A column selection transistor for selecting a bit line of one memory cell and selecting a memory cell having the number of I / O bits;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
Write that outputs a third voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor through the data input / output line when data write and data erase are performed in response to an input signal of write data of the number of I / O bits A control circuit;
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、OTP(One Time Programmable ROM)として、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、
前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成され、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数の単位で、前記メモリセルアレイを列方向に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、
各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線と、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダと、
前記各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路と、
アドレス信号を受けて前記メモリセルを列方向に前記I/Oビット数の単位で選択する列選択信号を出力する列デコーダと、
前記列デコーダから出力される選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックごとに設けられる前記I/Oビット数単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、選択されたメモリセルブロックから前記I/Oビット数のメモリセルのビット線を選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記第1トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is an OTP (One Time Programmable ROM),
When accumulating charge in the floating gate,
Applying a first voltage to the control gate of the transistor, applying a second voltage to the drain, applying a voltage of "0" V to the source;
Generating hot electrons near the drain of the transistor, and injecting the hot electrons into the floating gate;
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
A plurality of memory cell blocks configured by dividing the memory cell array in the column direction in units of the number of input / output I / O bits of io bits (io ≧ 1),
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word lines commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells along the column direction;
A source line commonly connected to the sources of the transistors of each memory cell;
A row decoder provided for each row, the row decoder generating a row selection signal for receiving the address signal and selecting the memory cell;
A first level shift circuit that converts a row selection signal output from each row decoder into a signal of a first signal voltage Vp1 applied to the word line;
A column decoder that receives an address signal and outputs a column selection signal for selecting the memory cells in the column direction in units of the number of I / O bits;
A second level shift circuit for converting a selection signal output from the column decoder into a second signal voltage Vp2;
A column selection transistor provided for each memory cell block in units of the number of I / O bits, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and the selected memory cell A column selection transistor for selecting a bit line of the memory cell having the number of I / O bits from the block;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
A third voltage signal Vp3 to be applied to the drain of the first transistor through the data input / output line when data write and data erase are performed in response to an input signal of write data having the number of I / O bits. Write control circuit to
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入する工程が実行され、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、
FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入する第1の工程と、
前記第1の工程の実行後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入する第2の工程と、
が実行されるように構成されたことを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
A step of generating hot electrons in the vicinity of the drain of the MOS transistor during charge accumulation in the floating gate and injecting the hot electrons into the floating gate is performed;
When erasing charges on the floating gate,
A first step of injecting charges into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunneling current);
A second step of generating hot electrons near the drain of the transistor after the first step and injecting the hot electrons into the floating gate for a predetermined time;
A non-volatile semiconductor memory device characterized in that is executed.
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、
各行ごとに設けられるソース線であって、前記メモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、
前記各ソース線ごとに設けられ、該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するためのスイッチ用トランジスタと、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択して前記ワード線に印加するとともに、前記スイッチ用トランジスタのオン・オフ制御する信号を出力する行デコーダと、
前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、
前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される列選択信号Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
At the time of charge accumulation in the floating gate, hot electrons are generated near the drain of the MOS transistor, the hot electrons are injected into the floating gate, and
At the time of erasing the charge to the floating gate, after injecting the charge into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current), hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the transistor, Configured to inject into the floating gate,
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
Based on the number of input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1), the memory cell array is arranged in the column direction in the unit of the column address n bits. A plurality of memory cell blocks divided into a number are arranged,
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word lines commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells along the column direction;
A source line provided for each row, the source line commonly connecting the sources of the transistors of the memory cells along the column direction;
A switching transistor provided for each of the source lines for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V);
A row decoder provided for each row, which receives an address signal, generates a row selection signal for selecting the memory cell, selects a voltage level of the row selection signal and applies it to the word line, and the switch A row decoder for outputting a signal for controlling on / off of the transistor for use;
A column decoder provided corresponding to the number n of bits in the column direction in the memory cell block, wherein n column decoders output a column selection signal for selecting one memory cell from each of the memory cell blocks;
A second level shift circuit for converting a column selection signal output from the column decoder into a signal of a second signal voltage Vp2;
An n-bit unit column selection transistor provided for each of the memory cell blocks, with a column selection signal Vp2 output from the second level shift circuit as a gate input, and one memory cell from each memory cell block A column select transistor for selecting a bit line of the cell and selecting a memory cell having the number of I / O bits;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
Write that outputs a third voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor through the data input / output line when data write and data erase are performed in response to an input signal of write data of the number of I / O bits A control circuit;
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記行デコーダは、
2ビットの書き込み制御信号E1、E2を制御入力とし、
前記制御信号E1、E2の値に応じて、
メモリセルへのデータ書き込み時に、前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、
メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線に“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、
メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線の“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力する第2の消去モードと、
を備えることを特徴とする請求項8に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
The row decoder
2-bit write control signals E1 and E2 are used as control inputs,
Depending on the values of the control signals E1, E2,
A write mode for outputting the first signal voltage Vp1 to the word line and turning on the switch transistor when writing data to the memory cell;
A first erase mode for outputting "0" V to the word line and outputting a signal for turning off the switching transistor when erasing data in the memory cell;
A second erase mode for outputting "0" V of the word line and outputting a signal for turning on the switching transistor when erasing data of the memory cell;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数を単位として前記メモリセルアレイを列方向に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、
各行ごとに設けられるソース線であって、前記メモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、
前記各ソース線ごとに設けられ、該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択するためのスイッチ用トランジスタと、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択して前記ワード線に印加するとともに、前記スイッチ用トランジスタのオン・オフ制御する信号を出力する行デコーダと、
アドレス信号を受けて前記メモリセルを列方向に前記I/Oビット数の単位で選択する列選択信号を出力する列デコーダと、
前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックごとに設けられる前記I/Oビット数単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、選択されたメモリセルブロックから前記I/Oビット数のメモリセルのビット線を選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記メモリセルのトランジスタのドレインに印加する第4の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
At the time of charge accumulation in the floating gate, hot electrons are generated near the drain of the MOS transistor, the hot electrons are injected into the floating gate, and
At the time of erasing the charge to the floating gate, after injecting the charge into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current), hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the transistor, Configured to inject into the floating gate,
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
A plurality of memory cell blocks configured by dividing the memory cell array in the column direction in units of the number of input / output I / O bits of io bits (io ≧ 1) are arranged,
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word lines commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells along the column direction;
A source line provided for each row, the source line commonly connecting the sources of the transistors of the memory cells along the column direction;
A switching transistor provided for each of the source lines for selecting whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V);
A row decoder provided for each row, which receives an address signal, generates a row selection signal for selecting the memory cell, selects a voltage level of the row selection signal and applies it to the word line, and the switch A row decoder for outputting a signal for controlling on / off of the transistor for use;
A column decoder that receives an address signal and outputs a column selection signal for selecting the memory cells in the column direction in units of the number of I / O bits;
A second level shift circuit for converting a column selection signal output from the column decoder into a second signal voltage Vp2;
A column selection transistor provided for each memory cell block in units of the number of I / O bits, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and the selected memory cell A column selection transistor for selecting a bit line of the memory cell having the number of I / O bits from the block;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
A fourth voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor of the memory cell through the data input / output line when data writing and data erasing are performed in response to an input signal of write data having the number of I / O bits. A write control circuit for outputting;
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記行デコーダは、
2ビットの書き込み制御信号E1、E2を制御入力とし、
前記制御信号E1、E2の値に応じて、
メモリセルへのデータ書き込み時に、前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、
メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線に“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、
メモリセルのデータ消去時に、前記ワード線の“0”Vを出力し、前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力する第2の消去モードと、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
The row decoder
2-bit write control signals E1 and E2 are used as control inputs,
Depending on the values of the control signals E1, E2,
A write mode for outputting the first signal voltage Vp1 to the word line and turning on the switch transistor when writing data to the memory cell;
A first erase mode for outputting "0" V to the word line and outputting a signal for turning off the switching transistor when erasing data in the memory cell;
A second erase mode for outputting "0" V of the word line and outputting a signal for turning on the switching transistor when erasing data of the memory cell;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10, comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGを列方向に沿って共通接続するワード線と、
対となる2つの行ごとに設けられるソース線であって、前記2つの行のメモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、
前記ソース線ごとに設けられる2つのスイッチ用トランジスタであって、前記対となる2つの行デコーダの一方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第1のスイッチ用トランジスタ、および前記対となる2つの行デコーダの他方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第2のスイッチ用トランジスタと、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線に印加するとともに、2つで対をなし、一方から前記第1のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力し、他方から前記第2のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力する行デコーダと、
前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、
前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
At the time of charge accumulation in the floating gate, hot electrons are generated near the drain of the MOS transistor, the hot electrons are injected into the floating gate, and
At the time of erasing the charge to the floating gate, after injecting the charge into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current), hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the transistor, Configured to inject into the floating gate,
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
Based on the number of input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1), the memory cell array is arranged in the column direction in the unit of the column address n bits. A plurality of memory cell blocks divided into a number are arranged,
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word line commonly connecting the control gates CG of the transistors of the memory cell along the column direction;
A source line provided for each pair of two rows, the source lines commonly connecting the sources of the transistors of the memory cells of the two rows along the column direction;
Two switching transistors provided for each source line, which selects whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) according to a signal from one of the paired two row decoders And a second switch transistor that selects whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) according to a signal from the other of the two paired row decoders When,
A row decoder provided for each row, which receives an address signal, generates a row selection signal for selecting the memory cell, selects a voltage level of the row selection signal, applies it to the word line, and A row decoder which forms a pair, outputs a control signal for turning on and off the first switch transistor from one side, and outputs a control signal for turning on and off the second switch transistor from the other side;
A column decoder provided corresponding to the number n of bits in the column direction in the memory cell block, wherein n column decoders output a column selection signal for selecting one memory cell from each of the memory cell blocks;
A second level shift circuit for converting a column selection signal output from the column decoder into a signal of a second signal voltage Vp2;
An n-bit unit column selection transistor provided for each of the memory cell blocks, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and 1 column from each memory cell block. A column selection transistor for selecting a bit line of one memory cell and selecting a memory cell having the number of I / O bits;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
Write that outputs a third voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor through the data input / output line when data write and data erase are performed in response to an input signal of write data of the number of I / O bits A control circuit;
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記行デコーダは、
メモリセルへのデータ書き込み時に、選択された行デコーダである場合に前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、
メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に所定の電圧信号を出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、
メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第2の消去モードと、
を備えることを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
The row decoder
A write mode for outputting the first signal voltage Vp1 to the word line when the data is written to the memory cell and turning on the switch transistor corresponding to the row decoder;
At the time of erasing data in the memory cell, when the selected row decoder is selected, “0” V is output to the word line, and a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder is output. A first erasing mode for outputting a predetermined voltage signal to the word line and outputting a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder when the row decoder is selected;
At the time of erasing data in the memory cell, when the selected row decoder is selected, “0” V is output to the word line, and a signal for turning on the switching transistor corresponding to the row decoder is output. A second erasing mode that outputs “0” to the word line and outputs a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder in the case of a selected row decoder;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルは、MTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、MOSトランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートに電荷を注入した後に、トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入するように構成されると共に、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
ioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数の単位で前記メモリセルアレイを列方向に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートCGを列方向に沿って共通接続するワード線と、
対となる2つの行ごとに設けられるソース線であって、前記2つの行のメモリセルのトランジスタのソースを列方向に沿って共通接続するソース線と、
前記ソース線ごとに設けられる2つのスイッチ用トランジスタであって、前記対となる2つの行デコーダの一方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第1のスイッチ用トランジスタ、および前記対となる2つの行デコーダの他方からの信号により該ソース線をGND(“0”V)に接地またはオープンにするかを選択する第2のスイッチ用トランジスタと、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成し、該行選択信号の電圧レベルを選択してワード線に印加するとともに、2つで対をなし、一方から前記第1のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力し、他方から前記第2のスイッチ用トランジスタをオン・オフする制御信号を出力する行デコーダと、
アドレス信号を受けて前記メモリセルを列方向に前記I/Oビット数の単位で選択する列選択信号を出力する列デコーダと、
前記列デコーダから出力される選択信号を第2の信号電圧Vp2に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックごとに設けられる前記I/Oビット数単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、選択されたメモリセルブロックから前記I/Oビット数のメモリセルのビット線を選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記第1トランジスタのドレインに印加する第4の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The memory cell is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
At the time of charge accumulation in the floating gate, hot electrons are generated near the drain of the MOS transistor, the hot electrons are injected into the floating gate, and
At the time of erasing the charge to the floating gate, after injecting the charge into the floating gate by an FN current (Fowler-Nordheim tunnel current), hot electrons are generated in the vicinity of the drain of the transistor, Configured to inject into the floating gate,
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
a plurality of memory cell blocks configured by dividing the memory cell array in the column direction in units of the number of input / output I / O bits of io bits (io ≧ 1);
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word line commonly connecting the control gates CG of the transistors of the memory cell along the column direction;
A source line provided for each pair of two rows, the source lines commonly connecting the sources of the transistors of the memory cells of the two rows along the column direction;
Two switching transistors provided for each source line, which selects whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) according to a signal from one of the paired two row decoders And a second switch transistor that selects whether the source line is grounded or opened to GND (“0” V) according to a signal from the other of the two paired row decoders When,
A row decoder provided for each row, which receives an address signal, generates a row selection signal for selecting the memory cell, selects a voltage level of the row selection signal, applies it to the word line, and A row decoder which forms a pair, outputs a control signal for turning on and off the first switch transistor from one side, and outputs a control signal for turning on and off the second switch transistor from the other side;
A column decoder that receives an address signal and outputs a column selection signal for selecting the memory cells in the column direction in units of the number of I / O bits;
A second level shift circuit for converting a selection signal output from the column decoder into a second signal voltage Vp2;
A column selection transistor provided for each memory cell block in units of the number of I / O bits, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and the selected memory cell A column selection transistor for selecting a bit line of the memory cell having the number of I / O bits from the block;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
A fourth voltage signal Vp3 to be applied to the drain of the first transistor through the data input / output line when data is written and erased in response to an input signal of write data having the number of I / O bits. Write control circuit to
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記行デコーダは、
メモリセルへのデータ書き込み時に、選択された行デコーダである場合に前記ワード線に第1の信号電圧Vp1を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする書き込みモードと、
メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に所定の電圧信号を出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第1の消去モードと、
メモリセルのデータ消去時に、選択された行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”Vを出力し、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオンにする信号を出力すると共に、非選択の行デコーダである場合に、前記ワード線に“0”を出力すると共に、該行デコーダに対応する前記スイッチ用トランジスタをオフにする信号を出力する第2の消去モードと、
を備えることを特徴とする請求項14に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
The row decoder
A write mode for outputting the first signal voltage Vp1 to the word line when the data is written to the memory cell and turning on the switch transistor corresponding to the row decoder;
At the time of erasing data in the memory cell, when the selected row decoder is selected, “0” V is output to the word line, and a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder is output. A first erasing mode for outputting a predetermined voltage signal to the word line and outputting a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder when the row decoder is selected;
At the time of erasing data in the memory cell, when the selected row decoder is selected, “0” V is output to the word line, and a signal for turning on the switching transistor corresponding to the row decoder is output. A second erasing mode that outputs “0” to the word line and outputs a signal for turning off the switching transistor corresponding to the row decoder in the case of a selected row decoder;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 14, comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のn型ウェルと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域が前記n型ウェルの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、
前記n型ウェルの前記フローティングゲートと対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共にコントロールゲート配線への接続端子となるp型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、コンタクトにより前記p型拡散層と接続されるコントロールゲート配線と、
前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層にコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
を備えると共に、
前記各メモリセルの配置において、
前記n型ウェルを互いに共通にして左右に対称に配置される2つの前記メモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして下方向に対称に配置される2つのメモリセルとの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、
前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右方向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、
を特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A non-volatile configuration in which each memory cell, which is a floating gate type single-layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, is arranged in a matrix at intersections of word lines and data lines A semiconductor memory device,
The memory cell has a layout of its constituent parts,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor forming portion, a rectangular n-type well formed in the left-right direction with a predetermined width and depth;
Arranged so as to face the surface of the semiconductor substrate in the left-right direction, the region on the left end side thereof facing the surface of the n-type well, and the region on the right end side facing the gate region portion A square-shaped floating gate,
A p-type diffusion layer formed adjacent to the left side of the region facing the floating gate of the n-type well and having a predetermined width and depth in the left-right direction and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the p-type diffusion layer by a contact;
It is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer that becomes the source of the transistor, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact A second metal wiring to be
With
In the arrangement of the memory cells,
For the two memory cells arranged symmetrically on the left and right with the n-type well in common and the two memory cells arranged symmetrically on the left and right, the second metal wiring is shared with each other As a basic unit of arrangement, a total of four memory cells, two memory cells arranged symmetrically in the downward direction,
The four memory cells that are the basic unit of the above configuration are arranged in parallel in the left-right direction, and are also arranged in parallel in the vertical direction,
A non-volatile semiconductor memory device.
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記トランジスタの前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、
前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、
前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
を備えると共に、
前記各メモリセルの配置において、
前記コントロールゲートの接続端子となる第3のn型拡散層を互いに共有するようにして左右に対称に配置される2つのメモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして、下方向に対称に配置される2つのメモリセルの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、
前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、
を特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A non-volatile configuration in which each memory cell, which is a floating gate type single-layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, is arranged in a matrix at intersections of word lines and data lines A semiconductor memory device,
The memory cell has a layout of its constituent parts,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (Depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth;
It is arranged in the left-right direction so as to face the semiconductor substrate surface, so that the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side faces the gate region portion of the transistor. A square-shaped floating gate,
A third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implant, formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the third n-type diffusion layer by a contact;
The semiconductor device is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer serving as the source of the transistor, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. A second metal wiring to be
With
In the arrangement of the memory cells,
Two memory cells arranged symmetrically on the left and right so as to share a third n-type diffusion layer serving as a connection terminal of the control gate, and two memory cells arranged symmetrically on the left and right A total of four memory cells of two memory cells arranged symmetrically in the downward direction with the second metal wiring in common with each other as a basic unit of arrangement,
The four memory cells that are the basic unit of the above configuration are arranged in parallel in the horizontal direction and arranged in parallel in the vertical direction,
A non-volatile semiconductor memory device.
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記トランジスタの前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートであって、前記チャネルインプラの表面に対向する左端部の領域に方形状の面積拡張部を備えて配置されるフローティングゲートと、
前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、
前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
を備えると共に、
前記各メモリセルの配置において、
前記コントロールゲートの接続端子となる第3のn型拡散層を互いに共有するようにして左右に対称に配置され前記2つのメモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして、下方向に対称に配置される2つのメモリセルの計4つのメモリセルを配置の基本単位として、
前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、
を特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A non-volatile configuration in which each memory cell, which is a floating gate type single-layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, is arranged in a matrix at intersections of word lines and data lines A semiconductor memory device,
The memory cell has a layout of its constituent parts,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (Depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth;
It is arranged in the left-right direction so as to face the semiconductor substrate surface, so that the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side faces the gate region portion of the transistor. A floating gate having a rectangular shape, the floating gate being provided with a square-shaped area expansion portion in a left end region facing the surface of the channel implant;
A third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implant, formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the third n-type diffusion layer by a contact;
The semiconductor device is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer serving as the source of the transistor, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. A second metal wiring to be
With
In the arrangement of the memory cells,
The two n memory cells arranged symmetrically on the left and right so that the third n-type diffusion layer serving as the connection terminal of the control gate is shared with each other, and the two memory cells arranged symmetrically on the left and right A total of four memory cells of two memory cells arranged symmetrically in the downward direction with the second metal wiring in common with each other as a basic unit of arrangement,
The four memory cells that are the basic unit of the above configuration are arranged in parallel in the horizontal direction and arranged in parallel in the vertical direction,
A non-volatile semiconductor memory device.
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記メモリセルはその構成部分のレイアウトとして、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成される方形状のD−タイプ(Depletion−type)のチャネルインプラと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、左端部側の領域が前記チャネルインプラの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記トランジスタの前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートであって、前記チャネルインプラの表面に対向する左端部の領域に方形状の面積拡張部を備えて配置されるフローティングゲートと、
前記チャネルインプラの左側に隣接し、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共に、前記コントロールゲート配線への接続端子となる第3のn型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第3のn型拡散層とコンタクトにより接続されるコントロールゲート配線と、
前記トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層とコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
を備えると共に、
前記各メモリセルの配置において、
前記コントロールゲートの接続端子となる第3のn型拡散層を互いに共有するようにして2つの前記メモリセルを左右対称に配置し、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して上方向に対称にメモリセルを配置し、これらの4つのメモリセルを単位として、左右方向にメモリセルアレイとして配列すると共に、
前記左右方向に配列されたメモリセルアレイを上下方向に平行に並べて配置すること、
を特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A non-volatile configuration in which each memory cell, which is a floating gate type single-layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, is arranged in a matrix at intersections of word lines and data lines A semiconductor memory device,
The memory cell has a layout of its constituent parts,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor formation portion, a square-shaped D-type (Depletion-type) channel implant formed in the left-right direction with a predetermined width and depth;
It is arranged in the left-right direction so as to face the semiconductor substrate surface, so that the region on the left end side faces the surface of the channel implanter, and the region on the right end side faces the gate region portion of the transistor. A floating gate having a rectangular shape, the floating gate being provided with a square-shaped area expansion portion in a left end region facing the surface of the channel implant;
A third n-type diffusion layer adjacent to the left side of the channel implant, formed in the left-right direction with a predetermined width and depth, and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the third n-type diffusion layer by a contact;
The semiconductor device is arranged in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer serving as the source of the transistor, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. A second metal wiring to be
With
In the arrangement of the memory cells,
Two memory cells are arranged symmetrically so as to share a third n-type diffusion layer serving as a connection terminal of the control gate, and above the two memory cells arranged symmetrically on the left and right The memory cells are arranged symmetrically in the direction and arranged as a memory cell array in the left-right direction with these four memory cells as a unit,
Arranging the memory cell arrays arranged in the horizontal direction in parallel in the vertical direction;
A non-volatile semiconductor memory device.
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であって、
前記半導体基板上の第1の方向を上下方向で表し、前記第1の方向と直交する第2の方向を左右方向で表した場合に、
前記上下方向に、トランジスタのドレインとなる第1のn型拡散層と、トランジスタのチャネルを形成するゲート領域部と、トランジスタのソースとなる第2のn型拡散層とが順次に配置される方形状のトランジスタ形成部と、
前記トランジスタ形成部の左側あるいは右側に、該トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記トランジスタのドレインにコンタクトにより接続される第1のメタル配線と、
前記半導体基板上において、前記トランジスタ形成部の左側に、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されるn型ウェルと、
前記半導体基板表面に対向して左右方向に配置されると共に、その左端部側の領域が前記n型ウェルの表面に対向し、かつ右端部側の領域が前記ゲート領域部に対向するように配置される方形状のフローティングゲートと、
前記n型ウェルの前記フローティングゲートと対向する領域の左側に隣接して、所定の幅と深さを持って左右方向に形成されると共にコントロールゲート配線への接続端子となるp型拡散層と、
前記フローティングゲートに対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、コンタクトにより前記p型拡散層と接続されるコントロールゲート配線と、
前記第2のn型拡散層に対向するようにして前記半導体基板表面から所定の距離を隔てて左右方向に配置されると共に、前記第2のn型拡散層にコンタクトにより接続される第2のメタル配線と、
前記n型ウェルに所望の電位を与えるためのn型拡散層であって、前記n型ウェルの表面上において、前記p型拡散層の上側、かつ前記第1のn型拡散層の左側の領域の所定の位置に、所定の幅と深さを持って形成される第4のn型拡散層と、
前記トランジスタ形成部と平行にかつ半導体基板表面から所定の距離を隔てて配置されると共に、前記第4のn型拡散層にコンタクトにより接続される第3のメタル配線と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。
A floating gate type single layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate,
When the first direction on the semiconductor substrate is represented in the up-down direction and the second direction orthogonal to the first direction is represented in the left-right direction,
A first n-type diffusion layer serving as a drain of the transistor, a gate region forming a channel of the transistor, and a second n-type diffusion layer serving as a source of the transistor are sequentially arranged in the vertical direction. A transistor forming portion having a shape;
A first metal wiring disposed on the left or right side of the transistor forming portion in parallel with the transistor forming portion and at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate, and connected to the drain of the transistor by a contact;
On the semiconductor substrate, on the left side of the transistor formation portion, an n-type well having a predetermined width and depth and formed in the left-right direction;
Arranged so as to face the surface of the semiconductor substrate in the left-right direction, the region on the left end side thereof facing the surface of the n-type well, and the region on the right end side facing the gate region portion A square-shaped floating gate,
A p-type diffusion layer formed adjacent to the left side of the region facing the floating gate of the n-type well and having a predetermined width and depth in the left-right direction and serving as a connection terminal to the control gate wiring;
A control gate line disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the floating gate, and connected to the p-type diffusion layer by a contact;
The second n-type diffusion layer is disposed in the left-right direction at a predetermined distance from the surface of the semiconductor substrate so as to face the second n-type diffusion layer, and is connected to the second n-type diffusion layer by a contact. Metal wiring,
An n-type diffusion layer for applying a desired potential to the n-type well, the region above the p-type diffusion layer and on the left side of the first n-type diffusion layer on the surface of the n-type well A fourth n-type diffusion layer formed at a predetermined position with a predetermined width and depth;
A third metal wiring that is arranged in parallel to the transistor forming portion and spaced from the surface of the semiconductor substrate and connected to the fourth n-type diffusion layer by a contact;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記不揮発性半導体メモリ素子はOTP(One Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートへの電荷の蓄積時に、
前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入するように構成されたこと、
を特徴とする請求項20に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
The nonvolatile semiconductor memory element is configured as an OTP (One Time Programmable ROM),
When accumulating charge in the floating gate,
Applying a first voltage to the control gate of the transistor, applying a second voltage to the drain, applying a voltage of "0" V to the source;
Generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate;
The non-volatile semiconductor memory device according to claim 20.
前記不揮発性半導体メモリ素子はMTP(Multi Time Programmable ROM)として構成され、
前記フローティングゲートに蓄積された電荷の蓄積時に、
前記トランジスタのコントロールゲートに第1の電圧を印加し、ドレインに第2の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vの電圧を印加し、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを前記フローティングゲートに注入すると共に、
前記フローティングゲートへの電荷の消去時に、
第1の消去手段として、
前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vの電圧を印加し、前記ドレインに第3の電圧を印加し、前記ソースをオープンにするか、または第4の電圧を印加し(第3の電圧>第4の電圧)、
ドレインとフローティングゲート間に高電界を印加することにより、FN電流(ファウラーノルトハイムのトンネル電流)により前記フローティングゲートの電荷を放出する手段と、
前記第1の消去手段の実行後に行われる第2の消去手段として、
前記トランジスタのコントロールゲートに“0”Vまたは第5の電圧を印加し、前記ドレインに前記第3の電圧を印加し、前記ソースに“0”Vを印加し(第3の電圧>第5の電圧)、
前記トランジスタのドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、該ホットエレクトロンを所定時間、前記フローティングゲートに注入する手段と、
を備えることを特徴とする請求項20に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
The nonvolatile semiconductor memory device is configured as an MTP (Multi Time Programmable ROM),
When accumulating charges accumulated in the floating gate,
Applying a first voltage to the control gate of the transistor, applying a second voltage to the drain, applying a voltage of "0" V to the source;
Generating hot electrons near the drain of the transistor, injecting the hot electrons into the floating gate;
When erasing charges on the floating gate,
As the first erasing means,
A voltage of “0” V is applied to the control gate of the transistor, a third voltage is applied to the drain, the source is opened, or a fourth voltage is applied (third voltage> second voltage). 4 voltage),
Means for discharging the floating gate charge by FN current (Fowler-Nordheim tunneling current) by applying a high electric field between the drain and the floating gate;
As the second erasing means performed after the execution of the first erasing means,
“0” V or a fifth voltage is applied to the control gate of the transistor, the third voltage is applied to the drain, and “0” V is applied to the source (third voltage> fifth Voltage),
Means for generating hot electrons near the drain of the transistor and injecting the hot electrons into the floating gate for a predetermined time;
21. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 20, further comprising:
前記第3のメタル配線の印加する電圧を、前記コントロールゲートの電圧と等しいか、または、それ以上に設定するように構成されたこと
を特徴とする請求項20から請求項22のいずれかに記載の不揮発性半導体メモリ素子。
The voltage applied to the third metal wiring is configured to be equal to or higher than the voltage of the control gate. 23. Nonvolatile semiconductor memory device.
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列してメモリセルアレイが構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記各メモリセルは、請求項20に記載の不揮発性半導体メモリ素子であって、n型ウェルに所望の電圧を印加するための第4のn型拡散層と第3のメタル配線を有する不揮発性半導体メモリ素子で構成されると共に、
前記不揮発性半導体メモリ装置は、
列アドレスnビット(n≧1)とioビット(io≧1)の入出力I/Oビット数とを基に、前記メモリセルアレイを列方向に前記列アドレスnビット単位で、前記I/Oビット数に分割して構成される複数のメモリセルブロックが配置され、
前記各メモリセルのトランジスタのドレインが行方向に沿って共通接続される複数のビット線と、
各行ごとに設けられるワード線であって、前記メモリセルのトランジスタのコントロールゲートを列方向に沿って共通接続するワード線と、
各メモリセルのトランジスタのソースが共通接続されるソース線と、
各行ごとに設けられる行デコーダであって、アドレス信号を受けて前記メモリセルを選択する行選択信号を生成する行デコーダと、
前記各行デコーダから出力される行選択信号を前記ワード線に印加する第1の信号電圧Vp1の信号に変換する第1のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックにおける列方向のビット数nに対応して設けられる列デコーダであって、前記各メモリセルブロックから1つのメモリセルを選択する列選択信号を出力するn個の列デコーダと、
前記列デコーダから出力される列選択信号を第2の信号電圧Vp2の信号に変換する第2のレベルシフト回路と、
前記メモリセルブロックのそれぞれに対して設けられるnビット単位の列選択トランジスタであって、前記第2のレベルシフト回路から出力される第2の信号電圧Vp2をゲート入力とし、各メモリセルブロックから1つのメモリセルのビット線を選択し、前記I/Oビット数のメモリセルを選択する列選択トランジスタと、
前記列選択トランジスタにより選択された前記I/Oビット数のビット線に当該列選択トランジスタを介して接続される前記I/Oビット数のデータ入出力線と、
前記I/Oビット数の書き込み込みデータの入力信号を受けてデータの書き込みおよびデータ消去を行う際に、前記データ入出力線を通して前記トランジスタのドレインに印加する第3の電圧信号Vp3を出力する書き込み制御回路と、
前記データ入出力線に読み出されたメモリセルのデータを増幅して外部に出力するセンスアンプ回路と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A memory cell array is formed by arranging memory cells, which are floating gate type single-layer polysilicon nonvolatile memory elements formed by a standard CMOS process, on a semiconductor substrate in a matrix at intersections of word lines and data lines. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
21. The nonvolatile semiconductor memory element according to claim 20, wherein each of the memory cells includes a fourth n-type diffusion layer and a third metal wiring for applying a desired voltage to the n-type well. It is composed of semiconductor memory elements,
The nonvolatile semiconductor memory device includes:
Based on the number of input / output I / O bits of column address n bits (n ≧ 1) and io bits (io ≧ 1), the memory cell array is arranged in the column direction in the unit of the column address n bits. A plurality of memory cell blocks divided into a number are arranged,
A plurality of bit lines in which the drains of the transistors of the memory cells are commonly connected in the row direction;
A word line provided for each row, the word lines commonly connecting the control gates of the transistors of the memory cells along the column direction;
A source line commonly connected to the sources of the transistors of each memory cell;
A row decoder provided for each row, the row decoder generating a row selection signal for receiving the address signal and selecting the memory cell;
A first level shift circuit that converts a row selection signal output from each row decoder into a signal of a first signal voltage Vp1 applied to the word line;
A column decoder provided corresponding to the number n of bits in the column direction in the memory cell block, wherein n column decoders output a column selection signal for selecting one memory cell from each of the memory cell blocks;
A second level shift circuit for converting a column selection signal output from the column decoder into a signal of a second signal voltage Vp2;
An n-bit unit column selection transistor provided for each of the memory cell blocks, wherein the second signal voltage Vp2 output from the second level shift circuit is used as a gate input, and 1 column from each memory cell block. A column selection transistor for selecting a bit line of one memory cell and selecting a memory cell having the number of I / O bits;
A data input / output line of the number of I / O bits connected to the bit line of the number of I / O bits selected by the column selection transistor via the column selection transistor;
Write that outputs a third voltage signal Vp3 applied to the drain of the transistor through the data input / output line when data write and data erase are performed in response to an input signal of write data of the number of I / O bits A control circuit;
A sense amplifier circuit that amplifies the data of the memory cell read to the data input / output line and outputs the amplified data to the outside;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
半導体基板上に標準CMOSプロセスで構成されるフローティングゲートタイプの1層ポリシリコン不揮発性メモリ素子であるメモリセルのそれぞれを、ワード線とデータ線の交点にマトリックス状に配列して構成される不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記各メモリセルは、請求項20に記載の不揮発性半導体メモリ素子であって、n型ウェルに所望の電圧を印加するための第4のn型拡散層と第3のメタル配線を有する不揮発性半導体メモリ素子で構成されると共に、
前記各メモリセルの配置において、
前記n型ウェルを互いに共通にして左右に対称に配置される2つの前記メモリセルと、該左右に対称に配置された2つのメモリセルに対して、前記第2のメタル配線を互いに共通にして下方向に対称に配置される2つのメモリセルと、の計4つのメモリセルを配置の基本単位として、
前記構成の基本単位となる4つのメモリセルを、左右方向に平行に並べて配置すると共に、上下方向にも平行に並べて配置すること、
を特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
A non-volatile configuration in which each memory cell, which is a floating gate type single-layer polysilicon non-volatile memory device configured by a standard CMOS process on a semiconductor substrate, is arranged in a matrix at intersections of word lines and data lines A semiconductor memory device,
21. The nonvolatile semiconductor memory element according to claim 20, wherein each of the memory cells includes a fourth n-type diffusion layer and a third metal wiring for applying a desired voltage to the n-type well. It is composed of semiconductor memory elements,
In the arrangement of the memory cells,
For the two memory cells arranged symmetrically on the left and right with the n-type well in common and the two memory cells arranged symmetrically on the left and right, the second metal wiring is shared with each other As a basic unit of arrangement, a total of four memory cells, two memory cells arranged symmetrically in the downward direction,
The four memory cells that are the basic unit of the above configuration are arranged in parallel in the left-right direction, and are also arranged in parallel in the vertical direction,
A non-volatile semiconductor memory device.
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