JP2613660B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は、FAMOS(フローティングゲート・アバラ
ンシェ・インジェクション・メタル・オキサイド・セミ
コンダクタ)タイプのメモリセルを有する不揮発性半導
体記憶装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a memory cell of a FAMOS (Floating Gate Avalanche Injection Metal Oxide Semiconductor) type.
<従来の技術> 従来、この種の不揮発性半導体記憶装置の一つである
EPROM(エレクトリカルプログラマブルリードオンリー
メモリ)のメモリセルは第7図に示すような構造となっ
ている。このメモリセルは、半導体基板41の表面41aを
覆うゲート酸化膜42と、このゲート酸化膜42上に設けら
れたフローティングゲート(浮遊ゲート)43と、このフ
ローティングゲート43の両側の基板表面41aに設けられ
たソース44,ドレイン45を有するフローティングゲート
形トランジスタからなる。ソース44,ドレイン45の各端
部44a,45aは上記フローティングゲート43の下に重なっ
ている。なお、46は層間絶縁膜を示し、47はコントロー
ルゲートを示している。書き込み時は、コントロールゲ
ート47に12〜13V,ドレイン45に8〜9Vを印加し、ソース
44を接地して、ドレイン45の端部45aの近傍でインパク
ト・イオニゼーションにより発生した電子(ホットエレ
クトロン)をフローティングゲート43に注入する。そし
てフローティングゲート43に電荷を蓄積して、書き込む
べきデータに応じてスレッシュホールド電圧を高低に変
化させる。なお、書き込みが短時間で完了するように、
ゲート酸化膜42の膜厚を薄くして、このゲート酸化膜42
に印加される電界強度を大きくしている。一方、読み出
し時はコントロールゲート47に5V,ドレイン45に1〜2V
を印加し、ソース44を接地して、上記スレッシュホール
ド電圧の高低によって表されたデータを読み取るように
している。<Prior Art> Conventionally, this type of nonvolatile semiconductor memory device is
EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) memory cells have a structure as shown in FIG. The memory cell includes a gate oxide film 42 covering a surface 41a of a semiconductor substrate 41, a floating gate (floating gate) 43 provided on the gate oxide film 42, and a substrate surface 41a on both sides of the floating gate 43. And a floating gate transistor having a source 44 and a drain 45. The respective ends 44a and 45a of the source 44 and the drain 45 overlap below the floating gate 43. Note that 46 indicates an interlayer insulating film, and 47 indicates a control gate. At the time of writing, 12 to 13 V is applied to the control gate 47 and 8 to 9 V to the drain 45,
44 is grounded, and electrons (hot electrons) generated by impact ionization near the end 45 a of the drain 45 are injected into the floating gate 43. Then, charges are accumulated in the floating gate 43, and the threshold voltage is changed to high or low according to data to be written. In order to complete writing in a short time,
The thickness of the gate oxide film 42 is reduced,
The electric field intensity applied to is increased. On the other hand, at the time of reading, 5 V is applied to the control gate 47 and 1-2 V is applied to the drain 45.
Is applied, and the source 44 is grounded so that the data represented by the threshold voltage is read.
<発明が解決しようとする課題> ところで、一般にSRAM(スタティック・ランダム・ア
クセス・メモリ)などでは、読み出し時にドレインとソ
ースとの間の電圧(以下「ビットライン電圧」という)
を電源電圧(5V)に近い大きな電圧に設定している。そ
して、ドレインの接合容量を小さくして、これによって
ドレインにつながるビット線の静電容量を減少させて、
データ・センス時間を短くし、メモリ全体のアクセスタ
イムを短くするようにしている。<Problems to be Solved by the Invention> By the way, generally, in a SRAM (static random access memory) or the like, a voltage between a drain and a source at the time of reading (hereinafter, referred to as “bit line voltage”)
Is set to a large voltage close to the power supply voltage (5V). And, by reducing the junction capacitance of the drain, thereby reducing the capacitance of the bit line connected to the drain,
The data sense time is shortened, and the access time of the entire memory is shortened.
しかしながら、上記従来のEPROMは、ビットライン電
圧を1〜2V以上、例えば5Vに上げて長時間読み出しを続
けると、読み出し時であるにもかかわらずゲート酸化膜
42を通してフローティングゲート43に徐々に電子が注入
され、この結果、スレッシュホールド電圧が変化して記
憶内容が変わってしまうことがある(リードディスター
ブ)。このため、ビットライン電圧を2V以下に抑えてお
かねばならず、アクセスタイムを短くすることができな
いという問題があった。However, in the above-mentioned conventional EPROM, when the bit line voltage is raised to 1 to 2 V or more, for example, 5 V, and reading is continued for a long time, the gate oxide film is formed despite reading.
Electrons are gradually injected into the floating gate 43 through 42, and as a result, the threshold voltage may change and the stored content may change (read disturb). For this reason, the bit line voltage must be suppressed to 2 V or less, and the access time cannot be shortened.
そこで、この発明の目的は、記憶内容が変わってしま
うような不都合を起こすことなく、ビットライン電圧を
電源電圧程度まで上げることができ、したがってアクセ
スタイムを短くすることができるEPROMを提供すること
にある。Therefore, an object of the present invention is to provide an EPROM that can raise the bit line voltage to about the power supply voltage without causing inconvenience such that the stored contents change, thereby shortening the access time. is there.
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するために、この発明のEPROMは、半
導体基板表面を覆う酸化膜上に設けられた浮遊ゲート
と、上記浮遊ゲートの片側の基板表面に、上記浮遊ゲー
トの下に端部が重なるように設けられた第1の拡散領域
と、上記浮遊ゲートに関して上記第1の拡散領域と反対
側の基板表面に、上記浮遊ゲートから側方へ端部が離間
するように設けられた第2の拡散領域とを有するFAMOS
トランジスタからなるメモリセルと、上記第1の拡散領
域につながるビット線と上記第2の拡散領域につながる
ビット線とを書き込み時と読み出し時で入れ換えて選択
するビット線選択回路を備えて、書き込み時は、上記第
1,第2の拡散領域をそれぞれドレイン,ソースとして動
作させる一方、読み出し時は上記第1,第2の拡散領域を
それぞれソース,ドレインとして動作させることを特徴
としている。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, an EPROM of the present invention includes a floating gate provided on an oxide film covering a surface of a semiconductor substrate, and a floating gate provided on one side of the floating gate. A first diffusion region provided so that an end thereof overlaps below the floating gate; and a substrate surface opposite to the first diffusion region with respect to the floating gate, an end portion being laterally separated from the floating gate. Having a second diffusion region provided to
A memory cell comprising a transistor; and a bit line selection circuit for selecting a bit line connected to the first diffusion region and a bit line connected to the second diffusion region by switching between writing and reading. Is the above
The first and second diffusion regions are operated as a drain and a source, respectively, while the first and second diffusion regions are operated as a source and a drain at the time of reading.
<作用> 書き込み時は、ビット線選択回路が第1の拡散領域に
つながるビット線と第2の拡散領域につながるビット線
を選択して、第1,第2の拡散領域をそれぞれドレイン,
ソースとして動作させる。すなわち、第1の拡散領域に
つながるビット線には例えば8〜9Vが印加され、一方、
第2の拡散領域につながるビット線は接地される。第1
の拡散領域の端部は、浮遊ゲートの下に重なるように設
けられているので、この第1の拡散領域の端部近傍でイ
ンパクト・イオニゼーションにより発生した電子は従来
と同様にゲート酸化膜を通して浮遊ゲートに注入され
る。したがって従来と同様に書き込みが行なわれる。<Operation> At the time of writing, a bit line selection circuit selects a bit line connected to the first diffusion region and a bit line connected to the second diffusion region, and sets the first and second diffusion regions to drain and drain, respectively.
Operate as a source. That is, for example, 8 to 9 V is applied to the bit line connected to the first diffusion region, while
The bit line connected to the second diffusion region is grounded. First
The end of the diffusion region is provided so as to overlap below the floating gate, so that electrons generated by impact ionization near the end of the first diffusion region pass through the gate oxide film as in the conventional case. Injected into the floating gate. Therefore, writing is performed as in the conventional case.
一方、読み出し時は、ビット線選択回路が第1の拡散
領域につながるビット線と第2の拡散領域につながるビ
ット線とを書き込み時と入れ変えて選択して、第1,第2
の拡散領域をそれぞれソース,ドレインとして動作させ
る。第1の拡散領域は接地され、一方、第2の拡散領域
には従来よりも大きな電圧、例えば電源電圧5Vが印加さ
れる。このとき、第2の拡散領域の端部近傍でインパク
ト・イオニゼーションにより発生した電子はコントロー
ルゲートにより印加された電界によってゲート酸化膜の
方へ引き上げられる。けれども、第2の拡散領域の端部
は浮遊ゲートから側方へ離間しているため、上記電子は
浮遊ゲートに注入されることがない。したがって、読み
出し時に、スレッシュホールド電圧が変化することがな
く、記憶内容が変わるようなことがない。このように、
読み出し時にビットライン電圧を電源電圧程度に上げて
も、記憶内容が変わるような不都合が生じなくなる。し
たがって、従来に比してビットライン電圧を大きくする
ことによって、ドレインとして動作する上記第2の拡散
領域の接合容量を小さくし、ビット線の静電容量を減少
させることができる。したがってデータ・センス時間を
短くでき、メモリ全体のアクセスタイムが短くなる。On the other hand, at the time of reading, the bit line selection circuit selects the bit line connected to the first diffusion region and the bit line connected to the second diffusion region by replacing the bit line at the time of writing with the first and second bit lines.
Are operated as a source and a drain, respectively. The first diffusion region is grounded, while the second diffusion region is applied with a higher voltage than before, for example, a power supply voltage of 5V. At this time, electrons generated by impact ionization near the end of the second diffusion region are pulled up toward the gate oxide film by the electric field applied by the control gate. However, since the end of the second diffusion region is laterally separated from the floating gate, the electrons are not injected into the floating gate. Therefore, at the time of reading, the threshold voltage does not change, and the stored contents do not change. in this way,
Even if the bit line voltage is increased to about the power supply voltage at the time of reading, the inconvenience of changing stored contents does not occur. Therefore, by increasing the bit line voltage as compared with the related art, the junction capacitance of the second diffusion region operating as the drain can be reduced, and the capacitance of the bit line can be reduced. Therefore, the data sense time can be shortened, and the access time of the entire memory is shortened.
<実施例> 以下、この発明のEPROMを実施例により詳細に説明す
る。<Example> Hereinafter, the EPROM of the present invention will be described in detail with reference to examples.
第2図は一実施例のEPROMのシステム全体の構成を示
している。このEPROMはメモリセルアレイ11と、ビット
ライン・プルアップ12と、Yセレクタ13と、Bセレクタ
14と、アドレスバッファ15と、入力バッファ16と、Xデ
コーダ17と、プリデコーダ18と、Yデコーダ19と、Bデ
コーダ20と、書き込み及び入力制御回路21と、書き込み
回路22と、センスアンプ/出力回路23を備えている。上
記Yセレクタ13,Bセレクタ14,Yデコーダ19およびBデコ
ーダ20はビット線選択回路を構成している。FIG. 2 shows the configuration of the entire EPROM system of one embodiment. This EPROM has a memory cell array 11, a bit line pull-up 12, a Y selector 13, and a B selector
14, an address buffer 15, an input buffer 16, an X decoder 17, a predecoder 18, a Y decoder 19, a B decoder 20, a write and input control circuit 21, a write circuit 22, a sense amplifier / output The circuit 23 is provided. The Y selector 13, B selector 14, Y decoder 19 and B decoder 20 constitute a bit line selection circuit.
メモリセルアレイ11は、第1図に示すようなFAMOSタ
イプのメモリセルを複数マトリクス状に配置して構成さ
れている。同図に示すように、各メモリセルは、半導体
基板1の表面1aを覆うゲート酸化膜2と、このゲート酸
化膜2上に設けられたフローティングゲート3と、この
フローティングゲート3の両側の基板表面1aにそれぞれ
設けられた第1の拡散領域5,第2の拡散領域4と、上記
フローティングゲート3を覆う層間絶縁膜6と、コント
ロールゲート7とからなっている。第1の拡散領域5の
端部5aはフローティングゲート3の下に重なる一方、第
2の拡散領域4の端部4aは上記フローティングゲート3
から側方へ離間するように形成されている。したがっ
て、基板表面1aのうち第1の拡散領域5の端部5a近傍は
ゲート酸化膜2を介してフローティングゲート3と対向
する一方、第2の拡散領域4の端部4a近傍はゲート酸化
膜2を介してコントロールゲート7と対向している。メ
モリセルアレイ11において各メモリセルのコントロール
ゲート7はワード線WLに接続され、また、第1,第2の拡
散領域5,4はそれぞれ隣り合うビット線に接続されてい
る。例えば、第3図に示すように、一つの行のメモリセ
ルC0,C1,…,C7,…のコントロールゲート7はいずれも1
本のワード線WLに接続されている。また、メモリセルC0
の第1,第2の各拡散領域5,4は隣り合うビット線BL7′,B
L0にそれぞれ接続されている。なお、隣り合うメモリセ
ルの第1,第2の拡散領域、例えばメモリセルC0の第1の
拡散領域4とメモリセルC1の第2の拡散領域とは同一の
ビット線BL0に接続されている。なお、上記ワード線WL
は、アドレスバッファ15を介して外部から入力されるア
ドレス入力A0,A1,…,A8に基づいて、プリデコーダ18お
よびXデコーダ17によって選択される。The memory cell array 11 is configured by arranging a plurality of FAMOS type memory cells as shown in FIG. 1 in a matrix. As shown in FIG. 1, each memory cell includes a gate oxide film 2 covering a surface 1a of a semiconductor substrate 1, a floating gate 3 provided on the gate oxide film 2, and a substrate surface on both sides of the floating gate 3. It comprises a first diffusion region 5, a second diffusion region 4 provided in 1a, an interlayer insulating film 6 covering the floating gate 3, and a control gate 7. The end 5a of the first diffusion region 5 overlaps below the floating gate 3, while the end 4a of the second diffusion region 4 is
It is formed so as to be spaced apart from the side. Therefore, in the substrate surface 1a, the vicinity of the end 5a of the first diffusion region 5 faces the floating gate 3 via the gate oxide film 2, while the vicinity of the end 4a of the second diffusion region 4 is close to the gate oxide film 2. Is opposed to the control gate 7. In the memory cell array 11, the control gate 7 of each memory cell is connected to a word line WL, and the first and second diffusion regions 5, 4 are connected to adjacent bit lines, respectively. For example, as shown in FIG. 3, the control gates 7 of the memory cells C 0 , C 1 ,..., C 7 ,.
Connected to one word line WL. Also, the memory cell C 0
Of the first and second diffusion regions 5 and 4 are adjacent bit lines BL 7 ′ and B
Connected to L 0 . Note that the first adjacent memory cell, the second diffusion region, and for example, the first diffusion region 4 and the second diffusion region of the memory cell C 1 in the memory cell C 0 is connected to the same bit line BL 0 ing. Note that the above word line WL
Are selected by the pre-decoder 18 and the X-decoder 17 based on the address inputs A 0 , A 1 ,..., A 8 input from the outside via the address buffer 15.
同3図に示すように、ビットライン・プルアップ12
は、行方向に並ぶpチャネルトランジスタPTからなり、
また、Yセレクタ13,Bセレクタ14はいずれも行方向に並
ぶnチャネルトランジスタNTからなっている。ビットラ
イン・プルアップ13の各Pチャネル・トランジスタPT
は、電源をビット線との間に接続され、電源電圧を降下
させる抵抗として機能する。Yセレクタ13の各nチャネ
ルトランジスタは、ゲートにそれぞれYデコーダ19から
選択信号YoT′,YiT(i=0,…,7)を受ける。そしてこ
れら各9つの信号の内容に基づいて、メモリセルアレイ
11全体からバイアスを印加すべき8本のビット線とこの
8本のビット線に各々隣り合う8本のグランド線(接地
すべきビット線)とを選択する。また、Bセレクタ14の
各nチャネルトランジスタは、ゲートにそれぞれBデコ
ーダ20から選択信号BSnT(n=0,…,7)または選択信号
BSnG(n=0,…,7)を受ける。そして、これら各8つの
信号の内容に基づいて、上記Yセレクタ13が選択した各
8本のビット線,グランド線の中から隣り合う一対のビ
ット線とグランド線とを選択する。As shown in FIG.
Consists of p-channel transistors PT arranged in the row direction,
Each of the Y selector 13 and the B selector 14 includes an n-channel transistor NT arranged in the row direction. Each P-channel transistor PT of bit line pull-up 13
Is connected between the power supply and the bit line, and functions as a resistor for lowering the power supply voltage. The gates of the respective n-channel transistors of the Y selector 13 receive selection signals YoT ', YiT (i = 0,..., 7) from the Y decoder 19, respectively. Then, based on the contents of these nine signals, the memory cell array
Eight bit lines to which a bias is to be applied and eight ground lines (bit lines to be grounded) adjacent to the eight bit lines are selected from the whole. Each of the n-channel transistors of the B selector 14 has a gate provided with a selection signal BSnT (n = 0,..., 7) or a selection signal from the B decoder 20.
BSnG (n = 0,..., 7) is received. Then, based on the contents of these eight signals, a pair of adjacent bit lines and ground lines are selected from the eight bit lines and ground lines selected by the Y selector 13.
Bデコーダ20は、第4図に示すように、アドレスバッ
ファ15につながる3本のアドレス線200と、インバータ2
01と、NAND回路202と、nチャネルトランジスタNTと、
pチャネルトランジスタPTと、インバータ203とからな
っている。そして、アドレス線200を介して入力される
アドレス入力A12,A13,A14とこれらをインバータ201で反
転させた信号とをNAND回路202でデコードして、nチャ
ネルタランジスタNT,インバータ203を介して各8つの選
択信号BSiT(i=0,…,7)および選択信号BSiG(i=0,
…,7)を上記Bセレクタ14に出力する。As shown in FIG. 4, the B decoder 20 includes three address lines 200 connected to the address buffer 15 and an inverter 2.
01, a NAND circuit 202, an n-channel transistor NT,
It comprises a p-channel transistor PT and an inverter 203. The NAND circuit 202 decodes the address inputs A 12 , A 13 , and A 14 input via the address line 200 and a signal obtained by inverting them by the inverter 201, and outputs the n-channel transistor NT and the inverter 203. Through eight selection signals BSiT (i = 0,..., 7) and selection signals BSiG (i = 0,
.., 7) are output to the B selector 14.
Yデコーダ19は、第5図に示すように、アドレスバッ
ファ15につながる3本のアドレス線190と、インバータ1
91と、NAND回路192と、nチャネルトランジスタNTと、
pチャネルトランジスタPTと、インバータ193と,イン
バータ194を備えている。そして、アドレス線190を介し
て入力されるアドレス入力A9,A10,A11とこれらをインバ
ータ201で反転させた信号とをNAND回路192でデコードし
て、アクティブまたは非アクティブのいずれかの状態を
とる選択信号0,1,…,7(選択信号Y0,Y1,…,Y7
をそれぞれ反転させた信号))を発生させる。各選択信
号Yi(i=0,1,…,7)はアクティブになったとき、これ
に対応して第3図に示したメモリセルCi(添字iは同一
数字を表す)につながる一対のビット線を選択すること
表している。同時に、インバータ194によって、書き込
み時にアクティブ,読み出し時に非アクティブとなるPG
M信号を受けて、これを反転させて書き込み時に非アク
ティブ,読み出し時にアクティブとなるR信号を発生さ
せる。このPGM信号またはR信号を上記nチャネルトラ
ンジスタNTのゲートに印加して、選択信号YoT′,YiT
(i=0,…,7)および選択信号YiG(i=0,…,7),Y
7G′を作成する。各選択信号YoT′,YiT,YiG,YiG′が表
す内容は、書き込み時と読み出し時とで上記選択信号
0,…,7を入れ換えることによって第6図に示すよう
になっている。第6図は、例えば、選択信号YoTが読み
出し時はYo,書き込み時はY1となることを表している。
これらの選択信号YoT′,YiT,YiG,Y7G′は第3図に示し
たように、Yセレクタ13の各nチャネルトランジスタNT
のゲートに出力される。なお、上記PGM信号は、入力バ
ッファを介して入力されるチップイネーブル信号,
出力イネーブル信号に基づいて書き込みおよび入出
力制御回路21によって発生される。As shown in FIG. 5, the Y decoder 19 includes three address lines 190 connected to the address buffer 15 and an inverter 1.
91, a NAND circuit 192, an n-channel transistor NT,
It includes a p-channel transistor PT, an inverter 193, and an inverter 194. Then, the address inputs A 9 , A 10 , and A 11 input via the address line 190 and a signal obtained by inverting them by the inverter 201 are decoded by the NAND circuit 192, and the state of either active or inactive is determined. the take selection signal 0, 1, ..., 7 (selection signal Y 0, Y 1, ..., Y 7
)) Are generated. When each selection signal Yi (i = 0, 1,..., 7) becomes active, a corresponding pair of bits connected to the memory cell Ci (subscript i represents the same number) shown in FIG. Indicates that a line is to be selected. At the same time, the inverter 194 makes the PG active during writing and inactive during reading.
Upon receiving the M signal, it inverts the signal to generate an R signal that is inactive during writing and active during reading. The PGM signal or the R signal is applied to the gate of the n-channel transistor NT so that the selection signals YoT ', YiT
(I = 0, ..., 7) and selection signal YiG (i = 0, ..., 7), Y
7 Create G '. The contents represented by each selection signal YoT ′, YiT, YiG, YiG ′ are the above-mentioned selection signals at the time of writing and at the time of reading.
By replacing 0 ,..., 7 as shown in FIG. FIG. 6 is, for example, when the selection signal YoT is read Yo, when writing represents that the Y 1.
These selection signals YoT ', YiT, YiG, Y 7 G' , as shown in FIG. 3, the n-channel transistor NT of the Y selectors 13
Is output to the gate. The PGM signal is a chip enable signal input through an input buffer,
Generated by the write and input / output control circuit 21 based on the output enable signal.
このEPROMは全体として次のように動作する。なお、
アドレス入力A9,…,A14がすべて“0"となり、第3図に
示したメモリセルCoに書き込み、読み出しを行う場合に
ついて説明するものとする。This EPROM operates as follows as a whole. In addition,
A description will be given of the case where all the address inputs A 9 ,..., A 14 are set to “0” and writing and reading are performed to the memory cell Co shown in FIG.
書き込み時の動作 まず、第5図に示したYデコーダは、アドレス入力
A9,A10,A11(すべて“0")に基づいて選択信号oをア
クティブ(Yoを非アクティブ)にする。さらに、書き込
み及び入出力制御回路21からのPGM信号(アクティブ)
を受けて、第6図右欄に示したように選択信号の内容を
設定して、Yoを表すYoT′およびY1Gをアクティブにして
第3図中に示したYセレクタ13に出力する。Yセレクタ
13では、上記選択信号YoT′,Y1Gをゲートに受けるnチ
ャネルトランジスタNTがそれぞれ導通する。また、第4
図に示したBデコーダ20は、アドレス入力A12,A13,A14
(すべて“0")に基づいて、選択信号BSoTおよびBSoGを
アクティブにしてBセレクタ14に出力する。Bセレクタ
14では、上記BSoT,BSoG(この場合、第3図中に示すBSn
T,BSnGに相当する)をゲートに受けるnチャネルトラン
ジスタNTがそれぞれ導通する。このYセレクタ13とBセ
レクタ14との動きによって、ビット線BL7′がB端子を
介して書き込み回路22に導通する一方、ビット線BLoが
グランド線として接地される。そして、メモリセルCoの
コントロールゲート7にワード線WLを介してVppレベル
(12〜13V)が印加された状態で、第1の拡散領域5は
ドレインとして書き込み回路から8〜9Vが印加される一
方、第2の拡散領域4はソースとしてグランド線BLoに
よって接地される。第1図に示したように、第1の拡散
領域5の端部5aはフローティングゲート3の下に重なる
ように設けられているので、この端部5a近傍でインパク
ト・イオニゼーションにより発生した電子は、従来と同
様に、ゲート酸化膜2通して上記フローティングゲート
3に注入される。したがって、従来と同様に書き込みを
行うことができる。Operation at the time of writing First, the Y decoder shown in FIG.
The selection signal o is activated (Yo is inactive) based on A 9 , A 10 , A 11 (all “0”). Furthermore, a PGM signal from the write and input / output control circuit 21 (active)
In response, the contents of the selection signal are set as shown in the right column of FIG. 6, YoT 'and Y 1 G representing Yo are activated, and output to the Y selector 13 shown in FIG. Y selector
At 13, the n-channel transistors NT receiving the selection signals YoT 'and Y 1 G at their gates are turned on. Also, the fourth
The B decoder 20 shown in the figure has address inputs A 12 , A 13 , A 14
Based on (all “0”), select signals BSoT and BSoG are activated and output to B selector 14. B selector
14, the BSoT and BSoG (in this case, BSn shown in FIG. 3)
T, BSnG) corresponding to the respective gates are turned on. By the operation of the Y selector 13 and the B selector 14, the bit line BL 7 ′ conducts to the write circuit 22 via the B terminal, while the bit line BLo is grounded as a ground line. While the Vpp level (12 to 13 V) is applied to the control gate 7 of the memory cell Co via the word line WL, 8 to 9 V is applied from the write circuit to the first diffusion region 5 as a drain. , The second diffusion region 4 is grounded by a ground line BLo as a source. As shown in FIG. 1, since the end 5a of the first diffusion region 5 is provided so as to overlap below the floating gate 3, electrons generated by impact ionization in the vicinity of the end 5a In the same manner as in the conventional case, the floating gate 3 is injected through the gate oxide film 2 into the floating gate 3. Therefore, writing can be performed as in the conventional case.
読み出し時の動作 書き込み時と同様にYデコーダ19は選択信号Yoをアク
ティブにする。けれども、読み出し時は、上記PGM信号
が非アクティブとなり、R信号がアクティブとなる。し
たがって、Yデコーダ19は、第6図左欄に示したように
選択信号の内容を設定して、YoTおよびYoGをアクティブ
としてYセレクタ13に出力する。Yセレクタ13では、上
記選択信号YoT,YoGをゲートに受けるnチャネルトラン
ジスタNTがそれぞれ導通する。一方、Bデコーダ20,Bセ
レクタ14は書き込み時と全く同様に動作する。したがっ
て、第3図に示したビット線BLoがB端子を介してセン
スアンプ/出力回路23に導通する一方、ビット線BL7′
がグランド線として接地される。すなわち、ビット線,
グランド線が書き込み時と読み出し時とで入れ換わった
ことになる。そして、メモリセルCoのコントロールゲー
ト7にワード線WLを介してVccレベル(5V)が印加され
た状態で、第1の拡散領域5はソースとしてグランド線
BL7′を介して接地される。第2の拡散領域4は、ドレ
インとして動作する。すなわち、ビットライン・プルア
ップ12にVccレベルが印加され、メモリセルCoの記憶内
容が“0"のとき(書き込まれているとき)Vccレベル
(VH)を出力する。一方、このメモリセルCoの記憶内
容が“1"のとき(書き込まれていないとき)このメモリ
セルCoのオン抵抗とビットライン・プルアップ12のオン
抵抗とで分圧された電位VLを出力する。ここで、メモ
リセルCoの記憶内容が“1"のとき、上記第2の拡散領域
(ドレイン)4の端部4aの近傍にホットエレクトロンが
発生する。けれども、この端部4aはフローティングゲー
ト3から側方へ離間しているため、発生した電子がフロ
ーティングゲート3に注入されることがない。したがっ
て、読み出し時に、メモリセルCoのスレッシュホールド
電圧が変化することがなく、記憶内容が換わるようなこ
とがない。Operation at the time of reading The Y decoder 19 activates the selection signal Yo as at the time of writing. However, at the time of reading, the PGM signal becomes inactive and the R signal becomes active. Accordingly, the Y decoder 19 sets the content of the selection signal as shown in the left column of FIG. 6, and outputs YoT and YoG to the Y selector 13 as active. In the Y selector 13, the n-channel transistors NT receiving the selection signals YoT and YoG at their gates are turned on. On the other hand, the B decoder 20 and the B selector 14 operate in exactly the same manner as at the time of writing. Therefore, the bit line BLo shown in FIG. 3 conducts to the sense amplifier / output circuit 23 via the terminal B, while the bit line BL 7 ′ is turned on.
Are grounded as ground lines. That is, bit lines,
This means that the ground line has been switched between writing and reading. Then, in a state where the Vcc level (5 V) is applied to the control gate 7 of the memory cell Co via the word line WL, the first diffusion region 5 serves as a ground line as a source.
It is grounded through the BL 7 '. The second diffusion region 4 operates as a drain. That is, the Vcc level is applied to the bit line pull-up 12, and the Vcc level (VH) is output when the storage content of the memory cell Co is "0" (when being written). On the other hand, when the storage content of the memory cell Co is "1" (when data is not written), the potential VL divided by the on-resistance of the memory cell Co and the on-resistance of the bit line pull-up 12 is output. . Here, when the storage content of the memory cell Co is “1”, hot electrons are generated near the end 4 a of the second diffusion region (drain) 4. However, since this end 4a is laterally separated from floating gate 3, generated electrons are not injected into floating gate 3. Therefore, at the time of reading, the threshold voltage of the memory cell Co does not change, and the stored content does not change.
このように、このEPROMは、読み出し時に、ビットラ
イン電圧を電源電圧Vcc程度に上げても記憶内容が変わ
るような不都合を生じることがない。したがって、従来
に比してビットライン電圧を大きくすることによって、
第2の拡散領域4の接合容量を小さくし、ビット線の静
電容量を減少させることができる。したがってデータ・
センス時間を短くでき、メモリ全体のアクセスタイムを
短くすることができる。As described above, this EPROM does not cause any inconvenience that the stored contents change even when the bit line voltage is increased to the power supply voltage Vcc at the time of reading. Therefore, by increasing the bit line voltage compared to the conventional,
The junction capacitance of the second diffusion region 4 can be reduced, and the capacitance of the bit line can be reduced. Therefore, the data
The sense time can be shortened, and the access time of the entire memory can be shortened.
<発明の効果> 以上より明らかなように、この発明のEPROMは、半導
体基板表面を覆う酸化膜上に設けられた浮遊ゲートと、
上記浮遊ゲートの片側の基板表面に、上記浮遊ゲートの
下に端部が重なるように設けられた第1の拡散領域と、
上記浮遊ゲートに関して上記第1の拡散領域と反対側の
基板表面に、上記浮遊ゲートから側方へ端部が離間する
ように設けられた第2の拡散領域とを有するFAMOSトラ
ンジスタからなるメモリセルと、上記第1の拡散領域に
つながるビット線と上記第2の拡散領域につながるビッ
ト線とを書き込み時と読み出し時で入れ換えて選択する
ビット線選択回路を備えて、書き込み時は、上記第1,第
2の拡散領域をそれぞれドレイン,ソースとして動作さ
せる一方、読み出し時は上記第1,第2の拡散領域をそれ
ぞれソース,ドレインとして動作させるようにしている
ので、記憶内容が変わってしまうような不都合を起こす
ことなく、読み出し時にドレイン,ソース間の電圧を電
源電圧程度にまで上げることができる。したがって、デ
ータ・センス時間を短くでき、メモリ全体としてのアク
セスタイムを短くすることができる。<Effects of the Invention> As is clear from the above, the EPROM of the present invention has a floating gate provided on an oxide film covering the surface of a semiconductor substrate;
A first diffusion region provided on one surface of the substrate of the floating gate so that an end thereof overlaps below the floating gate;
A memory cell comprising a FAMOS transistor having, on the substrate surface opposite to the first diffusion region with respect to the floating gate, a second diffusion region provided such that an end is laterally separated from the floating gate; A bit line selection circuit for selecting the bit line connected to the first diffusion region and the bit line connected to the second diffusion region by switching between a write operation and a read operation. Since the second diffusion region is operated as a drain and a source, respectively, while reading, the first and second diffusion regions are operated as a source and a drain, respectively. Without reading, the voltage between the drain and the source can be increased to about the power supply voltage at the time of reading. Therefore, the data sensing time can be shortened, and the access time of the entire memory can be shortened.
第1図はこの発明の一実施例のEPROMのメモリセルの断
面を示す構造図、第2図は上記EPROMのシステム全体の
構成を示す図、第3図は上記EPROMの要部の回路構成を
示す図、第4図,第5図はそれぞれ上記EPROMのBデコ
ーダ,Yデコーダの回路構成を示す図、第6図は上記Yデ
コーダの選択信号の入れ換え方式を示す図、第7図は従
来のEPROMのメモリセルの断面構造を示す図である。 1……半導体基板、2……ゲート酸化膜、 3……フローティングゲート、 4……第2の拡散領域、5……第1の拡散領域、 6……層間絶縁膜、7……コントロールゲート、 11……メモリセルアレイ、 12……ビットライン・プルアップ、 13……Yセレクタ、14……Bセレクタ、 15……アドレスバッファ、16……入力バッファ、 17……Xデコーダ、18……プリデコーダ、 19……Yデコーダ、20……Bデコーダ、 21……書き込み及び入出力制御回路、 22……書き込み回路、 23……センスアンプ/出力回路。FIG. 1 is a structural diagram showing a cross section of a memory cell of an EPROM according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the entire EPROM system, and FIG. 3 is a circuit configuration of a main part of the EPROM. 4 and 5 are diagrams showing the circuit configurations of the B decoder and Y decoder of the EPROM, respectively. FIG. 6 is a diagram showing a method of exchanging the selection signal of the Y decoder, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a memory cell of an EPROM. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Gate oxide film, 3 ... Floating gate, 4 ... Second diffusion region, 5 ... First diffusion region, 6 ... Interlayer insulating film, 7 ... Control gate, 11: Memory cell array, 12: Bit line pull-up, 13: Y selector, 14: B selector, 15: Address buffer, 16: Input buffer, 17: X decoder, 18: Predecoder , 19 ... Y decoder, 20 ... B decoder, 21 ... writing and input / output control circuit, 22 ... writing circuit, 23 ... sense amplifier / output circuit.
Claims (1)
た浮遊ゲートと、上記浮遊ゲートの片側の基板表面に、
上記浮遊ゲートの下に端部が重なるように設けられた第
1の拡散領域と、上記浮遊ゲートに関して上記第1の拡
散領域と反対側の基板表面に、上記浮遊ゲートから側方
へ端部が離間するように設けられた第2の拡散領域とを
有するFAMOSトランジスタからなるメモリセルと、 上記第1の拡散領域につながるビット線と上記第2の拡
散領域につながるビット線とを書き込み時と読み出し時
で入れ換えて選択するビット線選択回路を備えて、 書き込み時は、上記第1,第2の拡散領域をそれぞれドレ
イン,ソースとして動作させる一方、読み出し時は上記
第1,第2の拡散領域をそれぞれソース,ドレインとして
動作させることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A floating gate provided on an oxide film covering a surface of the semiconductor substrate; and a floating gate provided on one side of the floating gate.
A first diffusion region provided so that an end thereof overlaps below the floating gate; and a substrate surface opposite to the first diffusion region with respect to the floating gate, the end of which is lateral to the floating gate. A memory cell including a FAMOS transistor having a second diffusion region provided so as to be spaced apart from a memory cell, and a bit line connected to the first diffusion region and a bit line connected to the second diffusion region are written and read out. A bit line selection circuit that selects the first and second diffusion regions at the time of writing, and operates the first and second diffusion regions as a drain and a source at the time of writing, while using the first and second diffusion regions at the time of reading. A nonvolatile semiconductor memory device operated as a source and a drain, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4008190A JP2613660B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4008190A JP2613660B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03242969A JPH03242969A (en) | 1991-10-29 |
JP2613660B2 true JP2613660B2 (en) | 1997-05-28 |
Family
ID=12570956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4008190A Expired - Fee Related JP2613660B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2613660B2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03106075A (en) * | 1989-09-20 | 1991-05-02 | Fujitsu Ltd | Nonvolatile semiconductor storage device and readout and write thereof |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP4008190A patent/JP2613660B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH03242969A (en) | 1991-10-29 |
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