JP2677565B2 - Nonvolatile semiconductor memory device and control method thereof - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and control method thereof

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JP2677565B2
JP2677565B2 JP23394487A JP23394487A JP2677565B2 JP 2677565 B2 JP2677565 B2 JP 2677565B2 JP 23394487 A JP23394487 A JP 23394487A JP 23394487 A JP23394487 A JP 23394487A JP 2677565 B2 JP2677565 B2 JP 2677565B2
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memory cells
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substrate
control gate
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正樹 百冨
弘 岩橋
富士雄 舛岡
理一郎 白田
佳久 岩田
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    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)
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  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートを有する書替え可
能なメモリセルを用いた不揮発性半導体メモリ装置に関
する。 (従来の技術) EPROMの分野で、浮遊ゲートをもつMOSFET構造のメモ
リセルを用いた紫外線消去型不揮発性メモリ装置が広く
知られている。このEPROMのメモリアレイは、互いに交
差する行線と列線の各交点にメモリセルが配置して構成
される。実際のパターン上では、二つのメモリセルのド
レインを共通にして、ここに列線がコンタクトするよう
にしてセル占有面積をできるだけ小さくしている。しか
しこれでも、二つのメモリセルの共通ドレイン毎に列線
とのコンタクト部を必要とし、このコンタクト部がセル
占有面積の大きい部分を占めている。 これに対して最近、メモリセルを直列接続してNAND型
セル・ブロックを構成し、コンタクト部を大幅に減らす
ことを可能としたEPROMが、RCAのR.Stewart等によって
発表された(1984年,VSLIシンポジウム予稿集p.89〜90
参照)。このEPROMのメモリセルは、浮遊ゲートと基板
間の結合容量が、浮遊ゲートと制御ゲート間のそれより
大きく設定される。浮遊ゲートへの電荷注入を“消
去”、浮遊からの電荷放出を“書込み”と定義すれば、
このメモリセルは、紫外線により消去を行ない、書込み
は浮遊ゲートの電荷を制御ゲート側に放出することによ
り行なう。 この様なNAND型セルを用いたEPROMは、NANDを構成す
る複数のメモリセルについて列線とのコンタクト部を一
つ設ければよいので、従来の一般的なEPROMに比べてセ
ル占有面積が小さくなるが、信頼性の点で問題がある。
即ち、浮遊ゲートと制御ゲートは2層多結晶シリコン膜
の積層構造として形成され、その間の絶縁膜には多結晶
シリコン膜の熱酸化膜が用いられる。この多結晶シリコ
ン膜の熱酸化膜は単結晶シリコンの熱酸化膜に比べて膜
質が劣るから、浮遊ゲートと制御ゲート間に大きい電界
をかけてここで電荷のやりとりを行なうことは、メモリ
セルの特性劣化をもたらすのである。 (発明が解決しようとする問題点) 以上のように、従来提案されているNAND型セル・ブロ
ックを用いたEPROMは、電気的にストレスに対して信頼
性が十分でない、という問題があった。 本発明は、この様な問題を解決した不揮発性半導体メ
モリ装置を提供することを目的とする。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体基板上
に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し浮遊ゲートと基板間
の結合容量が浮遊ゲートと制御ゲート間の結合容量より
も小さく設定された書替え可能な直列接続された複数の
メモリセルと、前記直列接続された複数のメモリセルの
一端にその一端が接続されその他端にビット線コンタク
トを介してビット線が接続された選択トランジスタとに
よってNAND型セルブロックを構成したことを特徴とす
る。 (作用) 本発明のメモリセルでは、そのゲート部の結合容量関
係から、制御ゲートと浮遊ゲート間には大きい電界がか
からないようになっている。従って膜質が劣る浮遊ゲー
ト上の酸化膜の特性劣化が制御され、EPROMの信頼性向
上が図られる。 また、本発明では、直列接続された複数のメモリセル
と、この直列接続された複数のメモリセルの一端にその
一端が接続されその他端にビット線コンタクトを介して
ビット線が接続された選択トランジスタとによってNAND
型セルブロックを構成したので、ビット線コンタクトの
数を低減することができ、素子全体として占有面積の低
減をはかることができる。 (実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第1図は一実施例のNAND型セル・ブロックを示す平面
図である。第2図(a)(b)は第1図のそれぞれA−
A′,B−B′断面図であり、第3図は等価回路である。
シリコン基板1の素子分離絶縁膜2で囲まれた一つの領
域に、この実施例では4個のメモリセルM1〜M4と1個の
選択トランジスタQが形成されている。各メモリセル
は、基板1上に熱酸化膜からなる第1ゲート絶縁膜3を
介して第1層多結晶シリコン膜により浮遊ゲート4(41
〜44)が形成され、この上に熱酸化膜からなる第2ゲー
ト絶縁膜5を介して第2層多結晶シリコン膜により制御
ゲート6(61〜64)が形成されて、構成されている。各
メモリセル制御ゲート6はそれぞれワード線WL1〜WL4
つながる。各メモリセルのソース,ドレインとなるn+
層9は隣接するもの同志で共用する形で、4個のメモリ
セルM1〜M4が直列接続されている。そしてこれに選択ト
ランジスタQが直列接続されて一つのNAND型セル・ブロ
ックを構成している。選択トランジスタQのゲート電極
65は第2層多結晶シリコン膜により制御ゲート61〜64
同時にパターン形成される。全体はCVDS絶縁膜7で覆わ
れ、セル・ブロックに対して選択トランジスタQのドレ
インnである型層にコンタクトするAl配線8が配設さ
れている。このAl配線8が選択的に入出力データ線につ
ながる。 このように複数のメモリセル、ここでは例えば4個の
メモリセルM1〜M4を一単位とするメモリセル・ブロック
に対して、選択トランジスタQを介してデータ線が接続
される構成となっている。 この様な構成において、各メモリセルでの浮遊ゲート
4と基板1間の結合容量C1は、浮遊ゲート4と制御ゲー
ト6間の結合容量C2にくらべて小さく設定されている。
これを具体的なセル・パラメータ例を上げて説明すれ
ば、パターン寸法は第1図に記入したように、1μmル
ールに従って、浮遊ゲートおよび制御ゲートともに幅が
1μm、チャネル幅が1μmであり、また浮遊ゲート4
はフィールド領域上に両側1μmずつ延在させている。
また、第1ゲート絶縁膜3は例えば200Åの熱酸化膜、
第2ゲート絶縁膜5は350Åの熱酸化膜である。熱酸化
膜の誘導率をεとすると、 C1=ε/0.02 であり、 C2=3ε/0.035 である。即ち、C1<C2となっている。 第4図(a)〜(c)はこの様に構成されたNAND型セ
ル・ブロックの動作を説明するための波形図である。第
4図(a)はメモリセルM2およびM3へのデータ書込み動
作を示す。まずメモリセルM2への書込みは、選択トラン
ジスタQのドレインにVp=“H"レベル、ゲートにData=
“H"レベル、ワード線WL1,WL2に“H"レベルを与える。
“H"レベルは例えば20Vである。このとき、Vpは選択ト
ランジスタQ,メモリセルM1,M2のチャネルを通ってメモ
リセルM3のドレイン領域まで伝わる。メモリセルM3のゲ
ートにつながるワード線WL3は“L"レベル=0Vであるか
ら、このときメモリM3では制御ゲートと基板間に大きい
電界がかかる。前述のように結合量がC2>C1であるか
ら、浮遊ゲート4の電子がトンネル効果により基板1に
放出される。メモリセルM1,M2では制御ゲートと基板に
同様に高電圧がかかっているから、この様な電子放出は
生じない。メモリセルM4では制御ゲートと基板共に“L"
レベルであるから、やはり電子放出は生じない。これに
より、メモリセルM3のしきい値が負になり、データ書込
みが行われる。引続き第4図(a)に示すように、Data
およびWL1を“H"レベルに保ってWL2を“L"レベルにする
と、同様の原理でメモリセルM2でデータ書込みが行われ
る。 第4図(b)は、読み出し動作の波形である。Dataは
“1"(=5V)とし、ワード線WL1〜WL4は選択されたもの
を“0"=(0V)とする。即ちWL1のみが“0"のときメモ
リセルM1が選択され、WL4のみが“0"のときメモリセルM
4が選択される。例えば、WL1が“0"でメモリセルM1が選
択された時、WL2=WL3=WL4=“1"であるから、メモリ
セルM2〜M4はオン状態である。メモリセルM1は、しきい
値が正の状態ではオフ、負の状態ではオンである。従っ
て書込み状態に応じて、セル・ブロックに電流が流れる
か、流れないかが決まる。これにより、Vp端子に“1"ま
たは“0"が得られる。第4図(b)に示すようにWL1〜W
L4を順次“0"とすれば、メモリセルM1〜M4の情報が順次
読み出される。 第4図(c)は、一括消去時の波形である。Dataおよ
びWL1〜WL4を“H"レベルとし、Vpは“L"レベルとする。
これにより全てのメモリセルM1〜M4でチャネルが導通
し、基板1と浮遊ゲート4間に電界がかかって、基板1
から電子が浮遊ゲート4に注入され、しきい値が正方向
に移動する。 第5図は、上述のようなNAND型セル・ブロックを複数
個配列して複数出力ビット構成とした実施例のEPROMの
全体構成を示す。図示のように、セル・ブロックBijを
配列したセルアレイ部11、アドレスバッファ12、列デコ
ーダ13、行デコーダ14により構成される。ワード線W11
〜W1Nにつながるセル・ブロックB11,B12,…のメモリセ
ルを消去する場合には、W1,W11〜W1Nを“H"レベル(=2
0V)とし、C1〜CMを“H"レベルとし、ノードN2を“H"レ
ベルとする。これにより、これらワード線につながる全
てのメモリセルで前述した動作により電子が浮遊ゲート
に注入される。ノードN1が0Vになり、次にセル・ブロッ
クB11のメモリセルMNに書込みを行なう場合は、C1
“H"レベル、C2〜CMを“L"レベル、W1を“H"レベル、W
11〜W1NのうちW1Nのみ“L"レベル,他を“H"レベルとす
る。これにより、メモリセルM1Nのみ浮遊ゲートの電子
が基板に放出されて、しきい値が負方向に移動する。メ
モリセルM1に書込みを行なうには、C1を“H"レベル、C2
〜CMを“L"レベルとし、W1およびW11を“H"レベル、W12
〜W1Nを“L"レベルとする。これにより、メモリセルM1N
のみ浮遊ゲートの電子が基板に放出されて、しきい値が
負方向に移動する。 以上のようにしてこの実施例によれば、NAND型セル・
ブロックを用いて、浮遊ゲートと基板間の電子のやりと
りのみで情報書込みおよび消去を行なうことにより、信
頼性の高い高密度EPROMを得ることができる。 第6図は、本発明の他の実施例のメモリセル構造であ
る。先の実施例と対応する部分には先の実施例と同一符
号を付して詳細な説明は省略する。この実施例では浮遊
ゲート4上の第2ゲート絶縁膜5を、熱酸化膜51,シリ
コン窒化膜52,熱酸化膜53の複合構造としている。この
とき、第1ゲート絶縁膜3は例えば200Åの熱酸化膜と
し、複合構造の第2ゲート絶縁膜5は酸化膜換算で200
Åとする。これにより、結合容量関係は先の実施例と同
様、C1<C2を満たす。 この実施例によっても、先の実施例と同様の効果が得
られる。またこの実施例の場合、第2ゲート絶縁膜を複
合構造としたことにより、この部分の電気的ストレスに
対する耐性が向上し、高い信頼性が得られる。 本発明は上記実施例に限られるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。 [発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、浮遊ゲートをもつ
書替え可能なメモリセルをNAND構造のセル・ブロックと
して構成する不揮発性半導体メモリ装置において、浮遊
ゲートと基板および制御ゲートとの間の結合容量関係を
従来と異なる状態に設定して、浮遊ゲートと基板間の電
荷のやりとりのみで書込みおよび消去を行なうように構
成することにより、不揮発性半導体メモリ装置の信頼性
が向上する。 また、本発明によれ、直列接続された複数のメモリセ
ルと、この直列接続された複数のメモリセルの一端にそ
の一端が接続されその他端にビット線コンタクトを介し
てビット線が接続された選択トランジスタとによってNA
ND型セルブロックを構成したので、ヒット線コンタクト
の数を低減することができ、素子全体として占有面積の
低減をはかることができる。
The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device using a rewritable memory cell having a floating gate and a control gate. (Prior Art) In the field of EPROM, an ultraviolet erasing nonvolatile memory device using a memory cell having a MOSFET structure having a floating gate is widely known. This EPROM memory array is configured by arranging memory cells at respective intersections of row lines and column lines intersecting with each other. On the actual pattern, the drains of the two memory cells are made common, and the cell line occupied area is made as small as possible by contacting the column lines. However, even in this case, a contact portion with the column line is required for each common drain of the two memory cells, and this contact portion occupies a large area of the cell. On the other hand, recently, EPROM, which enables NAND cells to be configured by connecting memory cells in series and greatly reducing the contact portion, was announced by R. Stewart of RCA (1984, VSLI Symposium Proceedings p.89-90
reference). In this EPROM memory cell, the coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set to be larger than that between the floating gate and the control gate. If the charge injection into the floating gate is defined as “erasing” and the charge discharge from the floating is defined as “writing”,
This memory cell is erased by ultraviolet rays, and writing is performed by discharging the charge of the floating gate to the control gate side. An EPROM using such a NAND type cell has a smaller cell occupation area than a conventional general EPROM because a plurality of NAND memory cells need only be provided with one contact portion with a column line. Yes, but there is a problem in reliability.
That is, the floating gate and the control gate are formed as a laminated structure of a two-layer polycrystalline silicon film, and a thermal oxide film of a polycrystalline silicon film is used as an insulating film between them. Since the thermal oxide film of the polycrystalline silicon film is inferior in quality to the thermal oxide film of single crystal silicon, it is important to apply a large electric field between the floating gate and the control gate to exchange charges here. It causes characteristic deterioration. (Problems to be Solved by the Invention) As described above, the EPROM using the NAND type cell block proposed hitherto has a problem that it is not sufficiently reliable against electrical stress. An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device which solves such a problem. [Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) A nonvolatile semiconductor memory device of the present invention has a floating gate and a control gate stacked on a semiconductor substrate, and the coupling capacitance between the floating gate and the substrate is controlled by the floating gate. A plurality of rewritable memory cells connected in series set to be smaller than the coupling capacitance between the gates, one end of which is connected to one end of the plurality of memory cells connected in series and a bit line contact to the other end. It is characterized in that a NAND type cell block is constituted by a selection transistor to which a bit line is connected. (Operation) In the memory cell of the present invention, a large electric field is not applied between the control gate and the floating gate due to the coupling capacitance relationship of the gate portion. Therefore, the deterioration of the characteristics of the oxide film on the floating gate, which is inferior in film quality, is controlled, and the reliability of the EPROM is improved. Further, according to the present invention, a plurality of memory cells connected in series and a selection transistor having one end connected to one end of the plurality of memory cells connected in series and a bit line connected to the other end via a bit line contact are provided. By by NAND
Since the mold cell block is configured, the number of bit line contacts can be reduced, and the occupied area of the device as a whole can be reduced. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a NAND cell block according to one embodiment. FIGS. 2 (a) and 2 (b) show A-
FIG. 3 is a sectional view taken along line A 'and BB', and FIG. 3 is an equivalent circuit.
In one embodiment, four memory cells M 1 to M 4 and one selection transistor Q are formed in one region of the silicon substrate 1 surrounded by the element isolation insulating film 2. Each memory cell has a floating gate 4 (41) formed of a first-layer polycrystalline silicon film via a first gate insulating film 3 made of a thermal oxide film on a substrate 1.
To 4 4) is formed through this second gate insulating film 5 made of thermally oxidized film on the control by the second-layer polycrystalline silicon film gate 6 (61 through 4) is formed, it is configured ing. Each memory cell control gate 6 is connected to the word lines WL 1 to WL 4 , respectively. The n + -type layer 9 serving as the source and drain of each memory cell is adjacent to each other and shared by the two, and four memory cells M 1 to M 4 are connected in series. The selection transistor Q is connected in series to this to constitute one NAND cell block. Gate electrode of select transistor Q
6 5 is patterned simultaneously with the control gate 61 through 4 by the second-layer polycrystalline silicon film. The whole is covered with a CVDS insulating film 7, and an Al wiring 8 which is in contact with the + type layer which is the drain n of the selection transistor Q is provided for the cell block. This Al wiring 8 is selectively connected to the input / output data line. As described above, the data line is connected via the select transistor Q to a plurality of memory cells, for example, a memory cell block having four memory cells M 1 to M 4 as one unit. There is. In this configuration, the coupling capacitor C 1 between the floating gate 4 and the substrate 1 in each memory cell is set smaller than the coupling capacitance C 2 between the floating gate 4 control gate 6.
This will be described with reference to specific cell parameter examples. As shown in FIG. 1, the pattern size is 1 μm in width for both the floating gate and the control gate according to the 1 μm rule, and the channel width is 1 μm. Floating gate 4
Extend 1 μm each on both sides of the field region.
The first gate insulating film 3 is, for example, a thermal oxide film of 200 °,
The second gate insulating film 5 is a 350 ° thermal oxide film. If the dielectric constant of the thermal oxide film is ε, C 1 = ε / 0.02 and C 2 = 3ε / 0.035. That is, C 1 <C 2 . FIGS. 4 (a) to 4 (c) are waveform charts for explaining the operation of the NAND type cell block configured as described above. FIG. 4A shows a data write operation to the memory cells M 2 and M 3 . First, when writing to the memory cell M 2 , Vp = "H" level is applied to the drain of the selection transistor Q and Data = to the gate.
The "H" level is applied to the word lines WL 1 and WL 2 .
The “H” level is, for example, 20V. At this time, Vp is transmitted to the drain region of the memory cell M 3 through the select transistor Q and the channels of the memory cells M 1 and M 2 . Since the word line WL 3 connected to the gate of the memory cell M 3 has “L” level = 0V, a large electric field is applied between the control gate and the substrate in the memory M 3 at this time. Since the coupling amount is C 2 > C 1 as described above, the electrons in the floating gate 4 are emitted to the substrate 1 by the tunnel effect. In the memory cells M 1 and M 2 , such a high voltage is applied to the control gate and the substrate, so that such electron emission does not occur. In memory cell M 4 , both control gate and substrate are “L”
Since it is at the level, electron emission does not occur. Thus, the threshold voltage of the memory cell M 3 is negative, the data is written. Then, as shown in Fig. 4 (a), Data
And when the "L" level WL 2 keeping the WL 1 to the "H" level, data writing in the memory cell M 2 is performed on the same principle. FIG. 4B shows the waveform of the read operation. Data is "1", and (= 5V), the word lines WL 1 to WL 4 are the ones selected "0" = (0V). That is, when only WL 1 is “0”, the memory cell M 1 is selected, and when only WL 4 is “0”, the memory cell M 1 is selected.
4 is selected. For example, when WL 1 is “0” and the memory cell M 1 is selected, since WL 2 = WL 3 = WL 4 = “1”, the memory cells M 2 to M 4 are in the ON state. Memory cells M 1 is a threshold positive state off, the negative state is on. Therefore, whether or not a current flows in the cell block depends on the write state. As a result, "1" or "0" is obtained at the Vp terminal. As shown in FIG. 4 (b), WL 1 to W
If sequentially "0" to L 4, the information of the memory cell M 1 ~M 4 are sequentially read. FIG. 4 (c) shows a waveform at the time of batch erasing. The Data and WL 1 to WL 4 and the "H" level, Vp is the "L" level.
As a result, the channels become conductive in all the memory cells M 1 to M 4 , and an electric field is applied between the substrate 1 and the floating gate 4, so that the substrate 1
From this, electrons are injected into the floating gate 4, and the threshold value moves in the positive direction. FIG. 5 shows the overall structure of the EPROM of the embodiment in which a plurality of NAND type cell blocks as described above are arranged to form a plurality of output bits. As shown in the figure, it is composed of a cell array unit 11 in which cell blocks Bij are arranged, an address buffer 12, a column decoder 13, and a row decoder 14. Word line W 11
When erasing the memory cells of the cell blocks B 11 , B 12 , ... connected to W 1N to W 1N , set W 1 , W 11 to W 1N to “H” level (= 2
0V) and then, a C 1 to -C M "H" level, the node N 2 "H" level. As a result, electrons are injected into the floating gate by the above-described operation in all the memory cells connected to these word lines. Node N 1 becomes to 0V, and when the next writing in the memory cell M N of the cell block B 11, "H" level to C 1, C 2 and -C M "L" level, the W 1 " H "level, W
Of 11 to W 1N , only W 1N is set to “L” level and the other is set to “H” level. As a result, only the memory cell M1N emits electrons from the floating gate to the substrate, and the threshold value moves in the negative direction. To write to memory cell M 1 , set C 1 to “H” level, C 2
The -C M and "L" level, the W 1 and W 11 "H" level, W 12
~ W 1N is set to "L" level. As a result, the memory cell M 1N
Only the electrons in the floating gate are emitted to the substrate, and the threshold value moves in the negative direction. As described above, according to this embodiment, the NAND cell
By using a block to write and erase information only by exchanging electrons between the floating gate and the substrate, a highly reliable high-density EPROM can be obtained. FIG. 6 shows a memory cell structure according to another embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals as in the previous embodiment, and detailed description is omitted. The second gate insulating film 5 on the floating gate 4 in this embodiment, the thermal oxide film 5 1, the silicon nitride film 5 2, and the composite structure of the thermal oxide film 5 3. At this time, the first gate insulating film 3 is a thermal oxide film of, for example, 200 °, and the second gate insulating film 5 of the composite structure has a thickness of 200
Å. As a result, the coupling capacitance relationship satisfies C 1 <C 2 as in the previous embodiment. According to this embodiment, the same effect as that of the previous embodiment can be obtained. In the case of this embodiment, since the second gate insulating film has a composite structure, resistance of this portion to electric stress is improved, and high reliability is obtained. The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof. [Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, in a nonvolatile semiconductor memory device in which a rewritable memory cell having a floating gate is configured as a cell block having a NAND structure, a floating gate, a substrate, and a control gate are provided. The reliability of the non-volatile semiconductor memory device is improved by setting the coupling capacitance relationship between the two to be different from the conventional state and performing the writing and erasing only by exchanging charges between the floating gate and the substrate. . Further, according to the present invention, a plurality of memory cells connected in series and one end of the plurality of memory cells connected in series are connected to one end and a bit line is connected to the other end via a bit line contact. NA with transistor
Since the ND type cell block is configured, the number of hit line contacts can be reduced, and the occupied area of the entire device can be reduced.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の一実施例のNAND型セル・ブロックを
示す平面図、第2図(a)(b)はそのA−A′および
B−B′断面図、第3図は同じく等価回路図、第4図
(a)〜(c)はその動作を説明するための波形図、第
5図は、セル・ブロックを配列したEPROMの全体構成例
を示す図、第6図は他の実施例のメモリセルを示す断面
図である。 1……シリコン基板、2……素子分離絶縁膜、3……第
1ゲート絶縁膜、4……浮遊ゲート、5……第2ゲート
絶縁膜、6……制御ゲート、7……CVD絶縁膜、8……
出力配線、9……n+型層。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view showing a NAND type cell block according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are cross sections AA 'and BB' thereof. FIGS. 3 and 4 are equivalent circuit diagrams, FIGS. 4 (a) to 4 (c) are waveform diagrams for explaining the operation, and FIG. 5 shows an example of the overall configuration of an EPROM in which cell blocks are arranged. FIG. 6 and FIG. 6 are sectional views showing a memory cell of another embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Element isolation insulating film, 3 ... First gate insulating film, 4 ... Floating gate, 5 ... Second gate insulating film, 6 ... Control gate, 7 ... CVD insulating film , 8 ...
Output wiring, 9... N + type layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/792 (72)発明者 白田 理一郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 岩田 佳久 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−154067(JP,A) 特開 昭57−180179(JP,A) 特開 昭57−39583(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01L 29/792 (72) Inventor Riichiro Shirata 1 Komukai Toshiba-cho, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Research Laboratory (72) Inventor Yoshihisa Iwata 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba Research Laboratory (56) Reference JP 59-154067 (JP, A) JP 57- 180179 (JP, A) JP-A-57-39583 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し浮
遊ゲートと基板間の結合容量が浮遊ゲートと制御ゲート
間の結合容量よりも小さく設定された書替え可能な直列
接続された複数のメモリセルと、前記直列接続された複
数のメモリセルの一端にその一端が接続されその他端に
ビット線コンタクトを介してビット線が接続された選択
トランジスタとによってNAND型セルブロックを構成した
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 2.基板から前記浮遊ゲートに電荷を注入するか、若し
くは前記浮遊ゲートから基板に電荷を放出することによ
り、書込み・消去を行うことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の不揮発性半導体メモリ装置。 3.前記浮遊ゲートと前記制御ゲートとの間には酸化膜
/窒化膜/酸化膜の積層構造からなる絶縁膜が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の不
揮発性半導体メモリ装置。 4.半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し浮
遊ゲートと基板間の結合容量が浮遊ゲートと制御ゲート
間の結合容量よりも小さく設定された書替え可能な直列
接続された複数のメモリセルと、前記直列接続された複
数のメモリセルの一端にその一端が接続されその他端に
ビット線コンタクトが設けられた選択トランジスタとに
よって構成されたNAND型セルブロックを複数配列したセ
ルアレイ部と、このセルアレイ部に配列された複数の前
記選択トランジスタの他端どおしを前記ビット線コンタ
クトを介して列方向に接続する複数のビット線と、前記
セルアレイ部に配列された複数の前記選択トランジスタ
のゲートどおしを行方向に接続するとともに、前記セル
アレイ部に配列された複数の前記メモリセルの制御ゲー
トどおしを行方向に接続する複数のワード線と、前記複
数のビット線のなかの所望のビット線を選択するための
列デコーダと、前記複数のワード線のなかの所望のワー
ド線を選択するための行デコーダとを有することを特徴
とする不揮発性半導体メモリ装置。 5.半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し浮
遊ゲートと基板間の結合容量が浮遊ゲートと制御ゲート
間の結合容量よりも小さく設定された書替え可能な直列
接続された複数のメモリセルと、前記直列接続された複
数のメモリセルの一端にその一端が接続されその他端に
ビット線コンタクトを介してビット線が接続された選択
トランジスタとによってNAND型セルブロックを構成し、
前記選択トランジスタを導通状態にし、且つ前記直接接
続された複数のメモリセルのうち所望のメモリセルの制
御ゲートに該所望のメモリセルが非導通状態になる電圧
レベルの信号を供給し、且つ所望のメモリセルよりも選
択トランジスタに近い側の全てのメモリセルの制御ゲー
トに該選択トランジスタに近い側の全てのメモリセルが
導通状態になる電圧レベルの信号を供給することによ
り、前記所望のメモリセルの浮遊ゲートから基板へ選択
的に電荷を放出することを特徴とする不揮発性半導体メ
モリ装置の制御方法。 6.半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し浮
遊ゲートと基板間の結合容量が浮遊ゲートと制御ゲート
間の結合容量よりも小さく設定された書替え可能な直列
接続された複数のメモリセルと、前記直列接続された複
数のメモリセルの一端にその一端が接続されその他端に
ビット線コンタクトを介してビット線が接続された選択
トランジスタとによってNAND型セルブロックを構成し、
前記選択トランジスタを導通状態にし、且つ前記直列接
続された複数のメモリセルのうち所望のメモリセルの制
御ゲートに所定の電圧レベルの信号を供給し、且つ所望
のメモリセル以外のメモリセルの制御ゲートに該所望の
メモリセル以外のメモリセルが導通状態になる電圧レベ
ルの信号を供給し、前記所望のメモリセルのしきい値に
基づく前記直列接続された複数のメモリセルに流れる電
流の有無によって前記所望のメモリセルに記憶されてい
る情報を読み出すことを特徴とする不揮発性半導体メモ
リ装置の制御方法。 7.半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し浮
遊ゲートと基板間の結合容量が浮遊ゲートと制御ゲート
間の結合容量よりも小さく設定された書替え可能な直列
接続された複数のメモリセルと、前記直列接続された複
数のメモリセルの一端にその一端が接続されその他端に
ビット線コンタクトを介してビット線が接続された選択
トランジスタとによってNAND型セルブロックを構成し、
前記選択トランジスタを導通状態にし、且つ前記直列接
続された複数のメモリセルの各制御ゲートに該直列接続
された複数のメモリセルが導通状態になる電圧レベルの
信号を供給することにより、該直列接続された複数のメ
モリセルの各浮遊ゲートに基板から電荷を注入すること
を特徴とする不揮発性半導体メモリ装置の制御方法。
(57) [Claims] A plurality of rewritable memory cells connected in series in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and a coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set smaller than a coupling capacitance between the floating gate and the control gate; A non-volatile semiconductor block characterized in that a NAND type cell block is constituted by a selection transistor having one end connected to one end of a plurality of memory cells connected in series and the other end connected to a bit line through a bit line contact. Memory device. 2. 2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein writing / erasing is performed by injecting charges from the substrate into the floating gate or discharging charges from the floating gate to the substrate. . 3. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein an insulating film having a stacked structure of an oxide film / nitride film / oxide film is provided between the floating gate and the control gate. apparatus. 4. A plurality of rewritable memory cells connected in series in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and a coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set smaller than a coupling capacitance between the floating gate and the control gate; A cell array section in which a plurality of NAND type cell blocks, each of which is configured by a select transistor having one end connected to one end of a plurality of memory cells connected in series and a bit line contact provided at the other end, and a cell array section arranged in the cell array section A plurality of bit lines connecting the other ends of the selected plurality of selected transistors in the column direction via the bit line contacts, and gates of the plurality of selected transistors arranged in the cell array portion. Connect in the row direction and connect the control gates of the plurality of memory cells arranged in the cell array section in the row direction. A plurality of word lines, a column decoder for selecting a desired bit line among the plurality of bit lines, and a row decoder for selecting a desired word line among the plurality of word lines. A non-volatile semiconductor memory device characterized by the above. 5. A plurality of rewritable memory cells connected in series in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and a coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set smaller than a coupling capacitance between the floating gate and the control gate; A NAND-type cell block is configured by a select transistor having one end connected to one end of a plurality of memory cells connected in series and the other end connected to a bit line via a bit line contact,
The select transistor is turned on, and a signal of a voltage level at which the desired memory cell is turned off is supplied to the control gate of the desired memory cell among the plurality of directly connected memory cells, and By supplying the control gates of all the memory cells closer to the selection transistor than the memory cell with a signal of a voltage level at which all the memory cells closer to the selection transistor become conductive, the desired memory cell A method of controlling a non-volatile semiconductor memory device, which comprises selectively discharging charges from a floating gate to a substrate. 6. A plurality of rewritable memory cells connected in series in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and a coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set smaller than a coupling capacitance between the floating gate and the control gate; A NAND-type cell block is configured by a select transistor having one end connected to one end of a plurality of memory cells connected in series and the other end connected to a bit line via a bit line contact,
The selection transistor is made conductive, and a signal of a predetermined voltage level is supplied to a control gate of a desired memory cell among the plurality of memory cells connected in series, and a control gate of a memory cell other than the desired memory cell. Is supplied with a signal of a voltage level at which a memory cell other than the desired memory cell becomes conductive, and the presence / absence of a current flowing through the plurality of memory cells connected in series based on the threshold value of the desired memory cell A method for controlling a non-volatile semiconductor memory device, comprising reading information stored in a desired memory cell. 7. A plurality of rewritable memory cells connected in series in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and a coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set smaller than a coupling capacitance between the floating gate and the control gate; A NAND-type cell block is configured by a select transistor having one end connected to one end of a plurality of memory cells connected in series and the other end connected to a bit line via a bit line contact,
The selection transistor is made conductive, and a signal of a voltage level at which the plurality of memory cells connected in series is made conductive is supplied to each control gate of the plurality of memory cells connected in series, whereby the series connection is performed. A method of controlling a non-volatile semiconductor memory device, comprising injecting charges from a substrate into each floating gate of a plurality of stored memory cells.
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JPS57180179A (en) * 1981-04-30 1982-11-06 Nec Corp Cell for ep-rom
JPS59154067A (en) * 1983-02-22 1984-09-03 Toshiba Corp Semiconductor memory device and manufacture thereof

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