JP2805667B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2805667B2
JP2805667B2 JP33921291A JP33921291A JP2805667B2 JP 2805667 B2 JP2805667 B2 JP 2805667B2 JP 33921291 A JP33921291 A JP 33921291A JP 33921291 A JP33921291 A JP 33921291A JP 2805667 B2 JP2805667 B2 JP 2805667B2
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memory
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるMNOS、M
ONOSと呼ばれる、電気的消去可能なスプリットゲー
ト型の不揮発性メモリセルを有する半導体記憶装置に関
する。
The present invention relates to a so-called MNOS, M
The present invention relates to a semiconductor memory device having an electrically erasable split gate nonvolatile memory cell called ONOS.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりMNOS、MONOSと呼ばれ
る電気的消去可能なスプリットゲート型の不揮発性メモ
リセルが知られている。このメモリセルにはアドレスゲ
ート電極とメモリゲート電極との2つのゲート電極が備
えられており、このメモリセルは、2つのゲート電極の
うちメモリゲート電極を構成する所定の層中に電子を注
入する(書込む)か、該所定の層中の電子を放出する
(消去する)かに応じて、そのメモリセルを構成するト
ランジスタをオン状態とするに必要なメモリゲート電極
に印加する電圧(スレショルド電圧)が変化するという
特性を有している。そこでこのメモリセルに書込みを行
なうか消去を行なうかにより、‘0’,‘1’のディジ
タル値を記憶させ、読出しの際にはこのスレショルド電
圧の差異を検出することによってそのメモリセルが書込
み状態にあるか消去状態にあるか、即ちそのメモリセル
に記憶された内容が‘0’か‘1’かが認識される。
2. Description of the Related Art Conventionally, electrically erasable split gate nonvolatile memory cells called MNOS and MONOS have been known. This memory cell is provided with two gate electrodes, an address gate electrode and a memory gate electrode. This memory cell injects electrons into a predetermined layer constituting the memory gate electrode among the two gate electrodes. A voltage (threshold voltage) applied to a memory gate electrode required to turn on a transistor forming the memory cell in accordance with whether to write (write) or to emit (erase) electrons in the predetermined layer. ) Changes. Therefore, the digital value of "0" or "1" is stored depending on whether writing or erasing is performed on this memory cell, and at the time of reading, the difference between the threshold voltages is detected, so that the memory cell is in a write state. Or the erased state, that is, whether the content stored in the memory cell is '0' or '1'.

【0003】図3は、上記のような不揮発性メモリセル
を用いた半導体記憶装置の部分回路図、図4は図3に示
す部分回路図に対応した部分の半導体チップ上のレイア
ウト図である。簡単のため、これらの図において互いに
対応する要素には、互いに対応する番号が付されてい
る。図3,図4には4つのメモリセル10,20,3
0,40が示されている。これらのメモリセル10,2
0,30,40のうちメモリセル10,30のドレイン
電極11,31は図の縦方向に延びるビットラインBi
に接続され、メモリセル20,40のドレイン電極2
1,41はビットラインBi+1 に接続されている。また
各メモリセル10,20,30,40のソース電極1
2,22,32,42は接地されている。またメモリセ
ル10,20の各アドレスゲート電極13,23はアド
レスゲートラインX1と接続され、メモリゲート電極1
4,24はメモリゲートラインW1と接続されている。
またこれと同様にメモリセル30,40のアドレスゲー
ト電極33,43はアドレスゲートラインX2と接続さ
れ、メモリゲート電極34,44はメモリゲートライン
W2と接続されている。
FIG. 3 is a partial circuit diagram of a semiconductor memory device using the above-mentioned nonvolatile memory cell, and FIG. 4 is a layout diagram on a semiconductor chip corresponding to the partial circuit diagram shown in FIG. For simplicity, corresponding elements in these figures are given corresponding numbers. 3 and 4 show four memory cells 10, 20, 3
0,40 is shown. These memory cells 10, 2
Of the memory cells 0, 30, 40, the drain electrodes 11, 31 of the memory cells 10, 30 are bit lines B i extending in the vertical direction in FIG.
And the drain electrodes 2 of the memory cells 20 and 40
1, 41 are connected to the bit line B i + 1 . The source electrode 1 of each of the memory cells 10, 20, 30, 40
2, 22, 32 and 42 are grounded. Each of the address gate electrodes 13 and 23 of the memory cells 10 and 20 is connected to the address gate line X1, and the memory gate electrode 1
4 and 24 are connected to the memory gate line W1.
Similarly, the address gate electrodes 33 and 43 of the memory cells 30 and 40 are connected to the address gate line X2, and the memory gate electrodes 34 and 44 are connected to the memory gate line W2.

【0004】上記のように構成されたメモリにおいて、
メモリセル10に書込みを行なう際には、例えばメモリ
ゲートラインW1に例えば9Vを印加し、ビットライン
iを接地電位とすることに書込みが行なわれる。また
このときは基板も接地電位とされる。また例えばメモリ
セル10に消去を行なう際には、メモリゲートラインW
1を接地し、ビットラインBi に9Vを印加することに
より行なわれる。またメモリセル10の記憶内容を読出
す際には、例えばアドレスゲートラインX1に所定の正
電圧を印加し、ビットラインBi を図示しない電流駆動
型のセンスアンプに接続しておいて、これによりメモリ
セル10のドレイン電極11からソース電極12に向か
って電流が流れる(オン状態)か否か(オフ状態)を検
出することによりメモリセル10に記憶された内容が
‘0’か‘1’かが判定される。
In the memory configured as described above,
When writing to the memory cell 10, for example, 9 V is applied to the memory gate line W1, and writing is performed by setting the bit line Bi to the ground potential. At this time, the substrate is also set to the ground potential. For example, when erasing is performed on the memory cell 10, the memory gate line W
1 grounded, it is performed by applying 9V to the bit line B i. Also when reading the stored contents of the memory cell 10, for example by applying a predetermined positive voltage to the address gate line X1, and connect it to the sense amplifier of the current-driven (not shown) the bit line B i, thereby By detecting whether a current flows from the drain electrode 11 to the source electrode 12 of the memory cell 10 (ON state) or not (OFF state), whether the content stored in the memory cell 10 is “0” or “1” Is determined.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記MONOS等のス
プリットゲート型不揮発性メモリセルは、書込み、消去
という書換えを行なうことのできる回数(書換可能回
数)が107 回程度であって、2つのゲートが縦に積み
重ねられた構造を有するスタックゲート型のメモリセル
と比べ2桁程度多く、この点では非常に有利であるが、
メモリセルにアドレスゲート電極とメモリゲート電極と
が互いに横に並んで配置されているため、図4に示す構
造を例えば1μmのデザインルールで設計した場合、図
4に一点鎖線で示すメモリセル1つあたりの面積は約1
7.2μm2 となり、同一のデザインルールを用いて設
計されたスタックゲート型のメモリセルと比べ、例えば
20%程度セル面積が大きく、したがってその分集積度
が低く、同一容量のメモリを構成した場合チップサイズ
が大きくなってしまうという問題がある。
The split gate type non-volatile memory cell such as the MONOS described above has a write / erase rewrite operation count (rewrite count) of about 10 7 times and has two gates. Is about two orders of magnitude higher than a stack gate type memory cell having a vertically stacked structure, which is very advantageous in this respect.
Since the address gate electrode and the memory gate electrode are arranged side by side in the memory cell, when the structure shown in FIG. 4 is designed according to, for example, a 1 μm design rule, one memory cell shown by a one-dot chain line in FIG. The area around is about 1
7.2 μm 2 , for example, when a memory cell having the same capacity as that of a stacked gate type memory cell designed by using the same design rule has a large cell area of, for example, about 20%, and therefore has a low integration degree. There is a problem that the chip size becomes large.

【0006】ここで半導体メモリのうちROM等に適用
される、集積度を向上させるレイアウトの1つとしてX
型構造のメモリが知られている。図5は、X型構造のR
OMの一部を表わした回路図である。図の縦方向に多数
のビットライン…,Bi-1 ,Bi ,Bi+1 ,…が延びて
おり、またこの図の左上と右下とを結ぶ方向及び右上と
左下とを結ぶ方向に、互いに隣接するビットラインの間
に1つずつ配置されたメモリセル110,130,12
0,140からなるメモリセル列が延びている。この図
には、3本のビットラインBi-1 ,Bi ,Bi+1 と、図
の左上と右下とを結ぶ方向に延びる一本のメモリセル列
を構成する2つのメモリセル110,140と、図の右
上と左下とを結ぶ方向に延びる一本のメモリセル列を構
成する2つのメモリセル120,130が示されてい
る。
Here, as one of the layouts applied to a ROM or the like of a semiconductor memory for improving the degree of integration, X is
Type-structured memories are known. FIG. 5 shows the R of the X-type structure.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a part of the OM. A number of bit lines,..., B i−1 , B i , B i + 1 ,... Extend in the vertical direction of the figure, and a direction connecting the upper left and lower right and a direction connecting the upper right and lower left. The memory cells 110, 130, 12 arranged one by one between bit lines adjacent to each other
A memory cell column consisting of 0,140 extends. In this figure, three bit lines B i−1 , B i , B i + 1 and two memory cells 110 forming one memory cell row extending in the direction connecting the upper left and lower right of the figure are shown. , 140 and two memory cells 120, 130 forming one memory cell column extending in the direction connecting the upper right and lower left of the figure.

【0007】これらのメモリセル110,120,13
0,140の各2つのソース/ドレイン電極111,1
12;121,122;131,132;141,14
2のうちの各一方112,122,131,141はビ
ットラインBi 上の所定点160で、互いに、及びビッ
トラインBi と接続されている。またメモリセル11
0,130の各他方のソース/ドレイン電極111,1
32はビットラインBi- 1 上の各所定点、メモリセル1
20,140の各他方のソース/ドレイン電極121,
142はビットラインBi+1 上の各所定点にそれぞれ接
続されている。また、メモリセル110,120の各ゲ
ート電極113,123は図の左右に延びるゲートライ
ンW1に接続されており、メモリセル130,140の
各ゲート端子133,143はゲートラインW2に接続
されている。
The memory cells 110, 120, 13
0, 140 each two source / drain electrodes 111, 1
12; 121, 122; 131, 132; 141, 14
Each whereas 112,122,131,141 of 2 at a predetermined point 160 on the bit line B i, are connected to each other, and the bit line B i. Also, the memory cell 11
0, 130 each other source / drain electrode 111, 1
32 is a predetermined point on the bit line B i- 1 ,
20, 140 each other source / drain electrode 121,
142 is connected to each predetermined point on the bit line Bi + 1 . The gate electrodes 113 and 123 of the memory cells 110 and 120 are connected to a gate line W1 extending left and right in the figure, and the gate terminals 133 and 143 of the memory cells 130 and 140 are connected to a gate line W2. .

【0008】ROMの場合、例えばメモリセル110に
示すように配線の一部115が等価的に断線しているか
否かにより‘1’,‘0’の情報が記憶されるが、例え
ばメモリセル110に記憶された情報を読出す場合、ビ
ットラインBi-1 を接地し、ビットラインBi をセンス
アンプに接続し、ゲートラインW1に所定の正の電圧を
印加した場合にこのメモリセル110に電流が流れない
ことをもって例えば‘1’と検出される。またたとえば
メモリセル120に記憶された情報を読出す場合ビット
ラインBi を接地し、ビットラインBi+1 をセンスアン
プに接続し、ゲートラインW1に所定の正の電圧を印加
するとこのメモリセル120を経由して電流が流れ、こ
れにより例えば‘0’と検出される。
In the case of a ROM, for example, as shown in the memory cell 110, information "1" and "0" is stored depending on whether or not a part 115 of the wiring is equivalently disconnected. When the information stored in the memory cell 110 is read, the bit line B i-1 is grounded, the bit line B i is connected to the sense amplifier, and when a predetermined positive voltage is applied to the gate line W1, For example, “1” is detected when no current flows. For example, when information stored in memory cell 120 is read, bit line B i is grounded, bit line B i + 1 is connected to a sense amplifier, and a predetermined positive voltage is applied to gate line W1. An electric current flows through 120, and thus, for example, “0” is detected.

【0009】このようにROM等ゲートが1つだけのメ
モリセルの場合は、X型に構成することにより、半導体
チップ上でメモリセルの密度が高まり、これにより高集
積化を図ることができるが、スプリトゲート型のメモリ
セルの場合は、以下に説明するように、単純にはX型構
造を採用することはできない。図6は、スプリットゲー
ト型のメモリセルをX型に配置した回路図である。
In the case of a memory cell having only one gate, such as a ROM, as described above, by forming the memory cell into an X-type, the density of the memory cells on a semiconductor chip is increased, thereby achieving high integration. In the case of a split gate type memory cell, an X-type structure cannot be simply adopted as described below. FIG. 6 is a circuit diagram in which split gate type memory cells are arranged in an X type.

【0010】図5のROMの場合と同様に、図の縦方向
に多数のビットライン…,Bi-1 ,Bi ,Bi+1 ,…が
延びており、またこの図の左上と右下とを結ぶ方向、及
び右上と左下とを結ぶ方向に、互いに隣接するビットラ
インの間に1つずつ配置されたメモリセル210,23
0;220,240からなるメモリセルからなるメモリ
セル列が延びている。この図6には、図5の場合と同様
に、3本のビットラインBi-1 ,Bi ,Bi+1 と、図の
左上と右下とを結ぶ方向に延びる一本のメモリセル列を
構成する2つのメモリセル210,240と、図の右上
と左下とを結ぶ方向に延びる一本のメモリセル列を構成
する2つのメモリセル220,230が示されている。
As in the case of the ROM of FIG. 5, a number of bit lines..., B i -1 , B i , B i + 1 ,. The memory cells 210 and 23 arranged one by one between bit lines adjacent to each other in a direction connecting the lower part and a direction connecting the upper right part and the lower left part.
0; a memory cell column consisting of memory cells consisting of 220 and 240 extends. FIG. 6 shows one memory cell extending in the direction connecting the three bit lines B i−1 , B i , B i + 1 and the upper left and lower right of the figure, as in the case of FIG. Two memory cells 210 and 240 forming a column and two memory cells 220 and 230 forming one memory cell column extending in the direction connecting the upper right and lower left of the figure are shown.

【0011】これらのメモリセル210,220,23
0,240の各2つのソース/ドレイン電極211,2
12;221,222;231,232;241,24
2の各一方212,222,231,241はビットラ
インBi 上の所定点260で、互いに、及びビットライ
ンBi と接続されている。またメモリセル210,23
0の各他方のソース/ドレイン電極211,232はビ
ットラインBi-1 上の各所定点、メモリセル220,2
40の各他方のソース/ドレイン電極221,242
は、ビットラインBi+1 上の各所定点にそれぞれ接続さ
れている。またメモリセル210,220の各アドレス
ゲート電極213,223は、図の左右に延びるアドレ
スゲートラインX1に接続されており、各メモリゲート
電極214,224は同様に図の左右に延びるメモリゲ
ートラインW1に接続されている。またこれと同様に、
メモリセル230,240の各アドレスゲート電極23
3,243はアドレスゲートラインX2に接続されてお
り、各メモリゲート電極234,244はメモリゲート
ラインW2に接続されている。
These memory cells 210, 220, 23
0, 240 each two source / drain electrodes 211,
12; 221, 222; 231, 232; 241, 24
Each whereas 212,222,231,241 of 2 at a predetermined point 260 on the bit line B i, are connected to each other, and the bit line B i. Also, the memory cells 210 and 23
0, the other source / drain electrodes 211 and 232 are connected to respective predetermined points on the bit line B i-1 and the memory cells 220 and 2
40 other source / drain electrodes 221 and 242
Are connected to respective predetermined points on the bit line B i + 1 . The address gate electrodes 213 and 223 of the memory cells 210 and 220 are connected to an address gate line X1 extending left and right in the figure, and the memory gate electrodes 214 and 224 are similarly connected to a memory gate line W1 extending left and right in the figure. It is connected to the. Also, like this,
Each address gate electrode 23 of the memory cells 230 and 240
3, 243 are connected to the address gate line X2, and each memory gate electrode 234, 244 is connected to the memory gate line W2.

【0012】ここで、例えばメモリセル230に書込み
を行なう場合を考える。この場合、メモリゲートライン
W2に例えば9Vが印加され、かつビットラインBi
接地することにより、メモリセル230のメモリゲート
電極234が注入される(書込みが行なわれる)が、こ
の場合メモリセル230のメモリゲート電極234とメ
モリセル240のメモリゲート電極244は共にメモリ
ゲートラインW2に接続されているため、これらのメモ
リゲート電極234,244には同時に9Vが印加さ
れ、またビットラインBi にはこれらのメモリセル23
0,240の各ソース/ドレイン電極231,241の
双方が接続されているため、ビットラインBi を接地す
るとメモリセル230のソース/ドレイン電極231が
OVとなると同時にメモリセル240のソース/ドレイ
ン電極241もOVとなり、したがってメモリセル23
0に書込みが行なわれると同時にメモリセル240にも
書込みが行なわれることとなってしまい、これら2つの
メモリセル230,240を互いに異なる状態(書込み
状態と消去状態)に変化させることができないという問
題を生じることとなる。
Here, for example, a case where writing is performed on the memory cell 230 will be considered. In this case, for example, 9 V is applied to the memory gate line W2 and the bit line Bi is grounded, so that the memory gate electrode 234 of the memory cell 230 is implanted (writing is performed). for the memory gate electrode 244 of the memory gate electrode 234 and the memory cell 240 are both connected to the memory gate line W2, these are applied 9V simultaneously to the memory gate electrode 234 and 244, also to the bit line B i is These memory cells 23
Since both of the source / drain electrodes 231 and 241 of the 0,240 is connected, the source / drain electrodes of the memory cell 240 at the same time the source / drain electrode 231 is OV of the memory cell 230 by grounding the bit line B i 241 also becomes OV, and therefore the memory cell 23
At the same time that data is written to 0, data is also written to the memory cell 240, and these two memory cells 230 and 240 cannot be changed to different states (written state and erased state). Will occur.

【0013】本発明は、上記事情に鑑み、スプリットゲ
ート型の電気的消去可能なメモリセルを用いて構成され
た半導体記憶装置において、従来と比べ集積度を向上さ
せることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to improve the degree of integration of a semiconductor memory device using split gate type electrically erasable memory cells as compared with the prior art.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体記憶装置は、2つのソース/ドレイン電極
と、これら2つのソース/ドレイン電極を制御するため
のアドレスゲート電極及びメモリゲート電極とからな
る、スプリットゲート構造を備えた電気的消去可能な不
揮発性メモリセルが多数配列されてなる半導体記憶装置
において、(a)上下方向に互いに平行に延びる多数の
ビットライン(b)左上と右下とを結ぶ方向に互いに平
行に延びる、互いに隣接するビットラインの間に1つず
つ不揮発性メモリセルが配置され互いに隣接する不揮発
性メモリセルに挟まれるビットライン上の所定点でこれ
ら互いに隣接する不揮発性メモリセルの各一方のソース
/ドレイン電極が接続された多数の第1メモリセル列
(c)右上と左下とを結ぶ方向に互いに平行に延びる、
互いに隣接するビットラインの間に1つずつ不揮発性メ
モリセルが配置され互いに隣接する不揮発性メモリセル
に挟まれるビットライン上の上記所定点でこれら互いに
隣接する不揮発性メモリセルの各一方のソース/ドレイ
ン電極が接続された多数の第2メモリセル列を備え、
(d)各ビットラインを挟んで左右方向に配列された2
つの不揮発性メモリセルのうちの一方の不揮発性メモリ
セルのアドレスゲート電極が該一方の不揮発性メモリセ
ルのメモリゲート電極よりもこれら2つの不揮発性メモ
リセルに挟まれたビットライン側に設けられるととも
に、これら2つの不揮発性メモリセルのうちの他方の不
揮発性メモリセルのメモリゲート電極が該他方の不揮発
性メモリセルのアドレスゲート電極よりもこれら2つの
不揮発性メモリセルに挟まれたビットライン側に設けら
れてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor memory device according to the present invention comprises two source / drain electrodes, an address gate electrode and a memory gate electrode for controlling the two source / drain electrodes. A semiconductor memory device comprising a large number of electrically erasable nonvolatile memory cells having a split gate structure, comprising: (a) a number of bit lines extending in parallel in the vertical direction; (b) an upper left and lower right Nonvolatile memory cells are arranged one by one between bit lines adjacent to each other and extend in parallel to each other in a direction connecting the adjacent nonvolatile memory cells at predetermined points on a bit line sandwiched between the nonvolatile memory cells adjacent to each other. A large number of first memory cell columns (c) to which one source / drain electrode of each of the non-volatile memory cells is connected, Extend parallel to each other in the direction,
Non-volatile memory cells are arranged one by one between bit lines adjacent to each other, and one source / source of each of the non-volatile memory cells adjacent to each other at the predetermined point on the bit line sandwiched between the non-volatile memory cells adjacent to each other. A plurality of second memory cell columns to which drain electrodes are connected,
(D) 2 arranged in the left-right direction with each bit line interposed
The address gate electrode of one of the two nonvolatile memory cells is provided on the bit line side between the two nonvolatile memory cells with respect to the memory gate electrode of the one nonvolatile memory cell. The memory gate electrode of the other nonvolatile memory cell of the two nonvolatile memory cells is closer to the bit line between the two nonvolatile memory cells than the address gate electrode of the other nonvolatile memory cell. It is characterized by being provided.

【0015】[0015]

【作用】本発明の半導体記憶装置は、各ビットラインを
挟んで左右方向に配列された2つの不揮発性メモリセル
のうちの一方の不揮発性メモリセルのアドレスゲート電
極が該一方の不揮発性メモリセルのメモリゲート電極よ
りもこれら2つの不揮発性メモリセルに挟まれたビット
ライン側に設けられるとともに、これら2つの不揮発性
メモリセルのうちの他方の不揮発性メモリセルのメモリ
ゲート電極が該他方の不揮発性メモリセルのアドレスゲ
ート電極よりもこれら2つの不揮発性メモリセルに挟ま
れたビットライン側に設ける構造としたため、図6を参
照して説明した問題点が解決され、スプリットゲート型
のメモリセルであるにも拘らずX型構造が採用され、1
つのメモリセルあたりの占有面積が小さくなり高集積化
が可能となる。ここで1μmのデザインルールを採用し
た場合、X型構造を採用することにより1つのメモリセ
ルあたりの面積が13.3μm2 程度で済み、従来(図
3,図4参照)と比べ、その占有面積は23%ほど減少
し、これにより同一のデザインルールで設計した場合の
スタックゲート型メモリセルとほぼ同程度の集積度が可
能となり、スタックゲート型メモリセルと対比した場合
の短所である集積度の低さが克服され、したがってスプ
リットゲート型メモリセルの長所を一層有効に生かすこ
とができることなる。
According to the semiconductor memory device of the present invention, the address gate electrode of one of the two nonvolatile memory cells arranged in the left-right direction with each bit line interposed therebetween is connected to the other nonvolatile memory cell. Is provided on the bit line side sandwiched between these two nonvolatile memory cells with respect to the memory gate electrode, and the memory gate electrode of the other nonvolatile memory cell of the two nonvolatile memory cells is connected to the other nonvolatile memory cell. The structure described above is provided on the bit line side between these two nonvolatile memory cells rather than the address gate electrode of the non-volatile memory cell. Therefore, the problem described with reference to FIG. Despite its existence, the X-shaped structure is adopted,
The area occupied by one memory cell is reduced, and high integration is possible. Here, when the design rule of 1 μm is adopted, the area per one memory cell can be about 13.3 μm 2 by adopting the X-type structure, and the occupied area is smaller than the conventional one (see FIGS. 3 and 4). Is reduced by about 23%, which makes it possible to achieve almost the same degree of integration as a stacked gate type memory cell when designed according to the same design rule. The lowness is overcome, so that the advantages of the split gate type memory cell can be more effectively utilized.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の一実施例の半導体記憶装置の部分回路
図、図2は図1に示す部分回路図に対応した部分の半導
体チップ上のレイアウト図である。ここでも簡単のた
め、これらの図において互いに対応する要素には互いに
対応する番号が付されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a partial circuit diagram of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a layout diagram on a semiconductor chip corresponding to the partial circuit diagram shown in FIG. Again, for simplicity, corresponding elements in these figures are given corresponding numbers.

【0017】図2に示すトランジスタ配置領域300内
に4つのメモリセル310,320330,340が配
置されている。これら4つのメモリセル310,32
0,330,340のうち、メモリセル310,340
は図の左上と右下とを結ぶメモリセル列の一部分を構成
しており、メモリセル320,330は図の右上と左下
とを結ぶメモリセル列の一部分を構成している。またこ
こでは上下方向に延びる3本のビットラインBi-1 ,B
i ,Bi+1 が示されている。
Four memory cells 310, 320 330, and 340 are arranged in the transistor arrangement region 300 shown in FIG. These four memory cells 310, 32
0, 330, and 340, memory cells 310 and 340
Constitutes a part of a memory cell string connecting the upper left and lower right of the figure, and memory cells 320 and 330 constitute a part of a memory cell string connecting the upper right and lower left of the figure. In this case, three bit lines B i-1 and B
i , B i + 1 are shown.

【0018】メモリセル310,320,330,34
0の各2つのソース/ドレイン電極311,312;3
21,322;331,332;341,342のうち
の各一方312,322,331,341はビットライ
ンBi 上の所定点360で、互いに、及びビットライン
i と接続されている。またメモリセル310,330
の各他方のソース/ドレイン電極311,332はビッ
トラインBi-1 上の各所定点361,362、メモリセ
ル320,340の各他方のソース/ドレイン電極32
1,342はビットラインBi+1 上の各所定点363,
364と接続されている。
The memory cells 310, 320, 330, 34
0 each of two source / drain electrodes 311, 312; 3
21,322; 331,332; each other hand 312,322,331,341 of the 341 and 342 at a predetermined point 360 on the bit line B i, are connected to each other, and the bit line B i. Also, the memory cells 310 and 330
The other source / drain electrodes 311 and 332 of the memory cell 320 and the other source / drain electrodes 32 of the memory cells 320 and 340 are provided at predetermined points 361 and 362 on the bit line Bi -1.
1, 342 is a predetermined point 363 on the bit line B i + 1
364.

【0019】ここで、メモリセル310のアドレスゲー
ト電極313は、そのメモリゲート電極314よりもビ
ットラインBi 側に備えられており、メモリセル320
のアドレスゲート電極323は、そのメモリゲート電極
324よりもビットラインB i+1 側に備えられている。
このため、これらのアドレスゲート電極313,323
をつなぐアドレスゲートラインX1とこれらのメモリゲ
ート電極314,324をつなぐメモリゲートラインW
1は互いに交叉している。またこれと同様にメモリセル
330のアドレスゲート電極333は、そのメモリゲー
ト電極334よりもビットラインBi-1 側に備えられて
おり、メモリセル340のアドレスゲート電極343
は、そのメモリゲート電極344よりもビットラインB
i 側に備えられている。このためこれらのアドレスゲー
ト電極333,343をつなぐアドレスゲートラインX
2とこれらのメモリゲート電極334,344をつなぐ
メモリゲートラインW2も互いに交叉している。
Here, the address game of the memory cell 310 is performed.
The gate electrode 313 is more visible than the memory gate electrode 314.
Line Bi Memory cell 320
Address gate electrode 323 is connected to its memory gate electrode
Bit line B than 324 i + 1 It is provided on the side.
Therefore, these address gate electrodes 313, 323
And an address gate line X1 connecting these memory gates.
Memory gate line W connecting gate electrodes 314 and 324
1 cross each other. Also the memory cell
The address gate electrode 333 of the memory gate 330
Bit line B rather than electrode 334i-1 Prepared for the side
And the address gate electrode 343 of the memory cell 340
Indicates that the bit line B is higher than the memory gate electrode 344.
i It is provided on the side. Therefore, these address games
Address gate line X connecting electrodes 333 and 343
2 and these memory gate electrodes 334, 344
The memory gate lines W2 also cross each other.

【0020】ここで、メモリセル320に書込む場合に
ついて説明する。この場合、一例として各ラインに以下
の表1に示す電圧(V)が印加される。
Here, a case where data is written to the memory cell 320 will be described. In this case, as an example, a voltage (V) shown in Table 1 below is applied to each line.

【0021】[0021]

【表1】 ───────────────────────────────── Bi-1ii+1 W1 X1 W2 X2 基板 9 0 9 9 0 0 0 0 ───────────────────────────────── この場合、メモリセル320のメモリゲート電極324
には9Vが印加され、その対向面324’は0Vとなる
ため、これによりメモリセル320に書込みが行われ
る。この場合において、他のメモリセル310,33
0,340については、以下に述べるように問題は生じ
ない。
TABLE 1 ───────────────────────────────── B i-1 B i B i + 1 W1 X1 W2 X2 substrate 9 0 9 9 0 0 0 0 0 In this case, the memory cell 320 Memory gate electrode 324
Is applied to the memory cell 320, and the opposite surface 324 'is at 0V, thereby writing to the memory cell 320. In this case, the other memory cells 310, 33
For 0,340, no problem occurs as described below.

【0022】先ずメモリセル310に関しては、そのメ
モリゲート電極314には9Vが印加され、このメモリ
セル310に既に書込みが行われていた場合はメモリゲ
ート電極314の対向面314’には基板の0Vが印加
されて再度の書込みが行われ、このメモリセル310が
消去状態にあった場合はその対向面314’にはビット
ラインBi-1 の9Vが印加されて書込みも消去も行われ
ない。
First, with respect to the memory cell 310, 9 V is applied to the memory gate electrode 314. When writing has already been performed on the memory cell 310, 0 V of the substrate is applied to the opposing surface 314 'of the memory gate electrode 314. Is applied and rewriting is performed. When the memory cell 310 is in the erased state, 9 V of the bit line Bi -1 is applied to the opposite surface 314 ', and neither writing nor erasing is performed.

【0023】またメモリセル330に関しては、そのメ
モリゲート電極334に0Vが印加されており、ビット
ラインBi も基板も0Vであるため、このメモリセル3
30が書込み状態にあったか消去状態にああたかに拘ら
ずメモリゲート電極334の対向面334’は0Vとな
りしたがって書込みも消去も行われない。さらにメモリ
セル340に関しては、そのメモリゲート電極344に
は0Vが印加されており、このメモリセル340に既に
書込みが行われていた場合はメモリゲート電極344の
対向面344’には基板の0Vが印加され、したがって
書込みも消去も行われず、またメモリセル340が消去
状態にあったときはメモリゲート電極344の対向面は
9Vとなり、再度の消去が行われる。
[0023] With respect to the memory cell 330, the and the memory gate electrode 334 0V is applied, because also the bit line B i substrate is also 0V, the memory cell 3
Regardless of whether 30 is in the written state or the erased state, the opposing surface 334 'of the memory gate electrode 334 is at 0 V, so neither writing nor erasing is performed. Further, with respect to the memory cell 340, 0 V is applied to the memory gate electrode 344, and when writing has already been performed on the memory cell 340, 0 V of the substrate is applied to the opposing surface 344 'of the memory gate electrode 344. When the memory cell 340 is in the erased state, the voltage is applied to the surface facing the memory gate electrode 344 at 9 V, and the erase operation is performed again.

【0024】このように、1つのメモリセルに書込みを
行う際、他のメモリセルに問題が生じることはない。
尚、ここでは書込みの場合について説明したが、消去の
場合及び読出しの場合も正常に作動する。
As described above, when writing to one memory cell, no problem occurs in other memory cells.
Although the case of writing has been described here, the case of erasing and reading also operates normally.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、各ビットラインを挟んで左右方向に配列され
た2つの不揮発性メモリセルのうちの一方の不揮発性メ
モリセルのアドレスゲート電極が該一方の不揮発性メモ
リセルのメモリゲート電極よりもこれら2つの不揮発性
メモリセルに挟まれたビットライン側に設けられるとと
もに、これら2つの不揮発性メモリセルのうちの他方の
不揮発性メモリセルのメモリゲート電極が該他方の不揮
発性メモリセルのアドレスゲート電極よりもこれら2つ
の不揮発性メモリセルに挟まれたビットライン側に設け
られた構造としたため、スプリットゲート型のメモリセ
ルであるにも拘らずX型構造が採用され、1つのメモリ
セルあたりの占有面積が小さくなり、スタックゲート型
メモリセルとほぼ同程度ま高集積化が可能となる。これ
により、スタックゲート型メモリセルと対比した場合の
集積度の低さが克服され、したがってスプリットゲート
型メモリセルの長所を一層有効に生かすことができるこ
となる。
As described above, according to the semiconductor memory device of the present invention, the address gate electrode of one of the two nonvolatile memory cells arranged in the horizontal direction with each bit line interposed therebetween. Is provided on the bit line side between the two nonvolatile memory cells with respect to the memory gate electrode of the one nonvolatile memory cell, and the other nonvolatile memory cell of the two nonvolatile memory cells is Since the memory gate electrode is provided on the bit line side between the two nonvolatile memory cells with respect to the address gate electrode of the other nonvolatile memory cell, the memory gate electrode is a split gate type memory cell. The X-type structure is adopted, and the occupation area per memory cell is reduced. The extent or degree of integration can be achieved. This overcomes the low degree of integration when compared with the stacked gate type memory cell, and thus makes it possible to make more effective use of the advantages of the split gate type memory cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の半導体記憶装置の部分回路
図である。
FIG. 1 is a partial circuit diagram of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す部分回路図に対応した部分の半導体
チップ上のレイアウト図である。
FIG. 2 is a layout diagram on a semiconductor chip corresponding to the partial circuit diagram shown in FIG. 1;

【図3】不揮発性メモリセルを用いた半導体記憶装置の
部分回路図である。
FIG. 3 is a partial circuit diagram of a semiconductor memory device using nonvolatile memory cells.

【図4】図3に示す部分回路図に対応した部分の半導体
チップ上のレイアウト図である。
FIG. 4 is a layout diagram on a semiconductor chip of a portion corresponding to the partial circuit diagram shown in FIG. 3;

【図5】X型構造のROMの一部を表わした回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of a ROM having an X-type structure.

【図6】スプリットゲート型のメモリセルをX型に配置
した回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram in which split gate type memory cells are arranged in an X type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

300 トランジスタ領域 310,320,330,340 メモリセル 311,312,321,322,331,332,3
41,342 ソース/ドレイン電極 313,323,333,343 アドレスゲート電
極 314,324,334,344 メモリゲート電極 360,361,362,363,364 所定点 Bi-1 ,Bi ,Bi+1 ビットライン X1,X2 アドレスゲートライン W1,W2 メモリゲートライン
300 Transistor area 310, 320, 330, 340 Memory cell 311, 312, 321, 322, 331, 332, 3
41,342 Source / drain electrodes 313,323,333,343 Address gate electrodes 314,324,334,344 Memory gate electrodes 360,361,362,363,364 Predetermined points B i−1 , B i , B i + 1 Bit line X1, X2 Address gate line W1, W2 Memory gate line

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2つのソース/ドレイン電極と、これら
2つのソース/ドレイン電極を制御するためのアドレス
ゲート電極及びメモリゲート電極とからなる、スプリッ
トゲート構造を備えた電気的消去可能な不揮発性メモリ
セルが多数配列されてなる半導体記憶装置において、 上下方向に互いに平行に延びる多数のビットラインと、 左上と右下とを結ぶ方向に互いに平行に延びる、互いに
隣接する前記ビットラインの間に1つずつ前記不揮発性
メモリセルが配置され互いに隣接する前記不揮発性メモ
リセルに挟まれる前記ビットライン上の所定点でこれら
互いに隣接する不揮発性メモリセルの各一方の前記ソー
ス/ドレイン電極が接続された多数の第1メモリセル列
と、 右上と左下とを結ぶ方向に互いに平行に延びる、互いに
隣接する前記ビットラインの間に1つずつ前記不揮発性
メモリセルが配置され互いに隣接する前記不揮発性メモ
リセルに挟まれる前記ビットライン上の前記所定点でこ
れら互いに隣接する不揮発性メモリセルの各一方の前記
ソース/ドレイン電極が接続された多数の第2メモリセ
ル列とを備え、 前記各ビットラインを挟んで左右方向に配列された2つ
の不揮発性メモリセルのうちの一方の不揮発性メモリセ
ルの前記アドレスゲート電極が該一方の不揮発性メモリ
セルの前記メモリゲート電極よりもこれら2つの不揮発
性メモリセルに挟まれた前記ビットライン側に設けられ
るとともに、これら2つの不揮発性メモリセルのうちの
他方の不揮発性メモリセルの前記メモリゲート電極が該
他方の不揮発性メモリセルの前記アドレスゲート電極よ
りもこれら2つの不揮発性メモリセルに挟まれた前記ビ
ットライン側に設けられてなることを特徴とする半導体
記憶装置。
1. An electrically erasable non-volatile memory having a split gate structure, comprising two source / drain electrodes, and an address gate electrode and a memory gate electrode for controlling the two source / drain electrodes. In a semiconductor memory device in which a large number of cells are arranged, a plurality of bit lines extending parallel to each other in a vertical direction, and one between the adjacent bit lines extending parallel to each other in a direction connecting upper left and lower right. A plurality of the non-volatile memory cells connected to each other and the source / drain electrodes of one of the non-volatile memory cells connected to each other at a predetermined point on the bit line sandwiched between the non-volatile memory cells adjacent to each other; Adjacent to each other, extending parallel to each other in a direction connecting the upper right and the lower left. The non-volatile memory cells are arranged one by one between the non-volatile memory cells and the source / source of one of the non-volatile memory cells adjacent to each other at the predetermined point on the bit line sandwiched between the non-volatile memory cells adjacent to each other. A plurality of second memory cell columns to which a drain electrode is connected, and the address gate electrode of one of the two nonvolatile memory cells arranged in the left-right direction with the respective bit lines interposed therebetween. Is provided on the bit line side between the two nonvolatile memory cells with respect to the memory gate electrode of the one nonvolatile memory cell, and the other nonvolatile memory of the two nonvolatile memory cells is provided. The memory gate electrode of the cell is more than these two address gate electrodes of the other non-volatile memory cell. A semiconductor memory device provided on the bit line side sandwiched between nonvolatile memory cells.
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