JP4422556B2 - 不揮発性半導体記憶装置およびその書き込み方法 - Google Patents
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Description
先ず、ワード線バイアスの立ち上げ方法に関して、メモリトランジスタ側の拡散層電圧(以下、Vsとする)を待機状態の電圧から上昇させ、Vsがある中間段階の値Vs1を越えた後に、メモリトランジスタのゲート電圧(以下Vmgとする)を上昇させる手順とする。ワード線バイアスの立ち下げ方法に関しては、書き込み状態の電圧から、メモリトランジスタのゲート電圧Vmgを下降させ、Vmgがある中間段階の値Vmg1を越えた後にメモリトランジスタ側の拡散層電圧Vsを下降させる手順とする。これにより閾値電圧が低下する図4の領域23を回避することができる。
(1)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧を印加する際に、まずメモリゲート電極の電位Vmgを固定したまま拡散層の電位Vsを上昇させ、Vsがある中間段階の電位Vs1を越えた後にメモリゲート電極の電位Vmgの上昇を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(2)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧が印加された状態から他の状態へ変化させる際に、まず拡散層の電位Vsを固定したままメモリゲート電極の電位Vmgを下降させ、Vmgがある中間段階の電位Vmg1を越えた後に拡散層の電位Vsの下降を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(3)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧を印加する際に、まず拡散層の電位Vsを固定したままメモリゲート電極の電位Vmgを上昇させ、Vmgがある中間段階の電位Vmg2を越えた後に拡散層の電位Vsの上昇を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(4)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧が印加された状態から他の状態へ変化させる際に、まずメモリゲート電極の電位Vmgを固定したまま拡散層の電位Vsを下降させ、Vsがある中間段階の電位Vs2を越えた後にメモリゲート電極の電位Vmgの下降を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(5)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧を印加する際に、まずメモリゲート電極の電位Vmgを固定したまま拡散層の電位Vsを上昇させ、Vsがある中間段階の電位Vs1を越えた後にメモリゲート電極の電位Vmgの上昇を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
(6)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧が印加された状態から他の状態へ変化させる際に、まず拡散層の電位Vsを固定したままメモリゲート電極の電位Vmgを下降させ、Vmgがある中間段階の電位Vmg1を越えた後に拡散層の電位Vsの下降を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
(7)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧を印加する際に、まず拡散層の電位Vsを固定したままメモリゲート電極の電位Vmgを上昇させ、Vmgがある中間段階の電位Vmg2を越えた後に拡散層の電位Vsの上昇を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
(8)電荷蓄積層を有する半導体メモリセルであって、メモリゲート電極と、これに隣接する拡散層を有し、該メモリセルに書き込み状態の電圧が印加された状態から他の状態へ変化させる際に、まずメモリゲート電極の電位Vmgを固定したまま拡散層の電位Vsを下降させ、Vsがある中間段階の電位Vs2を越えた後にメモリゲート電極の電位Vmgの下降を開始することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
ここで中間段階のメモリゲート電極の電位Vs2は、書き込み状態のメモリゲート電極の電圧Vmgwと、メモリゲート電極が接するゲート絶縁膜中の電界が6MV/cmとなる電圧Vmg2thとの差分、Vmgw−Vmg2thより大きい値とする。
Claims (18)
- 半導体基板に設けられた第1の不純物拡散領域及び第2の不純物拡散領域と、
前記第1の不純物拡散領域及び第2の不純物拡散領域に挟まれたチャネル領域と、
前記チャネル領域の上の、前記第1の不純物拡散領域に近い側に、少なくとも電荷蓄積層を介して設けられた第1のゲート電極と、
前記チャネル領域の上の、前記第2の不純物拡散領域に近い側にゲート絶縁膜を介して設けられた第2のゲート電極と、を有するメモリセルが、複数個接続されたメモリセル群を少なくとも有し、
前記第1のゲート電極の複数が接続される方向と、前記第1の不純物拡散領域の複数が接続される方向とが同じ方向であり、
前記各メモリセルは、前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加に関して、前記第1のゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方に、電位の上昇を生ぜせしめ、その一方の電位に要請される所定電位に達する前に、前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加のうち、電位の変化を生ぜせしめなかった方の電位を上昇させることによって、当該メモリセルの書き込み状態を実現せしめるごとくなされたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加に関して、前記第1のゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方を、電位上昇させ、この電位が所望電位(Vs1或いはVmg2)を越えた後、前記第1のゲート電極の電位と前記第1の不純物拡散領域の電位のうちの前記電位上昇をさせなかった方の電位を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極の電位と前記第1の不純物拡散領域の電位の印加に関して、前記第1のゲート電極の電位(Vmg)を要請される所望電位とした状態で、前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)を上昇させ、この電位が所望電位(Vs1)を越えた後、前記第1のゲート電極の電位(Vmg)を上昇させることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1の不純物拡散領域の所望電位(Vs1)が前記半導体基板の材料から見たゲート絶縁膜材料のホールに対するポテンシャルバリアの高さに相当する電位より小さいこと特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極の電位と前記第1の不純物拡散領域の電位の印加に関して、前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)を要請される所望電位とした状態で、前記第1のゲート電極の電位を上昇させ、この電位が所望電位(Vmg2)を越えた後、前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)を上昇させることによって当該メモリセルに書き込み状態の電位を印加するごとくなされたことを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極に対する所望電位(Vmg2)が、前記第1のゲート電極が接するゲート絶縁膜中の電界が、6MV/cmとなる電位(Vmg2th)より小さい値となすことを特徴とする請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 半導体基板に設けられた第1の不純物拡散領域及び第2の不純物拡散領域と、
前記第1の不純物拡散領域及び第2の不純物拡散領域に挟まれたチャネル領域と、
前記チャネル領域の上の、前記第1の不純物拡散領域に近い側に、少なくとも電荷蓄積層を介して設けられた第1のゲート電極と、
前記チャネル領域の上の、前記第2の不純物拡散領域に近い側にゲート絶縁膜を介して設けられた第2のゲート電極と、を有するメモリセルが、複数個接続されたメモリセル群を少なくとも有し、
前記第1のゲート電極の複数が接続される方向と、前記第1の不純物拡散領域の複数が接続される方向とが同じ方向であり、
前記各メモリセルは、前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加に関して、前記第1のゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方に、電位の下降を生ぜせしめ、その一方の電位に要請される所定電位に達する前に、前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加のうち、電位の変化を生ぜせしめなかった方の電位を下降させることによって、当該メモリセルの書き込み後の待機状態を実現せしめるごとくなされたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加に関して、前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)と前記第1のゲート電極の電位(Vmg)のいずれか一方を、電位下降させ、この電位が所望電位(Vmg1或いはVs2)を越えた後、前記第1のゲート電極の電位と前記第1の不純物拡散領域の電位のうちの前記電位下降をさせなかった方の電位を下降させることによって、当該メモリセルの書き込み状態から書き込み後の待機状態に変化させるごとくなされたことを特徴とする請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加に関して、前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)を電位下降させ、この電位が所望電位(Vg2)を越えた後、前記第1のゲート電極の電位を下降させることによって、当該メモリセルの書き込み状態から書き込み後の待機状態に変化させるごとくなされたことを特徴とする請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1の不純物拡散領域の所望電位(Vs2)が、書き込み状態のメモリゲート電極の電位(Vmgm)と、前記第1のゲート電極が接するゲート絶縁膜中の電界が6MV/cmとなる電位(Vmg2th)との差分(Vmgw−Vmg2th)より大きい値となすことを特徴とする請求項9に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加に関して、前記第1のゲート電極の電位(Vmg)を電位下降させ、この電位が所望電位(Vmg1)を越えた後、前記第1の不純物拡散領域の電位を下降させることによって当該メモリセルの書き込み状態から書き込み後の待機状態に変化させるごとくなされたことを特徴とする請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記所望電位(Vmg1)が、書き込み状態の前記不純物拡散領域の電位(Vsw)と、前記半導体基板から見た前記第1のゲート絶縁膜の材料のホールに対するポテンシャルバリアの高さの相当する電位(Vs1th)の差分(Vsw−Vs1th)より大きい値となすことを特徴とする請求項11に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極への電位印加に関して、
前記第1ゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方を、電位上昇させ、
その一方の電位に要請される所定電位に達する前に、前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加のうち、電位の変化を生ぜしめなかった方の電位を上昇させる工程を有し、
且つ、新たに電位上昇を行った当該電位が、その電位に要請される所定電位に達する前に、前記第1ゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のうちの、当該新たな電位上昇を行なわなかった方の電位を上昇させる工程を、更に少なくとも有することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第1のゲート電極への電位印加に関して、
前記第1ゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方を、電位降下させ、
その一方の電位に要請される所定電位に達する前に、前記第1のゲート電極への電位印加と前記第1の不純物拡散領域への電位印加のうち、電位の変化を生ぜしめなかった方の電位を下降させる工程を有し、
且つ、新たに電位下降を行った当該電位が、その電位に要請される所定電位に達する前に、前記第1ゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のうちの、当該新たな電位下降を行なわなかった方の電位を下降させる工程を、更に少なくとも有することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第1のゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方を、電位上昇させる場合、この電位上昇を行わない方の電位は一定とされることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)と前記第1のゲート電極の電位(Vmg)のいずれか一方を、電位下降させる場合、この電位下降を行わない方の電位は一定とされることを特徴とする請求項8に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のゲート電極の電位(Vmg)と前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)のいずれか一方を、電位上昇させる場合、この電位上昇を行わない方の電位は一定とされることを特徴とする請求項13に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1の不純物拡散領域の電位(Vs)と前記第1のゲート電極の電位(Vmg)のいずれか一方を、電位下降させる場合、この電位下降を行わない方の電位は一定とされることを特徴とする請求項14に記載の不揮発性半導体記憶装置。
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