JP4916785B2 - Semiconductor memory device and electronic device equipped with the same - Google Patents

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Description

本発明は、半導体記憶装置及びこれを備えた電子機器に関する。より具体的には、電荷を保持する機能を有する記憶部を備えた電界効果型のトランジスタからなるメモリセルを配列してなる半導体記憶装置及びこの半導体記憶装置を備えた電子機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device and an electronic apparatus including the same. More specifically, the present invention relates to a semiconductor memory device in which memory cells each including a field effect transistor including a memory portion having a function of holding electric charge are arranged, and an electronic apparatus including the semiconductor memory device.

従来から、不揮発性メモリセルを高密度に配置するメモリセルアレイ構造として、仮想接地アレイ構造が提案されている。   Conventionally, a virtual ground array structure has been proposed as a memory cell array structure in which nonvolatile memory cells are arranged at high density.

この仮想接地アレイ構造の半導体記憶装置においては、隣接するメモリセルのソース・ドレイン領域と電気的に接続されたビット線を互いに共有している。このため、メモリセル列毎に電気的に独立したビット線を有する場合と比較して、ビット線の本数を大幅に削減することができる。したがって、ビット線の配線ピッチが不揮発性メモリセルアレイの面積に大きく影響する場合、仮想接地アレイ構造を採用することによって、大幅な面積削減を達成することが可能となる。   In the semiconductor memory device having this virtual ground array structure, bit lines electrically connected to the source / drain regions of adjacent memory cells are shared. Therefore, the number of bit lines can be greatly reduced as compared with the case where each memory cell column has an electrically independent bit line. Therefore, when the wiring pitch of the bit lines greatly affects the area of the nonvolatile memory cell array, it is possible to achieve a significant area reduction by adopting the virtual ground array structure.

しかしながら、仮想接地アレイ構造を構成するメモリセルアレイにおいては、メモリセルをプログラムする際、プログラム動作時に隣接するメモリセルの記憶部がわずかにプログラムされてしまい、隣接するメモリセルの記憶部の記憶状態が変化するという問題が生じていた。   However, in the memory cell array constituting the virtual ground array structure, when programming a memory cell, the memory portion of the adjacent memory cell is slightly programmed during the program operation, and the memory state of the memory portion of the adjacent memory cell is changed. There was a problem of change.

このようなプログラム動作時に隣接するメモリセルに与える影響を排除する方法として、例えば、特許文献1(特開平3−176895号公報)に示す方法が提案されている。   As a method for eliminating the influence on adjacent memory cells during such a program operation, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-176895 has been proposed.

以下、特許文献1に記載されたプログラムの方法について、図9を用いて説明する。   Hereinafter, the method of the program described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.

図9は、仮想接地アレイ構造により構成されたEPROM(消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ)回路を示している。   FIG. 9 shows an EPROM (erasable programmable read only memory) circuit configured with a virtual ground array structure.

例えば、メモリセル73m5に情報をプログラムする場合、メモリセル73m5の制御ゲートに接続されたワード線71w2に12Vが印加され、ビット線72b6にトランジスタ75s3を介して0Vが印加され、ビット線72b5にトランジスタ75s2を介して7Vが印加される。   For example, when information is programmed in the memory cell 73m5, 12V is applied to the word line 71w2 connected to the control gate of the memory cell 73m5, 0V is applied to the bit line 72b6 via the transistor 75s3, and the transistor is applied to the bit line 72b5. 7V is applied through 75s2.

また、このとき、隣接するメモリセル73m6、73m4へのプログラムを防止するため、ビット線72b7、72b8、72b9に0V、ビット線72b1、72b2、72b3、72b4に7Vをそれぞれ印加する。   At this time, in order to prevent the programming to the adjacent memory cells 73m6 and 73m4, 0V is applied to the bit lines 72b7, 72b8 and 72b9, and 7V is applied to the bit lines 72b1, 72b2, 72b3 and 72b4, respectively.

即ち、選択したメモリセル73m5をプログラムする時は、選択されたメモリセル73m5のソース側の全てのビット線72b6、72b7、72b8、72b9が接地され、選択されたメモリセルのドレイン側の全てのビット線72b1、72b2、72b3、72b4、72b5にプログラム電位が印加される。   That is, when programming the selected memory cell 73m5, all the bit lines 72b6, 72b7, 72b8, 72b9 on the source side of the selected memory cell 73m5 are grounded, and all the bits on the drain side of the selected memory cell 73m5 are grounded. A program potential is applied to the lines 72b1, 72b2, 72b3, 72b4, 72b5.

なお、図示しないが、隣接するビット線間にパスゲートを設け、等電位にする必要のあるビット線間に設けられたパスゲートをオン状態とすることによって、より高精度にビット線間の電位を等しく保って、電位を与える際の時間的なずれなどに起因する誤プログラムを防止することも可能となる。
特開平3−176895号公報
Although not shown in the figure, by providing a pass gate between adjacent bit lines and turning on the pass gate provided between the bit lines that need to be equipotential, the potential between the bit lines can be equalized with higher accuracy. It is also possible to prevent misprogramming due to a time lag when applying a potential.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-176895

しかしながら、図9に示す方法では、隣接セルへの影響を最小限度に抑制することが可能となるが、仮想接地アレイ構造によって構成されるメモリセルアレイにおいて、メモリアレイの面積を小さくするため、直列に接続するメモリセルの段数が多くなると、プログラム動作に関係しないにもかかわらず、隣接セルの影響を排除するためだけに充放電を行わなければならないビット線の本数が増大し、それに伴って、ビット線の充放電に起因する消費電力が増大するという問題があった。   However, in the method shown in FIG. 9, it is possible to suppress the influence on the adjacent cells to the minimum. However, in the memory cell array configured by the virtual ground array structure, in order to reduce the area of the memory array, the memory array is serially connected. As the number of connected memory cells increases, the number of bit lines that need to be charged / discharged only to eliminate the influence of adjacent cells, regardless of the program operation, is increased. There has been a problem that power consumption due to charging and discharging of the wires increases.

また、隣接するビット線間でパスゲートを設ける場合において、各パスゲートを制御する制御線は、それぞれ電気的に独立していなければならないが、直列に接続するメモリセルの段数が多くなると、これら電気的に独立した制御線の数も多くなり、半導体記憶装置内において、パスゲートの回路面積が増大するという問題もあった。   In addition, when providing pass gates between adjacent bit lines, the control lines for controlling the pass gates must be electrically independent of each other. However, as the number of memory cells connected in series increases, In addition, the number of independent control lines increases, and there is a problem that the circuit area of the pass gate increases in the semiconductor memory device.

そこで、本発明の課題は、直列に接続するメモリセルの数を多くしても、ビット線の充放電に起因する消費電力を低減することができ、しかも、回路面積の増大を従来よりも抑制することが可能な仮想接地アレイ構造の半導体記憶装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the power consumption caused by the charge / discharge of the bit line even when the number of memory cells connected in series is increased, and to suppress the increase in circuit area as compared with the prior art. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device having a virtual ground array structure that can be used.

上記課題を解決するため、本発明の半導体記憶装置は、
それぞれ電界効果型のトランジスタからなる複数のメモリセルがワード線を共有し、かつ、上記メモリセルは、隣接するメモリセルとビット線を共有する仮想接地アレイ構造を有するメモリセルアレイと、
上記ワード線を共有する少なくとも2つのメモリセルを並列してプログラムする制御部と
複数の制御線と、
それぞれ電界効果型のトランジスタからなる同極性の複数のパスゲートと
を備え、
上記各制御線毎に、少なくとも2つの上記パスゲートのゲート電極が接続されると共に、上記パスゲートは、それぞれ、隣接するビット線間に接続されており、
上記制御部は、プログラムすべき少なくとも2つのメモリセルのそれぞれの両側のビット線間に接続された上記パスゲートをオフにする一方、プログラムすべきでないメモリセルの両側のビット線間に接続された上記パスゲートをオンにするように、上記制御線の電位を制御することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a semiconductor memory device of the present invention provides:
A plurality of memory cells each consisting of a field effect transistor share a word line, and the memory cell has a virtual ground array structure sharing a bit line with an adjacent memory cell; and
A controller for programming in parallel at least two memory cells sharing the word line ;
Multiple control lines;
Multiple pass gates of the same polarity each consisting of a field effect transistor and
With
For each of the control lines, at least two gate electrodes of the pass gates are connected, and the pass gates are respectively connected between adjacent bit lines,
The control unit turns off the pass gate connected between the bit lines on both sides of each of the at least two memory cells to be programmed, while the control unit connects the bit lines on both sides of the memory cells that should not be programmed. The potential of the control line is controlled so that the pass gate is turned on .

上記発明によれば、仮想接地アレイ構造により構成されたメモリセルアレイおいて、上記制御部は、ワード線を共有する少なくとも2つのメモリセルを並列してプログラムするから、プログラム動作の際に充放電を行うビット線の本数を少なくすることができて、プログラム動作時にビット線の充放電に起因する消費電力を大幅に低減することができる。   According to the above invention, in the memory cell array configured by the virtual ground array structure, the control unit programs at least two memory cells sharing the word line in parallel. The number of bit lines to be performed can be reduced, and the power consumption due to charging / discharging of the bit lines during the program operation can be greatly reduced.

上記発明によれば、上記制御部は、上記制御線の電位を制御して、プログラムすべき少なくとも2つのメモリセルのそれぞれの両側のビット線間に接続された上記パスゲートをオフにする一方、プログラムすべきでないメモリセルの両側のビット線間に接続された上記パスゲートをオンにするから、プログラムすべきで無いメモリセルに接続するビット線間の電位を高精度に等しく保て、電位を与える際の時間的なずれなどに起因する誤プログラムを防止することができる。 According to the invention , the control unit controls the potential of the control line to turn off the pass gate connected between the bit lines on both sides of each of the at least two memory cells to be programmed. since turn on the connected the pass gate between the two sides of the bit lines of the memory cells which should not be, the potential between the bit line connected to memory cells not to be programmed equal Tsu coercive high precision, giving a potential It is possible to prevent erroneous programming due to a time lag at the time.

しかも、上記各制御線毎に、少なくとも2つの上記同極性のパスゲートのゲート電極が接続されているから、上記パスゲートの総数に対する制御線の数を低減できて、半導体記憶装置の面積を小さくすることができる。   In addition, since at least two gate electrodes of the same polarity pass gate are connected to each control line, the number of control lines with respect to the total number of pass gates can be reduced, and the area of the semiconductor memory device can be reduced. Can do.

また、1実施形態では、
上記メモリセルアレイは、m(mは整数、m≧4)段のメモリセルが直列に接続されており、
上記制御部は、k番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムする(ここで、n、kは、整数、1≦k<n<m、かつ、n+(k−1)≦m)。
In one embodiment,
In the memory cell array, m (m is an integer, m ≧ 4) stages of memory cells are connected in series,
The control unit programs the kth memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell in parallel (where n and k are integers, 1 ≦ k <n <m, and , N + (k−1) ≦ m).

上記実施形態によれば、k番目(k=1、2、3、・・・、(n−1))のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを、常に、それらの間に、[{n+(k−1)}−k−1]=(n−2)個のメモリセル、つまり、一定の(n−2)個数のメモリセルを挟んで、並列に、かつ、規則的に、プログラムすることができる。したがって、プログラムを系統的に順序立ててでき、制御が容易になる。   According to the above embodiment, the k-th (k = 1, 2, 3,..., (N−1)) memory cell and the {n + (k−1)}-th memory cell are always Between them, [{n + (k−1)} − k−1] = (n−2) memory cells, that is, a fixed (n−2) number of memory cells, in parallel, And it can be programmed regularly. Therefore, the program can be systematically arranged and control becomes easy.

また、上記制御部によって、制御線の電位を制御することによって、パスゲートのオンオフを制御すると、充放電するビット線の数のバランスを比較的よくすることができる。   Further, when the on / off state of the pass gate is controlled by controlling the potential of the control line by the control unit, the balance of the number of bit lines to be charged / discharged can be relatively improved.

また、1実施形態では、
上記メモリセルアレイは、m(mは整数、m≧4)段のメモリセルが直列に接続されており、
上記制御部は、(n−k)番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムする(ここで、n、kは、整数、1≦k<n<m、かつ、n+(k−1)≦m)。
In one embodiment,
In the memory cell array, m (m is an integer, m ≧ 4) stages of memory cells are connected in series,
The control unit programs the (n−k) th memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell in parallel (where n and k are integers, 1 ≦ k <n). <M and n + (k−1) ≦ m).

上記実施形態によれば、(n−k)番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを、並列にプログラムする。   According to the embodiment, the (n−k) th memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell are programmed in parallel.

このとき、k=1、2、3、・・・、(n−1)として、{n+(k−1)}番目のメモリセルと、(n−k)番目のメモリセルとの間には、[{n+(k−1)}−(n−k)−1]=(2k−2)個のメモリセルが存在することになる。したがって、プログラムを系統的に順序立ててでき、プログラムの制御が容易になる。   At this time, as k = 1, 2, 3,... (N−1), between the {n + (k−1)} th memory cell and the (n−k) th memory cell. , [{N + (k−1)} − (n−k) −1] = (2k−2) memory cells. Therefore, the programs can be systematically ordered, and control of the programs becomes easy.

また、1実施形態では、
上記メモリセルは、
半導体層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
このゲート電極下に上記ゲート絶縁膜を介して配置されたチャネル領域と、
このチャネル領域の両側に配置されると共に、上記チャネル領域の導電型と逆導電型を有する拡散領域と、
上記ゲート電極の両側に形成されて、電荷または分極を保持する機能を有するメモリ機能体と
を有する。
In one embodiment,
The memory cell
A gate electrode formed on the semiconductor layer via a gate insulating film;
A channel region disposed under the gate electrode via the gate insulating film,
A diffusion region disposed on both sides of the channel region and having a conductivity type opposite to that of the channel region;
A memory function body which is formed on both sides of the gate electrode and has a function of holding charge or polarization;

上記実施形態は、上記メモリセルが、代表的な不揮発性メモリである従来のEPROMやフラッシュメモリと比較して、一般的に論理回路に用いられるトランジスタ素子と構造が類似しているため、メモリセルアレイと論理回路部との混載プロセスが簡易であるという利点を有している。   In the above embodiment, the memory cell is similar in structure to a transistor element generally used in a logic circuit as compared with a conventional EPROM or flash memory which is a typical nonvolatile memory. And the logic circuit part have the advantage that the mixed mounting process is simple.

また、上記メモリセルは、ゲート絶縁膜の薄膜化が容易であるから、微細化が容易であるという利点も有している。   In addition, the memory cell has an advantage that the gate insulating film can be easily thinned and thus can be easily miniaturized.

また、1実施形態では、
上記メモリセルは、
半導体層と、
ゲート電極と、
上記半導体層と上記ゲート電極との間に設けた複合ゲート絶縁膜と、
上記ゲート電極下に上記複合ゲート絶縁膜を介して配置されたチャネル領域と、
このチャネル領域の両側に配置されると共に、上記チャネル領域と逆導電型を有する第1及び第2の拡散領域と
を備え、
上記複合ゲート絶縁膜は、
上記ゲート電極と接する第1の絶縁膜と、
上記チャネル領域と接する第3の絶縁膜と、
上記第1の絶縁膜と第3の絶縁膜との間にある第2の絶縁膜と
を含み、
上記第2の絶縁膜は、
上記第1の拡散領域と上記チャネル領域の境界の上方に位置する第1の記憶領域と、
上記第2の拡散領域と上記チャネル領域との境界の上方に位置する第2の記憶領域と
を含む。
In one embodiment,
The memory cell
A semiconductor layer;
A gate electrode;
A composite gate insulating film provided between the semiconductor layer and the gate electrode;
A channel region disposed under the gate electrode via the composite gate insulating film;
A first diffusion region and a second diffusion region disposed on both sides of the channel region and having a conductivity type opposite to that of the channel region;
The composite gate insulating film is
A first insulating film in contact with the gate electrode;
A third insulating film in contact with the channel region;
A second insulating film between the first insulating film and the third insulating film,
The second insulating film is
A first storage region located above the boundary between the first diffusion region and the channel region;
A second storage region located above a boundary between the second diffusion region and the channel region.

上記実施形態によれば、上記メモリセルの第1の記憶領域及び第2の記憶領域がチャネル領域と拡散領域との境界の上方に位置しているので、上記第1及び第2の記憶領域に蓄えられた電荷の多寡による電流差が大きく、かつ、書込み・消去の速度も速いという利点が得られる。   According to the embodiment, since the first storage area and the second storage area of the memory cell are located above the boundary between the channel area and the diffusion area, the first and second storage areas The advantage is that the current difference due to the amount of the stored charge is large and the speed of writing and erasing is fast.

また、上記第1及び第2の記憶領域が形成される第2の絶縁膜の形状がシンプルであるため、第2の絶縁膜、第1及び第2の記憶領域の製造時のばらつき少なくて、その製造時のばらつきに起因するメモリセルの特性のばらつきも少ない。   In addition, since the shape of the second insulating film in which the first and second storage areas are formed is simple, there is little variation in manufacturing the second insulating film and the first and second storage areas. There is little variation in the characteristics of the memory cell due to the variation during the manufacture.

また、本発明の電子機器は、上述の半導体記憶装置を備えるので、ビット線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。   In addition, since the electronic device of the present invention includes the above-described semiconductor memory device, power consumption due to charging / discharging of the bit line can be reduced.

また、本発明の電子機器は、半導体記憶装置の回路面積を小さくできるから、小型、コンパクトであるという利点を有する。   In addition, the electronic device of the present invention has the advantage of being small and compact because the circuit area of the semiconductor memory device can be reduced.

なお、ここで、電子機器とは、携帯電話等の携帯情報端末、携帯オーディオ機器、携帯映像機器は勿論のこと、DVD、テレビ等をも言う。   Here, the electronic device refers to a portable information terminal such as a cellular phone, a portable audio device, a portable video device, a DVD, a television, and the like.

本発明によれば、仮想接地アレイ構造のメモリセルアレイにおいて、直列に接続するメモリセルの数を多くしても、制御部によって、少なくとも2つもメモリセルを並列にプログラムするので、ビット線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。   According to the present invention, in a memory cell array having a virtual ground array structure, even if the number of memory cells connected in series is increased, at least two memory cells are programmed in parallel by the control unit. It is possible to reduce power consumption due to the above.

また、本発明によれば、同一制御線に複数のパスゲートのゲート電極を接続しているので、パスゲートの数に比べて、制御線の数を少なくして、回路面積を小さくすることができる。 Further, according to this onset bright, so connecting the gate electrodes of a plurality of pass gates to the same control line, compared to the number of pass gates, by reducing the number of control lines, it is possible to reduce the circuit area .

図1Aに本発明の半導体記憶装置に含まれるメモリセルであるメモリ素子の実施形態の断面図を示す。   FIG. 1A shows a cross-sectional view of an embodiment of a memory element which is a memory cell included in a semiconductor memory device of the present invention.

図1Aに示すメモリ素子は、半導体基板上表面に形成されたP型ウェル領域14上にゲート絶縁膜13を介してゲート電極11が形成されている。ゲート電極11の側面には書換え動作により実際に電荷もしくは分極が保持されるメモリ機能体12a及び12bを有している。上記ゲート電極11の両側であってP型ウェル領域14内に、それぞれソース領域又はドレイン領域として機能するN型の拡散領域15a及び15bが形成されている。上記拡散領域15a及び15bは、オフセット構造を有している。すなわち、上記拡散領域15a及び15bはゲート電極11下の領域には達しておらず、メモリ機能体12a及び12b下のオフセット領域がチャネル領域の一部を構成している。   In the memory element shown in FIG. 1A, a gate electrode 11 is formed on a P-type well region 14 formed on the surface of a semiconductor substrate via a gate insulating film 13. The side surfaces of the gate electrode 11 have memory function bodies 12a and 12b that actually retain charges or polarization by a rewrite operation. N-type diffusion regions 15a and 15b functioning as a source region or a drain region are formed on both sides of the gate electrode 11 and in the P-type well region 14, respectively. The diffusion regions 15a and 15b have an offset structure. That is, the diffusion regions 15a and 15b do not reach the region under the gate electrode 11, and the offset regions under the memory function bodies 12a and 12b constitute a part of the channel region.

上記メモリ機能体12a及び12bにおいて電荷もしくは分極を保持する機能を有する保持膜として、シリコン窒化膜や強誘電膜などを用いることができる。なお、メモリ機能体12a及び12bの構成としては、電荷もしくは分極をより長期間保持するため、図示しないが、保持膜の上下がシリコン酸化膜を代表とする絶縁膜で覆われていてもよい。例えば、電荷を保持する機能を有する保持膜としてシリコン窒化膜を用いた場合、メモリ機能体12a及び12bは、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の三層構造としてもよい。   As the holding film having a function of holding charge or polarization in the memory function bodies 12a and 12b, a silicon nitride film, a ferroelectric film, or the like can be used. Although the memory function bodies 12a and 12b are configured not to be shown in order to hold charges or polarization for a longer period, the upper and lower sides of the holding film may be covered with an insulating film typified by a silicon oxide film. For example, when a silicon nitride film is used as a holding film having a function of holding charges, the memory function bodies 12a and 12b may have a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film.

また、上記メモリ機能体12a及び12bの別の構成例として、ナノメートルサイズの導電体又は半導体からなる微粒子が絶縁膜中に散点状に分布する構造を有していてもよい。   Further, as another configuration example of the memory function bodies 12a and 12b, the memory function bodies 12a and 12b may have a structure in which fine particles made of a nanometer-sized conductor or semiconductor are distributed in a dotted pattern in the insulating film.

なお、上記メモリ機能体12a及び12bは、上記構成に拘るものではなく、電荷もしくは分極を保持する機能を有していれば、他の構成でも構わない。   The memory function bodies 12a and 12b are not limited to the above-described configuration, and may have other configurations as long as they have a function of holding charge or polarization.

以下に、図1Aに示すメモリセルのプログラム(書込み)動作について説明する。なお、ここではメモリ機能体12a及び12b全体が電荷を保持する機能を有する場合について説明する。また、プログラム(書込み)とは、メモリセルがNチャネル型である場合にはメモリ機能体12a、12bに電子を注入することを指す。以後、メモリ素子はNチャネル型であるとして説明する。   Hereinafter, a program (write) operation of the memory cell shown in FIG. 1A will be described. Here, the case where the entire memory function bodies 12a and 12b have a function of holding charges will be described. The program (write) refers to injecting electrons into the memory function bodies 12a and 12b when the memory cell is an N-channel type. Hereinafter, description will be made assuming that the memory element is an N-channel type.

上記メモリ機能体12bに電子を注入してプログラムするためには、N型の拡散領域15aをソース電極、N型の拡散領域15bをドレイン電極とする。例えば、拡散領域15a及びP型ウェル領域14に0V、拡散領域15bに+5V、ゲート電極11に+5Vを印加する。   In order to program by injecting electrons into the memory function body 12b, the N type diffusion region 15a is used as a source electrode and the N type diffusion region 15b is used as a drain electrode. For example, 0V is applied to the diffusion region 15a and the P-type well region 14, + 5V is applied to the diffusion region 15b, and + 5V is applied to the gate electrode 11.

このような電圧条件によれば、反転層が、拡散領域15a(ソース電極)から伸びるが、拡散領域15b(ドレイン電極)に達することなく、ピンチオフ点が発生する。電子は、ピンチオフ点から拡散領域15b(ドレイン電極)まで高電界により加速され、いわゆるホットエレクトロン(高エネルギーの伝導電子)となる。このホットエレクトロンがメモリ機能体12bに注入されることにより書込みが行われる。なお、メモリ機能体12a近傍では、ホットエレクトロンが発生しないため、書込みは行われない。   Under such a voltage condition, the inversion layer extends from the diffusion region 15a (source electrode), but a pinch-off point is generated without reaching the diffusion region 15b (drain electrode). The electrons are accelerated by a high electric field from the pinch-off point to the diffusion region 15b (drain electrode) and become so-called hot electrons (high energy conduction electrons). Writing is performed by injecting the hot electrons into the memory function body 12b. Note that no writing is performed in the vicinity of the memory function body 12a because hot electrons are not generated.

一方、上記メモリ機能体12aに電子を注入してプログラムするためには、拡散領域15bをソース電極に、拡散領域15aをドレイン電極とする。例えば、拡散領域15b及びP型ウェル領域14に0V、拡散領域15aに+5V、ゲート電極11に+5Vを印加する。   On the other hand, in order to program by injecting electrons into the memory function body 12a, the diffusion region 15b is used as a source electrode and the diffusion region 15a is used as a drain electrode. For example, 0V is applied to the diffusion region 15b and the P-type well region 14, + 5V is applied to the diffusion region 15a, and + 5V is applied to the gate electrode 11.

このように、メモリ機能体12bに電子を注入する場合とは、ソース/ドレイン領域を入れ替えることにより、メモリ機能体12aに電子を注入して、プログラムを行うことができる。   Thus, the case of injecting electrons into the memory function body 12b means that the program can be performed by injecting electrons into the memory function body 12a by switching the source / drain regions.

次に、消去動作について説明する。   Next, the erase operation will be described.

上記メモリ機能体12aに記憶された情報を消去するためには、拡散領域15aに正電圧(例えば、+5V)、P型ウェル領域14に0Vを印加して、拡散領域15aとP型ウェル領域14とのPN接合に逆方向バイアスをかけ、さらにゲート電極11に負電圧(例えば、−5V)を印加する。このとき、PN接合のうちゲート電極11付近では、負電圧が印加されたゲート電極の影響により、特にポテンシャルの勾配が急になる。そのため、バンド間トンネルによりPN接合のP型ウェル領域14側にホットホール(高エネルギーの正孔)が発生する。このホットホールが負の電位をもつゲート電極11方向に引きこまれ、その結果、メモリ機能体12aにホール注入が行われる。このようにして、メモリ機能体12aの消去が行われる。このとき拡散領域15bには0Vを印加すればよい。   In order to erase the information stored in the memory function body 12a, a positive voltage (for example, + 5V) is applied to the diffusion region 15a and 0V is applied to the P-type well region 14, so that the diffusion region 15a and the P-type well region 14 are applied. And a negative voltage (for example, −5 V) is applied to the gate electrode 11. At this time, in the vicinity of the gate electrode 11 in the PN junction, the potential gradient is particularly steep due to the influence of the gate electrode to which a negative voltage is applied. Therefore, hot holes (high energy holes) are generated on the P-type well region 14 side of the PN junction due to the band-to-band tunnel. This hot hole is drawn toward the gate electrode 11 having a negative potential, and as a result, hole injection is performed in the memory function body 12a. In this way, the memory function body 12a is erased. At this time, 0 V may be applied to the diffusion region 15b.

メモリ機能体12bに記憶された情報を消去する場合は、上記において拡散領域15aと拡散領域51bとの電位を入れ替えればよい。   When erasing the information stored in the memory function body 12b, the potentials of the diffusion region 15a and the diffusion region 51b may be switched in the above.

上述のようにして記憶された情報を読み出す方法について、次に説明する。   Next, a method for reading the information stored as described above will be described.

上記メモリ機能体12aに記憶された情報を読み出す場合は、拡散領域15aをソース電極に、拡散領域15bをドレイン電極とし、メモリセルを動作させる。例えば、拡散領域15a及びP型ウェル領域14に0V、拡散領域15bに+1.8V、ゲート電極11に+2Vを印加する。この際、メモリ機能体12aに電子が蓄積していない場合には、ドレイン電流が流れやすい。一方、第1のメモリ機能体12aに電子が蓄積している場合は、メモリ機能体12a近傍で反転層が形成されにくいので、ドレイン電流は流れにくい。したがって、ドレイン電流を検出することにより、メモリ機能体12aの記憶情報を読み出すことができる。このとき、メモリ機能体12bにおける電荷蓄積の有無は、ドレイン近傍がピンチオフしているため、ドレイン電流に大きな影響は与えない。   When reading the information stored in the memory function body 12a, the memory cell is operated using the diffusion region 15a as a source electrode and the diffusion region 15b as a drain electrode. For example, 0V is applied to the diffusion region 15a and the P-type well region 14, + 1.8V is applied to the diffusion region 15b, and + 2V is applied to the gate electrode 11. At this time, if electrons are not accumulated in the memory function body 12a, a drain current tends to flow. On the other hand, when electrons are accumulated in the first memory function body 12a, the inversion layer is not easily formed in the vicinity of the memory function body 12a, and therefore, the drain current hardly flows. Therefore, the storage information of the memory function body 12a can be read by detecting the drain current. At this time, the presence or absence of charge accumulation in the memory function body 12b does not greatly affect the drain current because the vicinity of the drain is pinched off.

一方、上記メモリ機能体12bに記憶された情報を読み出す場合、拡散領域15bをソース電極に、拡散領域15aをドレイン電極とし、メモリセルを動作させる。例えば、拡散領域15b及びP型ウェル領域14に0V、拡散領域15aに+1.8V、ゲート電極11に+2Vを印加すればよい。   On the other hand, when reading the information stored in the memory function body 12b, the memory cell is operated using the diffusion region 15b as a source electrode and the diffusion region 15a as a drain electrode. For example, 0V may be applied to the diffusion region 15b and the P-type well region 14, + 1.8V may be applied to the diffusion region 15a, and + 2V may be applied to the gate electrode 11.

このように、メモリ機能体12aに記憶された情報を読み出す場合とは、ソース/ドレイン領域を入れ替えることにより、メモリ機能体12bに記憶された情報の読出しを行うことができる。   As described above, when the information stored in the memory function body 12a is read, the information stored in the memory function body 12b can be read by switching the source / drain regions.

上述のように、ソース電極とドレイン電極を入れ替えることによって1つのメモリセル当り2ビットの記憶及び読出しが可能である。   As described above, it is possible to store and read 2 bits per memory cell by switching the source electrode and the drain electrode.

図1Aに示すメモリセルは、代表的な不揮発性メモリである従来のEPROMやフラッシュメモリと比較して、一般的に論理回路に用いられるトランジスタ素子と構造が類似しているため、メモリ部と論理回路部との混載プロセスが簡易であるという利点を有している。   Since the memory cell shown in FIG. 1A is similar in structure to a transistor element generally used in a logic circuit as compared with a conventional EPROM or flash memory which is a typical nonvolatile memory, the memory cell and the logic cell There is an advantage that the mixed mounting process with the circuit unit is simple.

また、上記ゲート絶縁膜の薄膜化が容易であり、微細化が容易であるという利点も有している。   In addition, the gate insulating film can be easily reduced in thickness and can be easily miniaturized.

なお、図1Aに示すメモリセルの回路記号として、図1Bに示す記号を用いる。   Note that the symbol shown in FIG. 1B is used as the circuit symbol of the memory cell shown in FIG. 1A.

本発明の半導体記憶装置に含まれるメモリセルつまりメモリ素子の別の一形態を図2Aに示す。   FIG. 2A shows another embodiment of a memory cell, that is, a memory element included in the semiconductor memory device of the present invention.

図2Aに示すメモリ素子は、半導体基板上表面に形成されたP型ウェル領域25上にゲート絶縁膜28を介してゲート電極21が形成されている。ゲート電極21の両側であってP型ウェル領域25内に、それぞれソース領域又はドレイン領域として機能するN型の拡散領域26a及び26bが形成されている。   In the memory element shown in FIG. 2A, a gate electrode 21 is formed on a P-type well region 25 formed on the surface of a semiconductor substrate via a gate insulating film 28. N-type diffusion regions 26 a and 26 b functioning as a source region or a drain region are formed on both sides of the gate electrode 21 and in the P-type well region 25.

上記ゲート絶縁膜28は、第1の絶縁膜22、第2の絶縁膜23、第3の絶縁膜24より構成されている。また、上記第2の絶縁膜23は、さらに電荷を保持する領域として、チャネル領域を形成するP型ウェル領域25の部分と、拡散領域26a及び26bとの境界部の上方に記憶領域27a及び27bを有している。   The gate insulating film 28 includes a first insulating film 22, a second insulating film 23, and a third insulating film 24. Further, the second insulating film 23 is a storage region 27a and 27b above the boundary between the P-type well region 25 forming the channel region and the diffusion regions 26a and 26b as a region for further holding charges. have.

なお、上記第2の絶縁膜23として、電荷を保持する機能を有し、かつ、記憶領域27a及び27bの干渉がほとんど起こらない膜として、シリコン窒化膜などを用いることができる。なお、第2の絶縁膜23は、上記構成に拘るものではなく、電荷を保持する機能を有し、かつ、記憶領域の干渉がほとんど起こらない膜により形成されていればよい。   As the second insulating film 23, a silicon nitride film or the like can be used as a film that has a function of holding charges and hardly causes interference between the storage regions 27a and 27b. Note that the second insulating film 23 is not limited to the above structure, and may be formed of a film that has a function of holding charges and hardly causes interference of the storage region.

以下に、図2Aに示すメモリセルのプログラム動作について説明する。   The program operation of the memory cell shown in FIG. 2A will be described below.

上記記憶領域27bに電子を注入してプログラムするためには、N型の拡散領域26aをソース電極、N型の拡散領域26bをドレイン電極とする。例えば、拡散領域26a及びP型ウェル領域25に0V、拡散領域26bに+4.5V、ゲート電極21に+9Vを印加する。   In order to program by injecting electrons into the storage region 27b, the N type diffusion region 26a is used as a source electrode, and the N type diffusion region 26b is used as a drain electrode. For example, 0V is applied to the diffusion region 26a and the P-type well region 25, + 4.5V is applied to the diffusion region 26b, and + 9V is applied to the gate electrode 21.

このような電圧条件によれば、P型ウェル領域25内に形成されたチャネル領域と拡散領域26bとの境界領域において、ホットエレクトロンが発生し、このホットエレクトロンが記憶領域27bに注入されることにより書き込みが行われる。なお、記憶領域27a近傍では、ホットエレクトロンが発生しないため、書込みは行われない。   According to such a voltage condition, hot electrons are generated in the boundary region between the channel region formed in the P-type well region 25 and the diffusion region 26b, and the hot electrons are injected into the storage region 27b. Writing is performed. Note that no writing is performed in the vicinity of the storage area 27a because hot electrons are not generated.

一方、上記記憶領域27aに電子を注入してプログラムするためには、拡散領域26bをソース電極に、拡散領域26aをドレイン電極とする。例えば、拡散領域26b及びP型ウェル領域25に0V、拡散領域26aに+4.5V、ゲート電極21に+9Vを印加する。   On the other hand, in order to program by injecting electrons into the storage region 27a, the diffusion region 26b is used as a source electrode and the diffusion region 26a is used as a drain electrode. For example, 0V is applied to the diffusion region 26b and the P-type well region 25, + 4.5V is applied to the diffusion region 26a, and + 9V is applied to the gate electrode 21.

このように、記憶領域27bに電子を注入する場合とは、ソース/ドレイン領域を入れ替えることにより、記憶領域27aに電子を注入して、プログラムを行うことができる。   As described above, in the case of injecting electrons into the storage region 27b, the program can be performed by injecting electrons into the storage region 27a by switching the source / drain regions.

次に、消去動作について説明する。   Next, the erase operation will be described.

上記記憶領域27aに記憶された情報を消去するためには、拡散領域26aに正電圧(例えば、+5.5V)、P型ウェル領域25に0Vを印加して、拡散領域26aとP型ウェル領域25とのPN接合に逆方向バイアスをかけ、さらにゲート電極21に負電圧(例えば、−8V)を印加する。このとき、PN接合のうちゲート電極21付近では、負電圧が印加されたゲート電極の影響により、特にポテンシャルの勾配が急になる。そのため、バンド間トンネルによりPN接合のP型ウェル領域25側にホットホールが発生する。このホットホールが負の電位をもつゲート電極21方向に引きこまれ、その結果、記憶領域27aにホール注入が行われる。このようにして、記憶領域27aの消去が行われる。このとき拡散領域27bには0Vを印加すればよい。   In order to erase the information stored in the storage region 27a, a positive voltage (for example, + 5.5V) is applied to the diffusion region 26a, and 0V is applied to the P-type well region 25, so that the diffusion region 26a and the P-type well region are applied. A reverse bias is applied to the PN junction with 25 and a negative voltage (for example, −8 V) is applied to the gate electrode 21. At this time, in the vicinity of the gate electrode 21 in the PN junction, the potential gradient is particularly steep due to the influence of the gate electrode to which a negative voltage is applied. Therefore, a hot hole is generated on the P-type well region 25 side of the PN junction due to the band-to-band tunnel. This hot hole is drawn in the direction of the gate electrode 21 having a negative potential, and as a result, hole injection is performed in the storage region 27a. In this way, the storage area 27a is erased. At this time, 0 V may be applied to the diffusion region 27b.

上記記憶領域27bに記憶された情報を消去する場合は、上記において拡散領域26aと拡散領域26bとの電位を入れ替えればよい。   When erasing the information stored in the storage area 27b, the potentials of the diffusion area 26a and the diffusion area 26b may be switched in the above.

上述のようにして記憶された情報を読み出す方法について、次に説明する。   Next, a method for reading the information stored as described above will be described.

上記記憶領域27aに記憶された情報を読み出す場合は、拡散領域26aをソース電極に、拡散領域26bをドレイン電極とし、メモリセルを動作させる。例えば、拡散領域26a及びP型ウェル領域25に0V、拡散領域26bに+2.0V、ゲート電極21に+3Vを印加する。この際、記憶領域27aに電子が蓄積していない場合には、ドレイン電流が流れやすい。一方、第1の記憶領域27aに電子が蓄積している場合は、記憶領域27a近傍で反転層が形成されにくいので、ドレイン電流は流れにくい。したがって、ドレイン電流を検出することにより、記憶領域27aの記憶情報を読み出すことができる。このとき、記憶領域27bにおける電荷蓄積の有無は、ドレイン近傍がピンチオフしているため、ドレイン電流に大きな影響は与えない。   When reading the information stored in the storage area 27a, the memory cell is operated using the diffusion area 26a as a source electrode and the diffusion area 26b as a drain electrode. For example, 0V is applied to the diffusion region 26a and the P-type well region 25, + 2.0V is applied to the diffusion region 26b, and + 3V is applied to the gate electrode 21. At this time, if electrons are not accumulated in the storage area 27a, a drain current tends to flow. On the other hand, when electrons are accumulated in the first storage area 27a, an inversion layer is hardly formed in the vicinity of the storage area 27a, so that a drain current hardly flows. Therefore, the storage information in the storage area 27a can be read by detecting the drain current. At this time, the presence or absence of charge accumulation in the storage region 27b does not significantly affect the drain current because the vicinity of the drain is pinched off.

上記記憶領域27bに記憶された情報を読み出す場合、拡散領域26bをソース電極に、拡散領域26aをドレイン電極とし、メモリセルを動作させる。例えば、拡散領域26b及びP型ウェル領域25に0V、拡散領域26aに+2V、ゲート電極21に+3Vを印加すればよい。   When reading the information stored in the storage area 27b, the memory cell is operated by using the diffusion area 26b as a source electrode and the diffusion area 26a as a drain electrode. For example, 0V may be applied to the diffusion region 26b and the P-type well region 25, + 2V to the diffusion region 26a, and + 3V to the gate electrode 21.

このように、記憶領域27aに記憶された情報を読み出す場合とは、ソース/ドレイン領域を入れ替えることにより、記憶領域27bに記憶された情報の読出しを行うことができる。   As described above, when the information stored in the storage area 27a is read out, the information stored in the storage area 27b can be read out by switching the source / drain areas.

上述のように、ソース電極とドレイン電極を入れ替えることによって1つのメモリセル当り2ビットの記憶及び読出しが可能である。   As described above, it is possible to store and read 2 bits per memory cell by switching the source electrode and the drain electrode.

図2Aに示すメモリセルつまりメモリ素子は、記憶領域27a及び27bがP型ウェル領域25に形成されるチャネル領域と拡散領域26a及び26bとの境界のすぐ上に形成されているため、記憶領域27a及び27bに蓄えられた電荷の多寡よる電流差が大きく、かつ、書込み・消去の速度も速い。   In the memory cell shown in FIG. 2A, that is, the memory element, the storage regions 27a and 27b are formed immediately above the boundary between the channel region formed in the P-type well region 25 and the diffusion regions 26a and 26b. And the current difference due to the large amount of charges stored in 27b is large, and the writing / erasing speed is also fast.

また、上記記憶領域27a及び27bが形成される絶縁膜23の形状がシンプルであるから、記憶領域27a及び27bが形成される絶縁膜23の製造ばらつきに起因する素子特性のばらつきも少ない。   Further, since the shape of the insulating film 23 in which the memory regions 27a and 27b are formed is simple, there is little variation in element characteristics due to manufacturing variations in the insulating film 23 in which the memory regions 27a and 27b are formed.

なお、図2Aに示すメモリセルの回路記号として、図2Bに示す記号を用いる。   2B is used as the circuit symbol of the memory cell shown in FIG. 2A.

上述の図1A及び図2Aに示すメモリ素子のプログラム・消去・読出しの各動作時に各端子に印加する電圧については、上述の値に拘るものではなく、これ以上でも構わないし、これ以下でも構わない。   The voltage applied to each terminal during the program / erase / read operations of the memory element shown in FIGS. 1A and 2A is not limited to the above-described values, and may be higher or lower. .

以下、本発明の半導体記憶装置に含まれるメモリ素子として、図1A、1Bに示すメモリ素子を用いた場合について説明する。しかしながら、メモリ素子としては、図1A、1Bに示すメモリ素子に拘らず、図2A、2Bに示すメモリ素子を用いてもよい。図1A、1Bにメモリ素子と図2A、2Bに示すメモリ素子とは、書込み・消去・読出しの方法が類似しており、ゲート電極の参照番号11を21に、拡散領域の参照番号15aを26aに、拡散領域の参照番号15bを26bに置き換え、各動作時に印加する電圧を最適化することによって、容易に図1A、1Bに示すメモリ素子を図2A、2Bに示すメモリ素子に置き換えることが可能となる。   Hereinafter, the case where the memory element shown in FIGS. 1A and 1B is used as the memory element included in the semiconductor memory device of the present invention will be described. However, the memory elements shown in FIGS. 2A and 2B may be used as the memory elements regardless of the memory elements shown in FIGS. 1A and 1B. The memory device shown in FIGS. 1A and 1B and the memory device shown in FIGS. 2A and 2B are similar in the method of writing / erasing / reading. The reference number 11 of the gate electrode is 21 and the reference number 15a of the diffusion region is 26a. In addition, the memory element shown in FIGS. 1A and 1B can be easily replaced with the memory element shown in FIGS. 2A and 2B by replacing the reference number 15b of the diffusion region with 26b and optimizing the voltage applied during each operation. It becomes.

なお、図1A及び図2Aに示すメモリ素子に拘らず、本発明は他のメモリ素子を用いても構わない。例えば、図7中の参照番号73m1から73m8に示すフローティングゲートに情報を記憶するEPROMやフラッシュメモリを用いることも可能である。   Note that the present invention may use other memory elements regardless of the memory elements shown in FIGS. 1A and 2A. For example, it is also possible to use an EPROM or flash memory that stores information in the floating gate indicated by reference numbers 73m1 to 73m8 in FIG.

(実施形態1)
図3は、本発明の半導体記憶装置の実施形態1を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 3 shows Embodiment 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

図3に示すように、仮想接地アレイ構造を構成するメモリセル33m1、33m2、33m3、…、33m8は、ワード線31w2を共有しており、各メモリセル33m1、33m2、33m3、…、33m8は、隣接するメモリセルとビット線32b2、32b3、32b4、32b5、32b6、32b7、32b8を共有している。   As shown in FIG. 3, the memory cells 33m1, 33m2, 33m3,..., 33m8 constituting the virtual ground array structure share the word line 31w2, and the memory cells 33m1, 33m2, 33m3,. Bit lines 32b2, 32b3, 32b4, 32b5, 32b6, 32b7, and 32b8 are shared with adjacent memory cells.

上記メモリセル33m1、33m2、33m3、…、33m8は、ゲート電極の左側に、メモリ機能体33m1l、33m2l、33m3l、…、33m8lを有し、ゲート電極の右側に、メモリ機能体を33m1r、33m2r、33m3r、…、33m8rを有する。   The memory cells 33m1, 33m2, 33m3,..., 33m8 have memory function bodies 33m1l, 33m2l, 33m3l,..., 33m8l on the left side of the gate electrode, and 33m1r, 33m2r, memory function bodies on the right side of the gate electrode. 33m3r, ..., 33m8r.

また、隣接するビット線32b1、32b2、32b3、32b4、32b5、32b6、32b7、32b8、32b9間には、必要に応じて隣接するビット線を短絡させるためのパスゲートとしてのトランジスタ35p1、35p2、35p3、…、35p8が設けられている。上記パスゲートとしてのトランジスタ35p1、35p2、35p3、…、35p8は、それぞれ、メモリセル33m1、33m2、33m3、…、33m8に一対一に対応している。   Further, between adjacent bit lines 32b1, 32b2, 32b3, 32b4, 32b5, 32b6, 32b7, 32b8, 32b9, transistors 35p1, 35p2, 35p3 as pass gates for short-circuiting adjacent bit lines as necessary. ..., 35p8 is provided. The transistors 35p1, 35p2, 35p3,..., 35p8 as the pass gates correspond to the memory cells 33m1, 33m2, 33m3,.

上記トランジスタ35p1と35p5のゲートは、同一の制御線34s4に接続されている。また、トランジスタ35p2と35p6のゲートは、同一の制御線34s3に接続されており、トランジスタ35p3と35p7のゲートは、同一の制御線34s2に接続されており、トランジスタ35p4と35p8のゲートは、同一の制御線34s1に接続されている。   The gates of the transistors 35p1 and 35p5 are connected to the same control line 34s4. The gates of the transistors 35p2 and 35p6 are connected to the same control line 34s3, the gates of the transistors 35p3 and 35p7 are connected to the same control line 34s2, and the gates of the transistors 35p4 and 35p8 are the same. It is connected to the control line 34s1.

すなわち、k=1、2、3、・・・、(n−1)として、k番目のメモリセルに対応するトランジスタのゲート電極と、{n+(k−1)}番目のメモリセルに対応するトランジスタのゲート電極とを、同一の制御線に接続している。   That is, k = 1, 2, 3,... (N−1) corresponds to the gate electrode of the transistor corresponding to the kth memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell. The gate electrode of the transistor is connected to the same control line.

また、制御部100は、k番目のメモリセルと{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムするときには、それらのメモリセルに対応するパスゲートとしてのトランジスタのゲート電極が接続された制御線を低電位に制御して、上記両トランジスタをオフにして、それ以外のトランジスタをオンに制御するようになっている。   Further, when the control unit 100 programs the kth memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell in parallel, the gate electrode of the transistor as the pass gate corresponding to the memory cell is connected. The control line is controlled to a low potential so that both the transistors are turned off and the other transistors are turned on.

こうすることによって、k番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムするときに、常に、それらの間に、[{n+(k−1)}−k−1]=(n−2)個のメモリセル、つまり、一定の(n−2)個数のメモリセルを挟んで、並列に、かつ、規則的に、プログラムすることができるようにしている。したがって、プログラムを系統的に順序立ててでき、制御が容易になるようにしている。   By doing this, when the kth memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell are programmed in parallel, always [{n + (k−1)} − between them. k−1] = (n−2) memory cells, that is, a fixed (n−2) number of memory cells are sandwiched, and can be programmed in parallel and regularly. . Therefore, the program can be systematically arranged so that the control becomes easy.

さらに、このように、上記制御部100によって、制御線の電位を制御することによって、パスゲートとしてのトランジスタのオンオフを制御して、充放電するビット線の数のバランスを比較的よくしている。   Further, as described above, the control unit 100 controls the potential of the control line, thereby controlling the on / off state of the transistor as the pass gate to relatively improve the balance of the number of bit lines to be charged / discharged.

また、上記制御部100は、制御線34s1、34s2、34s3、34s4の電位の他に、上記ワード線31w1、31w2、31w3及びビット線32b1、32b2、32b3、32b4、32b5、32b6、32b7、32b8、32b9の電位を後記するように制御して、2つのメモリセルを並列してプログラムすることを可能にしている。   In addition to the potentials of the control lines 34 s 1, 34 s 2, 34 s 3, 34 s 4, the control unit 100 includes the word lines 31 w 1, 31 w 2, 31 w 3 and bit lines 32 b 1, 32 b 2, 32 b 3, 32 b 4, 32 b 5, 32 b 6, 32 b 7, 32 b 8 By controlling the potential of 32b9 as described later, two memory cells can be programmed in parallel.

プログラムの方法について、以下に詳細に説明する。   The program method will be described in detail below.

本実施形態1では、上記制御部100によって、プログラム動作時、仮想接地アレイ構造を構成するメモリセル33m1、33m2、33m3、…、33m8の内の2つのメモリセルであって、同一の制御線34s1、34s2、34s3、34s4にゲートが接続された各2つのトランジスタ35p1、35p5;35p2、35p6;35p3、35p7;35p4、35p8に接続されたビット線をそれらのトランジスタと共有する2つのメモリセルに並列にプログラムを行う。   In the first embodiment, two memory cells among the memory cells 33m1, 33m2, 33m3,..., 33m8 that constitute the virtual ground array structure during the program operation by the control unit 100, and the same control line 34s1. , 34 s 2, 34 s 3, 34 s 4, each of the two transistors 35 p 1, 35 p 5; 35 p 2, 35 p 6; 35 p 3, 35 p 7; Program.

図3では、メモリ機能体33m1rと33m5l;メモリ機能体33m1lと33m5r;メモリ機能体33m2rと33m6l;メモリ機能体33m2lと33m6r;メモリ機能体33m3rと33m7l;メモリ機能体33m3lと35m7r;メモリ機能体33m4rと33m8l;メモリ機能体33m4lと33m8rに対して並列にプログラムすることが可能である。   In FIG. 3, memory function bodies 33m1r and 33m5l; memory function bodies 33m1l and 33m5r; memory function bodies 33m2r and 33m6l; memory function bodies 33m2l and 33m6r; memory function bodies 33m3r and 33m7l; memory function bodies 33m3l and 35m7r; And 33m8l; the memory function bodies 33m4l and 33m8r can be programmed in parallel.

例えば、メモリ機能体33m1lと33m5rに並列にプログラムする場合、制御部100は、ワード線31w2に5V、ビット線32b1、32b6〜32b9に5V、ビット線32b2〜32b5に0Vをそれぞれ印加する。   For example, when programming the memory function bodies 33m1l and 33m5r in parallel, the control unit 100 applies 5V to the word line 31w2, 5V to the bit lines 32b1, 32b6 to 32b9, and 0V to the bit lines 32b2 to 32b5.

さらに、このとき、上記制御部100は、制御線34s4をローレベルにして、トランジスタ35p1、35p5をオフ状態にする一方、制御線34s3、34s2、34s1をハイレベルにして、トランジスタ35p2、35p6;35p3、35p7;35p4、35p8をオン状態にする。このように、制御線34s4を共有するトランジスタ35p1及び35p5をオフ状態、トランジスタ32b2〜32b4及び32b6〜32b8をオン状態とすることによって、電位を与える際の時間的なずれなどに起因する誤プログラムを防止している。   Further, at this time, the control unit 100 sets the control line 34s4 to the low level to turn off the transistors 35p1 and 35p5, while setting the control lines 34s3, 34s2, and 34s1 to the high level to set the transistors 35p2, 35p6; 35p3. , 35p7; 35p4, 35p8 are turned on. In this way, by setting the transistors 35p1 and 35p5 sharing the control line 34s4 to the off state and the transistors 32b2 to 32b4 and 32b6 to 32b8 to the on state, erroneous programming due to a time lag when applying the potential is performed. It is preventing.

また、メモリ機能体33m1lのみをプログラムし、メモリ機能体33m5rは消去状態のままとする場合は、ワード線31w2に5V、ビット線32b1に5V、ビット線32b2〜32b9に0Vをそれぞれ印加する。   When only the memory function body 33m1l is programmed and the memory function body 33m5r remains in the erased state, 5V is applied to the word line 31w2, 5V is applied to the bit line 32b1, and 0V is applied to the bit lines 32b2 to 32b9.

また、メモリ機能体33m5rのみをプログラムし、メモリ機能体35m1lは消去状態のままとする場合は、ワード線31w2に5V、ビット線32b6〜32b9に5V、ビット線32b1〜32b5に0Vをそれぞれ印加する。   When only the memory function body 33m5r is programmed and the memory function body 35m1l is left in the erased state, 5V is applied to the word line 31w2, 5V is applied to the bit lines 32b6 to 32b9, and 0V is applied to the bit lines 32b1 to 32b5. .

図7は、プログラムを行うメモリ機能体及びプログラムデータとビット線32b1、32b2、32b3、…、32b9、及び、制御線34s1、34s2、34s3への印加電圧との対応を示している。   FIG. 7 shows a correspondence between memory function bodies for performing programming and program data, and voltages applied to the bit lines 32b1, 32b2, 32b3,..., 32b9 and the control lines 34s1, 34s2, and 34s3.

図7中、データ「1」は、消去状態であることを指し、データ「0」は、プログラム状態であることを指す。従って、例えば、メモリ機能体33m11−33m5rに対してデータ「10」をプログラムするとは、メモリ機能体33m11は、プログラムせずに消去状態を保ち、メモリ機能体33m5rのみプログラムすることを指す。   In FIG. 7, data “1” indicates an erase state, and data “0” indicates a program state. Therefore, for example, programming the data “10” to the memory function bodies 33m11 to 33m5r means that the memory function body 33m11 maintains the erased state without programming and only the memory function body 33m5r is programmed.

また、ビット線32b1、32b2、32b3、…、32b9への印加電圧について、「H」レベルはプログラムを行うメモリセルのドレイン電極に印加する電圧(本実施形態では5V)、「L」レベルはログラムを行うメモリセルのソース電極に印加する電圧(本実施形態では0V)を指し、制御線34s1、34s2、34s3への印加電圧について、「H」レベルはパスゲートとしてのトランジスタをオン状態とする電圧、「L」レベルはパスゲートとしてのトランジスタをオフ状態とする電圧を指す。   In addition, regarding the voltage applied to the bit lines 32b1, 32b2, 32b3,..., 32b9, the “H” level is the voltage applied to the drain electrode of the memory cell to be programmed (5 V in this embodiment), and the “L” level is the program. The voltage applied to the source electrode of the memory cell that performs (0 V in the present embodiment), and the applied voltage to the control lines 34s1, 34s2, and 34s3, the “H” level is the voltage that turns on the transistor as the pass gate, The “L” level indicates a voltage that turns off a transistor as a pass gate.

上述のように、仮想接地アレイ構造により構成されたメモリセルアレイ内のメモリセル33m1、33m2、33m3、…、33m8をプログラムする際、上記メモリセルアレイにおいて、ワード線31w1、31w2または31w3を共有する2つのメモリセルを並列にプログラムするので、仮想接地アレイ構造により構成されたメモリセルアレイおいて、プログラム動作の際に充放電を行うビット線32b1、32b2、32b3、32b4、32b5、32b6、32b7、32b8、32b9の本数を1つのメモリセル当たり少なくすることができ、プログラム動作時にビット線の充放電に起因する消費電力を低減することができる。   As described above, when programming the memory cells 33m1, 33m2, 33m3,..., 33m8 in the memory cell array configured by the virtual ground array structure, the memory cell array shares two word lines 31w1, 31w2, or 31w3. Since the memory cells are programmed in parallel, the bit lines 32b1, 32b2, 32b3, 32b4, 32b5, 32b6, 32b7, 32b8, and 32b9 are charged and discharged during the programming operation in the memory cell array configured by the virtual ground array structure. Can be reduced per memory cell, and power consumption due to charging / discharging of the bit line during a program operation can be reduced.

また、上記各2つのメモリセル33m1、33m5;33m2、33m6;33m3、33m7;33m4、33m8は、それぞれのビット線に接続された各2つのトランジスタ35p1、35p5;35p2、35p6;35p3、35p7;35p4、35p8を有し、上記各2つのパスゲートとしてのトランジスタ35p1、35p5;35p2、35p6;35p3、35p7;35p4、35p8のゲート電極は、同一の制御線34s4、34s3、34s2、34s1にそれぞれ電気的に接続されているので、隣接するビット線間を短絡させるためのトランジスタ35p1、35p5;35p2、35p6;35p3、35p7;35p4、35p8の制御線34s4、34s3、34s2、34s1のための面積を従来よりも小さくすることができ、面積の小さい半導体記憶装置を提供することができる。   Each of the two memory cells 33m1, 33m5; 33m2, 33m6; 33m3, 33m7; 33m4, 33m8 includes two transistors 35p1, 35p5; 35p2, 35p6; 35p3, 35p7; 35p4 connected to the respective bit lines. , 35p8, and the gate electrodes of the transistors 35p1, 35p5; 35p2, 35p6; 35p3, 35p7; 35p4, 35p8 as the two pass gates are electrically connected to the same control lines 34s4, 34s3, 34s2, 34s1, respectively. Since they are connected, the area for the control lines 34s4, 34s3, 34s2, and 34s1 of the transistors 35p1, 35p5; 35p2, 35p6; 35p3, 35p7; Can fence, it is possible to provide a small semiconductor memory device in area.

なお、上記制御部100は、プログラムの制御の他に、読み出し、消去の制御も行うようにしてもよい。   Note that the control unit 100 may perform reading and erasing control in addition to program control.

上述の例では、直列に接続するメモリセルの段数を8段としたが、これに拘るものではなく、これより少なくても構わないし、これより多くても構わない。   In the above-described example, the number of stages of memory cells connected in series is eight. However, the number is not limited to this, and may be smaller or larger than this.

図4には、直列に接続するメモリセルの段数を16段とした例を示す。   FIG. 4 shows an example in which the number of memory cells connected in series is sixteen.

なお、図4においても図3と同様に、メモリセル53m1、53m2、53m3、…、53m16は、ゲートの左側に位置するメモリ機能体53m1l、53m2l、53m3l、…、53m16lを有し、ゲートの右側に位置するメモリ機能体を53m1r、53m2r、53m3r、…、53m16rを有する。   4, the memory cells 53m1, 53m2, 53m3,..., 53m16 have memory function bodies 53m1l, 53m2l, 53m3l,..., 53m16l located on the left side of the gate, and the right side of the gate. 53m1r, 53m2r, 53m3r,..., 53m16r.

また、隣接するビット線52b1、52b2、52b3、…、52b17間には、必要に応じて隣接するビット線を短絡させるためのパスゲートとしてのトランジスタ55p1、55p2、55p3、…、55p16が設けられている。上記トランジスタ55p1と55p9のゲートは、同一の制御線54s8に接続されており、トランジスタ55p2と55p10のゲートは、同一の制御線54s7に接続されている。同様に、各2つのトランジスタ55p3、55p11;55p4、55p12;55p5、55p13;55p6、55p14;55p7、55p15;55p8、55p16のゲートは、同一の制御線54s6、54s5、54s4、54s3、54s2、54s1に接続されている。   Between the adjacent bit lines 52b1, 52b2, 52b3,..., 52b17, transistors 55p1, 55p2, 55p3,..., 55p16 are provided as pass gates for short-circuiting the adjacent bit lines as necessary. . The gates of the transistors 55p1 and 55p9 are connected to the same control line 54s8, and the gates of the transistors 55p2 and 55p10 are connected to the same control line 54s7. Similarly, the gates of the two transistors 55p3, 55p11; 55p4, 55p12; 55p5, 55p13; 55p6, 55p14; 55p7, 55p15; 55p8, 55p16 are connected to the same control line 54s6, 54s5, 54s4, 54s3, 54s2, 54s1, respectively. It is connected.

図4においても、例えば、メモリ機能体53m1lと53m9rに並列にプログラムする場合、図示しないが、図3と同様の制御部によって、ワード線51w2に5V、ビット線52b1、52b10〜52b17に5V、ビット線52b2〜52b9に0Vをそれぞれ印加する。   Also in FIG. 4, for example, when programming in parallel in the memory function bodies 53m1l and 53m9r, although not shown, 5V is applied to the word line 51w2 and 5V is applied to the bit lines 52b1, 52b10 to 52b17 by a control unit similar to FIG. 0V is applied to each of the lines 52b2 to 52b9.

このとき、制御線54s8を共有するトランジスタ55p1及び55p9をオフ状態、トランジスタ55p2〜55p9及び55p11〜55p16をオン状態とすることによって、電位を与える際の時間的なずれなどに起因する誤プログラムを防止することが可能となる。   At this time, the transistors 55p1 and 55p9 sharing the control line 54s8 are turned off, and the transistors 55p2 to 55p9 and 55p11 to 55p16 are turned on, thereby preventing erroneous programming due to a time lag when applying a potential. It becomes possible to do.

また、メモリ機能体53m1lのみをプログラムし、メモリ機能体53m1rは消去状態のままとする場合は、ワード線31w2に5V、ビット線32b1に5V、ビット線32b2〜32b17に0Vをそれぞれ印加する。   When only the memory function body 53m1l is programmed and the memory function body 53m1r remains in the erased state, 5V is applied to the word line 31w2, 5V is applied to the bit line 32b1, and 0V is applied to the bit lines 32b2 to 32b17.

さらに、メモリ機能体53m9rのみをプログラムし、メモリ機能体53m9lは消去状態のままとする場合は、ワード線31w2に5V、ビット線32b10〜32b17に5V、ビット線32b1〜32b9に0Vをそれぞれ印加する。   Further, when only the memory function body 53m9r is programmed and the memory function body 53m9l is left in the erased state, 5V is applied to the word line 31w2, 5V is applied to the bit lines 32b10 to 32b17, and 0V is applied to the bit lines 32b1 to 32b9. .

(実施形態2)
図5は、本発明の半導体記憶装置の実施形態2を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.

仮想接地アレイ構造を構成するメモリセル43m1、43m2、43m3、…、43m8は、ワード線41w2を共有しており、各メモリセル43m1、43m2、43m3、…、43m8は、隣接するメモリセルとビット線42b2、42b3、42b4、…、42b8を共有している。   The memory cells 43m1, 43m2, 43m3,..., 43m8 constituting the virtual ground array structure share the word line 41w2, and each of the memory cells 43m1, 43m2, 43m3,. 42b2, 42b3, 42b4,..., 42b8 are shared.

上記メモリセル43m1、43m2、43m3、…、43m8は、それぞれ、ゲート電極の左側に位置するメモリ機能体43m1l、43m2l、43m3l、…、43m8lと、ゲート電極の右側に位置するメモリ機能体を43m1r、43m2r、43m3r、…、43m8rとを有する。   The memory cells 43m1, 43m2, 43m3,..., 43m8 have a memory function body 43m1l, 43m2l, 43m3l,..., 43m8l located on the left side of the gate electrode and a memory function body 43m1r on the right side of the gate electrode, respectively. 43m2r, 43m3r,..., 43m8r.

また、隣接する上記ビット線42b1、42b2、42b3、…、42b9間には、必要に応じてビット線42b1、42b2、42b3、…、42b9を短絡させるためのパスゲートとしてのトランジスタ45p1、45p2、45p3、…、45p8が設けられている。   Further, between the adjacent bit lines 42b1, 42b2, 42b3,..., 42b9, transistors 45p1, 45p2, 45p3, 45p3 as pass gates for short-circuiting the bit lines 42b1, 42b2, 42b3,. ..., 45p8 is provided.

図示しない制御部は、n、kが整数、1≦k<nとして、(n−k)番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムするように、制御を行う。そして、{n+(k−1)}番目のメモリセルと、(n−k)番目のメモリセルとの間には、[{n+(k−1)}−(n−k)−1]=(2k−2)個のメモリセルが存在するようにして、プログラムを系統的に順序立ててでき、プログラムの制御が容易になるようにしている。   A control unit (not shown) is configured so that (n−k) th memory cell and {n + (k−1)} th memory cell are programmed in parallel, where n and k are integers and 1 ≦ k <n. Control. [{N + (k−1)} − (n−k) −1] = between the {n + (k−1)} th memory cell and the (n−k) th memory cell. The program can be systematically ordered so that (2k-2) memory cells exist, so that control of the program is facilitated.

プログラムの方法について、以下に説明する。   The program method is described below.

図5の実施形態2では、メモリ機能体43m1rと43m8l;メモリ機能体43m1lと43m8r;メモリ機能体43m2rと43m7l;メモリ機能体43m2lと43m7r;メモリ機能体43m3rと43m6l;メモリ機能体43m3lと43m6r;メモリ機能体43m4rと43m5l;メモリ機能体43m4lと43m5rに対して並列にプログラムすることが可能である。   In the second embodiment of FIG. 5, the memory function bodies 43m1r and 43m8l; the memory function bodies 43m1l and 43m8r; the memory function bodies 43m2r and 43m7l; the memory function bodies 43m2l and 43m7r; the memory function bodies 43m3r and 43m6l; Memory function bodies 43m4r and 43m5l; the memory function bodies 43m4l and 43m5r can be programmed in parallel.

例えば、メモリ機能体43m1lと43m8rに並列にプログラムする場合、上記制御部の制御によって、ワード線41w2に5V、ビット線42b1、42b9に5V、ビット線42b2〜42b8に0Vをそれぞれ印加する。   For example, when programming in parallel in the memory function bodies 43m1l and 43m8r, 5V is applied to the word line 41w2, 5V is applied to the bit lines 42b1 and 42b9, and 0V is applied to the bit lines 42b2 to 42b8, respectively.

このとき、上記制御部の制御によって、制御線44s4を共有するトランジスタ45p1及び45p8をオフ状態、トランジスタ42b2〜42b7をオン状態とすることによって、電位を与える際の時間的なずれなどに起因する誤プログラムを防止するようにしている。   At this time, by the control of the control unit, the transistors 45p1 and 45p8 sharing the control line 44s4 are turned off, and the transistors 42b2 to 42b7 are turned on, thereby causing an error due to a time lag in applying a potential. Try to prevent the program.

また、メモリ機能体43m1lのみをプログラムし、メモリ機能体43m8rは消去状態のままとする場合は、上記制御部の制御によって、ワード線31w2に5V、ビット線42b1に5V、ビット線42b2〜32b9に0Vをそれぞれ印加する。   When only the memory function body 43m1l is programmed and the memory function body 43m8r is left in the erased state, the control unit controls the 5V to the word line 31w2, 5V to the bit line 42b1, and the bit lines 42b2 to 32b9. Apply 0V respectively.

さらに、メモリ機能体43m8rのみをプログラムし、メモリ機能体43m1lは消去状態のままとする場合は、上記制御部の制御によって、ワード線41w2に5V、ビット線42b9に5V、ビット線42b1〜42b8に0Vをそれぞれ印加する。   Further, when only the memory function body 43m8r is programmed and the memory function body 43m1l is left in the erased state, the control unit controls the word line 41w2 to 5V, the bit line 42b9 to 5V, and the bit lines 42b1 to 42b8 to Apply 0V respectively.

図8は、プログラムを行うメモリ機能体及びプログラムデータとビット線42b1、42b2、42b3、…、42b9、及び、制御線44s1、44s2、44s3への印加電圧との対応を示している。   FIG. 8 shows a correspondence between memory function bodies for performing programming and program data, and voltages applied to the bit lines 42b1, 42b2, 42b3,..., 42b9 and the control lines 44s1, 44s2, and 44s3.

図7と同様に、図8中、データ「1」は、消去状態であることを指し、データ「0」は、プログラム状態であることを指す。従って、例えば、メモリ機能体43m11−43m8rに対してデータ「10」をプログラムするとは、メモリ機能体43m11は、プログラムせずに消去状態を保ち、メモリ機能体43m8rのみプログラムすることを指す。   As in FIG. 7, in FIG. 8, data “1” indicates an erased state, and data “0” indicates a programmed state. Therefore, for example, programming the data “10” to the memory function bodies 43m11 to 43m8r means that the memory function body 43m11 maintains the erased state without programming and only programs the memory function body 43m8r.

また、ビット線42b1、42b2、42b3、…、42b9への印加電圧について、「H」レベルはプログラムを行うメモリセルのドレイン電極に印加する電圧(本実施形態では5V)、「L」レベルはログラムを行うメモリセルのソース電極に印加する電圧(本実施形態では0V)を指し、制御線44s1、44s2、44s3への印加電圧について、「H」レベルはパスゲートとしてのトランジスタをオン状態とする電圧、「L」レベルはパスゲートとしてのトランジスタをオフ状態とする電圧を指す。   As for the voltages applied to the bit lines 42b1, 42b2, 42b3,..., 42b9, the “H” level is the voltage applied to the drain electrode of the memory cell to be programmed (5 V in this embodiment), and the “L” level is the program. The voltage applied to the source electrode of the memory cell that performs (0 V in the present embodiment), and the voltage applied to the control lines 44s1, 44s2, and 44s3 is the voltage that turns on the transistor as the pass gate, The “L” level indicates a voltage that turns off a transistor as a pass gate.

(実施形態3)
上述した実施形態1または2の半導体記憶装置が組み込まれた携帯電子機器の一例である携帯電話を、図6に示す。
(Embodiment 3)
A mobile phone which is an example of a mobile electronic device in which the semiconductor memory device of Embodiment 1 or 2 described above is incorporated is shown in FIG.

この携帯電話は、表示部61、ROM(読出し専用メモリ)62、RAM(ランダムアクセスメモリ)63、制御回路64、アンテナ65、無線回路66、電源回路67、オーディオ回路68、カメラモジュール69、メモリカード70により構成されている。   This cellular phone includes a display unit 61, a ROM (read only memory) 62, a RAM (random access memory) 63, a control circuit 64, an antenna 65, a radio circuit 66, a power circuit 67, an audio circuit 68, a camera module 69, a memory card. 70.

このうち、ROM62は、図6に示す携帯電話に内蔵されており、不揮発性を有し、かつ、書換え可能であって、制御回路を動作させるためのプログラムデータ、カメラモジュール69において撮影された画像データ、オーディオ回路68で再生させるためのオーディオデータ等のデータが記憶されている。   Among these, the ROM 62 is built in the mobile phone shown in FIG. 6 and is nonvolatile and rewritable. Program data for operating the control circuit and images taken by the camera module 69 are included. Data such as data and audio data to be reproduced by the audio circuit 68 is stored.

上記データは、メモリカード70に記憶されてもよい。メモリカード70は、ROM62と同様に、不揮発性を有し、かつ、書換え可能である。メモリカード70は、さらに、着脱可能であって、上記データのバックアップ、他の機器へのデータ転送、ROM62に収めることのできないデータの記憶などの役割を果たす。   The data may be stored in the memory card 70. Similar to the ROM 62, the memory card 70 has non-volatility and is rewritable. The memory card 70 is further detachable, and plays a role such as backup of the data, data transfer to other devices, and storage of data that cannot be stored in the ROM 62.

ROM62及びメモリカード70は、制御回路64より要求されると、記憶されたデータを制御回路64に送る。また、ROM62及びメモリカード70より読み出されたデータは、必要に応じてRAM63にも転写される。   The ROM 62 and the memory card 70 send stored data to the control circuit 64 when requested by the control circuit 64. The data read from the ROM 62 and the memory card 70 is also transferred to the RAM 63 as necessary.

近年、携帯電話の多機能化に伴い、制御プログラムの容量及び保存するデータ量が飛躍的に増大している。そのため、ROM62及びメモリカード70には、大容量化の要求が高まっている。   In recent years, the capacity of control programs and the amount of data to be stored have increased dramatically with the increase in the number of functions of mobile phones. For this reason, the ROM 62 and the memory card 70 are increasingly required to have a large capacity.

また、電源回路67に含まれるバッテリーの持続時間を長くするため、低消費電力化の要求も高まっている。   In addition, in order to increase the duration of the battery included in the power supply circuit 67, there is an increasing demand for low power consumption.

このため、大容量で、かつ、低消費電力の不揮発性メモリが要求されていた。   For this reason, a non-volatile memory having a large capacity and low power consumption has been demanded.

上記実施形態1または2の半導体記憶装置をROM62及びメモリカード70に用いている。これによって、上記ROM62及びメモリカード70は、消費電力が従来と比べて低く、かつ、大容量、小型になっている。   The semiconductor memory device of the first or second embodiment is used for the ROM 62 and the memory card 70. As a result, the ROM 62 and the memory card 70 have lower power consumption than the conventional one, and have a large capacity and a small size.

特に、半導体記憶装置のメモリセルとして、図1Aに示すメモリ素子を用いることによって、メモリ部と論理回路部の混載プロセスが簡易で安価な半導体記憶装置を得ることができるため、大容量、かつ、低消費電力の携帯電子機器を安価に得ることができる。   In particular, by using the memory element shown in FIG. 1A as a memory cell of a semiconductor memory device, a semiconductor memory device having a simple and inexpensive mixed process of a memory portion and a logic circuit portion can be obtained. A portable electronic device with low power consumption can be obtained at low cost.

本発明の半導体記憶装置におけるメモリセルの断面図である。It is sectional drawing of the memory cell in the semiconductor memory device of this invention. 上記メモリセルの回路記号である。It is a circuit symbol of the memory cell. 本発明の半導体記憶装置におけるメモリセルの断面図である。It is sectional drawing of the memory cell in the semiconductor memory device of this invention. 上記メモリセルの回路記号である。It is a circuit symbol of the memory cell. 本発明の半導体記憶装置の1実施形態の回路図である。1 is a circuit diagram of an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention. 本発明の半導体記憶装置の1実施形態の回路図である。1 is a circuit diagram of an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention. 本発明の半導体記憶装置の1実施形態の回路図である。1 is a circuit diagram of an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention. 本発明の半導体記憶装置を組み込んだ携帯電子機器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the portable electronic device incorporating the semiconductor memory device of this invention. 図3の実施形態におけるプログラムを行うメモリ機能体およびプログラムデータと、ビット線および制御線への印加電圧との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the memory function body and program data which perform the program in embodiment of FIG. 3, and the applied voltage to a bit line and a control line. 図5の実施形態におけるプログラムを行うメモリ機能体およびプログラムデータと、ビット線および制御線への印加電圧との対応関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a memory function body and program data for performing programming in the embodiment of FIG. 5 and applied voltages to bit lines and control lines. 従来の半導体記憶装置の回路図である。It is a circuit diagram of a conventional semiconductor memory device.

符号の説明Explanation of symbols

33m1〜33m8、43m1〜43m8、53m1〜53m16 メモリセル
14、25 P型ウェル領域
13 ゲート絶縁膜
28 複合ゲート絶縁膜
11、21 ゲート電極
15a、15b、26a、26b 拡散領域
12a、12b メモリ機能体
27a、27b 記憶領域
31w1〜31w3、41w1〜41w3、51w1〜51w3 ワード線
32b1〜32b9、42b1〜42b3、52b1〜52b9 ビット線
100 制御部
33m1-33m8, 43m1-43m8, 53m1-53m16 Memory cell 14, 25 P-type well region 13 Gate insulating film 28 Composite gate insulating film 11, 21 Gate electrode 15a, 15b, 26a, 26b Diffusion region 12a, 12b Memory function body 27a 27b Storage area 31w1-31w3, 41w1-41w3, 51w1-51w3 Word line 32b1-32b9, 42b1-42b3, 52b1-52b9 Bit line 100 Control unit

Claims (6)

それぞれ電界効果型のトランジスタからなる複数のメモリセルがワード線を共有し、かつ、上記メモリセルは、隣接するメモリセルとビット線を共有する仮想接地アレイ構造を有するメモリセルアレイと、
上記ワード線を共有する少なくとも2つのメモリセルを並列してプログラムする制御部と
複数の制御線と、
それぞれ電界効果型のトランジスタからなる同極性の複数のパスゲートと
を備え、
上記各制御線毎に、少なくとも2つの上記パスゲートのゲート電極が接続されると共に、上記パスゲートは、それぞれ、隣接するビット線間に接続されており、
上記制御部は、プログラムすべき少なくとも2つのメモリセルのそれぞれの両側のビット線間に接続された上記パスゲートをオフにする一方、プログラムすべきでないメモリセルの両側のビット線間に接続された上記パスゲートをオンにするように、上記制御線の電位を制御することを特徴とする半導体記憶装置。
A plurality of memory cells each consisting of a field effect transistor share a word line, and the memory cell has a virtual ground array structure sharing a bit line with an adjacent memory cell; and
A controller for programming in parallel at least two memory cells sharing the word line ;
Multiple control lines;
Multiple pass gates of the same polarity each consisting of a field effect transistor and
With
For each of the control lines, at least two gate electrodes of the pass gates are connected, and the pass gates are respectively connected between adjacent bit lines,
The control unit turns off the pass gate connected between the bit lines on both sides of each of the at least two memory cells to be programmed, while the control unit connects the bit lines on both sides of the memory cells that should not be programmed. A semiconductor memory device, wherein the potential of the control line is controlled so that a pass gate is turned on .
請求項1に記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルアレイは、m(mは整数、m≧4)段のメモリセルが直列に接続されており、
上記制御部は、k番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムする(ここで、n、kは、整数、1≦k<n<m、かつ、n+(k−1)≦≦m)
ことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1 ,
In the memory cell array, m (m is an integer, m ≧ 4) stages of memory cells are connected in series,
The control unit programs the kth memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell in parallel (where n and k are integers, 1 ≦ k <n <m, and , N + (k−1) ≦≦ m)
A semiconductor memory device.
請求項1に記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルアレイは、m(mは整数、m≧4)段のメモリセルが直列に接続されており、
上記制御部は、(n−k)番目のメモリセルと、{n+(k−1)}番目のメモリセルとを並列にプログラムする(ここで、n、kは、整数、1≦k<n<m、かつ、n+(k−1)≦m)
ことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1 ,
In the memory cell array, m (m is an integer, m ≧ 4) stages of memory cells are connected in series,
The control unit programs the (n−k) th memory cell and the {n + (k−1)} th memory cell in parallel (where n and k are integers, 1 ≦ k <n). <M and n + (k−1) ≦ m)
A semiconductor memory device.
請求項1に記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルは、
半導体層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
このゲート電極下に上記ゲート絶縁膜を介して配置されたチャネル領域と、
このチャネル領域の両側に配置されると共に、上記チャネル領域の導電型と逆導電型を有する拡散領域と、
上記ゲート電極の両側に形成されて、電荷または分極を保持する機能を有するメモリ機能体と
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1 ,
The memory cell
A gate electrode formed on the semiconductor layer via a gate insulating film;
A channel region disposed under the gate electrode via the gate insulating film,
A diffusion region disposed on both sides of the channel region and having a conductivity type opposite to that of the channel region;
A semiconductor memory device comprising: a memory function body formed on both sides of the gate electrode and having a function of holding charge or polarization.
請求項1に記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルは、
半導体層と、
ゲート電極と、
上記半導体層と上記ゲート電極との間に設けた複合ゲート絶縁膜と、
上記ゲート電極下に上記複合ゲート絶縁膜を介して配置されたチャネル領域と、
このチャネル領域の両側に配置されると共に、上記チャネル領域と逆導電型を有する第1及び第2の拡散領域と
を備え、
上記複合ゲート絶縁膜は、
上記ゲート電極と接する第1の絶縁膜と、
上記チャネル領域と接する第3の絶縁膜と、
上記第1の絶縁膜と第3の絶縁膜との間にある第2の絶縁膜と
を含み、
上記第2の絶縁膜は、
上記第1の拡散領域と上記チャネル領域の境界の上方に位置する第1の記憶領域と、
上記第2の拡散領域と上記チャネル領域との境界の上方に位置する第2の記憶領域と
を含むことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1 ,
The memory cell
A semiconductor layer;
A gate electrode;
A composite gate insulating film provided between the semiconductor layer and the gate electrode;
A channel region disposed under the gate electrode via the composite gate insulating film;
A first diffusion region and a second diffusion region disposed on both sides of the channel region and having a conductivity type opposite to that of the channel region;
The composite gate insulating film is
A first insulating film in contact with the gate electrode;
A third insulating film in contact with the channel region;
A second insulating film between the first insulating film and the third insulating film,
The second insulating film is
A first storage region located above the boundary between the first diffusion region and the channel region;
A semiconductor memory device comprising: a second storage region located above a boundary between the second diffusion region and the channel region.
請求項1に記載の半導体記憶装置を備えることを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the semiconductor memory device according to claim 1 .
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