JP5363154B2 - 半導体不揮発性メモリ、半導体不揮発性メモリの電荷蓄積方法、及び電荷蓄積プログラム - Google Patents
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Description
(メモリセルの構造)
図1は、この実施の形態の半導体不揮発性メモリを構成する、メモリセル10(メモリ部)の主要部を示す概略断面図である。この実施の形態では、メモリセル10をnMOSFET(n−type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transitor)とした場合を例に挙げて説明する。
(データの書き込み・読み出し・消去動作)
続いて、表1を参照して、メモリセル10へのデータの書き込み、データの読み出し、及びデータの消去を行う際の動作の概略を説明する。以下では、一例としてメモリセル10のドレイン領域18側に対して、データの書き込み、読み出し及び消去を行う場合につき説明する。
メモリセル10へのデータの書き込み動作を、例えば、以下の方法で行う。ここでは初期状態を、電荷蓄積部に電荷が蓄積されていない状態(ここでは、論理値“11”に相当)とし、ドレイン領域18側に、論理値“11”以外のデータ、すなわち、論理値“00”、“01”、“10”(この順に蓄積する電荷量が多くなる)のいずれかのデータを書き込む場合につき説明する。ドレイン領域18側にデータを書き込む場合、ドレイン領域18に正電圧(+Vdw)を印加し、ゲート電極24に正電圧(+Vgw)を印加し、ソース領域16を接地電圧とする。
<データの読み出し方法>
続いて、ドレイン領域18側のデータの読み出し動作を、以下の方法で行う。
ドレイン領域18側のデータを読み出す場合、ソース領域16に正電圧(+Vsr)を印加し、ゲート電極24に正電圧(+Vgr)を印加し、ドレイン領域18に0または正電圧(+Vdr)を印加とする。
<情報の記録(消去)方法>
続いて、ドレイン領域18側のデータの消去を、以下の方法で行う。
続いて、図3を参照して、本実施形態に係る半導体不揮発性メモリ100の構成について以下に説明する。
(半導体不揮発性メモリの動作)
続いて、本実施形態の半導体不揮発性メモリ100の動作を説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態の構成は上記第1の実施の形態の構成と同様であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態の作用も上記第1の実施の形態の作用と同様の部分があるので、以下、異なる作用部分のみを説明する。
以上説明した第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、ゲート電圧は書き込み回数に応じて徐々に増加させると共に、上記電流の値が上記目標値に近づいた場合に、ソース電圧、ドレイン電圧を段階的に1回乃至2回下げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記電流の値が上記目標値に近づく段階をより細かくし、ソース電圧、ドレイン電圧を段階的により多い回数下げるようにしてもよい。
12 シリコン基板(基板)
16 ソース領域(ソース領域、ソース電極)
18 ドレイン領域(ドレイン領域、ドレイン電極)
20 チャネル形成領域(チャネル領域)
24 ゲート電極
26 第1の抵抗変化部(第1の抵抗変化領域)
28 第2の抵抗変化部(第2の抵抗変化領域)
30 第1の電荷蓄積部
32 第2の電荷蓄積部
104 ロウデコーダ(印加手段)
106 カラムでコーダ(印加手段)
108 コントローラ(制御手段)
Claims (8)
- ソース領域、ドレイン領域、該ソース領域と該ドレイン領域との間にあるチャネル領域、該チャネル領域と該ソース領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第1の抵抗変化領域、及び、該チャネル領域と該ドレイン領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第2の抵抗変化領域を備えた基板と、
前記基板上の前記ソース領域に対応する位置に配置されたソース電極と、
前記基板上の前記ドレイン領域に対応する位置に配置されたドレイン電極と、
前記基板上の前記チャネル領域に対応する位置に配置されたゲート電極と、
前記チャネル領域に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
前記基板上の前記第1の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ソース電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第1の電荷蓄積部と、
前記基板上の前記第2の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第2の電荷蓄積部と、
を各々備えた複数のメモリ部と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記ゲート電極に電圧を選択的に印加する印加手段と、
前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となるまで、前記ゲート電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極と、に電圧を複数回印加すると共に、前記印加状態を変化させて該回数が増えるに従って1回当たりの電荷の蓄積量が増加するように、前記印加手段を制御する制御手段と、
を備えた半導体不揮発性メモリであって、
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて、前記チャネル領域に流れる電流の値が、前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となった場合に前記チャネル領域に流れる電流の予め定められた目標値よりも大きい領域において、該電流の値が該目標値に近づいた場合に、1回当たりの電荷の蓄積量の増加割合が少なくとも1回減少すると共に、前記ゲート電極に印加される電圧の値が、前記チャネル領域に流れる電流が前記目標値に近づいた場合に、段階的に小さくなると共に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極に印加される電圧の値が、前記回数が増えるに従って増加するように、前記印加手段を制御する
ことを特徴とする半導体不揮発性メモリ。 - ソース領域、ドレイン領域、該ソース領域と該ドレイン領域との間にあるチャネル領域、該チャネル領域と該ソース領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第1の抵抗変化領域、及び、該チャネル領域と該ドレイン領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第2の抵抗変化領域を備えた基板と、
前記基板上の前記ソース領域に対応する位置に配置されたソース電極と、
前記基板上の前記ドレイン領域に対応する位置に配置されたドレイン電極と、
前記基板上の前記チャネル領域に対応する位置に配置されたゲート電極と、
前記チャネル領域に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
前記基板上の前記第1の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ソース電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第1の電荷蓄積部と、
前記基板上の前記第2の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第2の電荷蓄積部と、
を各々備えた複数のメモリ部と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記ゲート電極に電圧を選択的に印加する印加手段と、
前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となるまで、前記ゲート電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極と、に電圧を複数回印加すると共に、前記印加状態を変化させて該回数が増えるに従って1回当たりの電荷の蓄積量が増加するように、前記印加手段を制御する制御手段と、
を備えた半導体不揮発性メモリであって、
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて、前記チャネル領域に流れる電流の値が、前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となった場合に前記チャネル領域に流れる電流の予め定められた目標値よりも大きい領域において、該電流の値が該目標値に近づいた場合に、1回当たりの電荷の蓄積量の増加割合が少なくとも1回減少すると共に、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に印加される電圧が、前記回数が増えるに従って増加しかつ該増加する割合が前記チャネル領域に流れる電流の値に応じて段階的に小さくなるように、前記印加手段を制御することを特徴とする半導体不揮発性メモリ。 - 前記制御手段は、前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に、大きさが各々異なる複数の電荷の何れかが選択的に蓄積されると共に、大きさが同じ電荷を蓄積する複数のメモリ部には同時に又は順に電圧が印加されるように、前記印加手段を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体不揮発性メモリ。
- 前記制御手段は、前記複数のメモリ部各々を順に代えて、各メモリ部の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に、大きさが各々異なる複数の電荷の何れかが選択的に蓄積されるように、前記印加手段を制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体不揮発性メモリ。
- ソース領域、ドレイン領域、該ソース領域と該ドレイン領域との間にあるチャネル領域、該チャネル領域と該ソース領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第1の抵抗変化領域、及び、該チャネル領域と該ドレイン領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第2の抵抗変化領域を備えた基板と、
前記基板上の前記ソース領域に対応する位置に配置されたソース電極と、
前記基板上の前記ドレイン領域に対応する位置に配置されたドレイン電極と、
前記基板上の前記チャネル領域に対応する位置に配置されたゲート電極と、
前記チャネル領域に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
前記基板上の前記第1の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ソース電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第1の電荷蓄積部と、
前記基板上の前記第2の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第2の電荷蓄積部と、
を各々備えた複数のメモリ部と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記ゲート電極に電圧を選択的に印加する印加手段と、
前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となるまで、前記ゲート電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極と、に電圧を複数回印加すると共に、前記印加状態を変化させて該回数が増えるに従って1回当たりの電荷の蓄積量が増加するように、前記印加手段を制御する制御手段と、
を備えた半導体不揮発性メモリの電荷蓄積方法であって、
前記制御手段が、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて、前記チャネル領域に流れる電流の値が、前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となった場合に前記チャネル領域に流れる電流の予め定められた目標値よりも大きい領域において、該電流の値が該目標値に近づいたか否か判断するステップと、
前記制御手段が、前記電流の値が前記目標値に近づいたと判断された場合に、1回当たりの電荷の蓄積量の増加割合が減少すると共に、前記ゲート電極に印加される電圧の値が、前記チャネル領域に流れる電流が前記目標値に近づいた場合に、段階的に小さくなると共に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極に印加される電圧の値が、前記回数が増えるに従って増加するように、前記印加手段を制御するステップと、
を備えたことを特徴とする半導体不揮発性メモリの電荷蓄積方法。 - ソース領域、ドレイン領域、該ソース領域と該ドレイン領域との間にあるチャネル領域、該チャネル領域と該ソース領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第1の抵抗変化領域、及び、該チャネル領域と該ドレイン領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第2の抵抗変化領域を備えた基板と、
前記基板上の前記ソース領域に対応する位置に配置されたソース電極と、
前記基板上の前記ドレイン領域に対応する位置に配置されたドレイン電極と、
前記基板上の前記チャネル領域に対応する位置に配置されたゲート電極と、
前記チャネル領域に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
前記基板上の前記第1の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ソース電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第1の電荷蓄積部と、
前記基板上の前記第2の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第2の電荷蓄積部と、
を各々備えた複数のメモリ部と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記ゲート電極に電圧を選択的に印加する印加手段と、
前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となるまで、前記ゲート電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極と、に電圧を複数回印加すると共に、前記印加状態を変化させて該回数が増えるに従って1回当たりの電荷の蓄積量が増加するように、前記印加手段を制御する制御手段と、
を備えた半導体不揮発性メモリの電荷蓄積方法であって、
前記制御手段が、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて、前記チャネル領域に流れる電流の値が、前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となった場合に前記チャネル領域に流れる電流の予め定められた目標値よりも大きい領域において、該電流の値が該目標値に近づいたか否か判断するステップと、
前記制御手段が、前記電流の値が前記目標値に近づいたと判断された場合に、1回当たりの電荷の蓄積量の増加割合が減少すると共に、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に印加される電圧が、前記回数が増えるに従って増加しかつ該増加する割合が前記チャネル領域に流れる電流の値に応じて段階的に小さくなるように、前記印加手段を制御するステップと、
を備えたことを特徴とする半導体不揮発性メモリの電荷蓄積方法。 - ソース領域、ドレイン領域、該ソース領域と該ドレイン領域との間にあるチャネル領域、該チャネル領域と該ソース領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第1の抵抗変化領域、及び、該チャネル領域と該ドレイン領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第2の抵抗変化領域を備えた基板と、
前記基板上の前記ソース領域に対応する位置に配置されたソース電極と、
前記基板上の前記ドレイン領域に対応する位置に配置されたドレイン電極と、
前記基板上の前記チャネル領域に対応する位置に配置されたゲート電極と、
前記チャネル領域に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
前記基板上の前記第1の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ソース電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第1の電荷蓄積部と、
前記基板上の前記第2の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第2の電荷蓄積部と、
を各々備えた複数のメモリ部と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記ゲート電極に電圧を選択的に印加する印加手段と、
前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となるまで、前記ゲート電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極と、に電圧を複数回印加すると共に、前記印加状態を変化させて該回数が増えるに従って1回当たりの電荷の蓄積量が増加するように、前記印加手段を制御する制御手段と、
を備えた半導体不揮発性メモリに電荷を蓄積させる電荷蓄積プログラムであって、
前記制御手段が、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて、前記チャネル領域に流れる電流の値が、前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となった場合に前記チャネル領域に流れる電流の予め定められた目標値よりも大きい領域において、該電流の値が該目標値に近づいたか否か判断する手順と、
前記制御手段が、前記電流の値が前記目標値に近づいたと判断された場合に、1回当たりの電荷の蓄積量の増加割合が減少すると共に、前記ゲート電極に印加される電圧の値が、前記チャネル領域に流れる電流が前記目標値に近づいた場合に、段階的に小さくなると共に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極に印加される電圧の値が、前記回数が増えるに従って増加するように、前記印加手段を制御する手順と、
をコンピュータに実行させるための電荷蓄積プログラム。 - ソース領域、ドレイン領域、該ソース領域と該ドレイン領域との間にあるチャネル領域、該チャネル領域と該ソース領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第1の抵抗変化領域、及び、該チャネル領域と該ドレイン領域との間にありかつ所定濃度の不純物を有して抵抗が可変な第2の抵抗変化領域を備えた基板と、
前記基板上の前記ソース領域に対応する位置に配置されたソース電極と、
前記基板上の前記ドレイン領域に対応する位置に配置されたドレイン電極と、
前記基板上の前記チャネル領域に対応する位置に配置されたゲート電極と、
前記チャネル領域に流れる電流の値を検出する電流検出手段と、
前記基板上の前記第1の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ソース電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第1の電荷蓄積部と、
前記基板上の前記第2の抵抗変化領域に対応する位置に配置されると共に、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極に印加された電圧の印加状態に応じた量の電荷を蓄積する少なくとも1つの第2の電荷蓄積部と、
を各々備えた複数のメモリ部と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記ゲート電極に電圧を選択的に印加する印加手段と、
前記複数のメモリ部各々の前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となるまで、前記ゲート電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方の電極と、に電圧を複数回印加すると共に、前記印加状態を変化させて該回数が増えるに従って1回当たりの電荷の蓄積量が増加するように、前記印加手段を制御する制御手段と、
を備えた半導体不揮発性メモリに電荷を蓄積させる電荷蓄積プログラムであって、
前記制御手段が、前記電流検出手段により検出された電流の値に基づいて、前記チャネル領域に流れる電流の値が、前記第1の電荷蓄積部及び前記第2の電荷蓄積部の少なくとも一方に蓄積される電荷の量が所定値となった場合に前記チャネル領域に流れる電流の予め定められた目標値よりも大きい領域において、該電流の値が該目標値に近づいたか否か判断する手順と、
前記制御手段が、前記電流の値が前記目標値に近づいたと判断された場合に、1回当たりの電荷の蓄積量の増加割合が減少すると共に、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に印加される電圧が、前記回数が増えるに従って増加しかつ該増加する割合が前記チャネル領域に流れる電流の値に応じて段階的に小さくなるように、前記印加手段を制御する手順と、
をコンピュータに実行させるための電荷蓄積プログラム。
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