JPH02177097A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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Publication number
JPH02177097A
JPH02177097A JP63329735A JP32973588A JPH02177097A JP H02177097 A JPH02177097 A JP H02177097A JP 63329735 A JP63329735 A JP 63329735A JP 32973588 A JP32973588 A JP 32973588A JP H02177097 A JPH02177097 A JP H02177097A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
memory cell
floating gate
data
program pulse
Prior art date
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Pending
Application number
JP63329735A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Riichiro Shirata
理一郎 白田
Ryohei Kirisawa
桐沢 亮平
Ryozo Nakayama
中山 良三
Seiichi Aritome
誠一 有留
Masaki Momotomi
正樹 百冨
Yasuo Ito
寧夫 伊藤
Yoshihisa Iwata
佳久 岩田
Tetsuo Endo
哲郎 遠藤
Tomoharu Tanaka
智晴 田中
Fujio Masuoka
富士雄 舛岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP63329735A priority Critical patent/JPH02177097A/en
Publication of JPH02177097A publication Critical patent/JPH02177097A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To ensure the transmission of a bit line level to a selection memory cell and to reduce power consumption by utilizing electron discharge from a floating gate in the data erasure mode and electron injection to the floating gate in the data write mode. CONSTITUTION:An external program pulse VPPA is given to a bit line at data erasure, electrons of the floating gate are discharged from memory cells M1 - M8 closer to the bit line in the order to bring all memory cells to the state of data 1. At first, in the erasure of the memory cell M1, an H level is applied to a control line SD1 of a selected TR S1 at the bit line side, the voltage VPPA is applied to the bit line to apply an L level voltage to a control line SS1 and word lines WL2 - WL8. Thus, the M1 is brought into the erased state. The voltage VPPA is sent sequentially via the memory cell M2 and the memory cells M2 - M8 are erased. In the write mode, a program pulse VPPB from a boost circuit 14 is applied to the control gate of the selected cell to inject electrons to the floating gate to apply write while using a data as 0.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートを有するMOSトラ
ンジスタ構造のメモリセルを用いて構成された電気的書
替え可能な不揮発性半導体メモリ装置(E2 FROM
)に関する。
Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides an electrically rewritable nonvolatile semiconductor constructed using a memory cell having a MOS transistor structure having a floating gate and a control gate. Memory device (E2 FROM
) regarding.

(従来の技術) E2 FROMの分野で、浮遊ゲートと制御ゲートを持
つMOSトランジスタ構造のメモリセルが広く知られて
いる。このE2 FROMのメモリアレイは、互いに交
差する行線と列線の各交点位置にメモリセルを配置して
構成される。実際のパターン上では、二つのメモリセル
のドレインを共通にしてここに列線が接続されるように
してセル占有面積をできる限り小さいものとしている。
(Prior Art) In the field of E2 FROM, memory cells having a MOS transistor structure having a floating gate and a control gate are widely known. The E2 FROM memory array is constructed by arranging memory cells at each intersection of row lines and column lines that intersect with each other. In the actual pattern, the drains of the two memory cells are made common and the column lines are connected thereto to minimize the cell occupation area.

しかしこれでも、二つのメモリセルの共通ドレイン毎に
列線とのコンタクト部を必要とし、このコンタクト部が
セル占有面積の大きい部分を占めている。
However, even in this case, a contact portion with the column line is required for each common drain of two memory cells, and this contact portion occupies a large portion of the cell occupation area.

これを解決する有望なものとして本出願人は、先にNA
NDセル構成のE2 FROMを提案している(特願昭
62−233944号) このNANDセルは、浮遊ゲ
ートと制御ゲートを有するメモリセルを、ソース、ドレ
インを共用する形で複数個直接接続して構成される。N
ANDセルはマトリクス配列されて、その一端側のドレ
インはビット線に接続され、各メモリセルの制御ゲート
はワード線に接続される。このNANDセルのデータ消
去および書込み動作は、浮遊ゲートとドレイン層または
基板間の電子のトンネリングを利用する。具体的に消去
/書込みの動作を説明する。
As a promising solution to this problem, the applicant has previously proposed NA
We have proposed an E2 FROM with an ND cell configuration (Japanese Patent Application No. 62-233944). This NAND cell is a system in which multiple memory cells each having a floating gate and a control gate are directly connected so that the source and drain are shared. configured. N
The AND cells are arranged in a matrix, with the drain at one end connected to a bit line, and the control gate of each memory cell connected to a word line. Data erase and write operations in this NAND cell utilize electron tunneling between the floating gate and the drain layer or substrate. The erase/write operation will be specifically explained.

データ消去は、全メモリセルのワード線に20V程度の
“H″レベル電位与え、ビット線に“L″レベル電位え
ばOVを与える。これにより全てのメモリセルは導通し
、その基板から浮遊ゲートに電子がトンネリングにより
注入されてしきい値が正方向に移動した消去状態(例え
ばしきい値2V)となる。これが−括消去である。デー
タ書込みは、NANDセルのうちビット線から遠い方の
メモリセルから順に行なう。このとき、ビット線には例
えば23Vの“H″レベル電位与えられ、選択されたメ
モリセルにつながるワード線に0■が与えられ、非選択
ワード線には2゛3Vの“H″レベル電位与えられる。
To erase data, a "H" level potential of about 20V is applied to the word lines of all memory cells, and an "L" level potential, ie, OV, is applied to the bit lines. As a result, all memory cells become conductive, and electrons are injected from the substrate into the floating gate by tunneling, resulting in an erased state in which the threshold voltage moves in the positive direction (eg, threshold voltage 2V). This is -batch elimination. Data writing is performed in order from the memory cell farthest from the bit line among the NAND cells. At this time, the bit line is given a "H" level potential of, for example, 23V, the word line connected to the selected memory cell is given 0, and the unselected word line is given a "H" level potential of 2~3V. It will be done.

既に書込みが行イっれたメモリセルにつながるワード線
は、Ovとする。これにより、ビット線の“H″ レベ
ル電位は選択されたメモリセルのドレインまで伝達され
、このメモリセルでは浮遊ゲートの電子がドレインに放
出されてしきい値が負方向に移動した状態“1” (例
えばしきい値−2V)のデータ書込みが行われる。この
とき、選択メモリセルよりビ・ノド線側のメモリセルで
は制御ゲートと基板間に電界がかからず、消去状態を保
つ。“0”書込みの場合は、ビット線に中間電位例えば
、11.5Vを与える。このとき選択メモリセルよりビ
・ノド線側のメモリセルでは弱い消去モードになるが、
これらは未だデータ書込みがなされていなし、また電界
が弱いため過剰消去になることはない。データ読出しは
、選択ワード線に0■、その他のワード線に例えば5V
を与え、電流の釘無を検出することにより行なう。“]
“ならば電流が流れ、0”ならば電流が流れない。
The word line connected to the memory cell to which writing has already been performed is Ov. As a result, the "H" level potential of the bit line is transmitted to the drain of the selected memory cell, and in this memory cell, the electrons of the floating gate are released to the drain, and the threshold value moves in the negative direction, resulting in a state of "1". (for example, threshold value -2V) data writing is performed. At this time, no electric field is applied between the control gate and the substrate in the memory cells on the bit/node line side of the selected memory cell, so that the erased state is maintained. In the case of writing "0", an intermediate potential of, for example, 11.5V is applied to the bit line. At this time, the memory cells on the Bi/Node line side of the selected memory cell enter a weak erase mode,
No data has been written to these areas yet, and the electric field is weak, so over-erasing will not occur. For data reading, 0V is applied to the selected word line, and 5V is applied to other word lines, for example.
This is done by giving a current and detecting the absence of a current. “】
If it is "0", current will flow; if it is 0, no current will flow.

この様な先に提案したNANDセル構成のE2FROM
には、次のような問題があった。一つは、電子を浮遊ゲ
ートに注入してしきい値を正方向に高くした状態を消去
状態としているため、データ書込み時、ビット線の電位
が選択メモリセルに伝達するまでに、メモリセルのしき
い値電圧による電位降下を生じることである。特に、N
ANDセルを構成するメモリセル数が多い場合であって
、ビット線から離れたメモリセルに書込みを行なう際に
、このビット線に与えられた電位の降下が大きく、書込
み効率が悪いものとなる。
E2FROM with NAND cell configuration proposed earlier
had the following problems. One is that the erase state is a state in which electrons are injected into the floating gate to raise the threshold in the positive direction, so when writing data, the memory cell's potential is high before the bit line potential is transmitted to the selected memory cell. This causes a potential drop due to the threshold voltage. In particular, N
When a large number of memory cells constitute an AND cell, and when writing is performed to a memory cell distant from a bit line, the potential applied to the bit line drops significantly, resulting in poor writing efficiency.

また、“1″書込み/消去を繰返し行なった場合、その
選択メモリセルよりビット線側にある非選択メモリセル
では消去後のしきい値が高くなっていくことである。こ
れは、非選択メモリセルでは消去モードのみが繰返され
ることに起因する。これにより、非選択メモリセルのし
きい値が読出し電位よりも高くなると、誤読出しが発生
する。また、書込みの際のビット線電位の伝達が一層悪
くなり、やがて書込みができなくなる。また、ドレイン
にプログラム・パルスを印加して浮遊ブーイトの電子放
出動作を行なう際には比較的大きい電流が流れる。この
ため、このプログラム・パルスを内部昇圧回路により形
成することは、チップの消費電力増大や大型化を招くの
で難しく、チップ外部より供給しなければならない。
Furthermore, when "1" writing/erasing is repeated, the threshold value after erasing becomes higher in unselected memory cells located on the bit line side from the selected memory cell. This is due to the fact that only the erase mode is repeated in unselected memory cells. As a result, when the threshold value of the unselected memory cell becomes higher than the read potential, erroneous reading occurs. Further, the transmission of the bit line potential during writing becomes even worse, and eventually writing becomes impossible. Further, when a program pulse is applied to the drain to cause the floating boot to emit electrons, a relatively large current flows. For this reason, it is difficult to generate this program pulse using an internal booster circuit, as this increases the power consumption and size of the chip, and it must be supplied from outside the chip.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように先に提案したNANDセル構成のE2 F
ROMでは、浮遊ゲートに電子を注入してしきい値を高
くした状態を消去状態とするため、書込み時ビット線に
与えるプログラム・パルス電位の選択メモリセルへの伝
達効率が悪く、また書込み/消去の繰返しによりこれよ
りビット線側にある消去状態の非選択メモリセルのしき
い値はますます高くなって誤動作を生じる、更にデータ
書込み時にビット線に与えるプログラム・パルスを内部
昇圧回路により形成することが難しい、といった問題が
あった。
(Problem to be solved by the invention) As described above, the E2F of the NAND cell configuration proposed earlier
In ROM, since the erase state is a state in which electrons are injected into the floating gate and the threshold value is raised, the transmission efficiency of the program pulse potential applied to the bit line during writing to the selected memory cell is poor, and the writing/erasing is difficult. By repeating this, the threshold value of unselected memory cells in the erased state on the bit line side becomes higher and higher, causing malfunction.Furthermore, the program pulse applied to the bit line when writing data must be formed by an internal booster circuit. The problem was that it was difficult.

本発明は、この様な問題を解決したNANDセルfM成
のE2 FROMを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an E2 FROM composed of NAND cells fM that solves such problems.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートの積層構造を有する
複数のメモリセルを直列接続してなるNANDセルが複
数個マトリクス配列され、NANDセルの一端側のドレ
インがビット線に接続され、各メモリセルの制御ゲート
がワード線に接続されて構成されるE2 FROMであ
って、選択メモリセルのドレインにプログラム・パルス
を印加して浮遊ゲートの電子を基板またはドレインに放
出させるデータ消去モードと、選択メモリセルの制御ゲ
ートにプログラム・パルスを印加してドレイン層または
基板から浮遊ゲートに電子を注入するデータ書込みモー
ドとを有し、且つデータ書込みモードでのプログラム・
パルスは内部昇圧回路により生成し、データ消去モード
でのプログラム・パルスはチップ外部から供給するよう
にしたことを特徴とする。
[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems)] The present invention provides a structure in which a plurality of NAND cells each having a stacked structure of a floating gate and a control gate are connected in series, and a plurality of NAND cells are arranged in a matrix. An E2 FROM is configured such that the drain at one end is connected to a bit line, and the control gate of each memory cell is connected to a word line. a data erase mode in which electrons are emitted into the substrate or drain, and a data write mode in which electrons are injected from the drain layer or substrate into the floating gate by applying a program pulse to the control gate of the selected memory cell; Program at
The pulse is generated by an internal booster circuit, and the program pulse in the data erase mode is supplied from outside the chip.

(作用) 本発明においては、“データ消去”と“データ書込み”
の概念が先に本出願人が提案した内容と逆になっている
。即ち浮遊ゲートの電子を放出したしきい値の小さい状
態を消去状態とし、またそのようにする動作をデータ消
去動作とし、浮遊ゲートに電子を注入してしきい値を高
くした状態を書込み状態とし、そのようにする動作をデ
ータ書込み動作とする。この結果データ書込みに際して
、非選択メモリセルのしきい値電圧による電位降下のた
めにビット線から離れた選択メモリセルの書込みが困難
になる、といった事態がなくなる。
(Operation) In the present invention, "data erasing" and "data writing"
The concept of this is the opposite of what was previously proposed by the applicant. In other words, the state in which electrons are emitted from the floating gate and the threshold value is low is defined as the erase state, the operation to do so is defined as the data erase operation, and the state in which electrons are injected into the floating gate and the threshold value is increased is defined as the write state. , such an operation is referred to as a data write operation. As a result, when writing data, it is no longer difficult to write data into a selected memory cell located away from the bit line due to a potential drop due to the threshold voltage of an unselected memory cell.

また消去時も、ビット線側から順に消去する方法を採用
すると、選択メモリセルへのビット線からの″H2レベ
ル電位の伝達がしきい値による電位降下なしに行われる
。そして消費電流が小さくて済むデータ書込み時のプロ
グラム・パルスは内部昇圧回路により生成し、消費電流
が比較的大きいデータ消去時のプログラム・パルスは外
部から供給することによって、全体として消費電力の小
さい信頼性の高いEel FROMが得られる。
Also, when erasing, if a method of erasing is adopted sequentially from the bit line side, the transmission of the "H2 level potential from the bit line to the selected memory cell is performed without a potential drop due to the threshold value. Also, the current consumption is small. The program pulse for writing data is generated by an internal booster circuit, and the program pulse for erasing data, which consumes a relatively large amount of current, is supplied externally, resulting in a highly reliable EEL FROM with low power consumption as a whole. can get.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例のE2 FROMの要部構
成を示す。11はメモリアレイ、12はワード線選択を
行なうロウ・デコーダ、13はビット線選択を行なうカ
ラム・デコーダである。チップ内部には内部昇圧回路1
4が形成されており、この昇圧回路14はデータ書込み
時にワード線に印加される高電圧プログラム・パルス■
、、8を生成する。データ消去時にビット線に印加され
る高電圧プログラム・パルスVPPAは、チップ外部か
ら供給されるようになっている。
FIG. 1 shows the main structure of an E2 FROM according to an embodiment of the present invention. 11 is a memory array, 12 is a row decoder for selecting word lines, and 13 is a column decoder for selecting bit lines. Internal boost circuit 1 inside the chip
4 is formed, and this booster circuit 14 receives the high voltage program pulse ■ applied to the word line during data writing.
, 8 are generated. The high voltage program pulse VPPA applied to the bit line during data erasing is supplied from outside the chip.

第4図は、メモリアレイ11の一つのNANDセルを示
す平面図であり、第5図(a)(b)はそのA−A”、
  B−B−断面図である。一つのNANDセルに着目
してその構成を説明する。
FIG. 4 is a plan view showing one NAND cell of the memory array 11, and FIGS.
It is a BB sectional view. The configuration of one NAND cell will be explained by focusing on it.

p−型シリコン基板1の素子分離絶縁膜2で区画された
領域に、この実施例では8個のメモリセルM1〜M8と
2個の選択トランジスタS、、S3が形成されている。
In this embodiment, eight memory cells M1 to M8 and two selection transistors S, .

各メモリセルは、基板1上に熱酸化膜からなる第1ゲー
ト絶縁膜3を介して第1層多結晶シリコン膜による浮遊
ゲート4(41〜48)が形成され、この上に第2ゲー
ト絶縁膜5を介して第2層多結晶シリコン膜による制御
ゲ−)6(6z〜68)を形成して構成されている。
In each memory cell, a floating gate 4 (41 to 48) made of a first layer polycrystalline silicon film is formed on a substrate 1 via a first gate insulating film 3 made of a thermal oxide film, and a second gate insulating film is formed on the floating gate 4 (41 to 48). Control gates 6 (6z to 68) made of a second layer polycrystalline silicon film are formed through the film 5.

各メモリセルの制御ゲート6はそれぞれワード線W L
 (W L 1〜WL8)を構成している。メモリセル
のソース、ドレインとなるn十型層9は隣接するもの同
士で共用する形で8個のメモリセルが直列接続されてい
る。そしてこの実施例では、ドレイン側、ソース側に選
択トランジスタ5183が接続されて一つのN A N
 Dセルを構成している。選択トランジスタs、、s3
のゲート電極49+69および410.610はメモリ
セルの浮遊ゲートおよび制御ゲートを構成する第1層。
The control gate 6 of each memory cell is connected to the word line W L
(W L 1 to WL 8). Eight memory cells are connected in series in such a manner that the n+ type layer 9 serving as the source and drain of the memory cell is shared by adjacent cells. In this embodiment, a selection transistor 5183 is connected to the drain side and the source side to form one N A N
It constitutes the D cell. selection transistors s,,s3
Gate electrodes 49+69 and 410.610 of the first layer constitute the floating gate and control gate of the memory cell.

第2層多結晶シリコン膜を同時にバターニングして得ら
れ、 71f極49と69の間および電極410と61
0の間はワード線方向の所定間隔でコンタクトしている
。全体はCVD絶縁膜7で覆われ、メモリセルに対して
選択トランジスタS1のドレインであるn十型届にコン
タクトするビット線BLとしてのA[配線8が配設され
ている。このコンタクト部には、第5図(a)に破線で
示したように重ねてn型不純物がドープされている。
Obtained by simultaneously buttering the second layer polycrystalline silicon film, between the 71f poles 49 and 69 and between the electrodes 410 and 61
0 are in contact at predetermined intervals in the word line direction. The whole is covered with a CVD insulating film 7, and a wiring line 8 is provided as a bit line BL which contacts the n-type terminal which is the drain of the selection transistor S1 with respect to the memory cell. This contact portion is doped with n-type impurities in an overlapping manner as shown by the broken line in FIG. 5(a).

各メモリセルでの浮遊ゲート4と基板1間の結合容ff
i C1は、浮遊ゲート4と制御ゲート6間の結合容Q
 C2に比べて小さく設定されている。具体的な形状寸
法を説明すれば、浮遊ゲート4および制御ゲート6は共
にパターン幅1μm1従ってメモリセルのチャネル長が
1μmであり、浮遊ゲート4は第5図(b)に示すよう
にフィールド領域上両側にそれぞれ1μmずつ延在させ
ている。
Coupling capacitance ff between floating gate 4 and substrate 1 in each memory cell
i C1 is the coupling capacitance Q between the floating gate 4 and the control gate 6
It is set smaller than C2. To explain the specific dimensions, both the floating gate 4 and the control gate 6 have a pattern width of 1 μm1, so the channel length of the memory cell is 1 μm, and the floating gate 4 is located above the field region as shown in FIG. 5(b). It extends 1 μm on each side.

第1ゲート絶縁膜3は110人の熱酸化膜であり、第2
ゲート絶縁膜5は350人の熱酸化膜である。
The first gate insulating film 3 is a thermal oxide film of 110 people, and the second
The gate insulating film 5 is a 350-layer thermal oxide film.

選択トランジスタs1.s3については、ドレイン側(
即ちビット線側)の選択ト・ランジスタS1のチャネル
長をソース側の選択トランジスタS3のそれより長く設
定した。これは、選択トランジスタS1のバンチスルー
防止のためである。
Selection transistor s1. For s3, the drain side (
That is, the channel length of the selection transistor S1 on the bit line side is set longer than that of the selection transistor S3 on the source side. This is to prevent bunch-through of the selection transistor S1.

また、接地電位が印加されるソース拡散゛層はワード線
方向に共通に形成されている。
Further, a source diffusion layer to which a ground potential is applied is formed commonly in the word line direction.

この様なNANDセルは、ビット線コンタクトソース拡
散層を共用しながらビット線方向に折返しつつ繰返し配
列されてメモリアレイが構成される。
Such NAND cells are repeatedly arranged while being folded in the bit line direction while sharing a bit line contact source diffusion layer to form a memory array.

この様に構成されたE:+pRohxの動作を次に、第
2図および第3図を参照して説明する。この実施例では
、データ消去はビット線に外部からのプログラム・パル
スVPPAを与え、ビット線に近い方のメモリセルから
順に浮遊ゲートの電子を放出させる。これにより、全メ
モリセルをしきい値の低いデータ“1″状態とする。デ
ータ書込みモードでは1選択されたメモリセルについて
制御ゲートに内部昇圧回路により生成したプログラム・
パルスvPP Bを印加し、浮遊ゲートに電子注入を行
なうことにより、そのデータを“O″とする。
The operation of E:+pRohx configured in this way will now be explained with reference to FIGS. 2 and 3. In this embodiment, to erase data, an external programming pulse VPPA is applied to the bit line, and electrons from the floating gate are ejected from the memory cell closer to the bit line. As a result, all the memory cells are brought into the low threshold data "1" state. In the data write mode, a program generated by the internal booster circuit is applied to the control gate for one selected memory cell.
By applying a pulse vPP B and injecting electrons into the floating gate, the data is set to "O".

これらの動作をより具体的に一つのNANDセルに着目
して第3図により説明する。
These operations will be explained in more detail with reference to FIG. 3, focusing on one NAND cell.

先ず、メモリセルN1.〜N18のデータ消去を行なう
。このデータ消去は、メモリセルの浮遊ゲートの電子を
基板またはドレインに放出して、しきい値を負方向に移
動させるもの、換言すれば全てのメモリセルのデータを
1″とするものである。
First, memory cell N1. ~N18 data deletion is performed. This data erasing is to release electrons from the floating gate of the memory cell to the substrate or drain to move the threshold value in the negative direction, in other words, to set the data in all memory cells to 1''.

この消去動作はこの実施例では、ビット線BLに近い方
のメモリセルM 、から順に行なう。先ずメモリセルM
1の消去は、ビット線側の選択l・ランジスタS1の制
御線SDIに″H#レベル(例えば20V)を印加し、
ビット線BLに外部からのプログラム・パルスvpp^
 (例えば20v)を印加し、ソース側の選択トランジ
スタの制御線SS、およびワード線WL2〜WL8に”
L”L−ベル電位(−0V)を印加する。このとき、ビ
ット線BLに与えられた“Hl−レベル電位は選択トラ
ンジスタS1を通ってメモリセルM1のドレインまで伝
達され、メモリセルM、ではffi制御ゲートと基板間
に高電界がかかる。この結果浮遊ゲートの電子は基板お
よびドレインに放出され、しきい値が負方向に移動して
、例えばしきい値電圧−2yの消去状態となる。次にメ
モリセルM1のデータ消去は、第3図(a)に示すよう
にそのメモリセルのゲートにつながるワード線WL1に
“H”レベル電位を与える。このとき、ビット線BLに
与えられたプログラム中パルスvPP Aはメモリセル
M2のドレインまで伝達され、このメモリセルM2で同
様に浮遊ゲートから電子が放出されてそのしきい値が負
方向に移動する。以下同様にして順次ビット線BLの“
H”レベル電位をメモリセルのドレインに伝達して行く
ことにより。
In this embodiment, this erasing operation is performed sequentially starting from the memory cell M closest to the bit line BL. First, memory cell M
To erase 1, apply "H# level (for example, 20V) to the control line SDI of the selection l transistor S1 on the bit line side,
External program pulse vpp^ to bit line BL
(for example, 20V) to the control line SS of the selection transistor on the source side and the word lines WL2 to WL8.
"L" L-bell potential (-0V) is applied.At this time, the "Hl-level potential applied to the bit line BL is transmitted to the drain of memory cell M1 through selection transistor S1, and in memory cell M, A high electric field is applied between the ffi control gate and the substrate. As a result, the electrons in the floating gate are emitted to the substrate and drain, and the threshold value moves in the negative direction, resulting in an erased state with a threshold voltage of -2y, for example. Next, to erase data from the memory cell M1, as shown in FIG. 3(a), an "H" level potential is applied to the word line WL1 connected to the gate of the memory cell. At this time, the programming pulse vPPA applied to the bit line BL is transmitted to the drain of the memory cell M2, and in this memory cell M2, electrons are similarly emitted from the floating gate and its threshold value moves in the negative direction. . Thereafter, in the same way, the bit lines BL “
By transmitting an H'' level potential to the drain of the memory cell.

M3〜M8までの消去を行なう。Erase M3 to M8.

データ書込みは、しきい値が小さくなったメモリセルに
対して、ビット線BLから遠い方から順にlり遊ゲート
に電子注入を行なってしきい値を正方向に移動させるこ
とにより行なう。先ずメモリセルM8への書込みは、ワ
ード線WL1〜WL7に中間電位(−9V)を与え、ビ
ット線側の選択トランジスタS1の制御線と選択メモリ
セルM8の制御ゲートにつながるワード線WL8に内部
昇圧回路によるプログラム・パルスvPP B(−18
V)を与え、ソース側の選択トランジスタS3の制御線
SS、は“L″レベル電位−0V)とする。このときビ
ット線BLに“L”レベル電位(−0V)が与えられる
と、メモリセルM8の基板およびドレインと浮遊ゲート
間に高電界がかかり、トンネル電流により浮遊ゲートに
電子が注入される。この結果メモリセルM8は、しきい
値が正方向に移動して例えばしきい値2vの“0“書込
み状態となる。このとき他のメモリセルM1〜M7では
、制御ゲートと基板間は中間電位による弱い電界しかか
からず、消去状態を保つ。“1″データ書込みは、ビッ
ト線BLに中間電位を与えて浮遊ゲートへの電子注入を
防止すること、即ち消去状態を保つことにより行われる
Data writing is performed by injecting electrons into the free gates of memory cells whose threshold values have become smaller in order from those farthest from the bit line BL to move the threshold values in the positive direction. First, to write to the memory cell M8, an intermediate potential (-9V) is applied to the word lines WL1 to WL7, and an internal voltage boost is applied to the word line WL8 connected to the control line of the selection transistor S1 on the bit line side and the control gate of the selected memory cell M8. Program pulse vPP B (-18
The control line SS of the selection transistor S3 on the source side is set to an "L" level potential (-0V). At this time, when an "L" level potential (-0V) is applied to the bit line BL, a high electric field is applied between the substrate and drain of the memory cell M8 and the floating gate, and electrons are injected into the floating gate by a tunnel current. As a result, the threshold value of the memory cell M8 moves in the positive direction, and enters a "0" write state with a threshold value of 2v, for example. At this time, in the other memory cells M1 to M7, only a weak electric field due to an intermediate potential is applied between the control gate and the substrate, and the erased state is maintained. Writing "1" data is performed by applying an intermediate potential to the bit line BL to prevent electron injection into the floating gate, that is, by maintaining the erased state.

次にメモリセルM7への書込みは、第3図(b)に示す
ように、内部昇圧回路からのプログラム・パルス■PP
Bを選択メモリセルM7の制御ゲートにつながるワード
線WL7に与え、これよりビット線側のメモリセルにつ
ながるワード線WL。
Next, writing to the memory cell M7 is performed using a program pulse PP from the internal booster circuit, as shown in FIG. 3(b).
B is applied to the word line WL7 connected to the control gate of the selected memory cell M7, and the word line WL connected to the memory cells on the bit line side.

〜W L 6は中間電位とし、既書込みメモリセル八、
18の制御ゲートにつながるワード線WL8はL”レベ
ル電位(−0V )または中間電位とする。これにより
、ビット線BLに“L″ レベル電位を与えた時にはメ
モリセルM7て同様にt$遊ゲトに電子注入か行われ、
“O″書込が行われる。以下同様にして順次メモリセル
M6.M6、・・・に書込ろを行なう。
~W L 6 is an intermediate potential, and written memory cells 8,
The word line WL8 connected to the control gate No. 18 is set to an L" level potential (-0V) or an intermediate potential. As a result, when an "L" level potential is applied to the bit line BL, the memory cell M7 similarly has a t$ floating gate. electron injection is carried out in
“O” writing is performed. Similarly, the memory cells M6 and . Write to M6, . . .

なお、ビット線BL、につながるメモリセルM、〜〜工
8へのデータ書込みの間、同じワード線WL、〜WL8
で制御される他のビット線のメモリセルに対しても、同
様にデータに応じたビット線電位を与えることにより書
込みを行なうことができる。
Note that during data writing to memory cells M, ~~8 connected to bit lines BL, the same word lines WL,~WL8
Similarly, writing can be performed on memory cells of other bit lines controlled by the bit line by applying a bit line potential corresponding to the data.

第3図(c)は、読出し動作時の電位関係を示している
。この例はメモリセルM7のデータ読出しを行なう場合
である。選択メモリセルM7につながるワード線WL3
に“L″ レベル電位(−0V)を与え、選択トランジ
スタs、、s3の制御線および残りの全てのワード線に
読出し電圧(−5V)を与え、ビット線BLにIVを与
える。これにより、メモリセルM3がしきい値の高い“
0“状態では電流が流れず、しきい値の低い“1″状態
では電流が流れる。
FIG. 3(c) shows the potential relationship during the read operation. This example is a case where data is read from memory cell M7. Word line WL3 connected to selected memory cell M7
A "L" level potential (-0V) is applied to the select transistors s, , s3 and all remaining word lines, and a read voltage (-5V) is applied to the bit line BL. As a result, memory cell M3 has a high threshold voltage.
No current flows in the 0" state, and current flows in the "1" state where the threshold is low.

以上のようにこの実施例においては、データ消去時に全
メモリセルのしきい値が負、即ちDタイプ状態になって
いる。そして消去時、ビット線側のメモリセルから順次
消去動作を行なうため、選択メモリセルよりビット線側
のメモリセルは全てDタイプ状態であって、ビット線に
与えられた“Hルベルのプログラム・パルスVPPAの
電位はしきい値電圧による電位降下なしに選択メモリセ
ルのドレインまで伝達される。従って消去動作に用いる
プログラム・パルスVPPAの電位をそれ程高いものと
する必要がない。データ書込み時にも、“1″書込みの
場合のビット線の中間電位は、選択メモリセルよりビッ
ト線側にある非選択メモリセルでしきい値電圧分の電位
降下を受けることなく選択メモリセルまで伝達される。
As described above, in this embodiment, the threshold values of all memory cells are negative, ie, in the D type state, when data is erased. During erasing, since the erase operation is performed sequentially starting from the memory cells on the bit line side, all the memory cells on the bit line side from the selected memory cell are in the D type state, and the "H level" program pulse applied to the bit line is applied to the memory cells on the bit line side. The potential of VPPA is transmitted to the drain of the selected memory cell without a potential drop due to the threshold voltage.Therefore, there is no need to make the potential of the program pulse VPPA used for erasing operation so high.Even when writing data, " In the case of 1'' writing, the intermediate potential of the bit line is transmitted to the selected memory cell without receiving a potential drop equal to the threshold voltage in unselected memory cells located on the bit line side from the selected memory cell.

そこで例えば、書込み時のプログラム・パルス■PPB
を下げて15V程度とすれば、中間電位として電源電位
Vcc=5Vを用いることもでき、昇圧電位の揮類を減
らすことも可能になる。これは周辺回路の簡単化につな
がる。そして消去モードでのワード線に印加される高電
圧プログラム・パルスにのみ内部昇圧回路の出力を用い
、書込みモートでのビット線に印加される高電圧プログ
ラム・パルスはチップ外部から供給しているから、効果
的にチップの消費電力低減と小型化が図られ、書込みお
よび読出しの通常動作は外部電w、Vccのみで行なう
ことを可能としたE2 FROMか得られる。
So, for example, the program pulse ■PPB at the time of writing
If Vcc is lowered to about 15V, the power supply potential Vcc=5V can be used as the intermediate potential, and it is also possible to reduce the volatiles in the boosted potential. This leads to the simplification of peripheral circuits. The output of the internal booster circuit is used only for the high-voltage program pulse applied to the word line in erase mode, and the high-voltage program pulse applied to the bit line in write mode is supplied from outside the chip. Therefore, an E2 FROM can be obtained in which the power consumption of the chip is effectively reduced and the chip is miniaturized, and normal write and read operations can be performed using only external voltages W and Vcc.

第1図の実施例では、データ消去時、外部からのプログ
ラム・パルスVPPAをカラム・デコーダ13を介して
メモリアレイのビット線に供給すると同時に、ロウ・デ
コーダ12を介して既に消去されたメモリセルのワード
線にも、メモリセルを導通状態に保つ“H″レベル信号
して与えるようにしている。このワード線に与える“H
”レベル信号は、メモリセルの制御ゲートに印加される
ので大きい電流を消費することはないから、内部昇圧回
路の出力を利用することができる。その場合の実施例の
構成を第1図に対応させて第6図に示し、その動作タイ
ミング図を第7図に示した。
In the embodiment shown in FIG. 1, when erasing data, an external program pulse VPPA is supplied to the bit line of the memory array via the column decoder 13, and at the same time, the program pulse VPPA is supplied to the bit line of the memory array via the row decoder 12 to erase the already erased memory cell. An "H" level signal that keeps the memory cell in a conductive state is also applied to the word line. “H” applied to this word line
``Since the level signal is applied to the control gate of the memory cell, it does not consume a large amount of current, so the output of the internal booster circuit can be used.The configuration of the embodiment in this case is shown in Figure 1. This is shown in FIG. 6, and its operation timing diagram is shown in FIG.

この実施例によっても、先の実施例と同様の効果が得ら
れる。
This embodiment also provides the same effects as the previous embodiment.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、浮遊ゲートからの電
子放出をデータ消去モードとし、浮遊ゲートへの電子注
入をデータ書込みモードとして利用することにより、ビ
ット線電位の選択メモリセルへの伝達を確実にすること
ができ、また高電圧プログラム−パルスの一部をチップ
内部で生成するようにして効果的に消費電力低減を図っ
たNANDセル構造のE2 FROMを実現することが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by using electron emission from the floating gate as the data erasing mode and using electron injection into the floating gate as the data writing mode, bit line potential selection memory can be used. It is possible to realize an E2 FROM with a NAND cell structure that can ensure reliable transmission to the cell and also generates part of the high voltage program pulse inside the chip, effectively reducing power consumption. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例のE2 PROMの要部構
成を示す図、第2図はその動作を説明するだめのタイミ
ング図、第3図(a)〜(C)は各動作モードでのNA
NDセル内の電位関係を示す図、第4図は一つのNAN
Dセル部分の構成を示す平面図、第5図(a)(b)は
第4゛図のA−A−およびB−B=断面図、第6図は他
の実施例のc2pRob工の要部構成を示す図、第7図
はその動作を説明するためのタイミング図である。 11・・・メモリアレイ、12・・・ロウ・デコーダ、
13・・カラム・デコーダ、14・・・内部昇圧回路、
1・・・p型シリコン基板、2・・・素子分離絶縁膜、
3゜5・・・ゲート絶縁膜、4(41〜48)・・・浮
遊ゲート、6(61〜68)・・・制御ゲート、7・・
・CVD絶縁膜、8・・・Ag配線(ビット線)、BL
・・・ビット線、WL・・・ワード線、81〜S4・・
・選択トランジスタ。 VPPA = 20V v v 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 第3図 n4″ヒーA。 第 図 (a) (b) 第 図
FIG. 1 is a diagram showing the main part configuration of an E2 PROM according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing diagram for explaining its operation, and FIGS. 3(a) to (C) are diagrams showing each operation mode. NA at
A diagram showing the potential relationship within the ND cell, Figure 4 is one NAN
A plan view showing the configuration of the D cell part, FIGS. 5(a) and 5(b) are sectional views taken along A-A- and B-B in FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a timing chart for explaining its operation. 11...Memory array, 12...Row decoder,
13... Column decoder, 14... Internal booster circuit,
1...p-type silicon substrate, 2...element isolation insulating film,
3゜5... Gate insulating film, 4 (41-48)... Floating gate, 6 (61-68)... Control gate, 7...
・CVD insulation film, 8...Ag wiring (bit line), BL
...Bit line, WL...Word line, 81-S4...
・Selection transistor. VPPA = 20V v v Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 3 n4'' He A. Figure (a) (b) Figure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に、ゲート絶縁膜を介して浮遊ゲー
トと制御ゲートが積層され、前記浮遊ゲートと基板また
はドレイン層との間の電荷の授受により電気的書替えを
可能としたメモリセルが複数個直列接続されて構成され
たNANDセルが複数個マトリクス状に配列され、NA
NDセルの一端側のドレインがビット線に接続され、各
メモリセルの制御ゲートがワード線に接続されて構成さ
れた不揮発性半導体メモリ装置において、選択メモリセ
ルの制御ゲートに“L”レベル電位を与え、ドレインに
プログラム・パルスを印加して浮遊ゲートの電子をドレ
イン層または基板に放出させるデータ消去モードと、選
択メモリセルのドレインに“L”レベル電位を与え、制
御ゲートにプログラム・パルスを印加して浮遊ゲートに
電子を注入するデータ書込みモードとを有し、前記デー
タ消去モードのプログラム・パルスは外部回路から供給
し、前記データ書込みモードのプログラム・パルスは内
部昇圧回路により発生させるようにしたことを特徴とす
る不揮発性半導体メモリ装置。
(1) A floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and there are multiple memory cells that can be electrically rewritten by transferring charge between the floating gate and the substrate or drain layer. A plurality of NAND cells connected in series are arranged in a matrix, and the NA
In a nonvolatile semiconductor memory device in which the drain at one end of an ND cell is connected to a bit line and the control gate of each memory cell is connected to a word line, an "L" level potential is applied to the control gate of a selected memory cell. In the data erase mode, a program pulse is applied to the drain to release electrons in the floating gate to the drain layer or substrate, and a "L" level potential is applied to the drain of the selected memory cell, and a program pulse is applied to the control gate. and a data write mode in which electrons are injected into the floating gate, the program pulse for the data erase mode is supplied from an external circuit, and the program pulse for the data write mode is generated by an internal booster circuit. A nonvolatile semiconductor memory device characterized by:
(2)前記データ消去モードは、ビット線にプログラム
、パルスを印加し、ビット線側のワード線から順に“L
”レベル電位を与え、“L”レベル電位の与えられたワ
ード線よりビット線側の残りのワード線には“H”レベ
ル電位、ソース側の残りのワード線には“L”レベル電
位を与えることにより、ビット線側のメモリセルから順
に浮遊ゲートの電子を基板に放出させるものであり、前
記データ書込みモードは、ビット線に“L”レベル電位
を与え、選択ワード線にプログラム・パルスを印加し、
これよりビット線側のワード線には中間電位を与え、ビ
ット線から遠い方のメモリセルから順に浮遊ゲートに電
子を注入するものである請求項1記載の不揮発性半導体
メモリ装置。
(2) In the data erase mode, programming and pulses are applied to the bit lines, and the bit lines are sequentially “L” from the word line on the bit line side.
"H" level potential is applied to the remaining word lines on the bit line side of the word line to which the "L" level potential has been applied, and "L" level potential is applied to the remaining word lines on the source side. By doing so, electrons from the floating gate are released into the substrate in order from the memory cell on the bit line side. In the data write mode, an "L" level potential is applied to the bit line and a program pulse is applied to the selected word line. death,
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein an intermediate potential is applied to the word line on the bit line side, and electrons are injected into the floating gate in order from the memory cell farthest from the bit line.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008090996A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Hynix Semiconductor Inc Programming method of flash memory device
US8842472B2 (en) 2007-03-07 2014-09-23 Conversant Intellectual Property Management Inc. Partial block erase architecture for flash memory

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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