JPH02235295A - 不揮発性半導体メモリ装置 - Google Patents
不揮発性半導体メモリ装置Info
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- JPH02235295A JPH02235295A JP1055472A JP5547289A JPH02235295A JP H02235295 A JPH02235295 A JP H02235295A JP 1055472 A JP1055472 A JP 1055472A JP 5547289 A JP5547289 A JP 5547289A JP H02235295 A JPH02235295 A JP H02235295A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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、電荷蓄積層と、制御ゲートを有する書替え可
能なメモリセルを用いた不揮発性半導体メモリ装置に関
する。
能なメモリセルを用いた不揮発性半導体メモリ装置に関
する。
(従来の技術)
EFROMの分野で、浮遊ゲートをもつMOSFET構
造のメモリセルを用いた紫外線消去型不揮発性メモリ装
置が広く知られている。
造のメモリセルを用いた紫外線消去型不揮発性メモリ装
置が広く知られている。
EFROMの中で電気的書込みおよび消去を可能とした
ものはE2FROMとして知られる。この種のEFRO
Mのメモリアレイは、互いに交差する行線と列線の各交
点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
こに列線がコンタクトするようにしてセル占有面積をで
きるだけ小さくしている。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。
ものはE2FROMとして知られる。この種のEFRO
Mのメモリアレイは、互いに交差する行線と列線の各交
点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
こに列線がコンタクトするようにしてセル占有面積をで
きるだけ小さくしている。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。
これに対して最近、メモリセルを直列接続してNAND
セルを構成し、コンタクト部を大幅に減らすことを可能
としたEFROMが提案されている。しかし従来提案さ
れているこの種のEFROMでは、浮遊ゲートと基板間
の結合容量が、浮遊ゲートと制御ゲート間のそれより大
きく設定される。そして、紫外線照射により基板から電
子を浮遊ゲートに注入することにより、全面消去を行な
い、データ書込みは選択されたメモリセルで浮遊ゲート
の電子を制御ゲート側に放出することにより行う。
セルを構成し、コンタクト部を大幅に減らすことを可能
としたEFROMが提案されている。しかし従来提案さ
れているこの種のEFROMでは、浮遊ゲートと基板間
の結合容量が、浮遊ゲートと制御ゲート間のそれより大
きく設定される。そして、紫外線照射により基板から電
子を浮遊ゲートに注入することにより、全面消去を行な
い、データ書込みは選択されたメモリセルで浮遊ゲート
の電子を制御ゲート側に放出することにより行う。
しかしこの様なNANDセルを用いたEFROMでは、
信頼性の点で問題がある。通常、浮遊ゲートと制御ゲー
トは2層多結晶シリコン膜の積層構造として形成され、
その間の絶縁膜には多結晶シリコン膜の熱酸化膜が用い
られる。この酸化膜は単結晶シリコンのそれに比べると
膜質が劣る。
信頼性の点で問題がある。通常、浮遊ゲートと制御ゲー
トは2層多結晶シリコン膜の積層構造として形成され、
その間の絶縁膜には多結晶シリコン膜の熱酸化膜が用い
られる。この酸化膜は単結晶シリコンのそれに比べると
膜質が劣る。
このため、制御ゲートと浮遊ゲート間に電界をかけてこ
こで電荷のやりとりを行うことは、メモリセルの特性劣
化をもたらすのである。
こで電荷のやりとりを行うことは、メモリセルの特性劣
化をもたらすのである。
以上のように従来提案されているNANDセルを用いた
EFROMは、電気的ストレスに対して信頼性が十分で
ない、という問題があった。
EFROMは、電気的ストレスに対して信頼性が十分で
ない、という問題があった。
一方、本発明者等は先にこのような問題を解決すること
のできる不揮発性半導体メモリを提案した(例えば特願
昭82−233944号)。
のできる不揮発性半導体メモリを提案した(例えば特願
昭82−233944号)。
第8図はNANDセルアレイの一部を示す回路図であり
、ビット線BL2Iには選択ゲートS1を介して浮遊ゲ
ートと制御ゲートを備えたメモリセルM −M
が直列接続されてNANDセル21+ 214 を構成し、一端はソース電位V (接地)が与えSS られている。
、ビット線BL2Iには選択ゲートS1を介して浮遊ゲ
ートと制御ゲートを備えたメモリセルM −M
が直列接続されてNANDセル21+ 214 を構成し、一端はソース電位V (接地)が与えSS られている。
このE2FROMでは、先ずビット線側の上方のセルか
ら、電子放出を行ってデータ消去をし、その後に下方の
セルからデータを書込んで行く。
ら、電子放出を行ってデータ消去をし、その後に下方の
セルからデータを書込んで行く。
即ち、データ消去はビット線BL BL 及21
゜ 22 び選択ゲート線SD1を“H゜レベル電位(例えば、2
0V)、ワード線WL1に“L” レベル電位(Ov)
を与えてメモリセルM ,M で浮遊ゲートか
ら基板へ電子を放出する。
゜ 22 び選択ゲート線SD1を“H゜レベル電位(例えば、2
0V)、ワード線WL1に“L” レベル電位(Ov)
を与えてメモリセルM ,M で浮遊ゲートか
ら基板へ電子を放出する。
次に、ビット線BL ,BL22及び選択ゲート2l
線SD1を“H゜レベル電位、ワード線WL1に中間電
位、W L 2に“L”レベル電位を与えて、メモリセ
ルM ,M のデータを消去する。
位、W L 2に“L”レベル電位を与えて、メモリセ
ルM ,M のデータを消去する。
この様に、ドレイン側のセルから、順に全てのメモリセ
ルの消去を行う。これにより、全メモリセルはしきい値
が負方向に移動した状態となる。この消去状態のデータ
を例えば“1”とする。
ルの消去を行う。これにより、全メモリセルはしきい値
が負方向に移動した状態となる。この消去状態のデータ
を例えば“1”とする。
次に、メモリセルM にデータを書込むには、ビット
線BL2lをデータに応じて“L1レベル(例えばOV
)または中間電位(例えば6Vlとし、選択ゲート線S
D ワード線WL11 ′ WL,WL4を中間電位、(例えばIOV)’7ード線
WL3を“H゜レベル電位(例えば20V)とする。こ
れにより、ビット線が“L”レベルのときにはメモリセ
ルM のドレインと浮遊ゲート間に高電圧がかかり、
基板から浮遊ゲートに電子が注入され、しきい値が正方
向に移動した“0゜が書込まれる。非選択ビット線は、
中間電位に保つことにより、′1″状態が保たれる。
線BL2lをデータに応じて“L1レベル(例えばOV
)または中間電位(例えば6Vlとし、選択ゲート線S
D ワード線WL11 ′ WL,WL4を中間電位、(例えばIOV)’7ード線
WL3を“H゜レベル電位(例えば20V)とする。こ
れにより、ビット線が“L”レベルのときにはメモリセ
ルM のドレインと浮遊ゲート間に高電圧がかかり、
基板から浮遊ゲートに電子が注入され、しきい値が正方
向に移動した“0゜が書込まれる。非選択ビット線は、
中間電位に保つことにより、′1″状態が保たれる。
第7図は、非選択ビット線に中間電位VMを与えた書込
みモードにおいて、セル1では半選択注入モードとなり
(a)、セル2では半選択放出モードになること(b)
、そして中間電位VMを適当な値に設定することにより
、無用な注入、放出が防止されることを示している。
みモードにおいて、セル1では半選択注入モードとなり
(a)、セル2では半選択放出モードになること(b)
、そして中間電位VMを適当な値に設定することにより
、無用な注入、放出が防止されることを示している。
(発明が解決しようとする課題)
従来のE2FROMにおいては書き込み及び消青モード
におけるカップリングの違いのために、それぞれのモー
ドでの“H″レベル電位の値及び、中間電位の値が異な
ってしまい、電源数が多くな?という問題があった。
におけるカップリングの違いのために、それぞれのモー
ドでの“H″レベル電位の値及び、中間電位の値が異な
ってしまい、電源数が多くな?という問題があった。
また、他の問題として、第9図に示した様に、隣接する
ビット線BL,BL22の間でワード線方向に沿ウてフ
ィールド領域で寄生MOSトランジスタが形成され、そ
のリークが大きくなることが挙げられる。例えば、デー
タ書込み時、BL2■が“L“レベル,BL22が中間
電位で、選択ワード線WL3に“H゛レベル電位が与え
られたとき、図示のフィールドの寄生トランジスタでは
ソースにOV,ゲートに20■,ドレインに中間電位例
えば、10vの電位が作用し、フィールド下反転が起こ
りリーク電流が生ずる危険のあることがわかる。
ビット線BL,BL22の間でワード線方向に沿ウてフ
ィールド領域で寄生MOSトランジスタが形成され、そ
のリークが大きくなることが挙げられる。例えば、デー
タ書込み時、BL2■が“L“レベル,BL22が中間
電位で、選択ワード線WL3に“H゛レベル電位が与え
られたとき、図示のフィールドの寄生トランジスタでは
ソースにOV,ゲートに20■,ドレインに中間電位例
えば、10vの電位が作用し、フィールド下反転が起こ
りリーク電流が生ずる危険のあることがわかる。
本発明は以上の問題を解決することができる不揮発性半
導体メモリ装置を提供することを目的とするものである
。
導体メモリ装置を提供することを目的とするものである
。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明にがかるEFROMは、電荷蓄積層と制御ゲート
を有するメモリセルが複数個直列接続されてNANDセ
ルを構成する。そのメモリセルの動作原理として、書込
みおよび消去共に、基板と電荷蓄積層間でのトンネル効
果による電子のやりとりを利用するが、その際、寄生ト
ランジスタが反転することのないような電位関係に設定
される。具体的なデータ書込みおよび消去の動作は、次
のとおりである。
を有するメモリセルが複数個直列接続されてNANDセ
ルを構成する。そのメモリセルの動作原理として、書込
みおよび消去共に、基板と電荷蓄積層間でのトンネル効
果による電子のやりとりを利用するが、その際、寄生ト
ランジスタが反転することのないような電位関係に設定
される。具体的なデータ書込みおよび消去の動作は、次
のとおりである。
まず消去動作は、例えばビット線寄りのメモリセルから
順に、電荷蓄積層から基板へ電子を放出させることによ
り行う。即ち、ビット線に′H″レベル電位を与え、第
1のワード線に“L”レベル電位を与えることにより、
第1のワード線に沿うメモリセルで、電荷蓄積層の電子
を基板に放出し、しきい値を負方向に移動させる。これ
が消去状態である。次に、第1のワード線には“H”レ
ベル電位を与え、第2のワード線に“L“レベル電位を
与えて、同様に第2のワード線に沿うメモリセルで、電
荷蓄積層の電子を基板に放出する。
順に、電荷蓄積層から基板へ電子を放出させることによ
り行う。即ち、ビット線に′H″レベル電位を与え、第
1のワード線に“L”レベル電位を与えることにより、
第1のワード線に沿うメモリセルで、電荷蓄積層の電子
を基板に放出し、しきい値を負方向に移動させる。これ
が消去状態である。次に、第1のワード線には“H”レ
ベル電位を与え、第2のワード線に“L“レベル電位を
与えて、同様に第2のワード線に沿うメモリセルで、電
荷蓄積層の電子を基板に放出する。
以下同様の操作を繰返して、全面消去を行う。
デー′夕書込みは、最も小さい第1の中間電位?゜と、
これより大きい第2の中間電位■8■およMl び第3の中間電位VM3を用意し、選択されたワード線
に′H”レベル、残りのワード線に第2の中間電位VM
2を与え、ビット線にはデータに応じて第1の中間電位
V または第3の中間電位VM3をMl 与える。非選択ビット線は第3の中間電位VM3とする
。このとき、最も小さい第1の中間電位■Mlが与えら
れた場合には選択メモリセルで基板から電荷蓄積層へ電
子がトンネル注入される。これによりしきい値が正方向
に移動して、データ書込みがなされる。第3の中間電位
VM3が与えられた場合は、消去状態が保持される。
これより大きい第2の中間電位■8■およMl び第3の中間電位VM3を用意し、選択されたワード線
に′H”レベル、残りのワード線に第2の中間電位VM
2を与え、ビット線にはデータに応じて第1の中間電位
V または第3の中間電位VM3をMl 与える。非選択ビット線は第3の中間電位VM3とする
。このとき、最も小さい第1の中間電位■Mlが与えら
れた場合には選択メモリセルで基板から電荷蓄積層へ電
子がトンネル注入される。これによりしきい値が正方向
に移動して、データ書込みがなされる。第3の中間電位
VM3が与えられた場合は、消去状態が保持される。
(作 用)
本発明では、膜質の優れた酸化膜が得られる電荷蓄積層
と基板間のトンネリングにより、書込みおよび消去が行
われる。従ってEFROMの信頼性が高いものとなる。
と基板間のトンネリングにより、書込みおよび消去が行
われる。従ってEFROMの信頼性が高いものとなる。
データ書き込みモードでは、選択ビット線にデータに応
じて第1の中間電位V または第3の中間電位VM3を
与え、非選択Ml ビット線には第3の中間電位VM3を与えるから、従来
の“L゜レベルを用いる方式と比べて、フィールドトラ
ンジスタに関して、バックバイアス効果がかかり、また
隣接ビット線間の電位差が小さくなる。このために、素
子分離能力が、向上し、リーク電流の危険がなくなる。
じて第1の中間電位V または第3の中間電位VM3を
与え、非選択Ml ビット線には第3の中間電位VM3を与えるから、従来
の“L゜レベルを用いる方式と比べて、フィールドトラ
ンジスタに関して、バックバイアス効果がかかり、また
隣接ビット線間の電位差が小さくなる。このために、素
子分離能力が、向上し、リーク電流の危険がなくなる。
また、さらに、データ書込み時の非選択ビット線,非選
択ワード線,・及び選択ワード線に与える電位が、選択
ビット線に与える第1の中間電位に見合う分だけ、かさ
あげされるため、消去時及び書き込み時に必要な“H″
レベル電位及び他の中間電位を等しくすることが可能と
なり、動作に必要な電源数を減らすことが、可能となる
。
択ワード線,・及び選択ワード線に与える電位が、選択
ビット線に与える第1の中間電位に見合う分だけ、かさ
あげされるため、消去時及び書き込み時に必要な“H″
レベル電位及び他の中間電位を等しくすることが可能と
なり、動作に必要な電源数を減らすことが、可能となる
。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は一実施例のEPROMの要部構成を示し、第2
図および第3図はその動作を説明するための図であり、
第4図および第5図は実施例のメモリアレイのより詳し
い構成を示す。
図および第3図はその動作を説明するための図であり、
第4図および第5図は実施例のメモリアレイのより詳し
い構成を示す。
第4図に示すようにこの実施例では、4個のメモリセル
で一つのNANDセルを構成し、これがマトリックス配
列されている。第5図(a)は、一つのNANDセルを
チャネル方向に切断した断面図である。各メモリセルは
p型St基板1上にソース9 ドレインとなるn 型層
2を隣接するもの同士で共用し、2層多結晶シリコン膜
により自己整合的にFAMOS構造をもって浮遊ゲート
3と制御ゲート4を積層して構成されている。即ち基板
1上に熱酸化膜からなる第1ゲート絶縁膜を介して浮遊
ゲート3が形成され、この上に熱酸化膜からなる第2ゲ
ート絶縁膜を介して制御ゲート4が形成される。第5図
(b)はチャンネル方向に直交する方向に見たメモリセ
ル部の断而図であり、浮遊ゲート3は素子分離領域上に
まで延在させている。これにより、浮遊ゲート3と基板
1間の結合容量に比べて浮遊ゲート3と制御ゲート4間
の結合容量を大きく設定し、浮遊ゲート3と基板1間の
トンネル効果による電子のやりとりのみで書込み、消去
ができるようになっている。
で一つのNANDセルを構成し、これがマトリックス配
列されている。第5図(a)は、一つのNANDセルを
チャネル方向に切断した断面図である。各メモリセルは
p型St基板1上にソース9 ドレインとなるn 型層
2を隣接するもの同士で共用し、2層多結晶シリコン膜
により自己整合的にFAMOS構造をもって浮遊ゲート
3と制御ゲート4を積層して構成されている。即ち基板
1上に熱酸化膜からなる第1ゲート絶縁膜を介して浮遊
ゲート3が形成され、この上に熱酸化膜からなる第2ゲ
ート絶縁膜を介して制御ゲート4が形成される。第5図
(b)はチャンネル方向に直交する方向に見たメモリセ
ル部の断而図であり、浮遊ゲート3は素子分離領域上に
まで延在させている。これにより、浮遊ゲート3と基板
1間の結合容量に比べて浮遊ゲート3と制御ゲート4間
の結合容量を大きく設定し、浮遊ゲート3と基板1間の
トンネル効果による電子のやりとりのみで書込み、消去
ができるようになっている。
NANDセルは、第4図に示すようにマトリク?配列さ
れる。ビット線BL1に沿う一つのNANDセルについ
て見ると、そのなかの一端部のメモリセルM11のドレ
インが選択MOSトランジスタS3■を介してビット線
BL1に接続され、他端のメモリセルM14のソースが
選択MOS}ランジスタS4、を介して接地電位に接続
される。他のビット線についても同様である。そしてビ
ット線と直交する方向にメモリセルの制御ゲートを共通
接続するワード線WL ,WL ,・・・が配設さ
l2 れる。各ワード線WLは選択MOS}ランジスタS
S ・・・を介して制御端子CG,CG2,I1’
12゜
l・・・に接続される。ビット線側の選択MOS
}ランジスタS ,S ,・・・のゲートは選択M
OSトランジスタS を介して制御端子SD1に接続さ
れ、2l ソース側の選択MOS}ランジスタS,S4l42゜ ・・・のゲートは直接制御端子S81に接続されている
。選択MOSトランジスタSl1〜S14およ びS2
■のゲートは共通に制御信号PROで制御される。
れる。ビット線BL1に沿う一つのNANDセルについ
て見ると、そのなかの一端部のメモリセルM11のドレ
インが選択MOSトランジスタS3■を介してビット線
BL1に接続され、他端のメモリセルM14のソースが
選択MOS}ランジスタS4、を介して接地電位に接続
される。他のビット線についても同様である。そしてビ
ット線と直交する方向にメモリセルの制御ゲートを共通
接続するワード線WL ,WL ,・・・が配設さ
l2 れる。各ワード線WLは選択MOS}ランジスタS
S ・・・を介して制御端子CG,CG2,I1’
12゜
l・・・に接続される。ビット線側の選択MOS
}ランジスタS ,S ,・・・のゲートは選択M
OSトランジスタS を介して制御端子SD1に接続さ
れ、2l ソース側の選択MOS}ランジスタS,S4l42゜ ・・・のゲートは直接制御端子S81に接続されている
。選択MOSトランジスタSl1〜S14およ びS2
■のゲートは共通に制御信号PROで制御される。
この実施例のEFROMの要部構成と動作を、次に第1
図、第2図を用いて説明する。第1図は、第4図のメモ
リアレイのなかの、ビット線BL,に沿うメモリセルM
l1= M14からなるNANDセル、およびビット線
BL に沿うメモリセルM2l〜M24からなる。N
ANDセルの部分と、これらの周辺制御回路を示してい
る。
図、第2図を用いて説明する。第1図は、第4図のメモ
リアレイのなかの、ビット線BL,に沿うメモリセルM
l1= M14からなるNANDセル、およびビット線
BL に沿うメモリセルM2l〜M24からなる。N
ANDセルの部分と、これらの周辺制御回路を示してい
る。
NANDセルのソース側選択MOSトランジス夕やワー
ド線選択MOSトランジスタは省略してある。■M1は
第1の中間電位(例えば6V)であり、VM3は第3の
中間電位(例えば10V)であり、■ は“H”レベ
ル電位(例えば20v)ppt である。ワード線デコーダDECには、書込み時の非選
択ワード線に与えるための第2の中間電位VM2(例え
ば10v)、書込みおよび消去時にワード線に与えるた
めの′H”レベル電位■ がp91 与えられている。各ビット線BLには、充電用MOSト
ランジスタQ3が中間電位供給回路12.12.・・・
として設けられ、これを介しl2 て第3の中間電位VM3が供給される。また、同様に、
各ビット線BLには、ゲート・ドレインを接続した充電
用MOSトラジスタQ8が中間電位供給回路14,14
,・・・として設けられ、これl2 を介して第1の中間電位VM1が供給される。また、各
ビット線BLには、ゲート●ドレインを接続した充電用
MOS}ランジスタQlが“H′レベル電位供給回路1
1 ,11 .・・・として設けられ、,これを介
して“H”レベル電位V が供給されppt る。ビット線BLには、放電用!IQs}ランジスタQ
2が接続され、これにより選択的に放電されるようにな
っている。また各ビット線BLは、読み出し時のみオン
になるMOSトランジスタQ5を介してセンスアンプS
Aに接続され、センスアンプSAの出力端子はやはり読
み出し時のみオンになるMOSトランジスタQ6を介し
、更にMOSトランジスタQ を介して入出力線I/O
,I/02に接続されている。ビット線BLには更に、
データ書込み時、選択的に第3の中間電位VM3ま′た
は第1の中間電位VM1をビ7ット線に与えるためのデ
ータ書込み制御回路が設けられている。即ち、ダイオー
ド接続されたMOSトランジスタQ4とキャパシタCは
ボンピング回路を構成する。NORゲートGはデータ判
別回路13 .13 ,・・・をl2 構成している。MOS}ランジスタQ ,Q は、
データ判別回路の出力に応じて第3の中間電位VM3を
選択的にビット線BLに供給する回路を構成している。
ド線選択MOSトランジスタは省略してある。■M1は
第1の中間電位(例えば6V)であり、VM3は第3の
中間電位(例えば10V)であり、■ は“H”レベ
ル電位(例えば20v)ppt である。ワード線デコーダDECには、書込み時の非選
択ワード線に与えるための第2の中間電位VM2(例え
ば10v)、書込みおよび消去時にワード線に与えるた
めの′H”レベル電位■ がp91 与えられている。各ビット線BLには、充電用MOSト
ランジスタQ3が中間電位供給回路12.12.・・・
として設けられ、これを介しl2 て第3の中間電位VM3が供給される。また、同様に、
各ビット線BLには、ゲート・ドレインを接続した充電
用MOSトラジスタQ8が中間電位供給回路14,14
,・・・として設けられ、これl2 を介して第1の中間電位VM1が供給される。また、各
ビット線BLには、ゲート●ドレインを接続した充電用
MOS}ランジスタQlが“H′レベル電位供給回路1
1 ,11 .・・・として設けられ、,これを介
して“H”レベル電位V が供給されppt る。ビット線BLには、放電用!IQs}ランジスタQ
2が接続され、これにより選択的に放電されるようにな
っている。また各ビット線BLは、読み出し時のみオン
になるMOSトランジスタQ5を介してセンスアンプS
Aに接続され、センスアンプSAの出力端子はやはり読
み出し時のみオンになるMOSトランジスタQ6を介し
、更にMOSトランジスタQ を介して入出力線I/O
,I/02に接続されている。ビット線BLには更に、
データ書込み時、選択的に第3の中間電位VM3ま′た
は第1の中間電位VM1をビ7ット線に与えるためのデ
ータ書込み制御回路が設けられている。即ち、ダイオー
ド接続されたMOSトランジスタQ4とキャパシタCは
ボンピング回路を構成する。NORゲートGはデータ判
別回路13 .13 ,・・・をl2 構成している。MOS}ランジスタQ ,Q は、
データ判別回路の出力に応じて第3の中間電位VM3を
選択的にビット線BLに供給する回路を構成している。
まず第1図において、EFROMの全面データの消去動
作を説明すると、まず全てのワード線WL −WL4
に′ビレベル電位を与える。同■ 時に、端子SD ,ビット線に“H“レベル電位l を与える。これによりメモリセルM ,M のドi
t 21 レインの拡散層が′H”レベルとなり、制陣ゲートが“
L“レベルとなる。この結果、これらのメそりセルでF
ovler − N ordhelm ( F −
N ) トンネリングによって浮遊ゲートから基板に
トンネル電流で電子が放出される。即ちしきい値が負方
向に変化し、例えばしきい値約2vの“1”状態となる
。次に、WL に“H“レベルをW L 2にl “L″レベル電位を与える。SD ,およびビッl ト線には“H”レベル電位を与える。これにより、導通
したメモリセルMM のチャネルをとおl1゜ 2l って、メモリセルMM のドレイン拡散層が12’
22 ′H“レベルとなり、制御ゲートは“L゛レベルになる
。この結果、これらメモリセルMMl2゜ 22 でトンネリングによって、浮遊ゲートから拡散層へ電子
が放出される。この様に、ドレイン側から、順にメモリ
セルの電子放出を行う。こうして全面データ消去がなさ
れる。
作を説明すると、まず全てのワード線WL −WL4
に′ビレベル電位を与える。同■ 時に、端子SD ,ビット線に“H“レベル電位l を与える。これによりメモリセルM ,M のドi
t 21 レインの拡散層が′H”レベルとなり、制陣ゲートが“
L“レベルとなる。この結果、これらのメそりセルでF
ovler − N ordhelm ( F −
N ) トンネリングによって浮遊ゲートから基板に
トンネル電流で電子が放出される。即ちしきい値が負方
向に変化し、例えばしきい値約2vの“1”状態となる
。次に、WL に“H“レベルをW L 2にl “L″レベル電位を与える。SD ,およびビッl ト線には“H”レベル電位を与える。これにより、導通
したメモリセルMM のチャネルをとおl1゜ 2l って、メモリセルMM のドレイン拡散層が12’
22 ′H“レベルとなり、制御ゲートは“L゛レベルになる
。この結果、これらメモリセルMMl2゜ 22 でトンネリングによって、浮遊ゲートから拡散層へ電子
が放出される。この様に、ドレイン側から、順にメモリ
セルの電子放出を行う。こうして全面データ消去がなさ
れる。
゛次にデータ書込みは、選択されたワード線に“H゛レ
ベル電位、残りのワード線に第2の中間電位■ゎを与え
、選択されたビット線にデータに応じて第1の中間電位
VM1または第3の中間電位VM3を与える。このとき
、非選択ビット線には、誤書込み防止のために第3の中
間電位VM3を与える。具体的に例えば、第1図のメモ
リセルM14にデータ書込み(“0″書込み)を行う場
合の動作波形は、第2図のようになる。選択されたワー
ド線WL4 (CG4)は″H” レベル(− 2 0
V)となり、他のワード線WL,−WL3 (CG,
〜CG3)およびSD1は第2の中間電位VM2(一?
0V)となる。
ベル電位、残りのワード線に第2の中間電位■ゎを与え
、選択されたビット線にデータに応じて第1の中間電位
VM1または第3の中間電位VM3を与える。このとき
、非選択ビット線には、誤書込み防止のために第3の中
間電位VM3を与える。具体的に例えば、第1図のメモ
リセルM14にデータ書込み(“0″書込み)を行う場
合の動作波形は、第2図のようになる。選択されたワー
ド線WL4 (CG4)は″H” レベル(− 2 0
V)となり、他のワード線WL,−WL3 (CG,
〜CG3)およびSD1は第2の中間電位VM2(一?
0V)となる。
書込み動作が開始すると第1の中間電位VM■は6vに
昇圧される。読み出し時のみオンであるMOS}ランジ
スタQ ,Q のゲート端子C,B1消去時のみオ
ンであるMOSトランジスタQ2のゲート端子Eはこの
間、′ヒ レベルである。従ってビット線BL,BL2
にはまず、第■ 1の中間電位V からMOSトランジスタQ1のM1 しきい値分だけ下がった電位約4vが供給される。
昇圧される。読み出し時のみオンであるMOS}ランジ
スタQ ,Q のゲート端子C,B1消去時のみオ
ンであるMOSトランジスタQ2のゲート端子Eはこの
間、′ヒ レベルである。従ってビット線BL,BL2
にはまず、第■ 1の中間電位V からMOSトランジスタQ1のM1 しきい値分だけ下がった電位約4vが供給される。
一方、人出力線I/O l.:.5V,I/O■はO
Vl となり、書込み用のMOS}ラジスタQ7が、ゲート端
子Dに5Vが与えられてオンする。NORゲートGには
、I/O ,I/02のデータとと■ もに、リングオシレー夕の出力Aが供給される。
Vl となり、書込み用のMOS}ラジスタQ7が、ゲート端
子Dに5Vが与えられてオンする。NORゲートGには
、I/O ,I/02のデータとと■ もに、リングオシレー夕の出力Aが供給される。
このとき、ビット線BL2側のNORゲートGでは信号
Aが伝達されてノードN2の電位が上昇してMOS}ラ
ンジスタQ4がオン、従ってMOSトラジスタQ3がオ
ンになって、非選択のビット線BL に第3の中間電
位V M3 − 1 0 Vが与えられる。
Aが伝達されてノードN2の電位が上昇してMOS}ラ
ンジスタQ4がオン、従ってMOSトラジスタQ3がオ
ンになって、非選択のビット線BL に第3の中間電
位V M3 − 1 0 Vが与えられる。
従って、選択ビット線BLl側のNANDセルについて
みると、メモリセルMll= M13までは制御ゲート
がIOVであり、チャネルは導通してビット線BL,に
第1の中間電位VM1によって約4Vが与えられるから
、これらメモリセルM11〜M13では変化がない。そ
してメモリセルM14では、,制御ゲートが20Vでド
レインが約4V(実際にはメモリセルM11〜Ml3の
チャネルにより電位降下がある)であるため、基板の電
子がF−Nトンネリングにより浮遊ゲートに流入され、
しきい値が正方向に移動して例えば、+3Vとなる。即
ち、″0”書込みが行われる。
みると、メモリセルMll= M13までは制御ゲート
がIOVであり、チャネルは導通してビット線BL,に
第1の中間電位VM1によって約4Vが与えられるから
、これらメモリセルM11〜M13では変化がない。そ
してメモリセルM14では、,制御ゲートが20Vでド
レインが約4V(実際にはメモリセルM11〜Ml3の
チャネルにより電位降下がある)であるため、基板の電
子がF−Nトンネリングにより浮遊ゲートに流入され、
しきい値が正方向に移動して例えば、+3Vとなる。即
ち、″0”書込みが行われる。
この書込み動作の間、ビット線BL2側はMOSトラン
ジスタQ3がオンに保たれ、従ってビット線BL2は中
間電位10Vとなっている。非選択ビット線BL2に沿
うメモリセルM24に着目すると、もしビット線BL2
が“1レベルー0■であったとすると、ワード線WL4
が″H”レベルであるために誤書込みが生じる。しかし
、この実施例では、非選択のビット線BL2は中間電位
?0Vに設定されるから、この様な誤書込みは生じない
。
ジスタQ3がオンに保たれ、従ってビット線BL2は中
間電位10Vとなっている。非選択ビット線BL2に沿
うメモリセルM24に着目すると、もしビット線BL2
が“1レベルー0■であったとすると、ワード線WL4
が″H”レベルであるために誤書込みが生じる。しかし
、この実施例では、非選択のビット線BL2は中間電位
?0Vに設定されるから、この様な誤書込みは生じない
。
第3図は、以上の選択書込み動作説明での第1図の各メ
モリセルの電位関係をまとめて示している。
モリセルの電位関係をまとめて示している。
読み出し動作は、例えばメモリセルM14を読み出す場
合を例にとると、ワード線WL4を0■、他のワード線
WL −WL3を5■とする。これによりメモリセルM
1■〜M13を全てオンさせた状態で、メモリセルM1
4がオンするか(“1゜)またはオフのままか(“0”
)を検出する。
合を例にとると、ワード線WL4を0■、他のワード線
WL −WL3を5■とする。これによりメモリセルM
1■〜M13を全てオンさせた状態で、メモリセルM1
4がオンするか(“1゜)またはオフのままか(“0”
)を検出する。
またこの実施例の回路では、第1の中間電位V の供給
用MOSトランジスタQ8はゲート・Ml ドレインを共通接続して用いている。従って、第1の中
間電位V より高い第3の昇圧電位VM3がM1 ビット線に供給される場合に、第1の中間電位VMl側
に直流パスが形成されることがない。
用MOSトランジスタQ8はゲート・Ml ドレインを共通接続して用いている。従って、第1の中
間電位V より高い第3の昇圧電位VM3がM1 ビット線に供給される場合に、第1の中間電位VMl側
に直流パスが形成されることがない。
本発明は上記実施例に限られない。例えば上記実施例で
は、データ判別回路としてNORゲートを用いたが、第
6図に示すようにNANDゲートとインバータ1に置換
えることができる。また書込みに用いる最も小さい第1
の中間電位を与えるために得た電位6vを用いたが、こ
れは例えば電源電圧V −5Vを用いることもできる
。
は、データ判別回路としてNORゲートを用いたが、第
6図に示すようにNANDゲートとインバータ1に置換
えることができる。また書込みに用いる最も小さい第1
の中間電位を与えるために得た電位6vを用いたが、こ
れは例えば電源電圧V −5Vを用いることもできる
。
CC
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、基板と電荷蓄積層間
でのトンネリングのみを利用して書き込みおよび消去を
可能とし、NANDセルアレイ部における素子分離能力
を向上させるとともに、書き込み時と、消去.時の電圧
を共有して電源数を少なくすることを可能とした高性能
の高密度E2FROMを提供することができる。
でのトンネリングのみを利用して書き込みおよび消去を
可能とし、NANDセルアレイ部における素子分離能力
を向上させるとともに、書き込み時と、消去.時の電圧
を共有して電源数を少なくすることを可能とした高性能
の高密度E2FROMを提供することができる。
第1図は、本発明の一実施例のE2FROMの要部構成
を示す等価回路図、第2図はそのデータ書込み動作を説
明するための信号波形図、第3図は同じく書込み時の各
メモリセルの電位関係を示す図、第4図は同じくメモリ
アレイの構成を示す等価回路図、第5図は同じ< NA
NDセルの構造を示す断面図、第6図は他の実施例のデ
ータ判別回路の構成を示す等価回路図、第7図は半選択
での特性変化を示す特性図、第8図および第9図は従来
技術を説明する図である。 Mlj・・・メモリセル、BL・・・ビット線、WL・
・・ワード線、■ ・・・第1の中間電位、Vl42・
・・第2の中Ml 間電位、■M3・・・第3の中間電位。 A 5VOv
を示す等価回路図、第2図はそのデータ書込み動作を説
明するための信号波形図、第3図は同じく書込み時の各
メモリセルの電位関係を示す図、第4図は同じくメモリ
アレイの構成を示す等価回路図、第5図は同じ< NA
NDセルの構造を示す断面図、第6図は他の実施例のデ
ータ判別回路の構成を示す等価回路図、第7図は半選択
での特性変化を示す特性図、第8図および第9図は従来
技術を説明する図である。 Mlj・・・メモリセル、BL・・・ビット線、WL・
・・ワード線、■ ・・・第1の中間電位、Vl42・
・・第2の中Ml 間電位、■M3・・・第3の中間電位。 A 5VOv
Claims (2)
- (1)半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層さ
れ、電荷蓄積層と基板の間でトンネル電流により電荷の
やりとりをして、書込みおよび消去を行う書替え可能な
メモリセルが複数個ずつ直列接続されたNANDセルを
構成してマトリクス状に配列され、各NANDセルの一
端部のドレインがビット線に接続され、各メモリセルの
ゲートがワード線に接続されて構成される不揮発性半導
体メモリ装置であって、データ書き込み動作時、第1の
中間電位V_M_1と、これより大きい第2の中間電位
V_M_2および第3の中間電位V_M_3を用意し、
選択されたワード線に“H”レベル電位、残りのワード
線に第2の中間電位V_M_2を与え、選択されたビッ
ト線にデータに応じて、第1の中間電位V_M_1また
は第3の中間電位V_M_3を与え、非選択ビット線に
は第3の中間電位V_M_3を与え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。 - (2)各ビット線に、データ書込み時に第1の中間電位
V_M_1を与える中間電位供給回路と、同じくデータ
書込み時に第3の中間電位V_M_3を与える中間電位
供給回路とを備え、第3の中間電位V_M_3 を与える中間電位供給回路はデータを判別する回路によ
り制御されて選択時にビット線に与えられる請求項1記
載の不揮発性半導体メモリ装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5547289A JP2885413B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 不揮発性半導体メモリ装置 |
US07/489,967 US4996669A (en) | 1989-03-08 | 1990-03-07 | Electrically erasable programmable read-only memory with NAND memory cell structure |
KR1019900003043A KR930000818B1 (ko) | 1989-03-08 | 1990-03-08 | Nand 메모리셀 구조를 갖춘 eeprom |
DE4007356A DE4007356C2 (de) | 1989-03-08 | 1990-03-08 | Nichtflüchtige Halbleiterspeicheranordnung |
US07/634,325 US5088060A (en) | 1989-03-08 | 1990-12-26 | Electrically erasable programmable read-only memory with NAND memory cell structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5547289A JP2885413B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 不揮発性半導体メモリ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02235295A true JPH02235295A (ja) | 1990-09-18 |
JP2885413B2 JP2885413B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=12999548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5547289A Expired - Fee Related JP2885413B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 不揮発性半導体メモリ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2885413B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5650959A (en) * | 1994-10-25 | 1997-07-22 | Nkk Corporation | Memory device having virtual ground line |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63268195A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-04 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体メモリ |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP5547289A patent/JP2885413B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63268195A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-04 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体メモリ |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5650959A (en) * | 1994-10-25 | 1997-07-22 | Nkk Corporation | Memory device having virtual ground line |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2885413B2 (ja) | 1999-04-26 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |