JPH0314272A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
不揮発性半導体記憶装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
定的には、メモリセルとしていわゆるフローティングゲ
ート型のトランジスタを用いた電気的に書換え可能な不
揮発性半導体記憶装置に関する。
VLSI CIRCUITS、DIGESTOF
TECHNICAL PAPER3,第81頁〜第
82頁に示された従来の不揮発性半導体記憶装置のメモ
リセルアレイの中の4つのメモリセルの回路図とその書
込電圧印加条件を示す図である。また、第7図は、第6
図に用いられているメモリセルの断面図である。このメ
モリセルは、選択トランジスタとメモリトランジスタを
1つにしているため、コントロールゲートがソース方向
に延びて選択トランジスタの役目を果たしている。
ム時に書込阻止電圧を印加する必要がある。
、行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配置され
、メモリセルアレイを構成している。
、各行にはワード線が設けられる。第6図には、メモリ
セル1,3の列に対してビット線5が設けられ、メモリ
セル2.4の列に対してビット線6が設けられる。そし
て、ビット線5にはメモリセル1,3の各ドレインが接
続され、ビット線6にはメモリセル2,4の各ドレイン
が接続される。また、メモリセル1.2の行に対しては
ワド線7が設けられ、メモリセル3,4の列に対しては
ワード線8が設けられる。そして、ワード線7はメモリ
セル1,2の各コントロールゲートに接続され、ワード
線8はメモリセル3,4の各コントロールゲートに接続
される。メモリセル1〜4の各ソースは、ソース線9に
接続される。なお、第6図に示す書込電圧印加条件は、
消去(“1”書込み)をメモリセル1〜4に対して行な
い、プログラム(“0“書込み)をメモリセル2に対し
て行なった場合について示しである。
、それぞれ、コントロールゲート10と、フローティン
グゲート11と、ドレイン12と、ソース13と、半導
体基板14と、トンネル酸化膜15と、ドレイン電極1
6と、コントロールゲート電極17と、ソース電極18
とを備えている。
6に接続され、コントロールゲート電極17はワード線
7または8に接続され、ソース電極18はソース線9に
接続される。
作を説明する。不揮発性半導体記憶装置においては、一
般に、消去、プログラム、読出しの3つの基本動作があ
る。
路では、消去動作をチップ単位で行なう。
る全メモリセルに対して一括して消去動作を行なうので
ある。そこで、チップ内の全ワード線7,8に高電圧V
T)T)を印加し、全ビット線5゜6にOVを印加し、
ソース線9をフローティング状態に保つ。この状態で、
メモリセル1. 2. 3および4のそれぞれのドレイ
ン12とコントロールゲート10との間に高電圧Vl)
pが印加されるため、ドレイン12とフローティングゲ
ート11との間のトンネル酸化膜15に高電界が生じる
。
ト11にトンネル酸化膜を通して電子がトンネルし、フ
ローティングゲート11に蓄積される。この結果、コン
トロールゲート10から見た全メモ1八セル1,2.3
および4のしきい値電圧は消去動作前に比べて高くなる
(”1”が書込まれる)。
従来回路では、プログラム動作をページ111位(ワー
ド線中位)で行なう。ここでは、ワド線7か選択され、
それにつながるメモリセル2に0”が書込まれ、他のメ
モリセル1,3および4は状態が変化しない場合につい
て説明する。
書込阻止電圧v、 N 11が印加され、ビット線5に
書込阻止電圧V+ N Hが印加され、ビット線6に高
電圧Vppが印加され、ソース線9がフローティングゲ
ート状態に保たれる。この状態で、メモリセル2のコン
トロールゲート10とドレイン12との間に高電圧vp
pが印加されるため、フローティングゲート11とドレ
イン12との間に高電界が生じる。この高電界によりフ
ローティングゲート11からドレイン12にトンネル酸
化膜15を通して電子がトンネルし、フローティングゲ
ート11は電子の空乏状態になる。この結果、コントロ
ールゲートから見たメモリセル2のしきい値電圧はプロ
グラム前に比べて低くなる(“0”、が書込まれる)。
レイン12との間にはそれぞ°れ(VINN 0V)
l (Vl)T) VINH)の電圧が印加される
が、メモリセル2における高電圧VpT)に比べると十
分小さいため、しきい値電圧の変動は無視できるほど小
さい。メモリセル3ではコントロールゲート10および
ドレイン12ともに書込阻止電圧VIN□が印加される
ため、電位差がなく、シきい値電圧の変動はない。つま
り、メモリセル1,3および4は状態が変化しない。
ルのドレインからソースに電流が流れるかどうかをビッ
ト線に接続されたセンスアンプ(図示せず)で検出する
ことにより行なう。電流が流れる場合が“0”、流れな
い場合が1”である。ここでは、メモリセル2に書込ま
れている情報を読出す場合について説明する。選択ワー
ド線7に電源電圧程度の電圧が印加され、非選択ワード
線8にOVが印加され、ビット線6に1〜2■程度の続
出電圧が印加され、ビット線5にOVが印加され、ソー
ス線9にOVが印加される。メモリセル2に0”が書込
まれている場合(メモリセルのしきい値電圧が低い場合
)は、フローティングゲート11の下にチャネルが形成
されており、選択ワード線7の電圧によりコントロール
ゲト10の下にもチャネルが形成されるため、ビット線
6に続出電圧が印加されれば、ドレイン12よりソース
13に電流が流れる。メモリセル2に“1”が書込まれ
ている場合(メモリセルのしきい値電圧が高い場合)は
、フローティングゲート1]−の下にチャネルが形成さ
れておらず、選択ワード線7の電圧によりコントロール
ゲートの下にチャネルが形成されても、電流は流れない
。
去をチップ−括に行ない、その後プログラムをページ単
位で行なっている。たとえば、512本のワード線を持
つメモリセルアレイを考えた場合、消去を512ワード
線−括に行なった後、プログラムを1ページ(ワード線
)単位で行なうため、非選択メモリセルは最大512回
の書込阻止ができなければならない。つまり、第6図に
お0 けるメモリセル4の条件(Vpp−VI N H)か5
11回、メモリセル1の条件(VINN OV)が1
回である。
がチップ単位でしか行なえず、また、非選択メモリセル
の書込阻止回数もワード線の本数分必要であることから
非常に多い。そのため、書込阻止電圧の変動に対するマ
ージンが極めて小さいという問題点があった。すなわち
、非選択メモリセルの書込阻止回数のうちの1回でも書
込阻止電圧が変動すると、非選択メモリセルの情報が破
壊されてしまうので、書込阻止電圧の電圧値を極めて正
確に規定する必要があった。
れたもので、消去がセクタ単位(ワード線数本分単位)
で行なえるとともに、プログラム時の非選択メモリセル
の書込阻止回数を減少することができる不揮発性半導体
記憶装置を提供することを目的とする。
び列方向に沿ってマトリクス状に配置された複数のメモ
リセルトランジスタを有し、かつ所定行ごとに複数のセ
クタに分割されたメモリセルアレイを備えている。各メ
モリセルトランジスタは、ドレインと、ソースと、コン
トロールゲートと、フローティングゲートとを有してい
る。さらに、この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は
、メモリセルアレイの各行ごとに設けられ対応する行の
メモリトランジスタのコントロールゲートに接続された
複数のワード線と、メモリセルアレイの各列ごとに設け
られた複数の主ビット線と、メモリセルアレイの各セク
タの各列ごとに設けられ、対応するセクタおよび列のメ
モリセルトランジスタのドレインか接続された複数の副
ビット線と、副ビット線ごとに所定個ずつ設けられ、そ
のドレインが対応する列の主ビット線に接続されそのソ
スか対応する副ビット線に接続された複数のセクタ選択
用トランジスタと、メモリセルアレイの2 各セクタごとに設けられ対応するセクタのセクタ選択用
トランジスタのゲートに接続された複数のセクタ選択線
を備えている。
応するセクタおよび列のメモリセルトランジスタのドレ
インに接続されるとともに、隣接する列のメモリセルト
ランジスタのソースに接続される。
所定行ごとに複数のセクタに分割し、各セクタにセクタ
選択用トランジスタを設けてセクタ単位で消去ができる
ようにするとともに、書込阻止電圧を選択メモリセルの
属するセクタの非選択メモリセルにのみ印加できるよう
にし、それによって各メモリセルの書込阻止回数を減少
させるようにしている。
イの一部の構成を示す図である。具体的3 には、第1図は、8つのメモリセルの回路図とその書込
電圧条件を示している。図において、メモリセル1.
2. 3.4. 28.29. 30および31は、行
方向および列方向に沿ってマ!・リクス状に配置されて
いる。各メモリセルは、第7図に示すようなフローティ
ングゲート型のトランジスタによって構成されている。
8. 32および33が設けられている。各ワード線は
、対応する行の各メモリセルのコントロールゲートに接
続されている。また、メモリセルアレイの各列には主ビ
ット線23および24が設けられている。ここで、第1
図のメモリセルアレイは、所定の行ごとに複数のセクタ
に分けられている。第1図では、ワード線7および8を
含む第1のセクタと、ワード線32および33を含む第
2のセクタの2つのセクタを示している。各セクタには
、各列ごとにセクタ選択用トランジスタ19,20.3
4および35が設けられている。また、各セクタの各列
には副ビット線21,22.36および37が設置4 けられている。各セクタ選択用l・ランジスタは、それ
ぞれ、そのドレインが対応する列の主ビット線に接続さ
れ、そのソースが対応する列の副ビット線に接続される
。たとえば、セクタ選択用トランジスタ19は、そのド
レインか対応する列の主ビット線23に接続され、その
ソースが対応する列の副ビット線2]に接続される。ま
た、各セクタには、セクタ選択線25および38が設け
られ、対応するセクタに属するセクタ選択用トランジス
タのゲートに接続されている。すなわち、セクタ選択線
25はセクタ選択用トランジスタ19および20の各ゲ
ートに接続され、セクタ選択線38はセクタ選択用トラ
ンジスタ34および35の各ゲートに接続されている。
されている。
クタを選択セクタ、メモリセル28,29.30および
3]を含むセクタを非選択セクタとして説明する。
で行なうことができる。そこで、選択セクタのセクタ選
択線25に高電圧VT)T)あるいは5Vが印加され、
選択セクタ内の全ワード線7および8に高電圧vppが
印加され、主ビット線23および24にOVか印加され
、ソース線9がフローティングゲート状態あるいはOV
に保たれる。
択セクタの全ワード線32および33にはOvが印加さ
れる。この状態で、セクタ選択用トランジスタ]9およ
び20はオン状態であるため、副ビット線21および2
2は主ビット線23および24と同電位のOVになる。
とコントロールゲート10の間に高電圧VpI)が印加
されるため、従来例と同様に、メモリセル1. 2.
3および4のしきい値電圧は消去動作前に比べて高くな
る。また、非選択セクタはセクタ選択線38がOVであ
り、ワード線32および33もOVであるため、メモリ
セルの状態に変化はない。
、従来例と同様にページ単位(ワード線単位)で行なわ
れる。そこで、ここではメモリセル2に”O”を書込み
、他のメモリセル1,3および4は状態が変化しない場
合について説明する。
ド線7にOvが印加され、非選択ワード線8に書込阻止
電圧VI N Hが印加され、主ビット線23に書込阻
止電圧V、N□が印加され、主ビット線24に高電圧v
ppが印加され、ソース線9がフローティング状態に保
たれる。このとき、非選択セクタのセクタ選択線38お
よび非選択セクタの全ワード線32および33はOVで
ある。
オン状態であるため、副ビット線21は主ビット線23
と同じ電圧VI N Hになり、副ビット線22は主ビ
ット線24と同じ電圧VpT)になる。そこで、メモリ
セル2のコントロールゲート10とドレイン12との間
に高電圧VpI)が印加されるため、従来例と同様に、
メモリセル2のし7 きい値電圧は低くなる。他のメモリセル1,3および4
も従来例と同じ電圧条件になるため、しきい値電圧の変
動はない。また、非選択セクタのセクタ選択線38はO
V、ワード線32および33もOvであるため、メモリ
セルの状態に変化はない。
ル2の情報を読出す場合について説明する。セクタ選択
線25に電源電圧程度の電圧が印加され、選択ワード線
7に電源電圧程度の電圧が印加され、非選択ワード線8
にOvが印加され、主ビット線23にOVが印加され、
副ビット線24に1〜2■程度の続出電圧が印加され、
ソース線9にOvが印加される。この状態で、セクタ選
択トランジスタはオン状態であるため、副ビット線22
には主ビット線24と同じ続出電圧が印加される。この
ため、従来例と同様にメモリセル2の情報が読出される
。また、非選択のセクタでは、セクタ選択線38か0■
であるため、非選択セクタの副ビット線36および37
は主ビット線238 および24につながらない。
たセクタだけに消去、プログラムが行なわれるため、セ
クタ単位の消去が可能になり、また、非選択セクタの副
ビット線とワード線には電圧が一切印加されないため、
非選択セクタ内のメモリセルの書込阻止回数は1セクタ
に含まれるワード線の本数分だけになる。たとえば、1
セクタのワード線の本数が8本であれば、非選択メモリ
セルは最大8回の書込阻止ができればよいため、書込阻
止電圧の電圧変動に対するマージンが2桁程度拡がる。
の本数は1本だけであるため、ビット線の浮遊容量は従
来に比べて減少する。そのため、読出速度が速くなる。
よび24はアルミニウム等の金属線あるいは多結晶シリ
コンによって構成されるが、副ビット線2]、、22.
36および37は、不純物拡散層で構成されるのが集積
度を向上させる点で好 9 ましい。しかしながら、副ビット線を不純物拡散層で構
成した場合、その抵抗値が金属線等に比べて大きいため
、メモリセルの読出速度が、その配置される位置によっ
て差が生じるという問題点がある。すなわち、メモリセ
ルの読出速度は、セクタ選択用トランジスタから離れて
配置されるものほど遅くなる。
問題点を解消するために考案されたこの発明の第2の実
施例の構成を示す図である。なお、この第2図は、メモ
リセルアレイにおける1つのセクタの構成を示している
。図において、セクタ内の各列には、セクタ選択用トラ
ンジスタが2個ずつ設けられている。すなわち、メモリ
セル1および3対応する列には2つのセクタ選択用トラ
ンジスタ19および19′が設けられ、メモリセル2お
よび4に対応する列にはセクタ選択用トランジスタ20
および20′が設けられている。セクタ内の各列におい
て、これら2個のセクタ選択用トランジスタは、好まし
くは、対応する副ビット0 線の一端および他端に配置される。たとえば、セクタ選
択用トランジスタ19は副ビット線21の一端に配置さ
れ、セクタ選択用トランジスタ19′は副ビット線21
の他端に配置される。また、セクタ選択用トランジスタ
21は副ビット線22の一端に配置され、セクタ選択用
トランジスタ20′は副ビット線22の他端に配置され
る。そして、新たに追加されたセクタ選択用トランジス
タ19′および20′に対してセクタ選択線25′が設
けられ、このセクタ選択線25′は対応するセクタ選択
用トランジスタ19′および20′の各ゲートに接続さ
れる。なお、同一セクタ内におけるセクタ選択線25お
よび25′ は、図示しないが1本にまとめられ、同一
のセクタ選択信号が与えられる。その他の構成は、第1
図に示す実施例と同様であり、相当する部分には同一の
参照番号を付しておく。
の位置にあっても対応する主ビット線と当該選択メモリ
セルとの間に生じる副ビット線に1 よる抵抗値がほぼ同一になるため、続出速度のばらつき
が緩和される。なお、この第2図に示す実施例は、前述
した第1図の実施例が奏する効果と同様の効果ももちろ
ん奏する。
て2個のセクタ選択用トランジスタを設けるようにした
が、3個以上のセクタ選択用トランジスタを設けるよう
にしてもよい。また、第2図の実施例では、同一セクタ
内の同一列について、2個のセクタ選択用トランジスタ
を対応する副ビット線の一端および他端に配置するよう
にした。
ることができるが、もちろんその他の位置に配置しても
よく、この場合であっても続出速度のばらつき低減効果
を得ることができる。このことは、同一セクタ内の同一
列に3個以上のセクタ選択用トランジスタを設ける場合
についても同様である。
ルアレイを駆動するための周辺回路の構2 成を示すブロック図である。なお、これらの構成は、1
チツプに搭載されている。図において、外部から入力さ
れたアドレスデータは、アドレスバッファ40を介して
ロウデコーダ41およびコラムデコーダ42に与えられ
る。これによって、メモリセルアレイ43におけるワー
ド線、主ビット線およびセクタの選択が行なわれる。な
お、S1図または第2図に示す実施例は、このメモリセ
ルアレイ43内の一部の構成を示したものである。
4を介して書込ドライバ45に与えられる。
された主ビット線に当該データを与える。
れる。このとき、高電圧スイッチ41および46は、高
電圧発生回路47によって発生される高電圧VpI)を
、アドレスバッファ40からのアドレスによって指定さ
れる特定のワード線および主ビット線に印加する。続出
時においては、ロウデコーダ41およびコラムデコーダ
42によっ3 て選択されたメモリセルに記憶されたデータがセンスア
ンプ45によって増幅された後、■10バッファ44を
介して外部へ出力される。なお、制御回路48は、バッ
ファ49を介して外部から与えられるコントロール信号
に基づいて、種々のタイミング信号を発生し、それによ
ってアドレスバッファ40.ロウデコーダ/高電圧スイ
ッチ41゜I10バッファ44.センスアンプ/書込ド
ライバ45および高電圧発生回路47の動作を制御する
。
、各メモリセルトランジスタのソースを1本のソース線
9に接続するための配線を施さなければならない。その
ため、配線工程か複雑になるとともに、その配線によっ
て回路面積の増大を招くという問題点がある。
じる上記のような問題点を解消するために考案されたこ
の発明の第3の実施例の構成を示す図である。なお、こ
の第4図は、メモリセルア4 レイ内の1セクタの構成を示している。図において、こ
の実施例では第1図または第2図に示されるようなソー
ス線9は設けられていない。その代わりに、各メモリセ
ル1. 2. 3および4は、それぞれそのソースが、
隣接する列の副ビット線に接続されている。たとえば、
第4図では、メモリセル1および3の各ソースは、同一
セクタ内で隣接する列の副ビット線22に接続されてい
る。もちろん、この副ビット線22は、対応する列のメ
モリセル2および4の各ドレインが接続されている。そ
の他の構成は、第2図に示す実施例と同様であり、相当
する部分には同一の参照番号を付しておく。
同一セクタ内の成る列のメモリセルが選択されたときは
、その列に属する副ビット線のみが副ビット線として作
用し、その他の副ビット線はソース線として作用する。
か、あるいはソース線として機能させるかを切換えるた
めの切5 換回路が必要になる。
動するだめの周辺回路の構成を示すブロック図である。
プ内に搭載されている。この第5図に示す装置は、選択
されたセクタ内における各副ビット線を副ビット線とし
て機能させるかソース線として機能させるかを切換える
ためのソース線/ビット線切換回路50か設けられてい
る。その他の構成は、第3図に示す装置と同様である。
2によって選択された主ビット線をフローティング状態
にし、かつその他の非選択主ビット線を接地することに
より、上記の切換えを行なう。具体的には、各主ビット
線と接地との間に介挿され、かつコラムデコーダ42の
出力に応答してオン、オフするトランジスタによって構
成されている。
ルトランジスタのソースに対しては配線6
Claims (2)
- (1)不揮発態様で情報を記憶し、かつ電気的に書換え
可能な不揮発性半導体記憶装置であって、 行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配置された
複数のメモリセルトランジスタを有し、かつ所定行ごと
に複数のセクタに分割されたメモリセルアレイを備え、 前記メモリセルトランジスタは、ドレインと、ソースと
、コントロールゲートと、フローティングゲートとを有
しており、 さらに、前記メモリセルアレイの各行ごとに設けられ、
対応する行の前記メモリセルトランジスタの前記コント
ロールゲートに接続された複数のワード線、 前記メモリセルアレイの各列ごとに設けられた複数の主
ビット線、 前記メモリセルアレイの前記各セクタの各列ごとに設け
られ、対応するセクタおよび列の前記メモリセルトラン
ジスタのドレインが接続された複数の副ビット線、 前記副ビット線ごとに所定個ずつ設けられ、そのドレイ
ンが対応する列の前記主ビット線に接続され、そのソー
スが対応する前記副ビット線に接続された複数のセクタ
選択用トランジスタ、および 前記メモリセルアレイの前記各セクタごとに設けられ、
対応するセクタの前記セクタ選択用トランジスタのゲー
トに接続された複数のセクタ選択線を備える、不揮発性
半導体記憶装置。 - (2)不揮発態様で情報を記憶し、かつ電気的に書換え
可能な不揮発性半導体記憶装置であって、 行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配置された
複数のメモリセルトランジスタを有し、かつ所定行ごと
に複数のセクタに分割されたメモリセルアレイを備え、 前記メモリセルトランジスタは、ドレインと、ソースと
、コントロールゲートと、フローティングゲートとを有
しており、 さらに、前記メモリセルアレイの各行ごとに設けられ、
対応する行の前記メモリセルトランジスタの前記コント
ロールゲートに接続された複数のワード線、 前記メモリセルアレイの各列ごとに設けられた複数の主
ビット線、 前記メモリセルアレイの前記各セクタの各列ごとに設け
られ、対応するセクタおよび列の前記メモリセルトラン
ジスタのドレインおよび隣接する列の前記メモリセルト
ランジスタのソースが接続された複数の副ビット線、 前記副ビット線ごとに所定個ずつ設けられ、そのドレイ
ンが対応する列の前記主ビット線に接続され、そのソー
スが対応する前記副ビット線に接続された複数のセクタ
選択用トランジスタ、および 前記メモリセルアレイの前記各セクタごとに設けられ対
応するセクタの前記セクタ選択用トランジスタのゲート
に接続された複数のセクタ選択線を備える、不揮発性半
導体記憶装置。
Priority Applications (2)
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JP15088489A JP2504831B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 不揮発性半導体記憶装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15088489A JP2504831B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 不揮発性半導体記憶装置 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2504831B2 (ja) |
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