JPH03216894A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH03216894A
JPH03216894A JP2011558A JP1155890A JPH03216894A JP H03216894 A JPH03216894 A JP H03216894A JP 2011558 A JP2011558 A JP 2011558A JP 1155890 A JP1155890 A JP 1155890A JP H03216894 A JPH03216894 A JP H03216894A
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JP
Japan
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memory
source
memory transistor
bias
erasing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011558A
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English (en)
Inventor
Osamu Ueda
修 上田
Tatsunori Koshiyou
古庄 辰記
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的にプログラム可能で、かつ電気的に消去
可能な半導体記憶装置に関し、特にフローティングゲー
ト構造を持つEEPROMの消去に関するものである. 〔従来の技術〕 従来から、電気的にプログラム可能で、かつ電気的に消
去可能なE E F R O M (Electric
ally4rasable Programmable
 ROM) として1バイトごとに書換え可能なものが
あったが、近年、全バイト一括消去形EEFROM (
以後、フラッシュEEFROMと呼ぶ)が出現した.こ
のフラッシュEEPROMのメモリセルについては、種
々の構造が学会等で発表されているが、ここでは本発明
の理解を容易にするため、次の2つのタイプについて説
明する。
第2図(a)は例えばアイ エス エス シー シダイ
ジェスト オブ テクニカル へイバーズ(ISSCC
 DIGf!ST OF TECHNICAL PAP
ERS) p.76+Feb. 1987に示されたも
のであり、そのメモリトランジスタQのフローテイング
ゲート11に電子を蓄積するかどうかにより、メモリ情
報“′0”または“l”に対応させるようになっている
.また書込み及び消去時の印加電圧の組合せは同図に示
す通りで、書込みは紫外線消去形EPROMと同じ原理
であり、つまりドレイン近傍での高電圧によるホットエ
レクトロンをコントロールゲート12の高電圧によりフ
ローティングゲート1lに注入させる.消去はトンネル
現象を利用し、ドレイン13の高電圧により、フローテ
ィングゲート11からドレイン方向へ電子を逃がす。
この場合、過消去という現象,つまりドレインl3の高
電圧により電子が必要以上に逃げ、フローティングゲー
ト11がプラス側に帯電する状態になる現象があるが、
第2図(a)のメモリセル構造ではフローティングゲー
ト11はメモリトランジスタQのチャネル上の一部しか
カバーしていないため、フローティングゲート11がプ
ラスに帯電しても、コントロールゲート12の電圧がG
NDレヘルであればドレイン13とソース10は導通し
ない。
ただし、第2図(a)のメモリセル構造の欠点はフロー
ティングゲート11及びコントロールゲートl2の製造
上、マスク合わせ精度の制限から、どうしでもメモリセ
ルサイズが大きくなるということである. 次に第2図(b)に示すアイ イー ディー エムテク
ニカル ダイジェスト(IEDM Technical
 Digest ) p.560. 1987に記載の
メモリセル構造であるが、これは上述の第2図(a)の
メモリ構造におけるサイズが大きくなるという欠点を改
善したものであり、紫外線消去形EPROMと同一構造
を持っており、コントロールゲート12とフローティン
グゲート11がセルファラインで作られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、このメモリセル構造の場合、メモリセルサイ
ズが小さくできる長所を持つが、上述の過消去の問題が
発生することになる.これをもう少し詳しく説明する。
第3図(萄はメモリトランジスタQのコントロールゲー
ト電圧とドレイン電流の■。−■。特性を示すものであ
る.初期特性はグラフAであり、書込みによりフローテ
ィングゲートl1の電子に対応ずる分のしきい値増加に
よりグラフBの特性となる。
次に消去であるが、本来ならフローティングゲート11
から電子が逃げてグラフ八の初期値に戻ることが望まし
いが、消去特性のバラッキにより過度に消去されるメモ
リトランジスタが出てくる.その特性を示すのがグラフ
Cである.この場合メモリトランジスタがデブレッショ
ンタイプになり、コントロールゲート電圧■。がGND
レベルであっても電流が流れる。即ち、ドレイン13と
ソース10が導通したままの状態となる。これは書込み
及び読出しにおけるディスターブ不良の原因となる。
このディテターブ不良を第3図℃)のメモリマトリック
ス回路図を用いて説明する。この回路では、m本のビッ
トラインB,〜B,とn本のワードラインW,〜W7に
マトリックス的にメモリトランジスタQl,Q2・・・
が接続されている,ここで、例えばメモリトランジスタ
Q2が過消去になり、デプレッションタイプになったと
する,トランジスタQ2の共通ビットラインBlは常時
、導通状態となり、書込み時にはビットライン高電圧の
電圧ダウンが生じ、そのビットラインB1につながるメ
モリトランジスタは書込み不良を起こす。
また読出し時にはそのビットラインB1は導通状態しか
読み出せなくなる. このようにメモリサイズの小型化が図れるセルファライ
ンタイプのフラッシュEEFROMでは、過消去により
書込みディスターブ及び読出しディスターブ不良が起こ
る可能性があるという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、過消去による読出しディスターブ不良を防止
できる、メモリサイズの小さい半導体記憶装置を得るこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る半導体記憶装置は、メモリセルを構成す
るメモリトランジスタを、そのコントロールゲートとフ
ローティングゲートとをセルファラインで形成したもの
とし、かつ該メモリトランジスタのソース側にバイアス
発生回路を設け、読出し動作時のみ上記メモリトランジ
スタにソースバイアスが印加されるようにしたものであ
る。
〔作用〕
この発明においては、メモリトランジスタのソース側に
、読出し動作時のみにソースバイアスを発生するバイア
ス発住回路を設けたから、読み出し時にはメモリトラン
ジスタのソース側に電圧が印加され、過消去によりデプ
レッシジンタイプになったメモリトランジスタが実効的
にエンハンスメントタイプのトランジスタとなり、読出
しディスターブ不良を解消することができる。
また上記メモリトランジスタのコントロールゲートとフ
ローティングゲートとをセルファラインで形成している
ため、マスク合わせの余裕が不必要でメモリサイズを小
さくできる. 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する. 第l図は本発明の一実施例による半導体記憶装置のメモ
リセルを示す回路図であり、図において、B,〜B鴎は
ビ・冫トライン、Wl−Wrlはワードラインで、これ
らのm本のビットライン81〜Bg+とn本のワードラ
インWl−Wnはマトリックス的に配置され、それぞれ
の交点にはメモリトランジスタQ1〜Qnが接続されて
いる。またこれらのメモリトランジスタQ1〜Qnはそ
のコントロールゲートとフローティングゲートとがセル
ファラインにより形成されており、これらの構成は従来
例と全く同じものである. そして上記メモリトランジスタQ1〜Qnの共通ソース
10側には、消去用高電圧回路2と並列接続のソースバ
イアス発生回路3が設けられており、このソースバイア
ス発生回路3は読出し動作時のみソースバイアスを発生
するよう構成されている. 次に動作について説明する。
メモリトランジスタQがセルファラインタイプであるフ
ラッシュEEPROMでは、消去時一般的に消去用高電
圧回路2によりメモリトランジスタQのソース10に高
電圧を印加して消去を行う.この時、トンネル現象が起
こる程度、例えば十数Vの電圧が印加されるが、全メモ
リセルの中で最も消去の速いセルのトランジスタが過消
去した時点で、即ちデブレンションタイプになった時点
でそのメモリトランジスタを通してビットラインに電流
が流れ、自動的に消去用高電圧の電圧レベルがダウンし
て消去動作がストツブする.その他のメモリトランジス
タは製造バラッキにより多少変動があるものの、ほぼ全
メモリトランジスタはデブレッションタイプになる直前
の状態になっており、結局、メモリトランジスタのしき
い値の分布は、例えば−0.3V付近から+0.5V付
近にわたる分布となる。
次に読出動作について説明する. メモリトランジスタのソース10側に上述の消去用高電
圧回路2と並列してソースバイアス発生回路3が接続さ
れているので、読出し時には、ソースバイアス発生回路
3がバイアス電圧を発生し、上記メモリトランジスタQ
はそのソース側のバイアス電圧により実効的にバンクゲ
ートバイアスが印加された状態になる.つまりメモリト
ランジスタの実効的しきい値が上昇する。ここでソース
バイアスのバイアス値は上述のデプレッション状態のメ
モリトランジスタのしきい値である−〇.3■がプラス
になるように設定しており、約1〜2■になると考えら
れる. このように本実施例では、メモリトランジスタQのソー
ス側に、読出し動作時のみソースバイアスを発生するバ
イアス発生回路3を設けたので、読出し時には過消去状
態のメモリトランジスタが実質的にデブレッションタイ
プからエンハンスメントタイプになり、前述の読出しデ
ィスターブ不良が解消されることになる. また上記メモリトランジスタQのコントロールゲートと
フローティングゲートとをセルファラインで形成してい
るため、マスク合わせの余裕が不必要となり、メモリサ
イズの小型化が可能となる。
なお、この実施例では半導体記憶装置として全メモリセ
ルー括消去形フラッシュEEPROMについて説明した
が、これはビットラインごとに一括消去可能なフラッシ
ュEEFROMでもよ《、この場合は、メモリトランジ
スタのソース側は1べて共通ではないため、ビットライ
ンごとに、滓去用高電圧回路及びソースバイアス発生回
路をRけた構成となるが、上記実施例と同様の効果を潰
する。
また、上記実施例では、消去時ソース側を高1圧にした
が、これはドレイン側を高電圧にして消去するようにし
てもよい。ただしその場合でも上記ソースバイアス発生
回路3は常にソース側とする。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係る半導体記憶装置によれば、
メモリトランジスタのソース側に読出し時のみソースバ
イアスを発生するバイアス発生回路を設けたので、読出
し時には過消去状態のメモリトランジスタのデプレッシ
ョン側しきい値がエンハンスメント側に変化することと
なり、読出しディスターブ不良を解消できる効果がある
.また上記メモリトランジスタのコントロールゲートと
フローティングゲートとをセルファラインで形成してい
るため、マスク合わせの余裕が不必要となりメモリサイ
ズを小型化することができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるソースバイアス発生回
路を設けたフラッシュEEFROMの回路構成図、第2
図は該フラッシュEEPROMのメモリセルの断面構造
図、第3図は従来のフラッシュEEPROMにおける問
題点を説明するための図である。 2・・・消去用高電圧回路、3・・・ソースバイアス発
生回路、10・・・ソース、11・・・フローティング
ゲート、12・・・コントロールゲート、13・・・ド
レイン、Q・・・メモリトランジスタ、B.=Bm・・
・ビットライン、W,〜Wn・・・ワードライン。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のビットラインと複数のワードラインがマト
    リックス状に配置され、該両ラインの交点にメモリトラ
    ンジスタが接続してある半導体記憶装置において、 上記メモリトランジスタを、そのコントロールゲートと
    フローティングゲートとをセルファラインにより形成し
    たものとし、 上記メモリトランジスタの共通ソースに、読出し動作時
    のみソースバイアスを発生するバイアス発生回路を設け
    たことを特徴とする半導体記憶装置。
JP2011558A 1990-01-19 1990-01-19 半導体記憶装置 Pending JPH03216894A (ja)

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