JPH04298079A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH04298079A
JPH04298079A JP3087689A JP8768991A JPH04298079A JP H04298079 A JPH04298079 A JP H04298079A JP 3087689 A JP3087689 A JP 3087689A JP 8768991 A JP8768991 A JP 8768991A JP H04298079 A JPH04298079 A JP H04298079A
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JP
Japan
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memory
transistor
selection
transistors
gate electrodes
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Application number
JP3087689A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Yamada
裕康 山田
Shingo Yamauchi
愼吾 山内
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04298079A publication Critical patent/JPH04298079A/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce an area for obtaining large capacity and high density of components by series-connecting a plurality of memory cells composed of the in parallel connected transistors for selection and transistors for memory and providing switching elements on both sides. CONSTITUTION:The transistors for selection CTR 1 to CTR 4 are composed of four pieces of selection gate electrodes CG 1 to CG 4, n<-> high-doped regions 142 to 146, channel regions 152 to 155 and a second insulating layer 16. Then, the switching elements STR 1, STR 2 are composed of two pieces of control electrodes SG 1, SG 2, n<-> high-doped regions 141 to 147, channel regions 151, 156 and a second insulating layer 16. Accordingly, a semiconductor layer 13 having n<-> high-doped regions 141 to 147 and channel regions 151 to 156 can be jointly owned by the transistors for memory MTR 1 to 4 the transistors for selection CTR 1 to CTR 4 and the switching elements STR 1, STR 2 so that a memory area can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は選択用トランジスタとメ
モリ用トランジスタよりなる半導体記憶装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device comprising a selection transistor and a memory transistor.

【0002】0002

【従来の技術】図14は従来の半導体記憶装置を示す。 即ち、nチャネル形MNOS素子よりなるメモリ用トラ
ンジスタMTRとMOS素子よりなるスイッチング用ト
ランジスタSTRが直列に接続されてメモリセルが構成
され、このメモリセルがマトリクス状に接続されてメモ
リアレイが構成される。而して、メモリ用トランジスタ
MTRのゲートおよびスイッチング用トランジスタST
Rのゲートに接続されたゲート線GLにゲート電圧を印
加し、メモリセルのソースおよびドレインに接続された
データ線にデータ信号を印加して所定のメモリセルのメ
モリ用トランジスタMTRに書込み/消去を行っていた
2. Description of the Related Art FIG. 14 shows a conventional semiconductor memory device. That is, a memory transistor MTR made of an n-channel MNOS element and a switching transistor STR made of a MOS element are connected in series to form a memory cell, and these memory cells are connected in a matrix to form a memory array. . Thus, the gate of the memory transistor MTR and the switching transistor ST
A gate voltage is applied to the gate line GL connected to the gate of R, and a data signal is applied to the data line connected to the source and drain of the memory cell to write/erase data into the memory transistor MTR of a predetermined memory cell. I was going.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶装置では、メモリセルとして1個のメモリ用
トランジスタMTRに直列に接続された1個のスイッチ
ング用トランジスタSTRを必要とするため、面積が大
きくなり、高集積化した大容量の半導体記憶装置には適
さなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional semiconductor memory device requires one switching transistor STR connected in series to one memory transistor MTR as a memory cell, so the area is large. Therefore, it was not suitable for highly integrated, large-capacity semiconductor storage devices.

【0004】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、面積を縮小でき、大容量化、高集積化に適した半導
体記憶装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device which can be reduced in area and is suitable for large capacity and high integration.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、選択用トランジスタとメモリ用トランジス
タとを並列に結合してなるメモリセルを複数個直列に接
続し、両側にスイッチング素子を設けたことを特徴とす
るものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention connects a plurality of memory cells in series, each consisting of a selection transistor and a memory transistor connected in parallel, and has switching elements on both sides. It is characterized by the fact that it has been provided.

【0006】[0006]

【作用】上記手段により、選択用トランジスタをメモリ
用トランジスタと並列に結合してメモリセルを構成する
ことにより、選択時のメモリセルは選択用トランジスタ
を介して電流が流れる。また、メモリセルの読出し時は
メモリ用トランジスタのゲートを接地レベルにしておく
ことにより、非選択時にメモリ用トランジスタが消去状
態ならメモリ用トランジスタのチャネルを通って電流が
流れ、非選択時にメモリ用トランジスタが書込み状態な
ら電流が流れない。従って、多数のメモリセルに対して
1対のスイッチング素子のみで半導体記憶素子を形成で
きるため、面積の縮小化を図ることができる。
According to the above means, a selection transistor is connected in parallel with a memory transistor to form a memory cell, so that a current flows through the selection transistor in the memory cell when selected. Furthermore, when reading a memory cell, by keeping the gate of the memory transistor at ground level, if the memory transistor is in the erased state when not selected, current flows through the channel of the memory transistor, and when not selected, the memory transistor If is in the write state, no current will flow. Therefore, since a semiconductor memory element can be formed with only one pair of switching elements for a large number of memory cells, the area can be reduced.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0008】図1は本発明の一実施例で、MNS素子よ
りなる4ビット/セルNAND型のEEPROMを示す
。すなわち、例えばガラス等の絶縁基板11上には例え
ばAl等よりなる4個のメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3,MG4が形成され、この4個のメモリゲー
ト電極MG1,MG2,MG3,MG4および前記絶縁
基板11上にはSi/N比が化学量論比(0.75)よ
りも大きい、例えば0.85〜1.1の窒化シリコンよ
りなる第1の絶縁層12が形成される。前記第1の絶縁
層12上には例えばポリシリコン等よりなり、厚さ50
0〜1500オングストロームの半導体層13が形成さ
れている。この半導体層13にはn+ 高濃度領域14
1,142,143,144,145,146,147
及びチャネル領域151,152,153,154,1
55,156が形成される。前記半導体層13および第
1の絶縁層12上には例えばSiO2 等の第2の絶縁
層16が形成され、この第2の絶縁層16上には4個の
選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4および
2個の制御ゲート電極SG1,SG2が形成される。こ
の4個の選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG
4,2個の制御ゲート電極SG1,SG2および第2の
絶縁層16上には例えばSiO2 等の第3の絶縁層1
7が形成され、この第3の絶縁層17上には例えばAl
等よりなるドレイン電極Dおよびソース電極Sが両端の
n+ 高濃度領域141,147にそれぞれ対応して接
続されて形成される。前記4個のメモリゲート電極MG
1,MG2,MG3,MG4,前記4個の選択ゲート電
極CG1,CG2,CG3,CG4,及び2個の制御ゲ
ート電極SG1,SG2はそれぞれチャネル領域151
,152,153,154,155,156に対応して
形成される。前記4個のメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3,MG4,n+ 高濃度領域142,143
,144,145,146,チャネル領域152,15
3,154,155および第1の絶縁層12より4個の
メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,
MTR4が構成される。この場合、Si/N比が化学量
論比よりも大きい窒化シリコンより形成された絶縁層1
2は電子または正孔を捕獲してVGS−IDS特性がヒ
ステリシス特性を示すメモリ機能を有する。前記4個の
選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4,n+
 高濃度領域142,143,144,145,146
,チャネル領域152,153,154,155および
第2の絶縁層16より選択用トランジスタCTR1,C
TR2,CTR3,CTR4が構成される。前記2個の
制御ゲート電極SG1,SG2,n+ 高濃度領域14
1,142,146,147,チャネル領域151,1
56および第2の絶縁層16より制御用トランジスタ(
スイッチング素子)STR1,STR2が構成される。 したがって、n+ 高濃度領域141〜147およびチ
ャネル領域151〜156を有する半導体層13はメモ
リ用トランジスタMTR1〜MTR4、選択用トランジ
スタCTR1〜CTR4および制御用トランジスタST
R1,STR2に共有できるため、メモリセル面積を縮
小でき、大容量化、高集積化ができる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, which is a 4-bit/cell NAND type EEPROM made of MNS elements. That is, on the insulating substrate 11 made of glass or the like, there are four memory gate electrodes MG1, MG made of Al or the like.
2, MG3, MG4 are formed, and on these four memory gate electrodes MG1, MG2, MG3, MG4 and the insulating substrate 11, the Si/N ratio is larger than the stoichiometric ratio (0.75), for example. A first insulating layer 12 made of silicon nitride with a thickness of 0.85 to 1.1 is formed. The first insulating layer 12 is made of, for example, polysilicon and has a thickness of 50 mm.
A semiconductor layer 13 having a thickness of 0 to 1500 angstroms is formed. This semiconductor layer 13 has an n+ high concentration region 14.
1,142,143,144,145,146,147
and channel regions 151, 152, 153, 154, 1
55,156 are formed. A second insulating layer 16 made of, for example, SiO2 is formed on the semiconductor layer 13 and the first insulating layer 12, and on this second insulating layer 16, four selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4 and two control gate electrodes SG1 and SG2 are formed. These four selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG
4, on the two control gate electrodes SG1, SG2 and the second insulating layer 16, a third insulating layer 1 made of, for example, SiO2 is formed.
7 is formed, and on this third insulating layer 17, for example, Al is formed.
A drain electrode D and a source electrode S are formed to be connected to the n+ high concentration regions 141 and 147 at both ends in correspondence with each other, respectively. The four memory gate electrodes MG
1, MG2, MG3, MG4, the four selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4, and the two control gate electrodes SG1, SG2 each have a channel region 151.
, 152, 153, 154, 155, and 156. The four memory gate electrodes MG1, MG
2, MG3, MG4, n+ High concentration region 142, 143
, 144, 145, 146, channel region 152, 15
3,154,155 and four memory transistors MTR1, MTR2, MTR3, from the first insulating layer 12.
MTR4 is configured. In this case, the insulating layer 1 is made of silicon nitride with a Si/N ratio larger than the stoichiometric ratio.
2 has a memory function that captures electrons or holes and exhibits a hysteresis characteristic in VGS-IDS characteristics. The four selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4, n+
High concentration areas 142, 143, 144, 145, 146
, the channel regions 152, 153, 154, 155 and the second insulating layer 16, the selection transistors CTR1, C
TR2, CTR3, and CTR4 are configured. The two control gate electrodes SG1, SG2, n+ High concentration region 14
1, 142, 146, 147, channel region 151, 1
56 and the second insulating layer 16, the control transistor (
Switching elements) STR1 and STR2 are configured. Therefore, the semiconductor layer 13 having n+ high concentration regions 141 to 147 and channel regions 151 to 156 includes memory transistors MTR1 to MTR4, selection transistors CTR1 to CTR4, and control transistors ST.
Since it can be shared by R1 and STR2, the memory cell area can be reduced, and the capacity and integration can be increased.

【0009】図2は図1の回路図である。すなわち、ド
レイン電極Dには制御用トランジスタSTR1のドレイ
ンが接続され、この制御用トランジスタSTR1のソー
スは選択用トランジスタCTR1のドレインに接続され
ると共にメモリ用トランジスタMTR1のドレインに接
続される。この選択用トランジスタCTR1のソースお
よびメモリ用トランジスタMTR1のソースは共通にし
て選択用トランジスタCTR2のドレインに接続される
と共にメモリ用トランジスタMTR2のドレインに接続
され、この選択用トランジスタCTR2のソースおよび
メモリ用トランジスタMTR2のソースは共通にして選
択用トランジスタCTR3のドレインに接続されると共
にメモリ用トランジスタMTR3のドレインに接続され
る。この選択用トランジスタCTR3のソースおよびメ
モリ用トランジスタMTR3のソースは共通にして選択
用トランジスタCTR4のドレインに接続されると共に
メモリ用トランジスタMTR4のドレインに接続され、
この選択用トランジスタCTR4のソースおよびメモリ
用トランジスタMTR4のソースは共通にして制御用ト
ランジスタSTR2のドレインが接続され、この制御用
トランジスタSTR2のソースはソース電極Sに接続さ
れる。
FIG. 2 is a circuit diagram of FIG. 1. That is, the drain of the control transistor STR1 is connected to the drain electrode D, and the source of the control transistor STR1 is connected to the drain of the selection transistor CTR1 and to the drain of the memory transistor MTR1. The source of the selection transistor CTR1 and the source of the memory transistor MTR1 are commonly connected to the drain of the selection transistor CTR2 and the drain of the memory transistor MTR2, and the source of the selection transistor CTR2 and the memory transistor The sources of MTR2 are commonly connected to the drain of the selection transistor CTR3 and the drain of the memory transistor MTR3. The source of the selection transistor CTR3 and the source of the memory transistor MTR3 are commonly connected to the drain of the selection transistor CTR4 and the drain of the memory transistor MTR4,
The source of the selection transistor CTR4 and the source of the memory transistor MTR4 are commonly connected to the drain of the control transistor STR2, and the source of the control transistor STR2 is connected to the source electrode S.

【0010】図3(a)は図1、図2のメモリ用トラン
ジスタMTR1,MTR2,MTR3,MTR4のメモ
リゲート電圧VMG−ドレイン電流Id特性図である。 すなわち、メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,
MTR3,MTR4のメモリゲート電圧VMGに正電圧
VP が印加されると書込みが行なわれ出力特性Aを示
し、負電圧−VP が印加されると消去が行なわれ出力
特性Bを示す。読出しの場合はメモリゲート電圧VMG
を0Vとすることにより、メモリ用トランジスタMTR
1〜MTR4が消去状態Aならメモリ用トランジスタM
TR1〜MTR4の各チャネルを通ってドレイン電流が
ION以上流れ、メモリ用トランジスタMTR1〜MT
R4が書込み状態Bならドレイン電流がIOFF 以下
しか流れない。 今、仮に図1、図2において、選択用トランジスタCT
R1,CTR2,CTR3,CTR4がない場合を考え
ると、メモリ用トランジスタMTR2の書込み状態Bあ
るいは消去状態Aを読出すためには、制御用トランジス
タST1,ST2のゲートに電圧V′ONを印加してオ
ンすると共に、他のメモリ用トランジスタMTR1,M
TR3,MTR4のゲートに電圧V′ONを印加してオ
ンし、メモリ用トランジスタMTR2のゲートを接地す
る必要がある。この場合、メモリ用トランジスタMTR
2が消去状態Aならメモリ用トランジスタMTR2のチ
ャネルを通ってドレイン電流がION以上流れ、メモリ
用トランジスタMTR2が書込み状態Bならドレイン電
流がIOFF 以下しか流れない。しかしながら、1個
のメモリ用トランジスタの特性として、読出し時におい
て非選択の場合には書込み状態Bまたは消去状態Aのい
ずれでもドレイン電流がION以上流れ、また読出し時
において選択の場合には書込み状態Bではドレイン電流
がIOFF 以下しか流れず、消去状態Aではドレイン
電流がION以上流れることが必要であり、メモリ用ト
ランジスタの特性として動作マージンが非常に狭く、ま
た、読出し時において非選択の場合にはメモリ用トラン
ジスタのゲートに電圧V′ONを印加するため、メモリ
用トランジスタの書込み状態Bあるいは消去状態Aが変
動し易いという欠点があった。尚、ION,IOFF 
とは、システムから要求されるメモリセル中の1ビット
としての電流値の最大値と最小値で、NANDの論理「
1」,「0」を識別するためのものである。
FIG. 3(a) is a memory gate voltage VMG-drain current Id characteristic diagram of the memory transistors MTR1, MTR2, MTR3, and MTR4 in FIGS. 1 and 2. That is, memory transistors MTR1, MTR2,
When a positive voltage VP is applied to the memory gate voltage VMG of MTR3 and MTR4, writing is performed and output characteristic A is shown, and when a negative voltage -VP is applied, erasing is performed and output characteristic B is shown. For reading, memory gate voltage VMG
By setting 0V to 0V, the memory transistor MTR
If 1 to MTR4 are in erased state A, memory transistor M
A drain current of ION or more flows through each channel of TR1 to MTR4, and the memory transistors MTR1 to MT
If R4 is in write state B, the drain current flows only below IOFF. Now, suppose that in FIGS. 1 and 2, the selection transistor CT
Considering the case where R1, CTR2, CTR3, and CTR4 are not present, in order to read the write state B or erase state A of the memory transistor MTR2, voltage V'ON is applied to the gates of the control transistors ST1 and ST2. At the same time, other memory transistors MTR1, M
It is necessary to apply voltage V'ON to the gates of TR3 and MTR4 to turn them on, and to ground the gate of memory transistor MTR2. In this case, memory transistor MTR
If the memory transistor MTR2 is in the erased state A, a drain current of more than ION flows through the channel of the memory transistor MTR2, and if the memory transistor MTR2 is in the written state B, the drain current flows less than IOFF. However, as a characteristic of one memory transistor, if it is not selected during reading, the drain current will flow more than ION in either write state B or erase state A, and if it is selected during reading, the drain current will flow in write state B. In this case, the drain current flows only below IOFF, and in erase state A, the drain current must flow above ION.As a characteristic of memory transistors, the operating margin is very narrow, and when unselected during reading, Since the voltage V'ON is applied to the gate of the memory transistor, there is a drawback that the write state B or the erase state A of the memory transistor tends to fluctuate. Furthermore, ION, IOFF
are the maximum and minimum values of the current value as one bit in the memory cell required by the system, and are the NAND logic "
This is to identify ``1'' and ``0''.

【0011】図3(b)は図1、図2の選択用トランジ
スタCTR1,CTR2,CTR3,CTR4の選択ゲ
ート電圧VCG−ドレイン電流Id特性図である。即ち
、選択用トランジスタCTR1,CTR2,CTR3,
CTR4に選択ゲート電圧VONを印加すると、ドレイ
ン電流がION流れる。
FIG. 3(b) is a selection gate voltage VCG-drain current Id characteristic diagram of the selection transistors CTR1, CTR2, CTR3, and CTR4 in FIGS. 1 and 2. That is, the selection transistors CTR1, CTR2, CTR3,
When a selection gate voltage VON is applied to CTR4, a drain current ION flows.

【0012】図3(c)は図1、図2のメモリ用トラン
ジスタMTR1,MTR2,MTR3,MTR4と選択
用トランジスタCTR1,CTR2,CTR3,CTR
4を並列接続した回路の選択ゲート電圧VCG(メモリ
ゲート電圧VMG)−ドレイン電流Id特性図である。 このように、メモリ用トランジスタMTR1,MTR2
,MTR3,MTR4と選択用トランジスタCTR1,
CTR2,CTR3,CTR4を並列接続した回路では
、1個のメモリ用トランジスタの特性として、読出し時
において非選択の場合にはドレイン電流をION以上流
す必要がなく、読出し時において選択の場合に書込み状
態Bでドレイン電流をIOFF 以下流し、消去状態A
でドレイン電流をION以上流せばよいため、メモリ用
トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,MTR4
の動作設定が容易である。また、読出し時において非選
択の場合にもメモリ用トランジスタのゲートは接地して
おけばよいため、メモリ用トランジスタの書込み状態B
あるいは消去状態Aが変動することはない。
FIG. 3(c) shows memory transistors MTR1, MTR2, MTR3, MTR4 and selection transistors CTR1, CTR2, CTR3, CTR in FIGS. 1 and 2.
FIG. 4 is a selection gate voltage VCG (memory gate voltage VMG)-drain current Id characteristic diagram of a circuit in which four transistors are connected in parallel. In this way, memory transistors MTR1, MTR2
, MTR3, MTR4 and selection transistor CTR1,
In a circuit in which CTR2, CTR3, and CTR4 are connected in parallel, the characteristics of one memory transistor are that if it is not selected during reading, there is no need to flow a drain current of ION or more, and when it is selected during reading, it is in the write state. The drain current is passed below IOFF in B, and the erase state A
Since the drain current needs to flow more than ION, the memory transistors MTR1, MTR2, MTR3, MTR4
Operation settings are easy. In addition, since the gate of the memory transistor only needs to be grounded even if it is not selected during reading, the write state of the memory transistor B
Alternatively, the erased state A does not change.

【0013】図4は図2の4ビットメモリセルの一括消
去動作を説明するための回路図である。図4では図2の
4ビットメモリセルが2個並列に接続されて2本のビッ
トラインBL1,BL2が構成されている。すなわち、
各ビットラインBL1,BL2の制御用トランジスタS
TR1,STR2の制御ゲート電極SG1,SG2及び
各ビットラインBL1,BL2の選択用トランジスタC
TR1,CTR2,CTR3,CTR4の選択ゲート電
極CG1,CG2,CG3,CG4にVONを印加し、
各ビットラインBL1,BL2のドレイン側及びソース
側に電圧VP を印加し、各ビットラインBL1,BL
2のメモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR
3,MTR4のメモリゲート電極MG1,MG2,MG
3,MG4を接地することにより、各ビットラインBL
1,BL2のメモリ用トランジスタMTR1,MTR2
,MTR3,MTR4は、ドレイン及びソースが電圧V
P となり、ゲート電極が0Vとなってメモリゲート−
ドレイン/ソース間電圧VMGが−VP となって、消
去が行われる。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the batch erasing operation of the 4-bit memory cells in FIG. 2. In FIG. 4, two 4-bit memory cells of FIG. 2 are connected in parallel to form two bit lines BL1 and BL2. That is,
Control transistor S for each bit line BL1, BL2
Control gate electrodes SG1, SG2 of TR1, STR2 and selection transistors C of each bit line BL1, BL2
Applying VON to selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4 of TR1, CTR2, CTR3, CTR4,
A voltage VP is applied to the drain side and source side of each bit line BL1, BL2, and each bit line BL1, BL
2 memory transistors MTR1, MTR2, MTR
3.Memory gate electrodes MG1, MG2, MG of MTR4
3. By grounding MG4, each bit line BL
1, BL2 memory transistors MTR1, MTR2
, MTR3, MTR4 have their drains and sources at voltage V
P, the gate electrode becomes 0V, and the memory gate -
Erasing is performed when the drain/source voltage VMG becomes -VP.

【0014】図5は図4の回路で第1のビットラインB
L1のメモリ用トランジスタMTR4に書込みを行う場
合の回路図である。すなわち、各ビットラインBL1,
BL2の制御用トランジスタSTR1,STR2の制御
ゲート電極SG1,SG2及び各ビットラインBL1,
BL2の選択用トランジスタCTR1,CTR2,CT
R3の選択ゲート電極CG1,CG2,CG3にVON
を印加すると共に各ビットラインBL1,BL2の選択
用トランジスタCTR4の選択ゲート電極CG4に電圧
VOFF を印加し、第1のビットラインBL1のドレ
イン側に0Vを印加し、第1のビットラインBL1のソ
ース側,第2のビットラインBL2のドレイン側及びソ
ース側に電圧VP を印加し、各ビットラインBL1,
BL2のメモリ用トランジスタMTR1,MTR2,M
TR3のメモリゲート電極MG1,MG2,MG3を接
地すると共にメモリ用トランジスタMTR4のメモリゲ
ート電極MG4に電圧VP を印加することにより、第
1のビットラインBL1のメモリ用トランジスタMTR
4は、メモリゲート電極MG4が電圧VP となり、ド
レインが0V,ソースが電圧VP となって、メモリゲ
ート−ドレイン間電圧VMGがVP となって書込みが
行われる。この場合、第1のビットラインBL1のメモ
リ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3は、メ
モリゲート電極MG1,MG2,MG3及びドレイン/
ソースが0Vとなって消去状態が保持される。又、第2
のビットラインBL2のメモリ用トランジスタMTR1
,MTR2,MTR3は、ドレイン及びソースが電圧V
P となり、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3
が0Vとなってメモリゲート−ドレイン/ソース間電圧
VMGが−VP となって消去状態が保持される。更に
、第2のビットラインBL2のメモリ用トランジスタM
TR4は、ドレイン及びソースが電圧VP となり、メ
モリゲート電極MG4が電圧VP となって消去状態が
保持される。
FIG. 5 shows the first bit line B in the circuit of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram when writing to the memory transistor MTR4 of L1. That is, each bit line BL1,
Control gate electrodes SG1, SG2 of control transistors STR1, STR2 of BL2 and each bit line BL1,
BL2 selection transistors CTR1, CTR2, CT
VON to selection gate electrodes CG1, CG2, CG3 of R3
At the same time, a voltage VOFF is applied to the selection gate electrode CG4 of the selection transistor CTR4 of each bit line BL1, BL2, 0V is applied to the drain side of the first bit line BL1, and the source of the first bit line BL1 is applied. A voltage VP is applied to the drain side and the source side of the second bit line BL2, and each bit line BL1,
BL2 memory transistors MTR1, MTR2, M
By grounding the memory gate electrodes MG1, MG2, and MG3 of TR3 and applying a voltage VP to the memory gate electrode MG4 of the memory transistor MTR4, the memory transistor MTR of the first bit line BL1 is grounded.
4, the memory gate electrode MG4 becomes the voltage VP, the drain becomes 0V, the source becomes the voltage VP, and the memory gate-drain voltage VMG becomes VP, and writing is performed. In this case, the memory transistors MTR1, MTR2, MTR3 of the first bit line BL1 have memory gate electrodes MG1, MG2, MG3 and drain/
The source becomes 0V and the erased state is maintained. Also, the second
Memory transistor MTR1 of bit line BL2 of
, MTR2, MTR3 have their drains and sources at voltage V
P, and the memory gate electrodes MG1, MG2, MG3
becomes 0V, the memory gate-drain/source voltage VMG becomes -VP, and the erased state is maintained. Furthermore, the memory transistor M of the second bit line BL2
In TR4, the drain and source are at voltage VP, and the memory gate electrode MG4 is at voltage VP, so that the erased state is maintained.

【0015】図6は図4の回路で第1のビットラインB
L1のメモリ用トランジスタMTR4の書込み状態を保
持する場合の回路図である。すなわち、各ビットライン
BL1,BL2の制御用トランジスタSTR1,STR
2の制御ゲート電極SG1,SG2及び各ビットライン
BL1,BL2の選択用トランジスタCTR1,CTR
2,CTR4の選択ゲート電極CG1,CG2,CG4
にVONを印加すると共に各ビットラインBL1,BL
2の選択用トランジスタCTR3の選択ゲート電極CG
3に電圧VOFF を印加し、各ビットラインBL1,
BL2のドレイン側,ソース側に電圧VP を印加し、
各ビットラインBL1,BL2のメモリ用トランジスタ
MTR1,MTR2のメモリゲート電極MG1,MG2
を接地すると共にメモリ用トランジスタMTR3,MT
R4のメモリゲート電極MG3,MG4に電圧VP を
印加することにより、第1のビットラインBL1のメモ
リ用トランジスタMTR4は、メモリゲート電極MG4
が電圧VP となり、ドレイン及びソースが電圧VP 
となって書込み状態が保持される。この場合、第1のビ
ットラインBL1のメモリ用トランジスタMTR3及び
第2のビットラインBL2のメモリ用トランジスタMT
R3,MTR4は、メモリゲート電極MG3,MG4及
びドレイン/ソースが電圧VP となって消去状態が保
持される。又、各ビットラインBL1,BL2のメモリ
用トランジスタMTR1,MTR2は、ドレイン及びソ
ースが電圧VP となり、メモリゲート電極MG1,M
G2が0Vとなってメモリゲート−ドレイン/ソース間
電圧VMGが−VP となって消去状態が保持される。
FIG. 6 shows the first bit line B in the circuit of FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram when the write state of the memory transistor MTR4 of L1 is maintained. That is, the control transistors STR1 and STR of each bit line BL1 and BL2
2 control gate electrodes SG1, SG2 and selection transistors CTR1, CTR for each bit line BL1, BL2
2, CTR4 selection gate electrodes CG1, CG2, CG4
VON is applied to each bit line BL1, BL.
Selection gate electrode CG of No. 2 selection transistor CTR3
A voltage VOFF is applied to each bit line BL1,
Apply voltage VP to the drain side and source side of BL2,
Memory gate electrodes MG1, MG2 of memory transistors MTR1, MTR2 of each bit line BL1, BL2
and ground the memory transistors MTR3 and MT.
By applying the voltage VP to the memory gate electrodes MG3 and MG4 of R4, the memory transistor MTR4 of the first bit line BL1 is connected to the memory gate electrode MG4.
is the voltage VP, and the drain and source are the voltage VP
The write state is maintained. In this case, the memory transistor MTR3 of the first bit line BL1 and the memory transistor MT of the second bit line BL2
In R3 and MTR4, the memory gate electrodes MG3 and MG4 and the drain/source are at the voltage VP, and the erased state is maintained. In addition, the drain and source of the memory transistors MTR1 and MTR2 of each bit line BL1 and BL2 are at voltage VP, and the memory gate electrodes MG1 and M
G2 becomes 0V, the memory gate-drain/source voltage VMG becomes -VP, and the erased state is maintained.

【0016】図7は図4の回路で第1のビットラインB
L1のメモリ用トランジスタMTR4の書込み状態を保
持する場合の回路図である。すなわち、各ビットライン
BL1,BL2の制御用トランジスタSTR1の制御ゲ
ート電極SG1に電圧VOFF を印加すると共に各ビ
ットラインBL1,BL2の制御用トランジスタSTR
2の制御ゲート電極SG2及び各ビットラインBL1,
BL2の選択用トランジスタCTR1,CTR2,CT
R3,CTR4の選択ゲート電極CG1,CG2,CG
3,CG4にVONを印加し、各ビットラインBL1,
BL2のドレイン側及びソース側に電圧VP を印加し
、各ビットラインBL1,BL2のメモリ用トランジス
タMTR1,MTR2,MTR3,MTR4のメモリゲ
ート電極MG1,MG2,MG3,MG4に電圧VP 
を印加することにより、第1のビットラインBL1のメ
モリ用トランジスタMTR4は、メモリゲート電極MG
4が電圧VP となり、ドレイン及びソースが電圧VP
 となって書込み状態が保持される。この場合、第2の
ビットラインBL2のメモリ用トランジスタMTR4及
び各ビットラインBL1,BL2のメモリ用トランジス
タMTR1,MTR2,MTR3は、ドレイン及びソー
スが電圧VP となり、メモリゲート電極MG1,MG
2,MG3が電圧VP となって消去状態が保持される
。尚、各ビットラインBL1,BL2の制御用トランジ
スタSTR1の制御ゲート電極SG1に電圧VOFF 
を印加することにより、各ビットラインBL1,BL2
のドレイン側に0Vを印加しても動作上の影響はない。
FIG. 7 shows the first bit line B in the circuit of FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram when the write state of the memory transistor MTR4 of L1 is maintained. That is, the voltage VOFF is applied to the control gate electrode SG1 of the control transistor STR1 of each bit line BL1, BL2, and the control transistor STR of each bit line BL1, BL2 is applied.
2 control gate electrode SG2 and each bit line BL1,
BL2 selection transistors CTR1, CTR2, CT
Selection gate electrodes CG1, CG2, CG of R3, CTR4
3. Apply VON to CG4, and each bit line BL1,
A voltage VP is applied to the drain side and source side of BL2, and a voltage VP is applied to the memory gate electrodes MG1, MG2, MG3, MG4 of the memory transistors MTR1, MTR2, MTR3, MTR4 of each bit line BL1, BL2.
By applying , the memory transistor MTR4 of the first bit line BL1 connects to the memory gate electrode
4 is the voltage VP, and the drain and source are the voltage VP.
The write state is maintained. In this case, the drain and source of the memory transistor MTR4 of the second bit line BL2 and the memory transistors MTR1, MTR2, MTR3 of each bit line BL1, BL2 are at voltage VP, and the memory gate electrodes MG1, MG
2, MG3 becomes voltage VP and the erased state is maintained. Note that a voltage VOFF is applied to the control gate electrode SG1 of the control transistor STR1 of each bit line BL1, BL2.
By applying , each bit line BL1, BL2
Even if 0V is applied to the drain side of the device, there is no effect on the operation.

【0017】図8は図4の回路で第1のビットラインB
L1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。す
なわち、制御用トランジスタSTR1,STR2の制御
ゲート電極SG1,SG2及び選択用トランジスタCT
R1,CTR2,CTR3,CTR4の選択ゲート電極
CG1,CG2,CG3,CG4にVONを印加し、ド
レイン電極D及びソース電極Sに電圧VP を印加し、
メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,
MTR4のメモリゲート電極MG1,MG2,MG3,
MG4を接地することにより、制御ゲート電極SG1,
SG2及び選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,C
G4にそれぞれ対応した半導体層13にはチャネルCH
ができる。又、メモリ用トランジスタMTR1,MTR
2,MTR3,MTR4は消去状態になるため、メモリ
ゲート電極MG1,MG2,MG3,MG4にそれぞれ
対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
FIG. 8 shows the first bit line B in the circuit of FIG.
The channel state of the semiconductor layer 13 constituting L1 is shown. That is, the control gate electrodes SG1, SG2 of the control transistors STR1, STR2 and the selection transistor CT
Apply VON to selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4 of R1, CTR2, CTR3, CTR4, apply voltage VP to drain electrode D and source electrode S,
Memory transistors MTR1, MTR2, MTR3,
Memory gate electrodes MG1, MG2, MG3 of MTR4,
By grounding MG4, control gate electrodes SG1,
SG2 and selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, C
A channel CH is provided in the semiconductor layer 13 corresponding to each G4.
Can be done. Also, memory transistors MTR1, MTR
2. Since MTR3 and MTR4 are in the erased state, a channel CH is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the memory gate electrodes MG1, MG2, MG3, and MG4, respectively.

【0018】図9は図5の回路で第1のビットラインB
L1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。す
なわち、制御用トランジスタSTR1,STR2の制御
ゲート電極SG1,SG2及び選択用トランジスタCT
R1,CTR2,CTR3の選択ゲート電極CG1,C
G2,CG3にVONを印加すると共に選択用トランジ
スタCTR4の選択ゲート電極CG4に電圧VOFFを
印加し、ドレイン電極Dに0Vを印加し、ソース電極S
に電圧VP を印加し、メモリ用トランジスタMTR1
,MTR2,MTR3のメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3を接地すると共にメモリ用トランジスタMT
R4のメモリゲート電極MG4に電圧VP を印加する
ことにより、選択ゲート電極CG4に対応した半導体層
13にはチャネルができないと共に、メモリ用トランジ
スタMTR4は書込み状態であるのでメモリゲート電極
MG4に対応した半導体層13にはチャネルができない
。又、制御ゲート電極SG1,SG2及び選択ゲート電
極CG1,CG2,CG3にそれぞれ対応した半導体層
13にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタ
MTR1,MTR2,MTR3は消去状態が保持される
ため、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3にそれ
ぞれ対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
FIG. 9 shows the first bit line B in the circuit of FIG.
The channel state of the semiconductor layer 13 constituting L1 is shown. That is, the control gate electrodes SG1, SG2 of the control transistors STR1, STR2 and the selection transistor CT
Selection gate electrodes CG1, C of R1, CTR2, CTR3
At the same time, VON is applied to G2 and CG3, voltage VOFF is applied to the selection gate electrode CG4 of the selection transistor CTR4, 0V is applied to the drain electrode D, and the source electrode S
A voltage VP is applied to the memory transistor MTR1.
, MTR2, MTR3 memory gate electrodes MG1, MG
2. Ground MG3 and connect memory transistor MT
By applying the voltage VP to the memory gate electrode MG4 of R4, a channel is not formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the selection gate electrode CG4, and since the memory transistor MTR4 is in the write state, the semiconductor layer corresponding to the memory gate electrode MG4 is formed. No channels are formed in layer 13. Further, channels CH are formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the control gate electrodes SG1, SG2 and the selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, respectively. Since the memory transistors MTR1, MTR2, and MTR3 are maintained in an erased state, a channel CH is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the memory gate electrodes MG1, MG2, and MG3, respectively.

【0019】図10は図6の回路で第1のビットライン
BL1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。 すなわち、制御用トランジスタSTR1,STR2の制
御ゲート電極SG1,SG2及び選択用トランジスタC
TR1,CTR2,CTR4の選択ゲート電極CG1,
CG2,CG4にVONを印加すると共に選択用トラン
ジスタCTR3の選択ゲート電極CG3に電圧VOFF
 を印加し、ドレイン電極D及びソース電極Sに電圧V
P を印加し、メモリ用トランジスタMTR1,MTR
2のメモリゲート電極MG1,MG2を接地すると共に
メモリ用トランジスタMTR3,MTR4のメモリゲー
ト電極MG3,MG4に電圧VP を印加することによ
り、選択ゲート電極CG3に対応した半導体層13には
チャネルができないと共に、メモリ用トランジスタMT
R4は書込み状態を保持するのでメモリゲート電極MG
4に対応した半導体層13にはチャネルができない。又
、制御ゲート電極SG1,SG2及び選択ゲート電極C
G1,CG2,CG4にそれぞれ対応した半導体層13
にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタMT
R1,MTR2,MTR3は消去状態が保持されるため
、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3にそれぞれ
対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
FIG. 10 shows the channel state of the semiconductor layer 13 constituting the first bit line BL1 in the circuit of FIG. That is, the control gate electrodes SG1, SG2 of the control transistors STR1, STR2 and the selection transistor C
Selection gate electrode CG1 of TR1, CTR2, CTR4,
While applying VON to CG2 and CG4, a voltage VOFF is applied to the selection gate electrode CG3 of the selection transistor CTR3.
is applied, and a voltage V is applied to the drain electrode D and source electrode S.
P is applied, and the memory transistors MTR1 and MTR
By grounding the memory gate electrodes MG1 and MG2 of the memory transistors MTR3 and MTR4 and applying the voltage VP to the memory gate electrodes MG3 and MG4 of the memory transistors MTR3 and MTR4, a channel is not formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the selection gate electrode CG3. , memory transistor MT
Since R4 maintains the write state, the memory gate electrode MG
No channel is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to No. 4. Moreover, the control gate electrodes SG1, SG2 and the selection gate electrode C
Semiconductor layer 13 corresponding to G1, CG2, and CG4, respectively
A channel CH is created. Memory transistor MT
Since R1, MTR2, and MTR3 are maintained in the erased state, a channel CH is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the memory gate electrodes MG1, MG2, and MG3, respectively.

【0020】図11は図7の回路で第1のビットライン
BL1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。 すなわち、制御用トランジスタSTR1の制御ゲート電
極SG1に電圧VOFF を印加すると共に制御用トラ
ンジスタSTR2の制御ゲート電極SG2及び選択用ト
ランジスタCTR1,CTR2,CTR3,CTR4の
選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4にVO
Nを印加し、ドレイン電極D及びソース電極Sに電圧V
P を印加し、メモリ用トランジスタMTR1,MTR
2,MTR3,MTR4のメモリゲート電極MG1,M
G2,MG3,MG4に電圧VP を印加することによ
り、制御ゲート電極SG1に対応した半導体層13には
チャネルができないと共に、メモリ用トランジスタMT
R4は書込み状態を保持するのでメモリゲート電極MG
4に対応した半導体層13にはチャネルができない。又
、制御ゲート電極SG2及び選択ゲート電極CG1,C
G2,CG3,CG4にそれぞれ対応した半導体層13
にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタMT
R1,MTR2,MTR3は消去状態が保持されるため
、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3にそれぞれ
対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
FIG. 11 shows the channel state of the semiconductor layer 13 constituting the first bit line BL1 in the circuit of FIG. That is, the voltage VOFF is applied to the control gate electrode SG1 of the control transistor STR1, and the voltage VOFF is applied to the control gate electrode SG2 of the control transistor STR2 and the selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4 of the selection transistors CTR1, CTR2, CTR3, CTR4. V.O.
N is applied, and a voltage V is applied to the drain electrode D and source electrode S.
P is applied, and the memory transistors MTR1 and MTR
2.Memory gate electrodes MG1, MTR3 and MTR4
By applying voltage VP to G2, MG3, and MG4, a channel is not formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the control gate electrode SG1, and the memory transistor MT
Since R4 maintains the write state, the memory gate electrode MG
No channel is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to No. 4. Moreover, the control gate electrode SG2 and the selection gate electrodes CG1, C
Semiconductor layer 13 corresponding to G2, CG3, and CG4, respectively
A channel CH is created. Memory transistor MT
Since R1, MTR2, and MTR3 are maintained in the erased state, a channel CH is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the memory gate electrodes MG1, MG2, and MG3, respectively.

【0021】図12は図7の回路状態から読出す場合の
第1のビットラインBL1を構成する半導体層13のチ
ャネル状態を示す。すなわち、制御用トランジスタST
R1,STR2の制御ゲート電極SG1,SG2及び選
択用トランジスタCTR1,CTR2,CTR4の選択
ゲート電極CG1,CG2,CG4にVONを印加する
と共に選択用トランジスタCTR3の選択ゲート電極C
G3に電圧VOFF を印加し、メモリ用トランジスタ
ST1,ST2,MTR3,MTR4のメモリゲート電
極MG1,MG2、MG3,MG4を接地し、ドレイン
電極DにVd を印加し、ソース電極Sを接地すること
により、選択ゲート電極CG3に対応した半導体層13
にはチャネルができないと共に、メモリ用トランジスタ
MTR4は書込み状態であるのでメモリゲート電極MG
4に対応した半導体層13にはチャネルができない。又
、制御ゲート電極SG1,SG2及び選択ゲート電極C
G1,CG2,CG4にそれぞれ対応した半導体層13
にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタMT
R1,MTR2,MTR3は消去状態であるので、メモ
リゲート電極MG1,MG2,MG3にそれぞれ対応し
た半導体層13にはチャネルCHができる。このように
、読出し時において、読出しビットの選択用トランジス
タのみをオフとし、他の選択用トランジスタをオンとす
るので、NAND論理を満足している。
FIG. 12 shows the channel state of the semiconductor layer 13 constituting the first bit line BL1 when reading from the circuit state of FIG. 7. That is, the control transistor ST
VON is applied to the control gate electrodes SG1, SG2 of R1, STR2 and the selection gate electrodes CG1, CG2, CG4 of the selection transistors CTR1, CTR2, CTR4, and the selection gate electrode C of the selection transistor CTR3.
By applying voltage VOFF to G3, grounding memory gate electrodes MG1, MG2, MG3, MG4 of memory transistors ST1, ST2, MTR3, MTR4, applying Vd to drain electrode D, and grounding source electrode S. , semiconductor layer 13 corresponding to selection gate electrode CG3
Since a channel is not formed in the memory transistor MTR4 and the memory transistor MTR4 is in the write state, the memory gate electrode MG
No channel is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to No. 4. Moreover, the control gate electrodes SG1, SG2 and the selection gate electrode C
Semiconductor layer 13 corresponding to G1, CG2, and CG4, respectively
A channel CH is created. Memory transistor MT
Since R1, MTR2, and MTR3 are in the erased state, a channel CH is formed in the semiconductor layer 13 corresponding to the memory gate electrodes MG1, MG2, and MG3, respectively. In this way, at the time of reading, only the selection transistor of the read bit is turned off and the other selection transistors are turned on, so that NAND logic is satisfied.

【0022】図13は本発明の他の実施例で、MNS素
子よりなる4ビット/セルNAND型のEEPROMを
単結晶半導体装置とTFTで形成した例を示す。すなわ
ち、単結晶シリコン基板21にはn+ 高濃度領域22
1,222,223,224,225,226,227
が形成され、このn+ 高濃度領域221と222との
間,226と227との間のそれぞれ上には例えばSi
O2 等の絶縁層INSを介して制御ゲート電極SG1
,SG2が形成される。前記+ 高濃度領域222と2
23との間,223と224との間,224と225と
の間,225と226との間のそれぞれ上には例えばS
iO2 等の絶縁層INSを介して選択ゲート電極CG
1,CG2,CG3,CG4が形成され、この選択ゲー
ト電極CG1,CG2,CG3,CG4の上には例えば
SiO2 等の絶縁層INSを介して例えばポリシリコ
ン等の半導体層23が形成される。この半導体層23に
はn+ 高濃度領域241,242,243,244,
245及びチャネル領域251,252,253,25
4が形成される。このn+ 高濃度領域241,242
,243,244,245は前記n+ 高濃度領域22
2,223,224,225,226に電気的に接続さ
れる。前記チャネル領域251,252,253,25
4の上には例えば電荷捕獲機能を有する窒化シリコン等
の絶縁層INSを介してメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3,MG4が形成される。前記n+ 高濃度領
域221,227にそれぞれ接続されて例えばAl等よ
りなるドレイン電極Dおよびソース電極Sが例えばSi
O2 等の絶縁層INSを介して形成される。前記単結
晶シリコン基板21,n+ 高濃度領域221,222
,226,227,絶縁層INS,及び制御ゲート電極
SG1,SG2より制御用トランジスタSTR1,ST
R2が構成される。 前記単結晶シリコン基板21,n+ 高濃度領域222
,223,224,225,226,絶縁層INS,及
び選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4より
選択用トランジスタCTR1,CTR2,CTR3,C
TR4が構成される。前記半導体層23,例えば窒化シ
リコン等の絶縁層INS,及びメモリゲート電極MG1
,MG2,MG3,MG4よりメモリ用トランジスタM
TR1,MTR2,MTR3,MTR4が構成される。
FIG. 13 shows another embodiment of the present invention, in which a 4-bit/cell NAND type EEPROM made of MNS elements is formed using a single crystal semiconductor device and a TFT. That is, the single crystal silicon substrate 21 has an n+ high concentration region 22.
1,222,223,224,225,226,227
For example, Si
Control gate electrode SG1 via an insulating layer INS such as O2
, SG2 are formed. Said + high concentration regions 222 and 2
For example, between 23, 223 and 224, 224 and 225, and 225 and 226,
Select gate electrode CG via insulating layer INS such as iO2
1, CG2, CG3, and CG4 are formed, and a semiconductor layer 23 made of, for example, polysilicon is formed on the selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, and CG4 via an insulating layer INS made of, for example, SiO2. This semiconductor layer 23 includes n+ high concentration regions 241, 242, 243, 244,
245 and channel regions 251, 252, 253, 25
4 is formed. This n+ high concentration region 241, 242
, 243, 244, 245 are the n+ high concentration regions 22
2, 223, 224, 225, and 226. The channel regions 251, 252, 253, 25
On top of 4, memory gate electrodes MG1 and MG are formed via an insulating layer INS made of silicon nitride or the like having a charge trapping function.
2, MG3, and MG4 are formed. A drain electrode D and a source electrode S made of, for example, Al are connected to the n+ high concentration regions 221 and 227, respectively, and are made of, for example, Si.
It is formed via an insulating layer INS of O2 or the like. Said single crystal silicon substrate 21, n+ high concentration regions 221, 222
, 226, 227, control transistors STR1, ST from the insulating layer INS and control gate electrodes SG1, SG2
R2 is configured. The single crystal silicon substrate 21, n+ high concentration region 222
, 223, 224, 225, 226, the insulating layer INS, and the selection transistors CTR1, CTR2, CTR3, C from the selection gate electrodes CG1, CG2, CG3, CG4.
TR4 is configured. The semiconductor layer 23, an insulating layer INS such as silicon nitride, and a memory gate electrode MG1
, MG2, MG3, MG4 from memory transistor M
TR1, MTR2, MTR3, and MTR4 are configured.

【0023】このように、単結晶半導体装置とTFTを
組み合わせることにより、単結晶半導体技術を用いるこ
とができる。尚、図13では制御用トランジスタSTR
1,STR2及び選択用トランジスタCTR1,CTR
2,CTR3,CTR4を単結晶半導体装置で構成し、
メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,
MTR4をTFTで構成するようにしたが、これに限ら
ず、メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR
3,MTR4を単結晶半導体装置で構成し、制御用トラ
ンジスタSTR1,STR2及び選択用トランジスタC
TR1,CTR2,CTR3,CTR4をTFTで構成
するようにしてもよい。また、メモリ用トランジスタM
TRはMNS  FETの場合で説明したが、MNOS
FET、MONOS  FET等も適用可能である。半
導体層はアモルファスシリコンでもよく、また、1セル
のビット数も4ビットに限らず、8ビット、16ビット
とすることも可能である。
[0023] In this way, by combining a single crystal semiconductor device and a TFT, single crystal semiconductor technology can be used. In addition, in FIG. 13, the control transistor STR
1, STR2 and selection transistors CTR1, CTR
2, CTR3 and CTR4 are configured with single crystal semiconductor devices,
Memory transistors MTR1, MTR2, MTR3,
Although MTR4 is configured with a TFT, the memory transistors MTR1, MTR2, and MTR are not limited to this.
3.MTR4 is composed of a single crystal semiconductor device, and control transistors STR1, STR2 and selection transistor C
TR1, CTR2, CTR3, and CTR4 may be constructed of TFTs. Also, memory transistor M
TR was explained in the case of MNS FET, but in MNOS
FET, MONOS FET, etc. are also applicable. The semiconductor layer may be made of amorphous silicon, and the number of bits in one cell is not limited to 4 bits, but may also be 8 bits or 16 bits.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、選択
用トランジスタとメモリ用トランジスタとを並列に結合
してなるメモリセルを複数個直列に接続し、両側にスイ
ッチング素子を設けて半導体記憶装置を構成することに
より、面積を縮小でき、大容量化、高集積化に好適する
。又、選択時のメモリセルは選択用トランジスタに電流
を流すため、メモリの動作マージンが広く特性設計がし
易くなる。更に、読出し時のメモリ用トランジスタのメ
モリゲートは接地するだけでよいため、メモリ用トラン
ジスタのデータ保持特性が向上する。
As described above, according to the present invention, a plurality of memory cells each formed by connecting a selection transistor and a memory transistor in parallel are connected in series, and switching elements are provided on both sides to create a semiconductor memory. By configuring the device, the area can be reduced and it is suitable for increasing capacity and increasing integration. Furthermore, since the memory cell when selected causes current to flow through the selection transistor, the operating margin of the memory is wide and the characteristics can be easily designed. Furthermore, since the memory gate of the memory transistor only needs to be grounded during reading, the data retention characteristics of the memory transistor are improved.

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

【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of FIG. 1;

【図3】本発明に係る選択用トランジスタとメモリ用ト
ランジスタのゲート電圧−ドレイン電流特性の一例を示
す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of gate voltage-drain current characteristics of a selection transistor and a memory transistor according to the present invention.

【図4】本発明半導体記憶装置の一括消去動作を説明す
るための回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a batch erase operation of the semiconductor memory device of the present invention.

【図5】本発明半導体記憶装置の第1の書込み動作を説
明するための回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a first write operation of the semiconductor memory device of the present invention.

【図6】本発明半導体記憶装置の第2の書込み動作を説
明するための回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a second write operation of the semiconductor memory device of the present invention.

【図7】本発明半導体記憶装置の第3の書込み動作を説
明するための回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a third write operation of the semiconductor memory device of the present invention.

【図8】図4の動作における半導体層のチャネル状態を
示す断面説明図である。
8 is a cross-sectional explanatory diagram showing a channel state of a semiconductor layer in the operation of FIG. 4; FIG.

【図9】図5の動作における半導体層のチャネル状態を
示す断面説明図である。
9 is an explanatory cross-sectional diagram showing the channel state of the semiconductor layer in the operation of FIG. 5; FIG.

【図10】図6の動作における半導体層のチャネル状態
を示す断面説明図である。
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view showing the channel state of the semiconductor layer in the operation of FIG. 6;

【図11】図7の動作における半導体層のチャネル状態
を示す断面説明図である。
11 is an explanatory cross-sectional view showing the channel state of the semiconductor layer in the operation of FIG. 7; FIG.

【図12】本発明半導体記憶装置の読出し動作における
半導体層のチャネル状態を示す断面説明図である。
FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view showing the channel state of a semiconductor layer in a read operation of the semiconductor memory device of the present invention.

【図13】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図14】従来の半導体記憶装置を説明するための回路
図である。
FIG. 14 is a circuit diagram for explaining a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…絶縁基板、12…第1の絶縁層、13…半導体層
、141,142,143,144,145,146,
147…n+ 高濃度領域,151,152,153,
154,155,156…チャネル領域、16…第2の
絶縁層,17…第3の絶縁層,MG1,MG2,MG3
,MG4…メモリゲート電極,CG1,CG2,CG3
,CG4…選択ゲート電極,SG1,SG2…制御ゲー
ト電極,MTR1,MTR2,MTR3,MTR4…メ
モリ用トランジスタ,CTR1,CTR2,CTR3,
CTR4…選択用トランジスタ,STR1,STR2…
制御用トランジスタ。
11... Insulating substrate, 12... First insulating layer, 13... Semiconductor layer, 141, 142, 143, 144, 145, 146,
147...n+ High concentration region, 151, 152, 153,
154, 155, 156...channel region, 16...second insulating layer, 17...third insulating layer, MG1, MG2, MG3
, MG4...Memory gate electrode, CG1, CG2, CG3
, CG4... selection gate electrode, SG1, SG2... control gate electrode, MTR1, MTR2, MTR3, MTR4... memory transistor, CTR1, CTR2, CTR3,
CTR4...selection transistor, STR1, STR2...
Control transistor.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  選択用トランジスタとメモリ用トラン
ジスタとを並列に結合してなるメモリセルを複数個直列
に接続し、両側にスイッチング素子を設けたことを特徴
とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device characterized in that a plurality of memory cells each having a selection transistor and a memory transistor connected in parallel are connected in series, and switching elements are provided on both sides.
【請求項2】  選択用トランジスタとメモリ用トラン
ジスタの一方は単結晶半導体層により形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein one of the selection transistor and the memory transistor is formed of a single crystal semiconductor layer.
【請求項3】  メモリ用トランジスタは電気的に消去
可能な不揮発性半導体よりなるメモリ用トランジスタで
あることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory transistor is a memory transistor made of an electrically erasable nonvolatile semiconductor.
【請求項4】  選択用トランジスタとメモリ用トラン
ジスタはポリシリコン半導体層により形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the selection transistor and the memory transistor are formed of a polysilicon semiconductor layer.
【請求項5】  ポリシリコン半導体層は選択用トラン
ジスタとメモリ用トランジスタの中間部に配設されてお
り、選択用トランジスタとメモリ用トランジスタのソー
ス領域とドレイン領域を共有するものであることを特徴
とする請求項4記載の半導体記憶装置。
5. The polysilicon semiconductor layer is disposed between the selection transistor and the memory transistor, and shares the source region and drain region of the selection transistor and the memory transistor. 5. The semiconductor memory device according to claim 4.
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