JPH05101683A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH05101683A
JPH05101683A JP25996791A JP25996791A JPH05101683A JP H05101683 A JPH05101683 A JP H05101683A JP 25996791 A JP25996791 A JP 25996791A JP 25996791 A JP25996791 A JP 25996791A JP H05101683 A JPH05101683 A JP H05101683A
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JP
Japan
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transistor
memory
memory cell
state
bit
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JP25996791A
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English (en)
Inventor
Takashige Kiuchi
敬茂 木内
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • G11C11/5642Sensing or reading circuits; Data output circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】1ビット2トランジスタ2メモリセル構成の読
出し動作の高速性を保ち、かつこれよりメモリセル面積
を縮小する。 【構成】1ビット2トランジスタ2メモリセル構成の従
来のメモリセルに対し、この2メモリセルの選択用トラ
ンジスタを1つの選択用トランジスタQS1で共用し、
2記憶用トランジスタQM1,QM2と1選択用トラン
ジスタQS1とで1つのメモリセルMCを構成し、1ビ
ット3トランジスタ1メモリセル構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装置
に関し、特に電気的に書込み,消去が可能な浮遊ゲート
型トランジスタでメモリセルを構成する不揮発性半導体
記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の不揮発性半導体記憶装置
の第1の例を図3に示す。
【0003】この不揮発性半導体記憶装置は、電荷蓄積
用の浮遊ゲートを持ち電気的に書込み状態,消去状態に
設定できる記憶用トランジスタQM1と、ソースを記憶
用トランジスタQM1のドレインと接続する選択用トラ
ンジスタQS2とを備えたメモリセルMCaと、記憶用
トランジスタQM1のソース及びゲートにそれぞれ対応
して所定の電位を供給する電源線PS及びゲートバイア
ス線GBと、選択用トランジスタQS2のゲートに所定
の電位を供給してこの選択用トランジスタQS2をオン
にし、メモリセルMCaを選択状態とするワード線WL
と、選択用トランジスタのドレインと接続するビット線
BLと、リファレンス回路(図示省略)からの基準電圧
Vretとビット線BLの信号のレベルとを比較しその
結果を出力(OUT)するセンス増幅器SAとを有する
構成となっている。
【0004】読出し動作時には、センス増幅器SAによ
りビット線BLを約1.5Vにバイアスし、ワード線W
Lに電源電位Vccを供給して選択用トランジスタQS
2をオンにし、ゲートバイアス線GBを1〜2V程度に
することにより、ビット線BLのレベルが記憶用トラン
ジスタQM1の状態、すなわち記憶内容に応じて定ま
り、このレベルが基準電圧Vrefと比較されて出力デ
ータOUTの“1”,“0”が決定する。
【0005】この例では、1ビットのデータを2トラン
ジスタの1メモリセルに記憶できるが、基準電圧Vre
fとビット線BLのレベルとの差が小さいため、センス
増幅器SAの検出時間が長くなり、読出し速度が遅いと
いう欠点がある。
【0006】この不揮発性半導体記憶装置に対し、読出
し速度を改善した第2の例を図4に示す(エレクトロニ
クス誌、1984年2月号参照)。
【0007】この不揮発性半導体記憶載置は、第1の例
でセンス増幅器SAの基準電圧Vrefを入力していた
入力端(−)にも他の入力端(+)と同様の回路を接続
したものである。
【0008】この例では、一方のメモリセル(例えばM
Ca)に真のデータを、他方のメモリセル(MCb)に
はその反転データを記憶させ、1ビットのデータを2つ
のメモリセルに記憶させる。
【0009】この場合、メモリセルMCaと接続するビ
ット線BL1と、メモリセルMCbと接続するビット線
BL2とのレベル差が大きくなるため、センス増幅器S
Aの検出時間が短かくなり、読出し速度が速くなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の不揮発
性半導体記憶装置は、第1の例では1ビットのデータを
2トランジスタの1メモリセルに記憶するため1ビット
当りのメモリセル面積は小さくて済むが動作速度が速い
という欠点があり、第2の例では動作速度は速いが1ビ
ットのデータを記憶するのに2トランジスタのメモリセ
ルを2個(以下1ビット2トランジスタ2メモリセルと
いう)必要とするため、1ビット当たりのメモリセル面
積が大きくなるという欠点があった。
【0011】本発明な目的は、1ビット2トランジスタ
2メモリセル構成の高速性を保ち、しかも1ビット当た
りのメモリセル面積を1ビット2トランジスタ2メモリ
セル構成のものより小さく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にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置は、それぞれ電荷蓄積用の浮遊ゲートを持ち電
気的に書込み状態,消去状態に設定できる第1及び第2
の記憶用トランジスタと、ドレインを前記第1及び第2
の記憶用トランジスタのソースと接続しソースを所定の
電位の電源線と接続する選択用トランジスタとを備えた
メモリセルと、前記第1及び第2の記憶用トランジスタ
のドレインとそれぞれ対応して接続する第1及び第2の
ビット線と、前記第1及び第2の記憶用トランジスタの
ゲートに所定の電位を供給するゲートバイアス線と、前
記選択用トランジスタのゲートに所定の電位を供給して
この選択用トランジスタをオンにしこの選択用トランジ
スタが含まれるメモリセルを選択状態とするワード線
と、前記第1及び第2のビット線間の信号を増幅するセ
ンス増幅器とを有している。
【0013】また、第1の記憶用トランジスタを書込み
状態,消去状態のうちの一方とし、第2の記憶用トラン
ジスタを前記書込み状態,消去状態のうちの他方として
1ビットのデータを1つのメモリセルに記憶するように
した構成を有している。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。
【0016】この実施例は、それぞれ電荷蓄積用の浮遊
ゲートを持ち電気的に書込み状態,消去状態に設定でき
る第1及び第2の記憶用トランジスタQM1,QM2
と、ドレインを第1及び第2の記憶用トランジスタPS
と接続する選択用トランジスタQS1とを備えたメモリ
セルMCと、第1及び第2の記憶用トランジスタQM
1,QM2のドレインとそれぞれ対応して接続する第1
及び第2のビット線BL1,BL2と、第1及び第2の
記憶用トランジスタのゲートに所定の電位を供給するゲ
ートバイアス線GBと、選択用トランジスタQS1のゲ
ートに所定の電位を供給してこの選択用トランジスタQ
S1をオンにしこの選択用トランジスタQS1が含まれ
るメモリセルMCを選択状態とするワード線WLと、第
1及び第2のビット線BL1,BL2間の信号を増幅す
るセンス増幅器SAとを有し、第1の記憶用トランジス
タQM1を書込み状態,消去状態のうちの一方とし、第
2の記憶用トランジスタQM2を書込み状態,消去状態
のうちの他方として1ビットのデータを1つのメモリセ
ルMCに記憶するようにした構成となっている。
【0017】次にこの実施例の動作について説明する。
図2はこの実施例の動作を説明するための各動作におけ
る各部の電位を示す図である。
【0018】まず、読出しの動作について説明する。読
出し動作時、ワード線WLは電源電位Vcc,ゲートバ
イアス線GBは約1〜2Vとする。選択トランジスタQ
S1がオンし、記憶用トランジスタQM1が書込み状
態,記憶用トランジスタQM2が消去状態とすると、記
憶用トランジスタQM1のしきい値電圧Vtは約−2V
ぐらいであるためオン状態となり、ビット線BL1のレ
ベルは電源線PSのレベルまで低下する。記憶用トラン
ジスタQM2のしきい値電圧Vtは約6Vぐらいでオフ
状態となり、ビット線BL2のレベルは現状のまま(セ
ンス増幅器SAでバイアスされたレベル、即ち約1.5
V)である。このビット線BL1,BL2のレベル差を
センス増幅器SAで検出し出力(OUT)する。
【0019】このレベル差は図4に示された従来の不揮
発性半導体記憶装置と同等であり図3のそれと比べほぼ
倍(基準電圧Vrefは書込み状態,消去状態の中間レ
ベルであるので)となり、読出し速度の高速性を保つこ
とができる。
【0020】次にデータの書換えについて説明する。
【0021】書換えは消去,書込みを1サイクルとして
行う。
【0022】消去は2個の記憶用トランジスタQM1,
QM2を同時に行う。書込みは書込データに応じて記憶
用トランジスタQM1,QM2のどちらか一方を行う。
【0023】消去はビット線BL1,BL2に0V、電
源線PSに0V、ゲートバイアス線GBに電圧Vppを
印加する。ワード線WLは任意であるが便宜上0Vを印
加する。記憶用トランジスタQM1,QM2には薄い酸
化膜を通してトンネル電流が流れて浮遊ゲートに電子が
注入される。消去が行われた記憶用トランジスタのしき
い値電圧Vtは約6Vになる。
【0024】次に記憶用トランジスタQM1のみに書込
みを行う場合、ビット線BL1に電圧Vpp,ビット線
BL2に0V、ゲートバイアス線GBに0V、ワード線
WLに0Vを印加すると、記憶用トランジスタQM1の
ドレイン電圧はVpp、ゲート電圧は0Vである為浮遊
ゲートの電子はトンネル電流となってドレインに流れて
書込みが行われる。書込み後の記憶用トランジスタQM
1のしきい値電圧Vtは約−2Vになる。
【0025】記憶用トランジスタQM2は、そのドレイ
ン電圧が0V、ゲート電圧が0Vである為、書込みが行
われずに消去されたまである。この為記憶用トランジス
タQM2のしきい値電圧Vtは約6Vのままである。こ
うして1ビットのデータがメモリセルMCに書込まれ
る。
【0026】このように、1ビットのデータを3トラン
ジスタの1メモリセルに記憶することができるので、1
ビット2トランジスタ2メモリセル構成のものに対し、
メモリセル面積を3/4に縮小することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、1メモリ
セルを2記憶用トランジスタ1選択用トランジスタの3
トランジスタ構成として1ビットのデータを記憶する構
成とすることにより、1ビット2トランジスタ2メモリ
セルの従来の不揮発性半導体記憶装置と同等の読出し速
度の高速性を保ちつつ、メモリセル面積を3/4に縮小
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示された実施例の動作を説明するための
各動作における各部の電位を示す図である。
【図3】従来の不揮発性半導体記憶装置の第1の例を示
す回路図である。
【図4】従来の不揮発性半導体記憶装置の第2の例を示
す回路図である。
【符号の説明】
BL,BL1,BL2 ビット線 GB ゲートバイアス線 PS 電源線 QM1,QM2 記憶用トランジスタ QS1〜QS3 選択用トランジスタ SA センス増幅器 WL ワード線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ電荷蓄積用の浮遊ゲートを持ち
    電気的に書込み状態,消去状態に設定できる第1及び第
    2の記憶用トランジスタと、ドレインを前記第1及び第
    2の記憶用トランジスタのソースと接続しソースを所定
    の電位の電源線と接続する選択用トランジスタとを備え
    たメモリセルと、前記第1及び第2の記憶用トランジス
    タのドレインとそれぞれ対応して接続する第1及び第2
    のビット線と、前記第1及び第2の記憶用トランジスタ
    のゲートに所定の電位を供給するゲートバイアス線と、
    前記選択用トランジスタのゲートに所定の電位を供給し
    てこの選択用トランジスタをオンにしこの選択用トラン
    ジスタが含まれるメモリセルを選択状態とするワード線
    と、前記第1及び第2のビット線間の信号を増幅するセ
    ンス増幅器とを有することを特徴とする不揮発性半導体
    記憶装置。
  2. 【請求項2】 第1の記憶用トランジスタを書込み状
    態,消去状態のうちの一方とし、第2の記憶用トランジ
    スタを前記書込み状態,消去状態のうちの他方として1
    ビットのデータを1つのメモリセルに記憶するようにし
    た請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
JP25996791A 1991-10-08 1991-10-08 不揮発性半導体記憶装置 Pending JPH05101683A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1109170A2 (en) * 1999-12-16 2001-06-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device
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US8492826B2 (en) 2007-10-09 2013-07-23 Genusion, Inc. Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

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