JPH05234382A - Nonvolatile memory device - Google Patents

Nonvolatile memory device

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Publication number
JPH05234382A
JPH05234382A JP7334192A JP7334192A JPH05234382A JP H05234382 A JPH05234382 A JP H05234382A JP 7334192 A JP7334192 A JP 7334192A JP 7334192 A JP7334192 A JP 7334192A JP H05234382 A JPH05234382 A JP H05234382A
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JP
Japan
Prior art keywords
line
source
drain
memory device
erasing
Prior art date
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Pending
Application number
JP7334192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Arakawa
秀貴 荒川
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to US08/018,311 priority patent/US5396459A/en
Priority to KR1019930002440A priority patent/KR930018590A/en
Priority to EP93400468A priority patent/EP0558404A3/en
Publication of JPH05234382A publication Critical patent/JPH05234382A/en
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Abstract

PURPOSE:To achieve an erasure operation which does not cause any excess erasure in a one-cell one-stacked gate memory MOS Tr type E<2>PROM and to shorten the erasure time of the title memory device by a method wherein a source for each memory MOS Tr is connected to a bit line and a drain is connected to a common line. CONSTITUTION:A write operation is performed in the following manner: a negative voltage (e.g. -9V) is applied to a word line ML; a common line COM (i.e., a drain line D) is made open; a voltage of, e.g. +5V is applied to a bit line BL; and electrons are tunneled and injected into a source from a floating gate for a memory cell. A readout operation is performed in the following manner: the line COM is set to 0 V; the line BL (i.e., a source S) is set to, e.g. 1V; a voltage of +5 is applied to the ward line WL; and a channel current is detected. An erasure operation can be performed by two methods. In one method, the line COM is set to, e.g. 5V, the line BL (i.e., the source) is set to 0V, 10V is applied to the line ML, a corresponding channel current is made to flow and hot electrons are injected, by a tunneling effect, into the floating gate from the drain D.

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、不揮発性記憶装置、特
に1つのセルをフローティングゲートとコントロールゲ
ートを絶縁膜を介して積層したスタックゲート型のメモ
リMOSトランジスタ1個で構成した電気的に書き換え
可能な不揮発性記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile memory device, and more particularly to an electrically rewritable device composed of one stack gate type memory MOS transistor in which one cell is laminated with a floating gate and a control gate via an insulating film. Possible non-volatile storage.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性記憶装置として、1つのセルを
フローティングゲートとコントロールゲートを絶縁膜を
介して積層したスタックゲート型のメモリMOSトラン
ジスタ1個で構成した電気的に書き換え可能な不揮発性
記憶装置がある(特開平1−158777号公報)。
2. Description of the Related Art As a non-volatile memory device, an electrically rewritable non-volatile memory device comprising one stack gate type memory MOS transistor in which one cell is laminated with a floating gate and a control gate via an insulating film. (JP-A-1-158777).

【0003】このような不揮発性記憶装置は、従来、図
5に示すように使用していた。即ち、各メモリMOSト
ランジスタのソースSを共通線(コモン)に接続し、ド
レインDをビット線(BL)に接続し、コントロールゲ
ートをワードラインWLに接続する。そして、書き込み
は、ソースSを0V、ドレインDを5Vにし、コントロ
ールゲートに正の高い電圧、例えば+10〜12Vを印
加することによりチャンネル・ホットエレクトロンをド
レインDからフローティングゲートに注入することによ
り行う。
Conventionally, such a non-volatile memory device has been used as shown in FIG. That is, the source S of each memory MOS transistor is connected to a common line (common), the drain D is connected to a bit line (BL), and the control gate is connected to a word line WL. Then, writing is performed by setting the source S to 0 V, the drain D to 5 V, and applying a positive high voltage, for example, +10 to 12 V to the control gate to inject channel hot electrons from the drain D to the floating gate.

【0004】読み出しは、コントロールゲートに+5V
を印加(ワードラインWLを5Vにする)し、ソース
(共通線)を0Vにし、ドレイン(ビットラインBL)
に正電圧、例えば+1Vを印加してそのメモリMOSト
ランジスタに電流が流れるか否かを検出することにより
行う。消去は、ソースSに正の電圧、例えば+5Vを印
加し、コントロールゲートに負の高い電圧、例えば−9
Vを印加してフローティングゲート内のエレクトロンを
ソースSへ抜くことによって行う。
For reading, + 5V is applied to the control gate.
Is applied (the word line WL is set to 5V), the source (common line) is set to 0V, and the drain (bit line BL).
Is applied by applying a positive voltage, for example, +1 V to the memory MOS transistor to detect whether or not a current flows through the memory MOS transistor. For erasing, a positive voltage, for example, + 5V is applied to the source S, and a high negative voltage, for example, −9 is applied to the control gate.
This is performed by applying V to extract electrons in the floating gate to the source S.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の不揮
発性記憶装置は、図3(B)に示すように、書いたビッ
ト(セル)はVthが高く、書いてないビットはVth
が低い。そして、消去は、書いたビットの、即ち、Vt
hが高いビットのフローティングゲート内のエレクトロ
ンをソースSにFNトンネルにより注入することにより
行う。ところが、消去のときに注入量が過剰になり、V
thがOVよりも低くなることがある。若しこのように
なると読み出すときノーマルオフでなければならないセ
ルがノーマルオンになるということになる。これは必然
的に誤読み出しの原因となり得る。このようなエレクト
ロンの注入過剰を、過剰消去(オーバーイレース)とい
う。
By the way, in the conventional nonvolatile memory device, as shown in FIG. 3B, the written bit (cell) has a high Vth and the unwritten bit has a Vth.
Is low. Then, erasing is performed on the written bit, that is, Vt.
This is performed by injecting the electrons in the floating gate of the bit having a high h into the source S by the FN tunnel. However, when erasing, the injection amount becomes excessive and V
th may be lower than OV. If this happens, it means that the cells that must be normally off when reading are normally on. This inevitably causes erroneous reading. Such excessive injection of electrons is called overerasure.

【0006】このようなオーバーイレースは、各セルを
構成するスタックゲート型MOSトランジスタの特性に
微妙なバラツキがあることに原因があり、そして、特性
のバラツキをなくすことはきわめて難しかった。そのた
め、従来において消去は、確認(Verify)しなが
らビット毎に消去することが不可欠であった。即ち、一
括的消去は不可能であった。
Such overerase is caused by the subtle variations in the characteristics of the stack gate type MOS transistors forming each cell, and it is extremely difficult to eliminate the variations in the characteristics. Therefore, in the conventional erasing, it was indispensable to erase every bit while confirming (Verify). That is, it was impossible to erase all at once.

【0007】また、その消去の前提として一旦全ビット
にデータを書き込みをすること必要があった。というの
は、不揮発性記憶装置は消去前の状態では書き込まれた
セルもあれば書き込まれないものもあるので、図3
(B)に示すようにセルのVthが異なり、このような
ものに対して消去処理をすると、書き込まれないセルが
すべてオーバーイレースになるからである。
Further, it is necessary to write data in all bits once as a premise of the erasing. This is because some non-volatile memory devices have been programmed and some have not been programmed before they are erased.
This is because, as shown in (B), the Vths of the cells are different, and when erase processing is performed on such cells, all the cells that are not written are overerased.

【0008】即ち、従来においては、消去をするときは
それに先立ってセルのVthのレベルを揃えるべく一旦
全ビットに書き込みをし、そして、その書き込みが終る
と消去レベルが妥当か否かを確認(Verify)しな
がら少しずつ消去をすることが必要であった。このよう
に、従来においては書き換えに特別なアルゴリズムを必
要とし、そのため書き換えに要する時間がきわめて長か
った。
That is, conventionally, when erasing data, all bits are once written in order to equalize the Vth levels of the cells before erasing, and after the writing, it is confirmed whether the erasing level is proper ( It was necessary to erase gradually while verifying. As described above, conventionally, a special algorithm is required for rewriting, and therefore the time required for rewriting is extremely long.

【0009】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、1セル1スタッリゲート型メモリM
OSトランジスタタイプの電気的に書き換え可能な不揮
発性記憶装置において、オーバーイレースの虞れを伴う
ことなく消去できるようにし、消去に要する時間を短縮
することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and it is a one-cell one-stalli gate memory M.
An electrically rewritable non-volatile memory device of an OS transistor type is designed to enable erasing without fear of overerasing and to shorten the time required for erasing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明不揮発性記憶装置
は、各メモリMOSトランジスタのソースをビット線に
接続し、ドレインを共通線に接続してなることを、更に
は消去をドレイン側からのチャンネル・ホットエレクト
ロニクス注入あるいはコントロールゲートに高電圧を印
加してのFNトンネルによるエレクトロン注入により行
い、書き込みをコントロールゲートに負電圧を印加しソ
ースに正電圧を印加してフローティングゲートからソー
スへエレクトロンを引き抜くことにより行うようにした
ことを特徴とする。
According to the nonvolatile memory device of the present invention, the source of each memory MOS transistor is connected to the bit line and the drain is connected to the common line. Channel hot electronics injection or electron injection by FN tunnel with high voltage applied to the control gate is performed, and writing is performed by applying a negative voltage to the control gate and applying a positive voltage to the source to extract electrons from the floating gate to the source. It is characterized in that it is performed by doing so.

【0011】[0011]

【作用】本発明不揮発性記憶装置によれば、書き込みを
フローティングゲートからソースへのエレクトロンの引
き抜きにより行い、消去をドレインあるいはチャンネル
からフローティングゲートへのエレクトロンの注入によ
り行うので、従来のようにフローティングゲートからソ
ースへのエレクトロンの引き抜きによって消去を行った
場合におけるようなオーバーイレース(過剰消去)は生
じ得ない。即ち、従来の書き込みと同じ動作によって消
去を行うので、オーバーイレースの生じる余地が全くな
い。
According to the nonvolatile memory device of the present invention, writing is performed by extracting electrons from the floating gate to the source, and erasing is performed by injecting electrons from the drain or channel to the floating gate. The overerase as in the case of erasing by drawing electrons from the source to the source cannot occur. That is, since erasing is performed by the same operation as conventional writing, there is no room for overerasure.

【0012】尚、従来の消去と同じ動作によって書き込
みを行うことに起因するところの書き込み時にフローテ
ィングゲートからのエレクトロンの過剰引き抜きが生じ
る虞れは、従来の不揮発性記憶装置と同様に書き込みレ
ベルを確認(Verify)しながら少しずつ書き込む
という動作を行うことによりなくすことができる。
It should be noted that, as in the case of the conventional nonvolatile memory device, the possibility of excessive extraction of electrons from the floating gate at the time of programming, which is caused by performing the programming by the same operation as the conventional erasing, is confirmed by the programming level. It can be eliminated by performing an operation of writing little by little while (Verify).

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明不揮発性記憶装置を図示実施例
に従って詳細に説明する。図1(A)、(B)は本発明
不揮発性記憶装置の一つの実施例を示すもので、(A)
はメモリMOSトランジスタの構造を示す断面図、
(B)はメモリMOSトランジスタの使用態様の説明図
である。図面において、1はp- 型半導体基板、2はn
++型ソース2の周囲に形成されたn+ 型ソースである。
The nonvolatile memory device of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments. 1A and 1B show one embodiment of the nonvolatile memory device of the present invention.
Is a cross-sectional view showing the structure of a memory MOS transistor,
FIG. 6B is an explanatory diagram of a usage mode of the memory MOS transistor. In the drawings, 1 is a p - type semiconductor substrate, 2 is n
It is an n + type source formed around the ++ type source 2.

【0014】3はn++型のドレイン、3aは該ドレイン
3の内側に形成されたn+ 型のライトドープトドレイ
ン、4は該ライトドープトドレイン3aの周縁に設けら
れたp型領域である。このように本不揮発性記憶装置の
メモリMOSトランジスタはソース2とドレイン3とが
非対称の形状を有している。このようにするのは、ドレ
イン3はチャンネル・ホットエレクトロンを発生しやす
くし、ソース2は基板1との耐圧を高くするためであ
る。勿論、本発明においては必ずしもソース、ドレイン
を非対称にすることが必須ではないが、このようにする
と書き込み、消去のいずれにとってもより好ましいとい
える。5はソース・ドレイン間(チャンネル)上に第1
のゲート絶縁膜6を介して形成されたフローティングゲ
ートで、該フローティングゲート5上に第2にゲート絶
縁膜7を介してコントロールゲート8が形成されてい
る。
Reference numeral 3 denotes an n ++ type drain, 3a denotes an n + type lightly-doped drain formed inside the drain 3, 4 denotes a p-type region provided at the periphery of the lightly doped drain 3a. is there. As described above, in the memory MOS transistor of the present nonvolatile memory device, the source 2 and the drain 3 have an asymmetrical shape. This is because the drain 3 makes it easier to generate channel hot electrons, and the source 2 makes the breakdown voltage with the substrate 1 higher. Of course, in the present invention, it is not essential to make the source and drain asymmetrical, but it can be said that this is more preferable for both writing and erasing. 5 is the first between the source and drain (channel)
The floating gate is formed via the gate insulating film 6, and the control gate 8 is formed on the floating gate 5 via the second gate insulating film 7.

【0015】次に、図1(B)に従ってどのように不揮
発性記憶装置を使用するかについて説明する。各セル
は、ワード線WLにコントロールゲートが接続される点
については従来の場合と変りがないが、ソースSがビッ
ト線BLに、ドレインDがコモン線(共通線)COMに
接続される点で従来のものと異なっている。
Next, how to use the nonvolatile memory device will be described with reference to FIG. Each cell is the same as the conventional one in that the control gate is connected to the word line WL, but the source S is connected to the bit line BL and the drain D is connected to the common line (common line) COM. Different from the conventional one.

【0016】書き込みは、ワード線WLに負の電圧、例
えば−9Vを印加し、コモン線CMO(即ちドレイン
D)をオープンにし、そして、ビット線BLに例えば+
5Vの電圧を印加することによりメモリセルのフローテ
ィングゲートからソースへエレクトロンをトンネル注入
させて行う。これは、従来における消去と同じ動作であ
る。
For writing, a negative voltage, for example, -9V is applied to the word line WL, the common line CMO (that is, the drain D) is opened, and the bit line BL is, for example, +.
Electrons are tunnel-injected from the floating gate of the memory cell to the source by applying a voltage of 5V. This is the same operation as the conventional erase.

【0017】読み出しは、コモン線COM(即ち、ドレ
インD)を0Vにし、ビット線BL(即ち、ソースS)
を例えば1Vにし、ワード線WLに+5Vの電圧を与え
チャンネル電流を検出することにより行う。書き込まれ
たセルは電流が流れ、書き込まれていないセルは電流が
流れない。これは、従来の不揮発性記憶装置の場合と逆
である。
For reading, the common line COM (that is, the drain D) is set to 0V, and the bit line BL (that is, the source S).
Is set to, for example, 1 V, a voltage of +5 V is applied to the word line WL, and the channel current is detected. Current flows in the written cells, and no current flows in the unwritten cells. This is the opposite of the case of the conventional nonvolatile memory device.

【0018】消去は二つの方法により行うことができ
る。一つの方法は、コモン線COM(即ち、ドレイン
D)を例えば5Vにし、ビット線BL(即ち、ソース)
を0Vにし、ワード線WLに10Vを印加して相当のチ
ャンネル電流を流すことによりドレインDからフローテ
ィングゲートにホット・エレクトロンをトンネル効果に
より注入させるチャンネル・ホットエレクトロン注入方
法である。
Erasing can be done in two ways. One method is to set the common line COM (that is, the drain D) to, for example, 5V, and set the bit line BL (that is, the source).
Is set to 0 V, 10 V is applied to the word line WL, and a corresponding channel current is caused to flow, whereby hot electrons are injected from the drain D to the floating gate by a tunnel effect.

【0019】このような方法によれば、1パルスで多数
のセルを消去できるので高速に消去ができ、従来におけ
る書き込み動作により消去を行うので後で詳しく述べる
がオーバーイレースの問題も起き得ない。尤も、このチ
ャンネル・ホットエレクトロン注入によれば、1ビット
当り数百μAの電流を流さなければならないので、1回
で消去できるセルの数は限定される。具体的には、1回
で数バイト分しか消去できない。しかし、1回の消去に
要する時間は10μsecと非常に短かいので、不揮発
性記憶装置全体を消去するに必要な消去動作の回数が多
くなっても消去にかかる時間は短かい。
According to such a method, since a large number of cells can be erased by one pulse, erasing can be performed at high speed, and since the erasing is performed by the conventional writing operation, the problem of overerase cannot occur, which will be described in detail later. However, according to this channel hot electron injection, a current of several hundred μA must be applied to each bit, so that the number of cells that can be erased at one time is limited. Specifically, only a few bytes can be erased at one time. However, since the time required for erasing once is as short as 10 μsec, the time required for erasing is short even if the number of erasing operations necessary for erasing the entire nonvolatile memory device increases.

【0020】尚、ソースS側、即ち、ビット線BLをオ
ープンにすると、そのセルはチャンネル電流が流れない
ので消去動作が行われない(但し、ビット線BL充放電
によるディスターブには注意が必要である)。そこで、
消去前に一旦全ビット読み出し、消去された状態にする
ものについてはビット線BLをオープンにすることによ
り消去動作を行わせないようにすることも考えられる。
これによれば、徒らにセルのVthを高めないようにす
ることにより、書き込み時のストレスを下げて耐久性
(endurance)を高めることができるという効果が期待で
きる。
When the source S side, that is, the bit line BL is opened, the channel current does not flow in the cell, so that the erase operation is not performed (however, the disturb due to the charge and discharge of the bit line BL needs to be careful. is there). Therefore,
It may be possible to prevent the erase operation by opening the bit line BL for the case where all the bits are read and erased before the erase.
According to this, it is expected that the stress at the time of writing can be reduced and the endurance can be enhanced by preventing the cells from increasing the Vth.

【0021】尚、コモン線COMの分け方として図2
(A)、(B)、(C)に示すように三種類の分け方が
考えられる。(A)はコモン線COMを全ビット共通に
するものであり、(B)はコモン線COMをブロック毎
に分けるものであり、(C)はコモン線COMをワード
線WL毎に設ける場合である。図2中破線で示したとこ
ろが選択したセルである。
As a way of dividing the common line COM, FIG.
As shown in (A), (B), and (C), three types of division are possible. (A) shows that the common line COM is common to all the bits, (B) shows that the common line COM is divided into blocks, and (C) shows that the common line COM is provided for each word line WL. .. The cell indicated by the broken line in FIG. 2 is the selected cell.

【0022】図2(C)に示すコモン線COMをワード
線WL毎に設ける方式は、フル機能型Flotoxタイ
プのE2 PROMにおいて一般的に採用されているが、
この方式を採用した場合には1ワード線WL毎の消去/
書込が簡単に実現でき、そして、ビット線をオープンに
した場合に問題となるビット線充放電によるディスター
ブも生じない。
The method of providing the common line COM for each word line WL shown in FIG. 2C is generally adopted in the full-function type float type E 2 PROM.
When this method is adopted, erase / write for each word line WL
Writing can be easily realized, and the disturb due to bit line charging / discharging which is a problem when the bit line is opened does not occur.

【0023】消去の別の方法は、基板からFNトンネル
によりフローティングゲートにエレクトロンを注入する
方法である。具体的には、図1(B)において括弧内に
示してあるように、ワード線WLを10〜15Vにし、
ソースS及びドレインDを0Vにし、チャンネル(基
板)を例えば−3V(あるいは0V)にし、基板側から
フローティングゲートへエレクトロンをFNトンネルに
より注入するのである。
Another method of erasing is to inject electrons from the substrate into the floating gate through an FN tunnel. Specifically, as shown in parentheses in FIG. 1B, the word line WL is set to 10 to 15V,
The source S and the drain D are set to 0V, the channel (substrate) is set to, for example, -3V (or 0V), and electrons are injected from the substrate side to the floating gate by an FN tunnel.

【0024】この方法によれば、高電圧電流を流すこと
なく、トンネルによる注入ができるので、全ワードライ
ンを一括して、即ち全ビットを一括して消去することが
可能であり、ビット数の多い少ないに無関係に1mse
c〜100msecのきわめて短時間で不揮発性記憶装
置の消去ができる。尚、基板に負の電位を与えるのはワ
ード線に必要な電圧を低くするためである。
According to this method, since injection can be performed by tunneling without flowing a high voltage current, it is possible to erase all word lines at once, that is, all bits at once, and 1mse regardless of the number
The nonvolatile memory device can be erased in an extremely short time of c to 100 msec. The reason why the negative potential is applied to the substrate is to reduce the voltage required for the word line.

【0025】図3(A)、(B)は消去に伴うセルのV
thの変化を説明するもので、(A)は本発明の場合
を、(B)は従来の場合を示す。本発明によれば、図3
(A)に示すように書かれていないセルのVthが高
く、書かれたセルのVthが低い。そして、消去により
セルのVthが高くなり、書かれたセルは消去により消
去前における書かれていないセルと同程度にまでVth
が高くなる。書かれていないセルのVthはもっと高く
なる。
3 (A) and 3 (B) show V of the cell associated with erasing.
In order to explain the change of th, (A) shows the case of the present invention and (B) shows the conventional case. According to the invention, FIG.
As shown in (A), the Vth of an unwritten cell is high, and the Vth of a written cell is low. Then, the erase operation increases the Vth of the cell, and the written cell has the same Vth as the unwritten cell before the erase operation.
Becomes higher. The Vth of an unwritten cell becomes higher.

【0026】従って、消去は各セルの特性を考慮して消
去不足が生じないようにさえしておけば完全にデータの
消滅を図ることができ、そして、消去が過剰になって誤
読み出しの原因となるということは理論上起り得ない。
従って、確認(Verify)しながら消去することは
必要はないのである。また、書かれていないセルのVt
hは消去動作によって変化するが、それはより高くなる
方向への変化なのでより消去の度合が高くなるに過ぎず
問題はない。
Therefore, erasing can completely erase data by considering the characteristics of each cell so that insufficient erasing does not occur, and erasing becomes excessive and causes erroneous reading. Theoretically, this cannot happen.
Therefore, it is not necessary to erase while confirming (Verify). Also, Vt of unwritten cells
Although h changes depending on the erase operation, since it changes in the direction of becoming higher, only the degree of erase becomes higher and there is no problem.

【0027】従って、従来におけるような消去の前に一
旦読み出して書込まれていないセルを検出し、そのセル
に書き込んで全セルのVthを揃え、その後消去を行う
ことは必要ではない。但し、本発明においても消去前に
一旦全ビット読み出し、消去された状態になっているも
のについてはビット線BLをオープンにして消去動作を
行わせないようにすることにより、徒らにセルのVth
を高めないようにして書き込み時のストレスを下げて耐
久性(endurance)を高めるという効果を奏するようにし
ても良い。
Therefore, it is not necessary to detect a cell that is not read and written once before erasing as in the conventional case, write to that cell to make Vth of all cells uniform, and then perform erasing. However, also in the present invention, if all bits have been read and erased before erasing, the bit line BL is opened so that the erasing operation is not performed, so that the Vth of the cell is unnecessarily increased.
It is also possible to reduce the stress at the time of writing by not increasing the endurance to achieve the effect of increasing the endurance.

【0028】ちなみに、従来の場合には、前にも述べた
が、図3(B)に示すように、書いたセル(ビット)の
しきい値が高く、書かれていないビットのしきい値が低
い。そして、書いたセル(ビット)を消去するとそのV
thが低くなり、セルの特性のバラツキからVthが0
Vよりも低くなるセルも生じ、これオーバーイレースで
ある。また、書いていないセル(ビット)はもともとV
thが低く、それが消去によりもっとVthが低くなる
ので、書かれていないセルは全数がオーバーイレースす
ることになる。
Incidentally, in the conventional case, as described above, as shown in FIG. 3B, the threshold value of the written cell (bit) is high and the threshold value of the unwritten bit is high. Is low. When the written cell (bit) is erased, its V
Vth is 0 due to variations in cell characteristics.
Some cells become lower than V, which is overerase. Also, the cells (bits) not written are originally V
Since th is low and Vth is lower due to erasing, the total number of unwritten cells is overerased.

【0029】従って、従来においては、消去前に全ビッ
トデータを読み出し、どのセルに信号が書かれていない
かを読み出し、その書かれていないビットに対して書き
込んで全ビットを同じVthにすることと、その後特性
のバラツキがあるのでVerifyしながら消去を行う
ことが必要だったのである。しかし、本発明によれば、
それが全く必要ではなく、1パルスで一括して例えば1
ワード分ずつ消去するということができ、消去に要する
時間を著しく短縮できるのである。
Therefore, conventionally, all bit data is read before erasing, which cell is not written with a signal is read, and the unwritten bit is written to set all bits to the same Vth. After that, it was necessary to erase the data while verifying because there was a variation in the characteristics. However, according to the invention,
It is not necessary at all, and one pulse can collectively be used, for example, 1
Since it can be erased word by word, the time required for erasing can be significantly shortened.

【0030】尚、書き込み動作は、前述のとおり、従来
における消去動作と同じフローティングゲートからFN
トンネルによりエレクトロンを引き抜くことにより行
う。そのため、引き抜きが過剰になると、オーバーイレ
ースに相当する減少が生じることになるといえなくはな
い。しかし、書き込みは従来から少しずつ書き込んで書
き込みレベルをモニターしながら行うという方法で行わ
れており、本発明においてもそのようにして書き込むこ
とによってエレクトロンの過剰引き抜きは回避できる。
As described above, the write operation is performed from the same floating gate to FN as in the conventional erase operation.
This is done by extracting electrons through a tunnel. Therefore, if pulling out excessively, a reduction corresponding to overerase will occur. However, writing is conventionally performed by a method of writing little by little and monitoring the write level, and in the present invention, excessive drawing of electrons can be avoided by writing in such a manner.

【0031】従って、引き抜きが過剰になり、オーバー
イレースに相当する減少が生じる虞れはなくなる。即
ち、書き込みに要する時間は従来と同程度で済む。依っ
て、総合的には本発明によれば消去時間を著しく短縮で
きるという効果が生じ、デメリットは特にない。
Therefore, there is no possibility that the pull-out becomes excessive and the reduction corresponding to the overerase occurs. That is, the time required for writing is about the same as the conventional one. Therefore, overall, according to the present invention, there is an effect that the erasing time can be remarkably shortened, and there is no demerit.

【0032】尚、図4は確認(Verify)しながら
の書き込み動作の一つのケースを説明するものである。
1つのワード線、例えばWL1を選択する場合には、そ
のワード線WL1を例えば−10Vにする。それ以外の
ワード線WLは5Vにする。また、コモン線COMはオ
ープンにする。そして、書き込むべきビット線BLを5
Vにし、書かないビット線を0Vにする。ワード線WL
のビット、、のうちには書き込まず、、に
書き込む場合には、ビット線BL2、BL3を5Vに
し、ビット線BL1は0Vにする。かかる書き込みは同
じワードの例えば1つのビットずつ順番に行ってゆく。
FIG. 4 illustrates one case of the write operation while confirming (Verify).
When selecting one word line, for example, WL1, the word line WL1 is set to −10V, for example. The other word lines WL are set to 5V. Also, the common line COM is opened. Then, the bit line BL to be written is set to 5
V and the bit lines not written are set to 0V. Word line WL
When writing to the bit of, but not to the bit of, the bit lines BL2 and BL3 are set to 5V and the bit line BL1 is set to 0V. Such writing is performed in order, for example, one bit in the same word.

【0033】そして、例えば1ワード線分終ったら読み
出して書けたか否かを確認(Verify)する。そし
て、若し、ビットについては書かれているが、ビット
については書かれていないとしたら、再度の書き込み
の際にはビット線BL2はもはや5Vにせず0Vにし、
ビット線BL3を5Vにしてそのビットについて書き
込む。このように、確認(Verify)しながら1ビ
ットずつ書き込むことができるので、過剰引き抜きにな
らないように書き込みができるのである。
Then, for example, when one word line is completed, it is confirmed (Verify) whether or not the data can be read and written. Then, if the bit is written but the bit is not written, the bit line BL2 is set to 0V instead of 5V when writing again.
The bit line BL3 is set to 5V and writing is performed for that bit. In this way, since it is possible to write one bit at a time while confirming (Verify), it is possible to write so as not to excessively pull out.

【0034】尚、1ワード毎に書き込むフル機能型E2
PROMを実現することも可能であるが、書き込みスピ
ードが10〜100msec/Biakであることか
ら、1ワード分のビットを同時に書き込んでしまうペー
ジモードが有効である。例えば、1つのワードラインに
1Kバイト分のビットがあるとすると書き込みに要する
時間はバイトあたり10〜100μsecとなり、従来
とほとんど同程度の書き込みスピードを確保できる。
It is to be noted that a full-function type E 2 which writes every 1 word
Although it is possible to realize a PROM, since the writing speed is 10 to 100 msec / Biak, the page mode in which the bits of one word are simultaneously written is effective. For example, assuming that one word line has 1 Kbyte of bits, the time required for writing is 10 to 100 μsec per byte, and a writing speed almost the same as the conventional one can be secured.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明不揮発性記憶装置は、各メモリM
OSトランジスタのソースをビット線に接続し、ドレイ
ンを共通線に接続してなることを、更には消去をドレイ
ン側からのチャンネル・ホットエレクトロニクス注入あ
るいはコントロールゲートに高電圧を印加してのFNト
ンネルによるエレクトロン注入により行い、書き込みを
コントロールゲートの負電圧を印加しソースに正電圧を
印加してフローティングゲートからソースへ電子を引き
抜くことにより行うようにしたことを特徴とするもので
ある。従って、本発明不揮発性記憶装置によれば、書き
込みをフローティングゲートからソースへのエレクトロ
ンの引き抜きにより行い、消去をドレインあるいはチャ
ンネルからフローティングゲートへのエレクトロンの注
入により行うので、従来のようにフローティングゲート
からソースへのエレクトロンの引き抜きによって消去を
行った場合におけるようなオーバーイレース(過剰消
去)は生じ得ない。そして、書き込まれているところの
Vthの低いセルは消去によってVthが高められるの
で、セルの特性のバラツキを考慮すれば多くのビットを
一括して完全に消去でき、確認(Verify)は必要
ではなくなる。
According to the nonvolatile memory device of the present invention, each memory M
The source of the OS transistor is connected to the bit line and the drain is connected to the common line. Further, erasing is performed by injecting channel hot electronics from the drain side or by FN tunneling by applying a high voltage to the control gate. It is characterized in that writing is performed by electron injection, and writing is performed by applying a negative voltage to the control gate and applying a positive voltage to the source to extract electrons from the floating gate to the source. Therefore, according to the nonvolatile memory device of the present invention, writing is performed by extracting electrons from the floating gate to the source, and erasing is performed by injecting electrons from the drain or channel to the floating gate. Overerasure cannot occur as in the case of erasing by drawing electrons to the source. Since Vth of a cell having a low Vth being written is increased by erasing, many bits can be completely erased collectively in consideration of variations in cell characteristics, and verification is not necessary. ..

【0036】しかも、書き込まれていないセルはVth
がもともと高く、それが消去によってもっと高くなるに
過ぎない。従って、従来におけるように消去の前に全ビ
ット読み出して書き込まれていないセルを検出し、それ
らのセルに書き込みをして全ビットについてVthを揃
えるという消去に先立って必要だった動作は必要でなく
なる。尚、書き込みによるエレクトロンの過剰引き抜き
は、従来の不揮発性記憶装置においても行われていた確
認(Verify)しながら少しずつ(例えば1ビット
ずつ)書き込むという動作を行うようにすることによっ
て容易に回避できる。
Moreover, the unwritten cells are Vth
Is originally high, and it only gets higher due to erasure. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to perform an operation that is necessary before erasing, in which all bits are read out before erasing, cells which are not written are detected, and those cells are written to make Vth uniform for all bits. .. Excessive extraction of electrons by writing can be easily avoided by performing an operation of writing little by little (for example, one bit at a time) while performing confirmation (Verify), which is also performed in the conventional nonvolatile memory device. ..

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

【図1】(A)、(B)は本発明不揮発性記憶装置の一
つの実施例を示すもので、(A)はメモリMOSトラン
ジスタ(セル)の断面図、(B)は使用説明図である。
1A and 1B show one embodiment of a nonvolatile memory device of the present invention, FIG. 1A is a sectional view of a memory MOS transistor (cell), and FIG. is there.

【図2】(A)乃至(C)は不揮発性記憶装置のコモン
線(共通線)の分け方の各別の例を示す回路図である。
2A to 2C are circuit diagrams showing different examples of how to divide a common line (common line) of a nonvolatile memory device.

【図3】(A)、(B)は書き込み消去に伴うセルのV
thの変化を示す図で、(A)は本発明の場合を、
(B)は従来の場合を示す。
3 (A) and 3 (B) are V of a cell associated with writing and erasing.
FIG. 3A is a diagram showing a change in th, FIG.
(B) shows a conventional case.

【図4】本発明不揮発性記憶装置における書き込み動作
の一つのケースの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of one case of a write operation in the nonvolatile memory device of the present invention.

【図5】不揮発性記憶装置の従来の使用の説明図であ
る。
FIG. 5 is an illustration of a conventional use of a non-volatile storage device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ソース 3 ドレイン 5 フローティングゲート 6、7 ゲート絶縁膜 8 コントロールゲート 1 substrate 2 source 3 drain 5 floating gate 6, 7 gate insulating film 8 control gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/792 H01L 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/792 H01L 29/78 371

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1つのセルをフローティングゲートとコ
ントロールゲートを絶縁膜を介して積層したスタックゲ
ート型のメモリMOSトランジスタ1個で構成した電気
的に書き換え可能な不揮発性記憶装置において、 上記各メモリMOSトランジスタのソースをビット線に
接続し、ドレインを共通線に接続してなることを特徴と
する不揮発性記憶装置
1. An electrically rewritable non-volatile memory device comprising one stack gate type memory MOS transistor in which one cell has a floating gate and a control gate laminated with an insulating film interposed therebetween. A non-volatile memory device characterized in that the source of a transistor is connected to a bit line and the drain is connected to a common line.
【請求項2】 消去をドレイン側からフローティングゲ
ートへのチャンネル・ホットエレクトロンの注入あるい
はコントロールゲートに高電圧を印加しての基板側から
フローティングゲートへのFNトンネルによるエレクト
ロンの注入により行い、 書き込みをコントロールゲートに負電圧を印加しソース
に正電圧を印加してフローティングゲートからソースへ
エレクトロンを引き抜くことにより行うようにしてなる
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性記憶装置
2. Erase is performed by injecting channel hot electrons from the drain side to the floating gate or by injecting electrons by FN tunnel from the substrate side to the floating gate while applying a high voltage to the control gate. 2. The non-volatile memory device according to claim 1, wherein a negative voltage is applied to the gate and a positive voltage is applied to the source to extract electrons from the floating gate to the source.
JP7334192A 1992-02-24 1992-02-24 Nonvolatile memory device Pending JPH05234382A (en)

Priority Applications (4)

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JP7334192A JPH05234382A (en) 1992-02-24 1992-02-24 Nonvolatile memory device
US08/018,311 US5396459A (en) 1992-02-24 1993-02-16 Single transistor flash electrically programmable memory cell in which a negative voltage is applied to the nonselected word line
KR1019930002440A KR930018590A (en) 1992-02-24 1993-02-22 Single Transistor Flash EPROM
EP93400468A EP0558404A3 (en) 1992-02-24 1993-02-24 Single transistor flash electrically programmable memory

Applications Claiming Priority (1)

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JP (1) JPH05234382A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0855921A (en) * 1994-03-28 1996-02-27 Sgs Thomson Microelettronica Spa Flash eeprom memory array and biasing method therefor
JP2006505948A (en) * 2002-11-08 2006-02-16 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド One-transistor DRAM cell structure and manufacturing method

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