JPH0644611B2 - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JPH0644611B2
JPH0644611B2 JP10005587A JP10005587A JPH0644611B2 JP H0644611 B2 JPH0644611 B2 JP H0644611B2 JP 10005587 A JP10005587 A JP 10005587A JP 10005587 A JP10005587 A JP 10005587A JP H0644611 B2 JPH0644611 B2 JP H0644611B2
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row
line
row lines
gate electrode
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富士雄 舛岡
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はメモリセルとして不揮発性トランジスタが使
用され、データの書込みは電気的に、消去は紫外線を照
射することによりそれぞれ行なわれる不揮発性半導体メ
モリに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention uses a non-volatile transistor as a memory cell. Data writing is performed electrically and erasing is performed by irradiating ultraviolet rays. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory.

(従来の技術) データの消去が可能な不揮発性半導体メモリはEPRO
M (Erasable and Programable Read Only Memory)
として知られており、その中でデータの消去が紫外線の
照射により行なわれるものを特にUV−EPROMと称
している。このUV−EPROMではメモリリセルとし
て、ソース、ドレイン領域間のチャネル領域上にフロー
ティングゲート電極(浮遊ゲート電極)とコントロール
ゲート電極(制御ゲート電極)とを積層した2重ゲート
型の不揮発性トランジスタが使用されている。
(Prior Art) Nonvolatile semiconductor memory capable of erasing data is EPRO
M (Erasable and Programmable Read Only Memory)
Among them, one in which data is erased by irradiation of ultraviolet rays is particularly called a UV-EPROM. In this UV-EPROM, a double gate non-volatile transistor in which a floating gate electrode (floating gate electrode) and a control gate electrode (control gate electrode) are stacked on a channel region between source and drain regions is used as a memory cell. Has been done.

第6図はこのような構造のメモリセルを使用した従来の
UV−EPROMのメモリセルアレイ部分の等価回路図
である。図中、50はそれぞれ上記のような不揮発性トラ
ンジスタからなるメモリセルであり、これらメモリセル
50は行列状に配置されている。そして、図中の横方向で
ある行方向の同一行に配置されている各メモリセル50の
ドレインは複数のビット線51のいずれかにそれぞれ共通
接続されており、かつ同一行に配置されている各メモリ
セル50のソースは複数の接地線52のいずれかにそれぞれ
共通接続されている。また、図中の縦方向である列方向
の同一列に配置されている各メモリセル50のコントロー
ルゲート電極は複数の行線53のいずれかにそれぞれ共通
接続されている。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array portion of a conventional UV-EPROM using the memory cell having such a structure. In the figure, 50 are memory cells each made up of the above-mentioned nonvolatile transistors.
The 50s are arranged in a matrix. The drains of the memory cells 50 arranged in the same row in the row direction, which is the horizontal direction in the figure, are commonly connected to one of the plurality of bit lines 51 and arranged in the same row. The sources of the memory cells 50 are commonly connected to any of the plurality of ground lines 52. The control gate electrodes of the memory cells 50 arranged in the same column in the column direction, which is the vertical direction in the figure, are commonly connected to any of the plurality of row lines 53.

このように従来のEPROMでは1ビットのメモリセル
50を1個の不揮発性トランジスタで構成し、各メモリセ
ル50を対応するビット線51、接地線52及び行線53にに接
続するようにしている。
Thus, in a conventional EPROM, a 1-bit memory cell
Each of the memory cells 50 is connected to the corresponding bit line 51, ground line 52 and row line 53 by using one nonvolatile transistor.

すなわち、従来のUV−EPROMでは各ビット毎にビ
ット線、接地線及び行線からなる3本の配線が必要であ
る。しかも、各セルのドレインは拡散領域で構成され、
ビット線は例えばアルミニウム等の金属配線で構成され
ており、各セルを対応するビット線に接続する場合には
コンタクトを形成する必要がある。このコンタクトの形
成位置では通常、配線幅よりも広い面積を必要とする。
このため、従来では高密度UV−EPROMを実現する
ことが困難であるという問題がある。また、コンタクト
の数が多くなる程、製造歩留りは低下する。
That is, in the conventional UV-EPROM, three wirings including a bit line, a ground line and a row line are required for each bit. Moreover, the drain of each cell consists of a diffusion region,
The bit line is composed of a metal wiring such as aluminum, and it is necessary to form a contact when connecting each cell to the corresponding bit line. The contact formation position usually requires a larger area than the wiring width.
Therefore, there is a problem that it is difficult to realize a high-density UV-EPROM in the related art. In addition, the manufacturing yield decreases as the number of contacts increases.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来では各ビット毎に3本の配線が必要であ
り、かつ各ビット毎にコンタクトを形成する必要があ
り、このことが高密度化の実現を阻害している。そこで
この発明は配線の本数とコンタクトの数を削減すること
により高密度化が実現できる不揮発性半導体メモリを提
供することを目的としている。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, three wirings are required for each bit and it is necessary to form a contact for each bit, which realizes high density. It is inhibiting. Therefore, an object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory that can achieve high density by reducing the number of wirings and the number of contacts.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明の不揮発性半導体メモリは、フローティングゲ
ート電極及びコントロールゲート電極とを有し、両電極
が自己整合的に形成された不揮発性トランジスタからな
るメモリセルが2個以上直列接続されかつ行列状に配置
された複数個の直列回路と、上記複数個の直列回路のう
ち同一列に配置された各直列回路それぞれの一端が共通
に接続されたビット線と、上記複数個の直列回路のうち
同一行に配置された各直列回路に対して共通に設けら
れ、これら各直列回路を構成するメモリセルのコントロ
ールゲート電極にそれぞれ接続された複数の行線と、上
記複数個の直列回路の1個の直列回路内の1個のメモリ
セルを選択するために上記ビット線及び行線に対して選
択的に電圧を供給するものであって、選択されるメモリ
セルが接続された行線には第1の電圧を供給し、選択さ
れるメモリセルを含む1個の直列回路内の他のメモリセ
ルが接続された残りの行線にはそれぞれ第2の電圧を供
給し、それ以外の各行線にはこれらに接続されたメモリ
セルが動作しないような第3の電圧を供給する手段とか
ら構成されている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A nonvolatile semiconductor memory of the present invention comprises a nonvolatile transistor having a floating gate electrode and a control gate electrode, both electrodes being formed in a self-aligned manner. A plurality of series circuits in which two or more memory cells are connected in series and are arranged in a matrix, and one end of each of the series circuits arranged in the same column among the plurality of series circuits is commonly connected. A plurality of rows which are provided in common to the bit lines and the series circuits arranged in the same row among the plurality of series circuits and which are respectively connected to the control gate electrodes of the memory cells forming the series circuits. And selectively supplying a voltage to the bit line and the row line to select a line and a memory cell in the series circuit of the plurality of series circuits. And supplying a first voltage to the row line to which the selected memory cell is connected, and the remaining row to which other memory cells in one series circuit including the selected memory cell are connected. Each line is provided with a second voltage, and the other row lines are provided with a third voltage for preventing the memory cells connected to them from operating.

(作用) この発明の不揮発性半導体メモリでは、データの書込み
時及び読出し時には非選択セルのコントロールゲート電
極が接続された行線に高電圧が印加され、選択セルのコ
ントロールゲート電極が接続された行線のみにはこれよ
りも低い電圧が印加される。そして、データ読出し時に
はビット線に読出し電圧が印加され、データ書込み時に
は書込みデータに応じた電圧がビット線に印加される。
(Operation) In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, a high voltage is applied to the row line connected to the control gate electrode of the non-selected cell at the time of writing and reading data and the row connected to the control gate electrode of the selected cell. A voltage lower than this is applied only to the line. A read voltage is applied to the bit line when reading data, and a voltage according to the write data is applied to the bit line when writing data.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明をUV−EPROMに実施した場合の
メモリセルアレイ部分の等価回路図である。図におい
て、10はそれぞれメモセル11が4個直列接続されて構成
された直列回路である。これら各直列回路10内の各メモ
リセル11は、それぞれソース,ドレイン領域、このソー
ス,ドレイン領域間のチャネル領域上に設けられたフロ
ーティングゲート電極及びこのフローティングゲート電
極上に設けられたコントロールゲート電極とからなる2
重ゲート型の不揮発性トランジスタで構成されている。
またこれら直列回路10は行列状に複数個配置されてお
り、各直列回路10の一端は複数のビット線121,122,…
12Nのいずれかに接続されており、他端はそれぞれ0V
の電圧が印加される複数の接地線131,…13Mのいずれか
に接続されている。さらに、直列回路10内の各4個のメ
モリセル11のコントロールゲート電極は各4本の行線14
11,1421,…1441〜141M,142M,…144Mのそれぞれに接
続されており、これら各4本の行線141,142,…144
図中の横方向である行方向に配置された複数の直列回路
10に対して共通に配線されている。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array portion when the present invention is applied to a UV-EPROM. In the figure, 10 is a series circuit composed of four memory cells 11 connected in series. Each memory cell 11 in each series circuit 10 has a source and drain region, a floating gate electrode provided on the channel region between the source and drain regions, and a control gate electrode provided on the floating gate electrode. Consisting of 2
It is composed of a heavy gate type non-volatile transistor.
Further, a plurality of these series circuits 10 are arranged in a matrix, and one end of each series circuit 10 has a plurality of bit lines 12 1 , 12 2 , ...
It is connected to either of 12 N and the other end is 0V
Is connected to any one of a plurality of ground lines 13 1 , ... 13 M to which the voltage is applied. Further, the control gate electrodes of each of the four memory cells 11 in the series circuit 10 have four row lines 14 respectively.
11, 14 21, ... 14 41 ~14 1M, 14 2M, ... 14 are connected to respective 4M, each of these four row lines 14 1, 14 2, ... 14 4 is a horizontal direction in FIG. Multiple series circuits arranged in rows
Wired in common for 10.

上記各4本の行線1411,1412,1413,1414,…141M,14
1M,141M,141Mには、図示しない行デコーダからの出力
電圧が供給される。
Each of the above four row lines 1411, 1412, 1413, 1414, ... 141M, 14
An output voltage from a row decoder (not shown) is supplied to 1M, 141M, and 141M.

このような回路構成のUV−EPROMを実際に半導体
チップ上に実現した場合の素子構造を第2図のパターン
平面図に、第2図中のI−I′線に沿った断面構造を第
3図の断面図にそれぞれ示す。このUV−EPROMは
基板20として例えばP型シリコン半導体基板が使用され
る。この基板20の表面領域には上記各直列回路10を構成
する4個のメモリセル11のソース,ドレイン領域となる
型領域21がそれぞれ拡散法等により分離して形成さ
れている。そして第2図中、最上部及び最下部にそれぞ
れ位置するN型領域21A,21Bはそれぞれ互いに隣合
う直列回路10で共通にされており、これらN型領域21
A,21Bは前記接地線13として使用される。さらに上記
型領域21Aと21Bとの中間に位置する各N型領域
21Cには、それぞれコンタクトホール22を介して例えば
アルミニウムで構成された各金属配線23が接続されてい
る。これらの金属配線23はそれぞれ前記ビット線12とし
て使用される。また、各N型領域21相互間には、絶縁
膜を介して第1層目の多結晶シリコン層で構成され、電
気的に浮遊状態にされた電極24が形成されている。これ
らの電極24は各メモリセル11のフローティングゲート電
極を構成している。さらに第2図中、横方向に配置され
た複数の電極24上に渡って第2層目の多結晶シリコン層
で構成された電極25が絶縁膜を介して形成されている。
これらの電極25は各メモリセル11のコントロールゲート
電極と行線14を構成している。
An element structure in the case where a UV-EPROM having such a circuit structure is actually realized on a semiconductor chip is shown in a pattern plan view of FIG. 2, and a cross-sectional structure taken along a line II ′ in FIG. Each is shown in the sectional view of the figure. In this UV-EPROM, for example, a P-type silicon semiconductor substrate is used as the substrate 20. In the surface region of the substrate 20, N + type regions 21 serving as the source and drain regions of the four memory cells 11 forming each of the series circuits 10 are separately formed by a diffusion method or the like. And in FIG. 2, N + -type region 21A located respectively at the top and bottom, 21B are shared by the series circuit 10 adjacent to each other, these N + -type region 21
A and 21B are used as the ground line 13. Further, each N + type region located between the above N + type regions 21A and 21B.
Each metal wiring 23 made of, for example, aluminum is connected to 21C through a contact hole 22, respectively. Each of these metal wirings 23 is used as the bit line 12. Further, between each N + type region 21, an electrode 24 which is made of a first-layer polycrystalline silicon layer and electrically floated is formed via an insulating film. These electrodes 24 form the floating gate electrodes of each memory cell 11. Further, in FIG. 2, an electrode 25 composed of a second-layer polycrystalline silicon layer is formed over a plurality of electrodes 24 arranged in the lateral direction via an insulating film.
These electrodes 25 form the control gate electrode of each memory cell 11 and the row line 14.

すなわち、このメモリは直列接続されたそれぞれ4個の
メモリセル11で各直列回路10を構成し、各直列回路10の
一端を億属配線23からなるビット線12に接続し、他端を
型領域21Aもしくは21Bからなる接地線13に接続す
ると共に、各メモリセル11のコントロールゲート電極を
電極25で構成された行線14に接続するようにしたもので
ある。
That is, in this memory, each series circuit 10 is configured by four memory cells 11 connected in series, one end of each series circuit 10 is connected to the bit line 12 formed of the multi-layer wiring 23, and the other end is N +. In addition to being connected to the ground line 13 formed of the mold region 21A or 21B, the control gate electrode of each memory cell 11 is connected to the row line 14 constituted by the electrode 25.

ここで、第2図及び第3図に示すように、フローティン
グゲート電極を構成する電極24とコントロールゲート電
極を構成する電極25との幅、すなわち電極25の延長方向
と直交する方向における電極24、25の寸法は同じにされ
かつ両電極24、25は互いに重なり合うようにされてお
り、両電極24、25はいわゆる自己整合的に形成されてい
る。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the width of the electrode 24 constituting the floating gate electrode and the electrode 25 constituting the control gate electrode, that is, the electrode 24 in the direction orthogonal to the extension direction of the electrode 25, The dimensions of 25 are the same and both electrodes 24, 25 are arranged to overlap each other, so that both electrodes 24, 25 are formed in a so-called self-aligned manner.

次に上記構成でなるメモリの動作について説明する。Next, the operation of the memory configured as described above will be described.

一般にUV−EPROMの動作モードにはデータ読出
し、書込み及び消去の各モードがあり、まず、データ読
出しモード時の動作を第4図のタイミングチャートを用
いて説明する。このモードのときには選択すべきセルを
含む直列回路10に接続されている4本の行線14のうち、
選択セルのコントロールゲート電極が接続されている行
線のみに2V〜5V程度の電圧が印加され、残り3本の
行線には5V〜10V程度の電圧が印加される。なお、
他の各4本の行線は全てOVにされている。ここで例え
ば、選択すべきセルを含む直列回路10がビット線121
4本の行線1411〜1441に接続されたものであり、かつ選
択すべきセルが行線1421に接続されたものであるとき、
4本の行線1411〜1441うち行線1421のみに2V〜5V程
度の電圧が印加され、残り3本の行線には5V〜10V
程度の電圧が酌加される。ここで、各メモリセル11は予
めデータの書込みモード動作時の書込み状態に応じてそ
れぞれ閾値電圧が設定されており、上記2V〜5Vの電
圧は例えば消去状態のままのセルの低い閾値電圧よりも
高くかつ例えば“1”が書込まれた後の高い閾値電圧よ
りも低い電圧であり、上記5V〜10Vの電圧は“1”
が書込まれた後の高い閾値電圧よりも充分に高い電圧で
ある。従って、このような電圧が4本の行線1411〜1441
に印加されることにより、行線1421を除く3本の行線14
11,1431,1441にコントロールゲート電極が接続されて
いる3個のメモリセル11は充分にオン状態になる。他
方、行線1421にコントロールゲート電極が接続されてい
る選択セルはその閾値電圧に応じてオン,オフ状態が決
定される。
Generally, the operation modes of the UV-EPROM include data read mode, write mode and erase mode. First, the operation in the data read mode will be described with reference to the timing chart of FIG. Of the four row lines 14 connected to the series circuit 10 including the cell to be selected in this mode,
A voltage of about 2V to 5V is applied only to the row line to which the control gate electrode of the selected cell is connected, and a voltage of about 5V to 10V is applied to the remaining three row lines. In addition,
The other four row lines are all set to OV. Here, for example, the series circuit 10 containing the cells to be selected is connected to the bit line 12 1 and four row lines 14 11 to 14 41 , and the cells to be selected are connected to the row line 14 21. When it is
4 only to the row line 14 11-14 41 of which row line 14 21 voltage of about 2V~5V is applied, the remaining three row lines 5V~10V
A certain amount of voltage is added. Here, the threshold voltage of each memory cell 11 is set in advance according to the write state in the data write mode operation, and the voltage of 2V to 5V is lower than the lower threshold voltage of the cell in the erased state, for example. The voltage is high and lower than the high threshold voltage after “1” is written, and the voltage of 5V to 10V is “1”.
Is sufficiently higher than the high threshold voltage after being written. Therefore, such a voltage is applied to the four row lines 14 11 to 14 41.
Is applied to the three row lines 14 except the row line 14 21.
11, 14 31, 14 41 to the control gate electrode 3 of the memory cells connected 11 becomes sufficiently turned on. On the other hand, the selected cell to the row line 14 21 control gate electrode is connected on in accordance with the threshold voltage, the off state is determined.

一方、0Vの電圧が印加される行線に接続された非選択
の直列回路内の各セルは動作せず、その状態は変化しな
い。
On the other hand, each cell in the unselected series circuit connected to the row line to which the voltage of 0V is applied does not operate and its state does not change.

また、このデータ読出しモード時には対応するビット線
121に2Vの読み出し電圧が印加される。ここで上記選
択セルの閾値電圧が低くされており、前記行線1421の電
圧でオン状態にされるならば、ビット線121に印加され
た2Vの読み出し電圧は上記直列回路10を介して0Vの
接地線131に放電される。他方、上記選択セルの閾値電
圧が高くされており、前記行線1421の電圧が印加されて
もオフ状態のままであるならば、ビット線121に印加さ
れた2Vの読み出し電圧はそのまま維持される。このよ
うにビット線12の電圧は選択セルの閾値電圧の高低に応
じて異なり、その電位差をビット線12に接続されている
図示しないセンスアンプ回路で増幅することにより、論
理的な“1”,“0”の判定を行なう。なお、非選択セ
ルに接続された行線14に印加される電圧は5V〜10V
の範囲で設定されるが、通常8V程度に設定することが
特性上及び信頼性上から好ましい。
In this data read mode, the corresponding bit line
A read voltage of 2 V is applied to 12 1 . Here are lower threshold voltage of the selected cell, if it is a voltage in the on state of the row lines 14 21, the read voltage of 2V applied to bit line 12 1 via the series circuit 10 It is discharged to the ground line 13 1 of 0V. On the other hand, if the threshold voltage of the selected cell is set high and remains in the off state even when the voltage of the row line 14 21 is applied, the read voltage of 2 V applied to the bit line 12 1 is maintained as it is. To be done. In this way, the voltage of the bit line 12 differs depending on whether the threshold voltage of the selected cell is high or low. By amplifying the potential difference by a sense amplifier circuit (not shown) connected to the bit line 12, a logical "1", The judgment of "0" is performed. The voltage applied to the row line 14 connected to the non-selected cell is 5V to 10V.
However, it is usually preferable to set the voltage to about 8 V from the viewpoint of characteristics and reliability.

次にデータ書込みモード時の動作を第5図のタイミング
チャートを用いて説明する。このモードのときは選択す
べきセルを含む直列回路10に接続されている4本の行線
14のうち、選択セルのコントロールゲート電極が接続さ
れている行線のみに10Vの電圧が印加され、残り3本
の行線には20Vの電圧が印加される。なお、他の各4
本の行線は全て0Vにされている。ここで例えば上記読
出しモードの時と同様に、選択すべきセルを含む直列回
路10がビット線121と4本の行線1411〜1441に接続され
たものであり、かつ選択すべきセルが行線1421に接続さ
れたものであるとすると、4本の行線1411〜1441うち行
線1421のみに10Vの電圧が印加され、残り3本の行線
には20Vの電圧が印加される。また、このデータ書込
みモード時では対応するビット線121には書込みデータ
に基づいて異なる2種類の電圧が印加される。例えば
“1”のデータを書込む場合には10Vの電圧が、他
方、“0”のデータを書込む場合には0Vの電圧がビッ
ト線121に印加される。
Next, the operation in the data write mode will be described with reference to the timing chart of FIG. 4 row lines connected to the series circuit 10 containing the cells to be selected in this mode
Among the fourteen, a voltage of 10V is applied only to the row line to which the control gate electrode of the selected cell is connected, and a voltage of 20V is applied to the remaining three row lines. In addition, each other 4
The row lines of the book are all set to 0V. Here, for example, as in the read mode, the series circuit 10 including the cells to be selected is connected to the bit line 12 1 and the four row lines 14 11 to 14 41 , and the cells to be selected are selected. If There it is assumed that is connected to the row line 14 21, four being the row line 14 11 voltage to 14 41 among the row lines 14 21 only 10V is applied, 20V voltage of the remaining three row lines Is applied. Further, two kinds of different voltages on the basis of the write data to the bit line 12 1 corresponding in this data write mode is applied. For example, when writing "1" data, a voltage of 10V is applied to the bit line 12 1, and when writing "0" data, a voltage of 0V is applied to the bit line 12 1 .

ここで行線1421を除く3本の行線1411,1431,1441に印
加された20Vの電圧がコントロールゲート電極に供給
される3個のメモリセル11はそれぞれ3極管動作するた
め、選択セルのソース,ドレイン領域にはビット線121
と接地線131それぞれの電圧がほぼそのまま印加され
る。このとき、ビット線121に10Vの電圧が印加され
ているならば、上記選択セルのソース領域からドレイン
領域に向かって電子が走行する。そして、特にドレイン
領域の近傍に生じる空乏層に電界が集中し、これにより
電子が加速されて前記第3図中の基板20の表面から絶縁
膜のエネルギー障壁を越えるに十分なエネルギーが与え
られる。このような電子はホット・エレクトロンを呼ば
れ、この電子は10Vの高電圧に設定されている選択セ
ルのコントロールゲート電極に引かれてフローティング
ゲート電極に飛び込み、ここに捕獲される。この結果、
選択セルのフローテイングゲート電極が負に帯電し、そ
の閾値電圧が上昇して高くなる。他方、ビット線121
0Vの電圧が印加されているならば、上記のような電子
の走行は発生せず、閾値電圧は元の低い状態のままであ
る。
Here, since the voltage of 20 V applied to the three row lines 14 11 , 14 31 , and 14 41 excluding the row line 14 21 is supplied to the control gate electrode, the three memory cells 11 each operate as a triode. , Bit line 12 1 in the source / drain region of the selected cell
The voltages of the ground line 13 1 and the ground line 13 1 are applied almost as they are. At this time, if the voltage of 10V to the bit line 12 1 is applied, electrons move toward the drain region from the source region of the selected cell. Then, an electric field is concentrated on the depletion layer generated especially near the drain region, and the electrons are accelerated thereby, and sufficient energy is given from the surface of the substrate 20 in FIG. 3 to cross the energy barrier of the insulating film. Such electrons are called hot electrons, and these electrons are attracted to the control gate electrode of the selected cell set to a high voltage of 10 V, jump into the floating gate electrode, and are trapped there. As a result,
The floating gate electrode of the selected cell is negatively charged, and its threshold voltage rises and rises. On the other hand, if the voltage of 0V to the bit line 12 1 is applied, electrons travel as described above does not occur, the threshold voltage remains original low state.

データ消去モードは電子放出モードと呼ばれ、全てのセ
ル11に紫外線を照射することにより行なわれる。上記デ
ータ書込みモードでフローティングゲート電極に注入さ
れた電子は紫外線により励起され、絶縁膜の障壁を越え
てコントロールゲート電極または基板に放出される。こ
れにより各セルの閾値電圧は低下する。
The data erasing mode is called an electron emission mode and is performed by irradiating all the cells 11 with ultraviolet rays. Electrons injected into the floating gate electrode in the data write mode are excited by ultraviolet rays and are emitted to the control gate electrode or the substrate over the barrier of the insulating film. This lowers the threshold voltage of each cell.

このように上記実施例のメモリでは1ビット毎にデータ
の読出し及び書込みを行なうことができる。しかもメモ
リセルアレイを構成するに当り、従来では1ビット毎に
1本のビット線を必要としていたが、上記実施例の場合
には4個のメモリセルを直列接続して使用することによ
り4個のセルに対し1本のビット線で済む。このため、
配線本数を従来よりも大幅に削減することができる。ま
た、ビット線に対するコンタクトホールの数も従来に比
べて削減することができる。このため、この実施例では
高密度UV−EPROMを容易に実現することができ
る。また、コンタクトの数が削減されることにより、製
造歩留りの大幅な向上も期待できる。
As described above, in the memory of the above embodiment, data can be read and written bit by bit. Moreover, in forming the memory cell array, conventionally, one bit line was required for each bit, but in the above embodiment, four memory cells are connected in series to use four bit lines. Only one bit line is needed per cell. For this reason,
The number of wires can be significantly reduced as compared with the conventional one. Also, the number of contact holes for the bit lines can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, in this embodiment, a high density UV-EPROM can be easily realized. In addition, since the number of contacts is reduced, the manufacturing yield can be expected to be significantly improved.

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
上記実施例において、データ読出しモード時に4本の行
線14のうち選択セルが接続された行線のみには2V〜5
Vの範囲の電圧を印加し、残り3本の行線には5V〜1
0Vの範囲の程度の電圧を印加する場合について説明し
たが、これらの電圧の設定はメモリセル11の“1”,
“0”に対応した閾値電圧に応じて設定されるべきであ
る。さらにビット線12に印加される2Vの読出し電圧は
必要に応じて変えることができる。なお、この読出し電
圧は、いわゆるソフトライト現象(読出しモード時にお
ける弱い書込み)を抑制するためにはできるだけ低く設
定することが好ましい。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and various modifications can be made. For example, in the above-mentioned embodiment, only the row line to which the selected cell is connected among the four row lines 14 in the data read mode is 2V-5V.
A voltage in the range of V is applied, and 5V to 1 is applied to the remaining three row lines.
The case of applying a voltage in the range of 0 V has been described, but these voltages are set to "1" of the memory cell 11,
It should be set according to the threshold voltage corresponding to "0". In addition, the 2V read voltage applied to the bit line 12 can be varied as desired. The read voltage is preferably set as low as possible in order to suppress the so-called soft write phenomenon (weak writing in the read mode).

さらに上記実施例において、データ書込みモード時に4
本の行線14のうち選択セルが接続された行線のみに10
Vの電圧を印加し、残り3本の行線には20Vの電圧を
印加する場合について説明したが、これは選択セルのフ
ローティングゲート電極に十分な量の電子が注入され、
かつ非選択セルが3極管動作するような高い電圧であれ
ばよい。
Further, in the above embodiment, 4 in the data write mode.
Only the row line to which the selected cell is connected among the row lines 14 of the book 10
The case where a voltage of V is applied and a voltage of 20 V is applied to the remaining three row lines has been described. This is because a sufficient amount of electrons are injected into the floating gate electrode of the selected cell,
In addition, a high voltage that allows the non-selected cells to operate as a triode is sufficient.

また上記実施例のメモリでは4個のメモリセルを直列接
続して直列回路10を構成する場合について説明したが、
これは2個以上であればよく、4個の他に8個もしくは
16個、32個等の数のメモリセルを直列接続して使用
するようにすればより配線本数の削減が実現できる。例
えば、8個のメモリセルを直列接続して直列回路10を構
成すると集積度は従来メモリの2倍以上向上する。ま
た、集積度の向上に伴い、価格の大幅な低減が実現され
る。
In the memory of the above embodiment, the case where four memory cells are connected in series to form the series circuit 10 has been described.
The number of wirings may be two or more, and the number of wirings can be further reduced by using, in addition to four, eight, 16 or 32 memory cells connected in series. For example, if eight memory cells are connected in series to form the series circuit 10, the degree of integration is more than double that of the conventional memory. Further, with the improvement in the degree of integration, the price can be significantly reduced.

さらにまた、上記実施例では行線14を多結晶シリコンで
構成する場合について説明したが、これは高融点金属シ
リサイド、例えばモリブデン・シリサイド、チタン・シ
リンサイドもしくは高融点金属のみで構成するようにし
てもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the row line 14 is made of polycrystalline silicon has been described. However, this may be made of refractory metal silicide, for example, molybdenum silicide, titanium silinside, or refractory metal only. Good.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、配線の本数を削
減することにより高密度化が実現できる不揮発性半導体
メモリを提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a non-volatile semiconductor memory capable of realizing high density by reducing the number of wirings.

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

第1図はこの発明の一実施例のメモリのメモリセルアレ
イ部分の等価回路図、第2図は上記第1図回路を半導体
チップ上に実現した場合の素子構造を示すパターン平面
図、第3図は上記第2図素子の一部の断面図、第4図及
び第5図はそれぞれ上記実施例メモリのタイミングチャ
ート、第6図は従来メモリのメモリセルアレイ部分の等
価回路図である。 10……直列回路、11……メモリセル、12……ビット線、
13……接地線、14……行線、20……基板、21,21A,21
B,21C……N型領域、22……コンタクトホール、23
……金属配線、24,25……電極。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array portion of a memory according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a pattern plan view showing an element structure when the circuit of FIG. 1 is realized on a semiconductor chip, and FIG. Is a sectional view of a part of the element shown in FIG. 2, FIGS. 4 and 5 are timing charts of the above-mentioned memory, and FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the memory cell array portion of the conventional memory. 10 …… series circuit, 11 …… memory cell, 12 …… bit line,
13 ... Ground wire, 14 ... Row wire, 20 ... Board, 21, 21A, 21
B, 21C ... N + type region, 22 ... Contact hole, 23
…… Metal wiring, 24,25 …… Electrodes.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フローティングゲート電極及びコントロー
ルゲート電極とを有し、両電極が自己整合的に形成され
た不揮発性トランジスタからなるメモリセルが2個以上
直列接続されかつ行列状に配置された複数個の直列回路
と、 上記複数個の直列回路のうち同一列に配置された各直列
回路それぞれの一端が共通に接続されたビット線と、 上記複数個の直列回路のうち同一行に配置された各直列
回路に対して共通に設けられ、これら各直列回路を構成
するメモリセルのコントロールゲート電極にそれぞれ接
続された複数の行線と、 上記複数個の直列回路の1個の直列回路内の1個のメモ
リセルを選択するために上記ビット線及び行線に対して
選択的に電圧を供給するものであって、選択されるメモ
リセルが接続された行線に第1の電圧を供給し、選択さ
れるメモリセルを含む1個の直列回路内の他のメモリセ
ルが接続された残りの行線にはそれぞれ第2の電圧を供
給し、それ以外の各行線にはこれらに接続されたメモリ
セルが動作しないような第3の電圧を供給する手段 とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
1. A plurality of memory cells, each of which has a floating gate electrode and a control gate electrode, both electrodes being formed in a self-aligned manner and which is composed of a non-volatile transistor, are connected in series and arranged in a matrix. Of the plurality of series circuits, a bit line to which one end of each of the series circuits arranged in the same column is commonly connected, and a plurality of series circuits arranged in the same row. A plurality of row lines that are provided in common to the series circuits and that are respectively connected to the control gate electrodes of the memory cells that form each of the series circuits, and one of the plurality of series circuits that is one of the series circuits. Voltage is selectively supplied to the bit line and the row line to select the memory cell of the memory cell, and the first voltage is supplied to the row line to which the selected memory cell is connected. , A second voltage is supplied to each of the remaining row lines to which the other memory cells in the one series circuit including the selected memory cell are connected, and each of the other row lines is connected to them. And a means for supplying a third voltage such that the memory cell does not operate.
【請求項2】前記第1の電圧に比べて前記第2の電圧が
大きくされ、かつ前記第3の電圧が0Vにされている特
許請求の範囲第1項に記載の不揮発性半導体メモリ。
2. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the second voltage is set higher than the first voltage and the third voltage is set to 0V.
【請求項3】前記複数の行線のそれぞれが多結晶シリコ
ンで構成されている特許請求の範囲第1項に記載の不揮
発性半導体メモリ。
3. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein each of the plurality of row lines is made of polycrystalline silicon.
【請求項4】前記複数の行線のそれぞれが高融点金属シ
リサイドで構成されている特許請求の範囲第1項に記載
の不揮発性半導体メモリ。
4. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein each of the plurality of row lines is made of a refractory metal silicide.
【請求項5】前記複数の行線のそれぞれが高融点金属で
構成されている特許請求の範囲第1項に記載の不揮発性
半導体メモリ。
5. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein each of the plurality of row lines is made of a refractory metal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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