JPH0730076A - Non-volatile semiconductor memory and operation controlling method thereof - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory and operation controlling method thereof

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JPH0730076A
JPH0730076A JP17340093A JP17340093A JPH0730076A JP H0730076 A JPH0730076 A JP H0730076A JP 17340093 A JP17340093 A JP 17340093A JP 17340093 A JP17340093 A JP 17340093A JP H0730076 A JPH0730076 A JP H0730076A
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JP
Japan
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voltage
word line
source line
applying
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP17340093A
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Japanese (ja)
Inventor
Natsuo Ajika
夏夫 味香
Yuuichi Kunori
勇一 九ノ里
Kiyohiko Sakakibara
清彦 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH0730076A publication Critical patent/JPH0730076A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a flash memory capable of increasing data rewriting frequency by a method wherein a delay means delaying the impression time of the third level voltage on a source line from that of the first and second level voltages is to be provided. CONSTITUTION:The title non-volatile semiconductor memory is provided with a word line driving means 20 to impress a selected word line 13 with the first level voltage in the first operation mode time, a substrate driving means 22 to impress the specific region of a semiconductor substrate corresponding to the selected memory cells with the second level voltage furthermore, a source line driving means 21 to impress a selected source line with the third level voltage as well as a delaying means 24 to delay the impression time of the third level voltage on the source line from that of the first and second level voltages. Through these procedures, a depletion layer is spread in the semiconductor substrate while enabling the depletion layer to be injected with electrons from a source region 3. Finally, the electrons are to be injected in a floating gate 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電気的に書込および
消去を行なうことが可能な不揮発性半導体記憶装置およ
びその動作制御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device capable of electrically writing and erasing, and an operation control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、データを自由に書込むことが
でき、しかも電気的に消去可能なメモリデバイスとして
フラッシュメモリは知られている。このフラッシュメモ
リの一例として、1つのトランジスタで構成され、書込
まれた情報電荷を電気的に一括消去することが可能なE
EPROMが米国特許第4,868,619号や“An
In−System Reprogrammable
32K×8 CMOSFlash Memory”by
Virgil Niles Kynettet a
l.,IEEE Journal of Solid−
StateCircuits,vol.23,No.
5,October 1988で提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a flash memory has been known as a memory device in which data can be freely written and which can be electrically erased. As an example of this flash memory, it is composed of one transistor and is capable of electrically collectively erasing written information charges.
EPROMs are described in US Pat. No. 4,868,619 and "An.
In-System Reprogrammable
32Kx8 CMOSFlash Memory "by
Virgil Niles Kynettette a
l. , IEEE Journal of Solid-
State Circuits, vol. 23, No.
5, proposed in October 1988.

【0003】図14は、フラッシュメモリの一般的な構
成を示したブロック図である。図14を参照して、フラ
ッシュメモリは、メモリセルアレイ101と、Xアドレ
スデコーダ102と、Yゲート103と、Yアドレスデ
コーダ104と、アドレスバッファ105と、書込回路
106と、センスアンプ107と、入出力バッファ10
8と、コントロールロジック109とを含む。
FIG. 14 is a block diagram showing a general structure of a flash memory. Referring to FIG. 14, the flash memory includes a memory cell array 101, an X address decoder 102, a Y gate 103, a Y address decoder 104, an address buffer 105, a write circuit 106, a sense amplifier 107, and an input memory. Output buffer 10
8 and control logic 109.

【0004】メモリセルアレイ101は、行列状に配置
された複数個のメモリトランジスタをその内部に有して
いる。このメモリセルアレイ101には、Xアドレスデ
コーダ102およびYゲート103が接続されている。
このXアドレスデコーダ102およびYゲート103に
よって、メモリセルアレイ101の行および列が選択さ
れる。Yゲート103には、列の選択情報を与えるYア
ドレスデコーダ104が接続されている。Xアドレスデ
コーダ102とYアドレスデコーダ104には、それぞ
れアドレス情報が一時格納されるアドレスバッファ10
5が接続されている。
The memory cell array 101 has therein a plurality of memory transistors arranged in rows and columns. An X address decoder 102 and a Y gate 103 are connected to the memory cell array 101.
Rows and columns of the memory cell array 101 are selected by the X address decoder 102 and the Y gate 103. The Y-gate 103 is connected to a Y-address decoder 104 that gives column selection information. The X address decoder 102 and the Y address decoder 104 each include an address buffer 10 in which address information is temporarily stored.
5 is connected.

【0005】Yゲート103には、データ入力時に書込
動作を行なうための書込回路106と、データ出力時に
流れる電流値から「0」と「1」とを判定するセンスア
ンプ107が接続されている。書込回路106とセンス
アンプ107にはそれぞれ入出力データを一時格納する
入出力バッファ108が接続されている。
A write circuit 106 for performing a write operation at the time of data input and a sense amplifier 107 for determining "0" or "1" from the current value flowing at the time of data output are connected to the Y gate 103. There is. An input / output buffer 108 for temporarily storing input / output data is connected to each of the writing circuit 106 and the sense amplifier 107.

【0006】アドレスバッファ105と入出力バッファ
108には、フラッシュメモリの動作制御を行なうため
のコントロールロジック109が接続されている。この
コントロールロジック109は、チップイネーブル信
号、アウトプットイネーブル信号およびプログラム信号
に基づいた制御を行なう。
A control logic 109 for controlling the operation of the flash memory is connected to the address buffer 105 and the input / output buffer 108. The control logic 109 controls based on a chip enable signal, an output enable signal and a program signal.

【0007】図15は、図14に示されたメモリセルア
レイ101の概略構成を示す等価回路図である。このよ
うなメモリセルアレイ101を有するフラッシュメモリ
は、NOR型フラッシュメモリと呼ばれる。
FIG. 15 is an equivalent circuit diagram showing a schematic structure of the memory cell array 101 shown in FIG. A flash memory having such a memory cell array 101 is called a NOR flash memory.

【0008】図15を参照して、行方向に延びる複数本
のワード線WL1 ,WL2 ,…,WL3 と、列方向に延
びる複数本のビット線BL1 ,BL2 ,…,BLj とが
互いに交差するように配置されている。各ワード線と各
ビット線の交点には、それぞれフローティングゲートを
有するメモリトランジスタQ11,Q12,…,Qij
が配設されている。
Referring to FIG. 15, a plurality of word lines WL 1 , WL 2 , ..., WL 3 extending in the row direction and a plurality of bit lines BL 1 , BL 2 , ..., BL j extending in the column direction. And are arranged so that they intersect with each other. At the intersections of the word lines and the bit lines, memory transistors Q11, Q12, ..., Qij each having a floating gate.
Is provided.

【0009】各メモリトランジスタのドレインは各ビッ
ト線に接続されている。メモリトランジスタのコントロ
ールゲートは各ワード線に接続されている。メモリトラ
ンジスタのソースは各ソース線S1,S2,…,Siに
接続されている。同一行に属するメモリトランジスタの
ソースは、図15に示されるように、相互に接続され、
ソースラインを形成している。
The drain of each memory transistor is connected to each bit line. The control gate of the memory transistor is connected to each word line. The sources of the memory transistors are connected to the source lines S1, S2, ..., Si. The sources of the memory transistors belonging to the same row are connected to each other as shown in FIG.
It forms the source line.

【0010】図16は、上記のようなNOR型フラッシ
ュメモリ内の1つのメモリトランジスタの断面構造を示
す断面図である。図17は、NOR型フラッシュメモリ
の概略平面図である。図18は、図17におけるXVI
II−XVIII線に沿う断面図である。これらの図を
用いてNOR型フラッシュメモリの構造について説明す
る。
FIG. 16 is a sectional view showing the sectional structure of one memory transistor in the NOR flash memory as described above. FIG. 17 is a schematic plan view of a NOR flash memory. FIG. 18 shows the XVI in FIG.
It is sectional drawing which follows the II-XVIII line. The structure of the NOR flash memory will be described with reference to these drawings.

【0011】図16および図18を参照して、シリコン
基板上に設けられたp型不純物領域110の主表面上に
n型不純物領域、たとえば、ドレイン領域111とソー
ス領域112とが間隔を隔てて形成されている。これら
のドレイン領域111とソース領域112との間に挟ま
れた領域には、チャネルが形成されるようにコントロー
ルゲート113とフローティングゲート114とが形成
されている。
Referring to FIGS. 16 and 18, n-type impurity regions, for example, drain region 111 and source region 112 are spaced apart from each other on the main surface of p-type impurity region 110 provided on the silicon substrate. Has been formed. A control gate 113 and a floating gate 114 are formed in a region sandwiched between the drain region 111 and the source region 112 so as to form a channel.

【0012】フローティングゲート114はp型不純物
領域110の上に、膜厚100Å程度の薄いトンネル酸
化膜115を介在して形成されている。コントロールゲ
ート113はフローティングゲート114から電気的に
分離されるように、フローティングゲート114上に絶
縁膜116を介在して形成されている。
The floating gate 114 is formed on the p-type impurity region 110 with a thin tunnel oxide film 115 having a film thickness of about 100Å interposed. The control gate 113 is formed on the floating gate 114 with an insulating film 116 interposed therebetween so as to be electrically separated from the floating gate 114.

【0013】フローティングゲート114は多結晶シリ
コンから形成されている。コントロールゲート113は
多結晶シリコンあるいは多結晶シリコンと高融点金属の
積層構造によって構成されている。
Floating gate 114 is formed of polycrystalline silicon. The control gate 113 is composed of polycrystalline silicon or a laminated structure of polycrystalline silicon and a refractory metal.

【0014】酸化膜117は、フローティングゲート1
14およびコントロールゲート113を覆うように形成
されている。また、この酸化膜117上には、図18に
示されるように、スムースコート膜121が形成されて
いる。
The oxide film 117 is the floating gate 1
It is formed so as to cover 14 and the control gate 113. A smooth coat film 121 is formed on the oxide film 117, as shown in FIG.

【0015】次に、図17を参照して、コントロールゲ
ート113は相互に接続されて横方向(行方向)に延び
るように形成されている。このコントロールゲート11
3がワード線113を構成する。一方、ビット線118
は、ワード線113と直交するように配置される。この
ビット線118は、ドレインコンタクト120を介して
各ドレイン領域111に電気的に接続されている。
Next, referring to FIG. 17, control gates 113 are formed so as to be connected to each other and extend in the lateral direction (row direction). This control gate 11
3 constitutes the word line 113. On the other hand, the bit line 118
Are arranged so as to be orthogonal to the word line 113. The bit line 118 is electrically connected to each drain region 111 via a drain contact 120.

【0016】図18に示されるように、ビット線118
は、スムースコート膜121上に形成されている。ま
た、ビット線118は、ドレインコンタクト120を通
じて、メモリトランジスタ122a,122bに共通の
ドレイン領域111と電気的に接続されている。
Bit line 118, as shown in FIG.
Are formed on the smooth coat film 121. The bit line 118 is electrically connected to the drain region 111 common to the memory transistors 122a and 122b through the drain contact 120.

【0017】次に、再び図17を参照して、ソース領域
112は、ワード線(コントロールゲート)113が延
びる方向に沿って延在し、ワード線113とフィールド
酸化膜119とに囲まれた領域に形成されている。ま
た、ドレイン領域111も、ワード線113とフィール
ド酸化膜119とによって囲まれた領域に形成されてい
る。
Referring again to FIG. 17, source region 112 extends in the direction in which word line (control gate) 113 extends and is surrounded by word line 113 and field oxide film 119. Is formed in. The drain region 111 is also formed in a region surrounded by the word line 113 and the field oxide film 119.

【0018】次に、上記の構造を有するNOR型フラッ
シュメモリの動作について図16を用いて説明する。
Next, the operation of the NOR flash memory having the above structure will be described with reference to FIG.

【0019】まず書込動作について説明する。上記のN
OR型フラッシュメモリにおいては、フローティングゲ
ート114に電子が注入された状態が書込状態となる。
書込動作においては、ドレイン領域111に5V程度の
電圧が印加され、コントロールゲート113に10V程
度の電圧が印加される。
First, the write operation will be described. N above
In the OR flash memory, the state in which electrons are injected into the floating gate 114 is the write state.
In the writing operation, a voltage of about 5V is applied to the drain region 111 and a voltage of about 10V is applied to the control gate 113.

【0020】このとき、ソース領域112とp型不純物
領域110は接地電位(0V)に保たれる。それによ
り、メモリトランジスタのチャネルには数百μA程度の
電流が流れる。このようにソース領域112からドレイ
ン領域111に流れた電子のうちドレイン領域111近
傍で加速された電子は、このドレイン領域111近傍で
高いエネルギーを有する電子、いわゆるチャネルホット
エレクトロンとなる。
At this time, the source region 112 and the p-type impurity region 110 are kept at the ground potential (0V). As a result, a current of about several hundred μA flows through the channel of the memory transistor. Among the electrons flowing from the source region 112 to the drain region 111, the electrons accelerated in the vicinity of the drain region 111 become electrons having high energy in the vicinity of the drain region 111, that is, so-called channel hot electrons.

【0021】この電子は、コントロールゲート113に
印加された電圧による電界によって、図16において矢
印で示されるように、フローティングゲート114に
注入される。このようにしてフローティングゲート11
4に電子の蓄積が行なわれ、メモリトランジスタのしき
い値電圧Vthがたとえば8V程度となる。この状態が書
込状態、“0”と呼ばれる。
The electrons are injected into the floating gate 114 as indicated by the arrow in FIG. 16 by the electric field generated by the voltage applied to the control gate 113. In this way, the floating gate 11
Electrons are stored in the memory cell 4, and the threshold voltage V th of the memory transistor becomes about 8 V, for example. This state is called a written state, "0".

【0022】次に、消去動作について説明する。上記の
NOR型フラッシュメモリにおいては、フローティング
ゲート114から電子を引き抜かれた状態が消去状態と
なる。消去動作においては、ソース領域112に5V程
度の電圧が印加され、コントロールゲート113に−1
0V程度の電圧が印加され、p型不純物領域110は接
地電位に保持される。このとき、ドレイン領域111は
フローティング状態に保持される。
Next, the erase operation will be described. In the NOR flash memory described above, the state in which electrons are extracted from the floating gate 114 is the erased state. In the erase operation, a voltage of about 5 V is applied to the source region 112, and the control gate 113 is -1.
A voltage of about 0 V is applied and the p-type impurity region 110 is held at the ground potential. At this time, the drain region 111 is held in a floating state.

【0023】そして、ソース領域112に印加された電
圧による電界によって、図16において矢印に示され
るように、フローティングゲート114内の電子は、薄
いトンネル酸化膜115をトンネル現象によって通過す
る。
Then, due to the electric field generated by the voltage applied to the source region 112, the electrons in the floating gate 114 pass through the thin tunnel oxide film 115 by the tunnel phenomenon, as shown by the arrow in FIG.

【0024】このようにしてフローティングゲート11
4内の電子が引き抜かれることによって、メモリトラン
ジスタのしきい値電圧Vthがたとえば2V程度となる。
この状態が消去状態、“1”と呼ばれる。各メモリトラ
ンジスタのソース領域112は、図17に示されるよう
に互いに接続されているので、この消去動作によってす
べてのメモリを一括消去できる。
In this way, the floating gate 11
By pulling out the electrons in 4, the threshold voltage V th of the memory transistor becomes, for example, about 2V.
This state is called an erased state, which is called "1". Since the source regions 112 of the respective memory transistors are connected to each other as shown in FIG. 17, all the memories can be erased collectively by this erase operation.

【0025】次に、読出動作について説明する。読出動
作においては、コントロールゲート113に5V程度の
電圧が印加され、ドレイン領域111に1V程度の電圧
が印加される。このとき、ソース領域112,p型不純
物領域110は接地電位に保持される。そして、メモリ
トランジスタのチャネル領域に電流が流れるか否かによ
って、上記の“1”,“0”の判定が行なわれる。
Next, the read operation will be described. In the read operation, a voltage of about 5V is applied to the control gate 113 and a voltage of about 1V is applied to the drain region 111. At this time, the source region 112 and the p-type impurity region 110 are held at the ground potential. Then, the determination of "1" or "0" is made depending on whether or not a current flows in the channel region of the memory transistor.

【0026】すなわち、メモリトランジスタが書込状態
のときにはしきい値電圧Vthが8V程度と高くなるため
読出時にチャネルが形成されず電流が流れない。これに
対し、メモリトランジスタが消去状態の場合には、しき
い値電圧Vthが2V程度と低いので、読出時にチャネル
が形成され電流が流れる。
That is, when the memory transistor is in the written state, the threshold voltage V th is as high as about 8 V, so that a channel is not formed during reading and no current flows. On the other hand, when the memory transistor is in the erased state, the threshold voltage V th is as low as about 2 V, so that a channel is formed and a current flows during reading.

【0027】上記のNOR型フラッシュメモリでは、チ
ャネルホットエレクトロンを利用してフローティングゲ
ート114に電子を注入している。このチャネルホット
エレクトロンによる電子の注入は効率が悪いので、NO
R型フラッシュメモリは、消費電力が大きくなるという
問題を有していた。
In the NOR flash memory described above, electrons are injected into the floating gate 114 by utilizing channel hot electrons. Since the injection of electrons by this channel hot electron is inefficient, NO
The R-type flash memory has a problem of high power consumption.

【0028】また、上記のNOR型フラッシュメモリに
は、次のような問題点もあった。図18を参照して、た
とえばメモリトランジスタ122a,122bを順次選
択して書込む場合について考えてみる。
Further, the above NOR type flash memory has the following problems. 18, consider, for example, a case where memory transistors 122a and 122b are sequentially selected and written.

【0029】この場合には、ドレイン領域111に5V
程度の電圧が印加され、コントロールゲート113に1
0V程度の電圧が印加される。それにより、上述したメ
カニズムによって、メモリトランジスタ122aのフロ
ーティングゲート114に電子の注入が行なわれる。す
なわち書込が行なわれることになる。
In this case, 5 V is applied to the drain region 111.
Voltage is applied to control gate 113
A voltage of about 0V is applied. Thereby, electrons are injected into the floating gate 114 of the memory transistor 122a by the mechanism described above. That is, writing is performed.

【0030】次に、メモリトランジスタ122bを選択
して書込み動作を行なう。この場合にも、このメモリト
ランジスタ122bにおけるドレイン領域111および
コントロールゲート113に上記の場合と同様の電圧が
印加される。このとき、図18に示されるように、メモ
リトランジスタ122aとメモリトランジスタ122b
とは、ドレイン領域111を共有している。
Next, the memory transistor 122b is selected to perform the write operation. Also in this case, the same voltage as that in the above case is applied to the drain region 111 and the control gate 113 in the memory transistor 122b. At this time, as shown in FIG. 18, the memory transistor 122a and the memory transistor 122b are
And share the drain region 111.

【0031】したがって、メモリトランジスタ122b
に書込む際にドレイン領域111に電圧を印加すること
によって、メモリトランジスタ122aのフローティン
グゲート114に注入された電子がトンネル現象によっ
てドレイン領域111に引き抜かれる場合が生じ得るこ
ととなる。
Therefore, the memory transistor 122b
By applying a voltage to the drain region 111 at the time of writing, the electrons injected into the floating gate 114 of the memory transistor 122a may be extracted to the drain region 111 due to a tunnel phenomenon.

【0032】上記のような現象をドレインディスターブ
現象という。このドレインディスターブ現象によって、
書込が行なわれたメモリトランジスタのフローティング
ゲートから電子が引き抜かれるので、書込状態であった
はずのメモリトランジスタが消去状態となるといった状
況も考えられる。すなわち、フラッシュメモリの誤動作
の原因となる。
The phenomenon as described above is called a drain disturb phenomenon. By this drain disturb phenomenon,
Since electrons are extracted from the floating gate of the written memory transistor, the memory transistor, which should have been in the written state, may be in the erased state. That is, it causes a malfunction of the flash memory.

【0033】上記のようなNOR型フラッシュメモリの
問題点を解決するものとしてNAND型フラッシュメモ
リが提案されている。このNAND型フラッシュメモリ
は、たとえば、NIKKEI ELECTRONICS
1992.2.17(no.547)のpp.180
〜181に開示されている。
A NAND flash memory has been proposed as a solution to the above problems of the NOR flash memory. This NAND flash memory is, for example, a NIKKEI ELECTRONICS
1992. 2.17 (no. 547) pp. 180
~ 181.

【0034】このNAND型フラッシュメモリについ
て、図19〜図21を用いて以下に説明する。図19
は、NAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイの
一部の等価回路図である。図20は、NAND型フラッ
シュメモリのメモリセルアレイの部分断面図である。図
21は、NAND型フラッシュメモリに含まれるメモリ
トランジスタの断面構造図である。
This NAND flash memory will be described below with reference to FIGS. 19 to 21. FIG. 19
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a part of a memory cell array of a NAND flash memory. FIG. 20 is a partial cross-sectional view of the memory cell array of the NAND flash memory. FIG. 21 is a sectional structural view of a memory transistor included in the NAND flash memory.

【0035】まず図19を参照して、NAND型フラッ
シュメモリにおいては、セレクトゲートトランジスタ1
39a,139b,139cがそれぞれ設けられてい
る。このセレクトゲートトランジスタ139a,139
b,139cは、それぞれ、一方の不純物領域がビット
線B1,B2,B3に接続され、他方の不純物領域はメ
モリトランジスタ138a,138b,138cに接続
されている。
First, referring to FIG. 19, in the NAND flash memory, select gate transistor 1
39a, 139b, 139c are provided, respectively. The select gate transistors 139a and 139
One of the impurity regions b and 139c is connected to the bit lines B1, B2 and B3, and the other impurity region is connected to the memory transistors 138a, 138b and 138c.

【0036】セレクトゲートトランジスタ139aによ
って、縦方向に直列に8個並んでいるメモリトランジス
タ138a群が選択される。同様に、セレクトゲートト
ランジスタ139b,139cによって、メモリトラン
ジスタ138b群,138c群が選択される。上記のメ
モリトランジスタ138a群,138b群,138c群
のうちの1つのメモリトランジスタは、それぞれ、セレ
クトゲートトランジスタ123a,123b,123c
を通して接地されている。
The select gate transistor 139a selects a group of eight memory transistors 138a arranged in series in the vertical direction. Similarly, the memory cells 138b and 138c are selected by the select gate transistors 139b and 139c. One of the memory transistors 138a, 138b, 138c is a select gate transistor 123a, 123b, 123c, respectively.
Grounded through.

【0037】次に、図20を参照して、シリコン基板1
26内に形成されたp型不純物領域130には、不純物
領域127が所定間隔を隔てて複数個形成されている。
そして、各不純物領域127の間の領域上には、フロー
ティングゲート129およびコントロールゲート128
を備えるメモリトランジスタ138aが形成されてい
る。
Next, referring to FIG. 20, the silicon substrate 1
In the p-type impurity region 130 formed in the 26, a plurality of impurity regions 127 are formed at predetermined intervals.
The floating gate 129 and the control gate 128 are provided on the region between the impurity regions 127.
A memory transistor 138a including a memory cell is formed.

【0038】次に、図21を用いて、メモリトランジス
タ138aの構造についてより詳しく説明する。シリコ
ン基板に形成されたp型不純物領域130の主表面に
は、上記のように、一対の不純物領域127が間隔を隔
てて形成されている。この不純物領域127によって、
メモリトランジスタのチャネル形成領域が規定される。
そして、一対の不純物領域127間の領域上には、トン
ネル絶縁膜135を介在して、フローティングゲート1
29が形成されている。
Next, the structure of the memory transistor 138a will be described in more detail with reference to FIG. On the main surface of p type impurity region 130 formed on the silicon substrate, as described above, a pair of impurity regions 127 are formed at intervals. By this impurity region 127,
A channel formation region of the memory transistor is defined.
The floating gate 1 is formed on the region between the pair of impurity regions 127 with the tunnel insulating film 135 interposed.
29 are formed.

【0039】このフローティングゲート129上には、
絶縁膜136を介在してコントロールゲート128が形
成されている。このコントロールゲート128およびフ
ローティングゲート129を覆うように、酸化膜137
が形成されている。
On the floating gate 129,
A control gate 128 is formed with an insulating film 136 interposed. An oxide film 137 is formed so as to cover the control gate 128 and the floating gate 129.
Are formed.

【0040】上記のような構造を有するNAND型フラ
ッシュメモリの動作について、図19〜図21を用いて
以下に説明する。
The operation of the NAND flash memory having the above structure will be described below with reference to FIGS.

【0041】まず書込動作について説明する。図19を
参照して、たとえばワード線W8 に接続されるメモリト
ランジスタ138aに書込を行なう場合について説明す
る。まず、セレクトゲートトランジスタの選択ゲートS
2 ,ビット線B1,ソース線およびp型不純物領域35
を接地電位に保持する。そして、選択ゲートS1 ,ビッ
ト線B2,B3に10V程度の電圧を印加する。
First, the write operation will be described. Referring to FIG. 19, a case for writing to the memory transistor 138a is connected to, for example, a word line W 8. First, the select gate S of the select gate transistor
2 , bit line B1, source line and p-type impurity region 35
Is held at ground potential. Then, a voltage of about 10 V is applied to the selection gate S 1 and the bit lines B2 and B3.

【0042】そして、ワード線W8 に20V程度の電圧
を印加し、他のワード線W1 〜W7は接地電位に保持す
る。これにより、図21においてで示されるように、
ワード線W8 (コントロールゲート128)を有するメ
モリトランジスタ138aにおいて、チャネル領域に存
在する電子がチャネルFN(Fowler−Nordh
eim)によってフローティングゲート129に注入さ
れる。それにより、メモリトランジスタ138aに書込
が行なわれる。これが書込状態“0”であり、このとき
のメモリトランジスタのしきい値電圧Vthは3V程度と
なっている。
Then, a voltage of about 20 V is applied to the word line W 8 and the other word lines W 1 to W 7 are held at the ground potential. Thereby, as shown by in FIG.
In the memory transistor 138a having the word line W 8 (control gate 128), the electrons existing in the channel region are channel FN (Fowler-Nordh).
injected into the floating gate 129 by eim). As a result, writing is performed in the memory transistor 138a. This is the write state “0”, and the threshold voltage V th of the memory transistor at this time is about 3V.

【0043】次に、消去動作について説明する。再び図
19を参照して、消去を行なう場合には、ビット線B
1,B2,B3,選択ゲートS1 ,S2 ,p型不純物領
域130に20V程度の電圧を印加する。このとき、ワ
ード線W1 〜W8 は接地電位に保持される。それによ
り、図21においてで示されるように、書込状態のメ
モリトランジスタ138aのフローティングゲート12
9から、チャネルFNによって電子がチャネル領域に引
き抜かれる。それにより、メモリトランジスタ138a
のしきい値電圧Vthは−2V程度となる。それにより、
消去が行なわれることとなる。
Next, the erase operation will be described. Referring again to FIG. 19, when erasing is performed, bit line B
A voltage of about 20 V is applied to 1, B2, B3, select gates S 1 , S 2 , and p-type impurity region 130. At this time, the word lines W 1 to W 8 are held at the ground potential. As a result, as shown in FIG. 21, the floating gate 12 of the memory transistor 138a in the written state.
From 9, the electrons are extracted into the channel region by the channel FN. Thereby, the memory transistor 138a
The threshold voltage V th is about −2V. Thereby,
It will be erased.

【0044】次に、読出動作について説明する。再び図
19を参照して、たとえばワード線W8 を有するメモリ
トランジスタ138aを読出す場合について説明する。
この場合には、ビット線B1に1V程度の電圧を印加
し、ソース線とp型不純物領域130とを接地電位に保
つ。そして、ワード線W8 を接地電位に保ち、ワード線
1 〜W7 に5V程度の電圧を印加する。また、選択ゲ
ートS1 ,S2 に所定の電圧を印加し、セレクトゲート
トランジスタをオンさせておく。
Next, the read operation will be described. Referring to FIG. 19 again, the case of reading from memory transistor 138a having word line W 8 will be described.
In this case, a voltage of about 1 V is applied to the bit line B1 to keep the source line and the p-type impurity region 130 at the ground potential. Then, the word line W 8 is kept at the ground potential, and a voltage of about 5 V is applied to the word lines W 1 to W 7 . Further, a predetermined voltage is applied to the select gates S 1 and S 2 to turn on the select gate transistors.

【0045】ワード線W8 は接地電位(0V)に保持さ
れているので、ワード線W8 に接続されるコントロール
ゲート128を有するメモリトランジスタ138aが消
去状態の場合にはメモリトランジスタ138aはオン
し、書込状態の場合にはメモリトランジスタ138aは
オフの状態になる。
Since the word line W 8 is held at the ground potential (0 V), when the memory transistor 138a having the control gate 128 connected to the word line W 8 is in the erased state, the memory transistor 138a is turned on, In the written state, the memory transistor 138a is turned off.

【0046】一方、ワード線W1 〜W7 に接続されるコ
ントロールゲート128を有するメモリトランジスタ1
38aは、ワード線W1 〜W7 に5V程度の電圧が印加
されているので、書込状態、消去状態の如何にかかわら
ずメモリトランジスタ138aはオンしている。
On the other hand, the memory transistor 1 having the control gate 128 connected to the word lines W 1 to W 7
38a, since the word lines W 1 to W-7 voltage of about 5V is applied, the write state, the memory transistor 138a regardless of the erase state is ON.

【0047】したがって、ワード線W8 に接続されるコ
ントロールゲート128を有するメモリトランジスタ1
38aが消去状態の場合には、図20に示される各メモ
リトランジスタ138aのチャネル領域を電流が流れ
る。そして、この電流は、ビット線B1を通ってセンス
アンプに到達する。
Therefore, the memory transistor 1 having the control gate 128 connected to the word line W 8
When 38a is in the erased state, current flows through the channel region of each memory transistor 138a shown in FIG. Then, this current reaches the sense amplifier through the bit line B1.

【0048】これに対し、ワード線W8 に接続されるコ
ントロールゲート128を有するメモリトランジスタ1
38aが書込状態の場合には、このメモリトランジスタ
138aのしきい値電圧Vthが3V程度に高められてい
るため、このメモリトランジスタ138aには電流が流
れない。すなわち、電流がセンスアンプには導かれない
ことになる。このセンスアンプが電流を感知した場合
に、選択されたメモリトランジスタは消去状態と判定さ
れ、センスアンプが電流を感知しなかった場合には選択
されたメモリトランジスタは書込状態と判定される。
On the other hand, the memory transistor 1 having the control gate 128 connected to the word line W 8
When 38a is in the written state, the threshold voltage Vth of this memory transistor 138a is increased to about 3V, so that no current flows through this memory transistor 138a. That is, the current is not guided to the sense amplifier. When the sense amplifier senses a current, the selected memory transistor is determined to be in the erased state, and when the sense amplifier does not sense the current, the selected memory transistor is determined to be in the written state.

【0049】上記のチャネルFNによるフローティング
ゲートへの電子の注入は、チャネルホットエレクトロン
を用いた場合に比べて効率がよい。したがって、NAN
D型フラッシュメモリは、NOR型フラッシュメモリに
比べて消費電力を小さくすることが可能となる。
The injection of electrons into the floating gate by the channel FN is more efficient than the case of using channel hot electrons. Therefore, NAN
The D-type flash memory can consume less power than the NOR-type flash memory.

【0050】また、NAND型フラッシュメモリは書込
時にチャネルFNを用いている。そのため、メモリトラ
ンジスタのドレイン領域に高電圧を印加する必要がなく
なる。その結果、上記のNOR型フラッシュメモリにお
いて問題とされていたドレインディスターブ現象を効果
的に回避することも可能となる。
The NAND type flash memory uses the channel FN at the time of writing. Therefore, it becomes unnecessary to apply a high voltage to the drain region of the memory transistor. As a result, it is possible to effectively avoid the drain disturb phenomenon which has been a problem in the NOR flash memory.

【0051】しかしながら、上記のNAND型フラッシ
ュメモリにも次のような問題点があった。すなわち、上
記のNAND型フラッシュメモリにおいては、読出動作
時に、直列に並んだ複数のメモリトランジスタのすべて
に電流を通さなければならない。そのため、読出動作が
遅くなるといった問題点があった。また、書込,消去時
において20Vという高い電圧を用いるので、このよう
な高電圧を発生する回路が装置内に必要となる。そのた
め、高集積化が困難になるという問題点をも有してい
た。
However, the above NAND flash memory also has the following problems. That is, in the NAND flash memory described above, it is necessary to pass a current through all of the plurality of memory transistors arranged in series during the read operation. Therefore, there is a problem that the read operation becomes slow. Moreover, since a high voltage of 20 V is used during writing and erasing, a circuit for generating such a high voltage is required in the device. Therefore, there is also a problem that high integration becomes difficult.

【0052】[0052]

【発明が解決しようとする課題】これに対し、上記のN
OR型フラッシュメモリおよびNAND型フラッシュメ
モリが有する各問題点を解決し得る改良例として、DI
NOR型(Divided bit line NO
R)フラッシュメモリと呼ばれる不揮発性半導体記憶装
置が、本願出願人と同一出願人によって、特願平5−1
03560号に提案されている。以下、このDINOR
型フラッシュメモリについて説明する。
On the other hand, the above N
As an improved example capable of solving the problems of the OR type flash memory and the NAND type flash memory, DI
NOR type (Divided bit line NO
R) A nonvolatile semiconductor memory device called a flash memory is disclosed in Japanese Patent Application No. 5-1 by the same applicant as the present applicant.
No. 03560 is proposed. Below, this DINOR
The flash memory will be described.

【0053】図22は、上記のDINOR型フラッシュ
メモリの概略構成を示すブロック図である。図22を参
照して、メモリセルアレイ166は、複数のブロック
(ブロック0〜ブロックn)に分割されている。このメ
モリセルアレイ166はpウェル領域内に形成される。
FIG. 22 is a block diagram showing a schematic structure of the DINOR type flash memory described above. Referring to FIG. 22, memory cell array 166 is divided into a plurality of blocks (block 0 to block n). This memory cell array 166 is formed in the p well region.

【0054】メモリセルアレイ166内には、複数の主
ビット線MB0,MBiが配列される。この主ビット線
MB0,MBiはそれぞれYゲート167内のYゲート
トランジスタYG0,YGiを介してセンスアンプ15
7および書込回路156に接続される。
A plurality of main bit lines MB0 and MBi are arranged in the memory cell array 166. The main bit lines MB0 and MBi are supplied to the sense amplifier 15 via Y gate transistors YG0 and YGi in the Y gate 167, respectively.
7 and write circuit 156.

【0055】主ビット線MB0,MBiに対して、所定
数の副ビット線(図示せず)が設けられる。この副ビッ
ト線に交差するように、ワード線WL0,WLiが配列
される。副ビット線とワード線WL0,WLiとの交点
にメモリトランジスタが設けられる。
A predetermined number of sub bit lines (not shown) are provided for main bit lines MB0 and MBi. Word lines WL0 and WLi are arranged so as to intersect with the sub bit line. Memory transistors are provided at the intersections of the sub bit lines and the word lines WL0 and WLi.

【0056】各メモリトランジスタのドレイン領域は対
応する副ビット線に接続され、各メモリトランジスタの
コントロールゲートは対応するワード線WLiに接続さ
れる。また、メモリトランジスタのソース領域はソース
線(図示せず)に接続される。
The drain region of each memory transistor is connected to the corresponding sub-bit line, and the control gate of each memory transistor is connected to the corresponding word line WLi. The source region of the memory transistor is connected to the source line (not shown).

【0057】メモリセルアレイ166内には、メモリト
ランジスタの他にセレクトゲートトランジスタが形成さ
れる。このセレクトゲートトランジスタを介して副ビッ
ト線が主ビット線に接続される。また、上記のソース線
には、ソーススイッチ161が接続される。
In the memory cell array 166, select gate transistors are formed in addition to the memory transistors. The sub bit line is connected to the main bit line via the select gate transistor. A source switch 161 is connected to the above source line.

【0058】アドレスバッファ160は、外部から与え
られるアドレス信号を受け、Xアドレス信号をXデコー
ダ163に与え、Yアドレス信号をYデコーダ158に
与える。Xデコーダ163は、Xアドレス信号に応答し
て複数のワード線WL0 〜WLi のうちいずれかを選択
する。Yデコーダ158は、Yアドレス信号に応答して
複数の主ビット線MBo〜MBiをセンスアンプ157
および書込回路156に接続する。
Address buffer 160 receives an externally applied address signal, applies an X address signal to X decoder 163, and provides a Y address signal to Y decoder 158. The X decoder 163 selects one of the plurality of word lines WL 0 to WL i in response to the X address signal. Y decoder 158 senses a plurality of main bit lines MBo to MBi in response to a Y address signal.
And write circuit 156.

【0059】読出時には、センスアンプ157が、主ビ
ットMBo,MBi線上に読出されたデータを検知し、
データ入出力バッファ151を介して外部に出力する。
また、書込時には、外部から与えられるデータがデータ
入出力バッファ151を介して書込回路156に与えら
れ、書込回路156はそのデータに従って主ビット線M
Bo〜MBiにプログラム電圧を与える。
At the time of reading, the sense amplifier 157 detects the data read on the main bit MBo and MBi lines,
The data is output to the outside via the data input / output buffer 151.
At the time of writing, externally applied data is applied to write circuit 156 via data input / output buffer 151, and write circuit 156 follows main bit line M in accordance with the data.
A program voltage is applied to Bo to MBi.

【0060】高電圧発生回路154,155は、外部か
ら電源電圧Vcc(たとえば5V)を受け、高電圧を発
生する。負電圧発生回路152,153は外部から電源
電圧Vccを受け、負電圧を発生する。ベリファイ電圧
発生回路164は、外部から与えられる電源電圧Vcc
を受け、ベリファイ時に、選択されたワード線WLiに
所定のベリファイ電圧を与える。
High voltage generation circuits 154 and 155 receive power supply voltage Vcc (for example, 5 V) from the outside and generate high voltages. Negative voltage generating circuits 152 and 153 receive power supply voltage Vcc from the outside and generate a negative voltage. Verify voltage generating circuit 164 receives power supply voltage Vcc supplied from the outside.
In response, a predetermined verify voltage is applied to the selected word line WLi at the time of verify.

【0061】ウェル電位発生回路165は、消去時に、
pウェル領域(メモリセルアレイ166)に高電圧を与
える。セレクトゲートデコーダ162は、アドレスバッ
ファ160からのアドレス信号の一部に応答して、セレ
クトゲートSG0 〜SGi を選択的に活性化する。ソー
ススイッチ161は、消去時に、ソース線に高電圧を与
える。書込/消去制御回路150は、外部から与えられ
る制御信号に応答して、各回路の動作を制御する。
The well potential generating circuit 165, when erasing,
A high voltage is applied to the p well region (memory cell array 166). Select gate decoder 162 selectively activates select gates SG 0 to SG i in response to a part of the address signal from address buffer 160. The source switch 161 applies a high voltage to the source line at the time of erasing. Write / erase control circuit 150 controls the operation of each circuit in response to a control signal applied from the outside.

【0062】次に、上記の構成を有するDINOR型フ
ラッシュメモリの動作について説明する。まず消去動作
に説明する。DINOR型フラッシュメモリにおいて
は、フローティングゲートに電子を注入した状態が消去
状態となる。そして、まず、書込/消去制御回路150
にブロック一括消去動作を指定する制御信号が与えられ
る。それにより、高電圧発生回路155および負電圧発
生回路152が活性化される。
Next, the operation of the DINOR type flash memory having the above configuration will be described. First, the erase operation will be described. In the DINOR type flash memory, the state in which electrons are injected into the floating gate is the erased state. Then, first, the write / erase control circuit 150
A control signal designating a block erasing operation is applied to. Thereby, high voltage generation circuit 155 and negative voltage generation circuit 152 are activated.

【0063】高電圧発生回路155はXデコーダ163
に高電圧(10V)を与える。Xデコーダ163は、選
択されたブロックのワード線に高電圧(10V)を印加
し、それ以外のワード線に0Vを印加する。
The high voltage generation circuit 155 is the X decoder 163.
A high voltage (10 V) is applied to. The X decoder 163 applies a high voltage (10V) to the word lines of the selected block and 0V to the other word lines.

【0064】負電圧発生回路152は、ソーススイッチ
161,Yデコーダ158およびウェル電位発生回路1
65に負電圧を与える。Yデコーダ158はYゲート1
67内のYゲートトランジスタYGo,YGiに負電圧
を印加する。それにより、主ビット線MBo,MBiは
フローティング状態になる。
Negative voltage generating circuit 152 includes source switch 161, Y decoder 158 and well potential generating circuit 1.
Apply a negative voltage to 65. Y decoder 158 is Y gate 1
A negative voltage is applied to the Y gate transistors YGo and YGi in 67. As a result, the main bit lines MBo and MBi are brought into a floating state.

【0065】ウェル電位発生回路165はpウェル領域
(メモリセルアレイ166)に負電圧(−8V)を印加
する。セレクトゲートデコーダ162は、選択されたセ
レクトゲートSGiをオフ状態にする。また、このと
き、選択されたブロック内のソース線には、ソーススイ
ッチ161を介して負電圧(−8V)が印加される。
Well potential generating circuit 165 applies a negative voltage (-8V) to the p well region (memory cell array 166). The select gate decoder 162 turns off the selected select gate SGi. At this time, a negative voltage (-8V) is applied to the source line in the selected block via the source switch 161.

【0066】このようにして、上記の各電圧が選択され
たブロック内のメモリトランジスタに印加される。その
結果、選択されたブロック内のすべてのメモリトランジ
スタは消去状態となる。
In this way, the above voltages are applied to the memory transistors in the selected block. As a result, all the memory transistors in the selected block are in the erased state.

【0067】次に、書込動作について説明する。まず、
書込/消去制御回路150に、プログラム動作を指定す
る制御信号が与えられる。それにより、高電圧発生回路
154および負電圧発生回路153が活性化される。負
電圧発生回路153は、Xデコーダ163に負電圧を与
える。Xデコーダ163は、アドレスバッファ160か
ら与えられるXアドレス信号に応答してワード線WLi
を選択する。そして、選択されたワード線WLiに負電
圧(−8V)を印加し、非選択のワード線WLiに0V
を印加する。
Next, the write operation will be described. First,
A control signal designating a program operation is applied to write / erase control circuit 150. Thereby, high voltage generating circuit 154 and negative voltage generating circuit 153 are activated. The negative voltage generation circuit 153 gives a negative voltage to the X decoder 163. The X decoder 163 responds to the X address signal supplied from the address buffer 160, to the word line WLi.
Select. Then, a negative voltage (-8V) is applied to the selected word line WLi, and 0V is applied to the non-selected word line WLi.
Is applied.

【0068】高電圧発生回路154は、Yデコーダ15
8,書込回路156およびセレクトゲートデコーダ16
2に高電圧を与える。まず、外部からデータ入出力バッ
ファ151を介してデータ“0”が書込回路156に与
えられラッチされる。Yデコーダ158は、アドレスバ
ッファ160から与えられるYアドレス信号に応答して
Yゲート167内の選択されたYゲートトランジスタY
Giに高電圧を印加し、非選択のYゲートトランジスタ
YGiに0Vを印加する。それにより、選択されたYゲ
ートトランジスタYGiがオンする。
The high voltage generation circuit 154 includes a Y decoder 15
8, write circuit 156 and select gate decoder 16
2 is given a high voltage. First, data “0” is externally applied to the write circuit 156 via the data input / output buffer 151 and latched. The Y decoder 158 responds to the Y address signal provided from the address buffer 160 to select the selected Y gate transistor Y in the Y gate 167.
A high voltage is applied to Gi and 0V is applied to the non-selected Y gate transistor YGi. As a result, the selected Y gate transistor YGi turns on.

【0069】書込回路156は、Yゲートトランジスタ
YGiを介して、主ビット線MBiにデータ“0”に対
応するプログラム電圧(5V)を印加する。また、セレ
クトゲートデコーダ162は、選択されたセレクトゲー
トSGiをオン状態にし、非選択のセレクトゲートSG
iをオフ状態にする。
Write circuit 156 applies a program voltage (5 V) corresponding to data "0" to main bit line MBi via Y gate transistor YGi. Further, the select gate decoder 162 turns on the selected select gate SGi and turns off the unselected select gate SGi.
Turn i off.

【0070】それにより、所定の副ビット線が主ビット
線MBiに接続される。ソーススイッチ161は、ソー
ス線をフローティング状態にする。ウェル電位発生回路
165は、pウェル領域(メモリセルアレイ166)に
0Vを印加する。
As a result, a predetermined sub bit line is connected to main bit line MBi. The source switch 161 puts the source line in a floating state. The well potential generation circuit 165 applies 0V to the p well region (memory cell array 166).

【0071】このようにして、所定のメモリトランジス
タに上記のような各電圧が印加される。その結果、この
メモリトランジスタのフローティングゲートから電子が
引き抜かれ、メモリトランジスタのしきい値電圧が降下
する。このとき、非選択のビット線に接続されたメモリ
トランジスタのドレイン領域には0Vが印加される。そ
れにより、非選択のメモリトランジスタのしきい値電圧
は、選択されたメモリトランジスタへの書込動作による
影響を受けない。
In this way, the above voltages are applied to the predetermined memory transistor. As a result, electrons are extracted from the floating gate of this memory transistor, and the threshold voltage of the memory transistor drops. At this time, 0V is applied to the drain region of the memory transistor connected to the non-selected bit line. As a result, the threshold voltage of the non-selected memory transistor is not affected by the write operation to the selected memory transistor.

【0072】次に、読出動作について説明する。まず、
書込/消去制御回路150に、読出動作を指定する制御
信号が与えられる。Xデコーダ163は、アドレスバッ
ファ160から与えられるXアドレス信号に応答してワ
ード線WLiを選択し、それに3Vを印加する。このと
き、非選択のワード線WLiは、0Vに保たれる。
Next, the read operation will be described. First,
A control signal designating a read operation is applied to write / erase control circuit 150. The X decoder 163 selects the word line WLi in response to the X address signal supplied from the address buffer 160, and applies 3V thereto. At this time, the non-selected word line WLi is kept at 0V.

【0073】セレクトゲートデコーダ162は、選択さ
れたセレクトゲートSGiをオン状態にし、非選択のセ
レクトゲートSGiをオフ状態にする。Yデコーダ15
8は、アドレスバッファ160から与えられるYアドレ
ス信号に応答してYゲート167内のYゲートトランジ
スタYGiをオンさせる。ソーススイッチ161は、所
定のソース線に接地電位を印加する。
The select gate decoder 162 turns on the selected select gate SGi and turns off the non-selected select gate SGi. Y decoder 15
Reference numeral 8 turns on the Y gate transistor YGi in the Y gate 167 in response to the Y address signal provided from the address buffer 160. The source switch 161 applies a ground potential to a predetermined source line.

【0074】このようにして、選択されたメモリトラン
ジスタに、上記のような所定の電圧が印加される。それ
により、そのメモリトランジスタの状態が“1”であれ
ば主ビット線MBi に読出電流が流れる。この読出電流
がセンスアンプ157によって検知され、データ入出力
バッファ151を介して外部に出力される。
In this way, the above predetermined voltage is applied to the selected memory transistor. Thereby, if the state of the memory transistor is "1", the read current flows through the main bit line MB i . This read current is detected by the sense amplifier 157 and output to the outside through the data input / output buffer 151.

【0075】次に、図23〜図26を用いて、上記のD
INOR型フラッシュメモリの構造および動作について
より詳しく説明する。図23は、DINOR型フラッシ
ュメモリの模式図である。
Next, referring to FIGS. 23 to 26, the above D
The structure and operation of the INOR type flash memory will be described in more detail. FIG. 23 is a schematic diagram of a DINOR type flash memory.

【0076】図23を参照して、p型シリコン基板18
0には、メモリセルアレイ領域と周辺領域とが設けられ
る。メモリセルアレイ領域には、メモリトランジスタ1
87a,187b,187c,187dが間隔を隔てて
形成されている。p型シリコン基板180の主表面のう
ち、メモリセルアレイ領域には、n型のソース領域18
4a,184bと、n型のドレイン領域185a,18
5bが間隔を隔てて形成されている。
Referring to FIG. 23, p-type silicon substrate 18
At 0, a memory cell array area and a peripheral area are provided. In the memory cell array area, the memory transistor 1
87a, 187b, 187c, 187d are formed at intervals. The n-type source region 18 is formed in the memory cell array region of the main surface of the p-type silicon substrate 180.
4a, 184b and n-type drain regions 185a, 18
5b are formed at intervals.

【0077】ソース領域184aはメモリトランジスタ
187aと187bの共通のソース領域となる。また、
ソース領域184bはメモリトランジスタ187cと1
87dとの共通のソース領域となる。ドレイン領域18
5aはメモリトランジスタ187bと187cの共通の
ドレイン領域となり、ドレイン領域185bはメモリト
ランジスタ187dのドレイン領域となる。なお、メモ
リトランジスタ187a,187b,187c,187
dは、それぞれフローティングゲート189およびコン
トロールゲート188を有している。
The source region 184a becomes a common source region for the memory transistors 187a and 187b. Also,
The source region 184b is connected to the memory transistors 187c and 1
It becomes a common source region with 87d. Drain region 18
5a serves as a drain region common to the memory transistors 187b and 187c, and the drain region 185b serves as a drain region of the memory transistor 187d. The memory transistors 187a, 187b, 187c, 187
d has a floating gate 189 and a control gate 188, respectively.

【0078】また、メモリセルアレイ領域には、セレク
トゲートトランジスタ186が形成される。このセレク
トゲートトランジスタ186は、ソース/ドレイン領域
183a,183bを有している。そして、このソース
/ドレイン領域183bは、メモリトランジスタ187
aのドレイン領域の役割も果たしている。
Select gate transistor 186 is formed in the memory cell array region. The select gate transistor 186 has source / drain regions 183a and 183b. The source / drain region 183b is the memory transistor 187.
It also plays the role of the drain region of a.

【0079】メモリトランジスタ187a,187b,
187c,187d上には、多結晶シリコンからなる副
ビット線190が形成されている。副ビット線190
は、上記のソース/ドレイン領域183bと接続されて
いる。また、この副ビット線190から分岐した分岐線
191aは、ドレイン領域185aと接続され、分岐線
191bはドレイン領域185bと接続されている。
Memory transistors 187a, 187b,
Sub-bit lines 190 made of polycrystalline silicon are formed on 187c and 187d. Sub bit line 190
Are connected to the above-mentioned source / drain regions 183b. The branch line 191a branched from the sub bit line 190 is connected to the drain region 185a, and the branch line 191b is connected to the drain region 185b.

【0080】副ビット線190上には、アルミニウムな
どからなる主ビット線192が形成されている。この主
ビット線192は、上記のソース/ドレイン領域183
aに接続されている。
A main bit line 192 made of aluminum or the like is formed on the sub bit line 190. The main bit line 192 is connected to the source / drain region 183 described above.
connected to a.

【0081】シリコン基板180内には、メモリセルア
レイ領域を囲むようにpウェル領域182が形成されて
いる。このpウェル領域182を囲むようにnウェル領
域181が形成される。周辺領域には、MOSトランジ
スタ193が形成される。
In the silicon substrate 180, a p well region 182 is formed so as to surround the memory cell array region. An n well region 181 is formed so as to surround this p well region 182. A MOS transistor 193 is formed in the peripheral region.

【0082】次に、図24を参照して、DINOR型フ
ラッシュメモリのメモリセルアレイ領域の構造の一例に
ついてより詳しく説明する。図24は、DINOR型フ
ラッシュメモリのメモリセルアレイ領域の部分断面図で
ある。
Next, with reference to FIG. 24, an example of the structure of the memory cell array region of the DINOR type flash memory will be described in more detail. FIG. 24 is a partial cross-sectional view of the memory cell array region of the DINOR type flash memory.

【0083】図24を参照して、p型シリコン基板20
1にはpウェル領域210が形成される。このpウェル
領域210上には、メモリトランジスタ250〜25
7,261,262,セレクトゲートトランジスタ25
9,260がそれぞれ形成されている。
Referring to FIG. 24, p-type silicon substrate 20
At 1, a p-well region 210 is formed. Memory transistors 250 to 25 are formed on the p-well region 210.
7, 261, 262, select gate transistor 25
9, 260 are formed respectively.

【0084】pウェル領域210には、各メモリトラン
ジスタのn型のソース領域223,n型のドレイン領域
224が間隔を隔てて形成されている。また、セレクト
ゲートトランジスタ259,260は、n型の不純物領
域249を共有している。
In the p well region 210, an n type source region 223 and an n type drain region 224 of each memory transistor are formed at intervals. The select gate transistors 259 and 260 share the n-type impurity region 249.

【0085】各メモリトランジスタ,セレクトゲートト
ランジスタはシリコン酸化膜247で覆われている。ソ
ース領域223上の領域は、シリコン酸化膜247によ
って塞がれている。これに対し、ドレイン領域224お
よび不純物領域249上の領域は、シリコン酸化膜24
7で塞がれていない。また、各メモリトランジスタはフ
ローティングゲート219およびコントロールゲート2
20を備えている。
Each memory transistor and select gate transistor is covered with a silicon oxide film 247. The region on the source region 223 is blocked by the silicon oxide film 247. On the other hand, the region above the drain region 224 and the impurity region 249 is the silicon oxide film 24.
Not blocked by 7. Each memory transistor has a floating gate 219 and a control gate 2
Equipped with 20.

【0086】メモリトランジスタ250〜257の各ド
レイン領域224は、1本の副ビット線227aによっ
て電気的に接続されている。メモリトランジスタ26
1,262のドレイン領域224は、1本の副ビット線
227bによって電気的に接続される。
The drain regions 224 of the memory transistors 250 to 257 are electrically connected by one sub bit line 227a. Memory transistor 26
The drain regions 224 of 1 and 262 are electrically connected by one sub-bit line 227b.

【0087】不純物領域249は、接続導電層248と
電気的に接続されている。また、フィールド酸化膜20
6上には、ダミーゲートトランジスタ(ダミーメモリト
ランジスタ)258が形成される。
Impurity region 249 is electrically connected to connection conductive layer 248. In addition, the field oxide film 20
A dummy gate transistor (dummy memory transistor) 258 is formed on the gate electrode 6.

【0088】副ビット線227aおよび227b上に
は、層間絶縁膜245が形成される。層間絶縁膜245
上には主ビット線233が形成される。主ビット線23
3は接続導電層248と電気的に接続される。主ビット
線233上には層間絶縁膜246が形成される。層間絶
縁膜246上には、アルミニウム配線238a,238
b,238c,238d,238e,238f,238
gが間隔を隔てて形成される。
An interlayer insulating film 245 is formed on sub bit lines 227a and 227b. Interlayer insulating film 245
A main bit line 233 is formed on the top. Main bit line 23
3 is electrically connected to the connection conductive layer 248. An interlayer insulating film 246 is formed on the main bit line 233. Aluminum wirings 238a and 238 are formed on the interlayer insulating film 246.
b, 238c, 238d, 238e, 238f, 238
g are formed at intervals.

【0089】一方、p型シリコン基板201中には、p
ウェル領域210を覆うようにnウェル領域207が形
成されている。
On the other hand, in the p-type silicon substrate 201, p
An n well region 207 is formed so as to cover the well region 210.

【0090】次に、図25を用いて、メモリセルアレイ
領域の構成について説明する。図25は、図24に示さ
れるメモリセルアレイ領域の等価回路図である。
Next, the structure of the memory cell array region will be described with reference to FIG. FIG. 25 is an equivalent circuit diagram of the memory cell array region shown in FIG.

【0091】図25を参照して、この図に示される態様
においては、8個のメモリトランジスタ250,25
1,252,253,254,255,256,257
の各ドレイン領域が副ビット線と接続されている。ま
た、各メモリトランジスタのソース領域はソース線に接
続されている。選択ゲート1によって主ビット線と副ビ
ット線との導通/遮断が行なわれる。ワード線1〜8
は、各メモリトランジスタのコントロールゲートとな
る。
Referring to FIG. 25, in the embodiment shown in this figure, eight memory transistors 250 and 25 are provided.
1,252,253,254,255,256,257
Each drain region of is connected to the sub-bit line. The source region of each memory transistor is connected to the source line. The selection gate 1 connects / disconnects the main bit line and the sub bit line. Word lines 1-8
Serves as a control gate of each memory transistor.

【0092】次に、図24〜図26を用いて、メモリト
ランジスタの構造およびその動作についてより詳しく説
明する。図26は、図24に示されるDINOR型フラ
ッシュメモリに含まれるメモリトランジスタを示す断面
図である。
Next, the structure and operation of the memory transistor will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 26 is a sectional view showing a memory transistor included in the DINOR type flash memory shown in FIG.

【0093】図26を参照して、pウェル領域210と
フローティングゲート219との間にはトンネル絶縁膜
213が形成される。フローティングゲート219とコ
ントロールゲート220の間には、ONO膜などからな
る絶縁膜215が形成される。
Referring to FIG. 26, a tunnel insulating film 213 is formed between p well region 210 and floating gate 219. An insulating film 215 made of an ONO film or the like is formed between the floating gate 219 and the control gate 220.

【0094】次に、上記の図24〜図26を参照して、
メモリトランジスタ250〜257を一括消去する場合
には、主ビット線233をフローティング状態に保ち、
セレクトゲートトランジスタ259をオフする。これに
より、副ビット線227aもフローティング状態とな
る。
Next, referring to FIGS. 24 to 26,
When collectively erasing the memory transistors 250 to 257, keep the main bit line 233 in a floating state,
The select gate transistor 259 is turned off. As a result, the sub bit line 227a also becomes in a floating state.

【0095】そして、ソース線およびpウェル領域21
0に−10V程度の電圧を印加する。そして、ワード線
1〜ワード線8(副ビット線227aによって各ドレイ
ン領域が互いに電気的に接続される各メモリトランジス
タのコントロールゲート220)に10V程度の電圧を
印加する。
Then, the source line and p-well region 21
A voltage of about −10 V is applied to 0. Then, a voltage of about 10 V is applied to the word lines 1 to 8 (the control gate 220 of each memory transistor whose drain regions are electrically connected to each other by the sub-bit line 227a).

【0096】それにより、図26におけるに示される
ように、メモリトランジスタのチャネル領域にある電子
がトンネル効果の1つであるチャネルFN現象によって
フローティングゲート219に注入される。それによ
り、メモリトランジスタのしきい値電圧Vthの値は〜6
V程度となる。これが消去状態となる。
As a result, as shown in FIG. 26, electrons in the channel region of the memory transistor are injected into the floating gate 219 by the channel FN phenomenon which is one of the tunnel effects. As a result, the value of the threshold voltage V th of the memory transistor is up to 6
It becomes about V. This is the erased state.

【0097】次に、書込動作について説明する。たとえ
ばメモリトランジスタ257を書込状態“0”にするに
は、セレクトゲートトランジスタ259をオンし、主ビ
ット線233に5V程度の電圧を印加する。それによ
り、副ビット線227aの電圧も5V程度になる。
Next, the write operation will be described. For example, to set the memory transistor 257 to the write state “0”, the select gate transistor 259 is turned on and a voltage of about 5 V is applied to the main bit line 233. As a result, the voltage of the sub bit line 227a also becomes about 5V.

【0098】そして、pウェル領域210を接地電位に
保ち、ソース線をフローティング状態にする。そしてさ
らに、ワード線8に−10V程度の電圧を印加し、ワー
ド線1〜ワード線7は接地電位に保つ。
Then, the p well region 210 is kept at the ground potential, and the source line is brought into a floating state. Further, a voltage of about −10 V is applied to the word line 8 to keep the word lines 1 to 7 at the ground potential.

【0099】それにより、図26のに示されるよう
に、メモリトランジスタ257のフローティングゲート
219に蓄積された電子が、トンネル効果の1つである
ドレインFN現象によってドレイン領域224に引き抜
かれる。それによりメモリトランジスタ257のしきい
値電圧Vthの値は1V程度になる。これが書込状態
“0”である。
As a result, as shown in FIG. 26, the electrons accumulated in the floating gate 219 of the memory transistor 257 are extracted to the drain region 224 by the drain FN phenomenon which is one of the tunnel effects. As a result, the threshold voltage V th of the memory transistor 257 becomes about 1V. This is the write state "0".

【0100】次に、読出動作について説明する。たとえ
ばメモリトランジスタ257を読出す場合には、セレク
トゲートトランジスタ259をオンし、主ビット線23
3に1V程度の電圧を印加する。そして、ソース線およ
びpウェル領域210を接地電位に保つ。
Next, the read operation will be described. For example, when reading the memory transistor 257, the select gate transistor 259 is turned on and the main bit line 23
A voltage of about 1 V is applied to 3. Then, the source line and the p well region 210 are kept at the ground potential.

【0101】そして、ワード線8に3〜5V程度の電圧
を印加し、ワード線1〜ワード線7を接地電位に保持す
る。このとき、メモリトランジスタ257が消去状態
“1”の場合には、チャネルが形成されず、ビット線に
は電流が流れない。これに対し、メモリトランジスタ2
57が書込状態“0”の場合には、チャネルが形成され
ビット線に電流が流れる。それにより、書込状態/消去
状態の判定が行なわれる。
Then, a voltage of about 3 to 5 V is applied to the word line 8 to hold the word lines 1 to 7 at the ground potential. At this time, if the memory transistor 257 is in the erased state “1”, no channel is formed and no current flows through the bit line. On the other hand, the memory transistor 2
When 57 is in the written state "0", a channel is formed and a current flows through the bit line. Thereby, the write state / erase state is determined.

【0102】上記のように、DINOR型フラッシュメ
モリにおいては、pウェル領域210に負の電圧を印加
している。pウェル領域210の周りにはnウェル領域
207があるので、負の電圧を印加してもpウェル領域
210とnウェル領域207とは逆バイアス状態とな
る。すなわち、pウェル領域210に負の電圧を印加し
たとしても、周辺回路形成領域に電圧が印加されること
はない。
As described above, in the DINOR type flash memory, a negative voltage is applied to the p well region 210. Since there is the n-well region 207 around the p-well region 210, the p-well region 210 and the n-well region 207 are in the reverse bias state even if a negative voltage is applied. That is, even if a negative voltage is applied to the p well region 210, no voltage is applied to the peripheral circuit formation region.

【0103】また、消去動作のとき、pウェル領域21
0に負の電圧を印加し、選択されたワード線(コントロ
ールゲート220)に正の電圧を印加している。それに
より、各構成要素に印加する電圧の絶対値を小さくしな
がら、pウェル領域210とコントロールゲート220
間の電位差を相対的に大きくしている。その結果、上記
のようなチャネルFN効果を起こすことが可能となる。
In the erase operation, the p well region 21
A negative voltage is applied to 0, and a positive voltage is applied to the selected word line (control gate 220). As a result, the p-well region 210 and the control gate 220 are reduced while reducing the absolute value of the voltage applied to each component.
The potential difference between them is relatively large. As a result, it becomes possible to cause the channel FN effect as described above.

【0104】また、図24に示されるように、メモリト
ランジスタ250〜257の各ドレイン領域224に
は、副ビット線227aが接続されている。このため、
読出動作の際には、読出電流を多くとることができる。
その結果、NAND型フラッシュメモリに比べて読出動
作を高速に行なうことが可能となる。
As shown in FIG. 24, sub-bit line 227a is connected to each drain region 224 of memory transistors 250-257. For this reason,
A large amount of read current can be taken during the read operation.
As a result, the read operation can be performed at a higher speed than that of the NAND flash memory.

【0105】さらに、図26に示されるように、書込動
作を、ドレインFNを用いて行なっているので、チャネ
ルホットエレクトロンを用いる場合に比べて高い効率で
書込動作を行なうことが可能となる。それにより、消費
電力を低減することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 26, since the write operation is performed by using the drain FN, it is possible to perform the write operation with higher efficiency than in the case of using channel hot electrons. . This makes it possible to reduce power consumption.

【0106】以上説明したように、DINOR型フラッ
シュメモリは、NOR型フラッシュメモリおよびNAN
D型フラッシュメモリの持つ問題点を解決できる特性を
有している。しかしながら、このDINOR型フラッシ
ュメモリにおいても、次に説明するような問題点があっ
た。
As described above, the DINOR flash memory is the NOR flash memory and the NAN.
It has characteristics that can solve the problems of the D-type flash memory. However, this DINOR type flash memory also has the following problems.

【0107】その問題点について図27〜図29を用い
て説明する。図27は、上記のDINOR型フラッシュ
メモリにおいて、消去時に、コントロールゲート(ワー
ド線)、ソース線およびpウェル領域(基板)に印加さ
れる電圧のパルスを示すタイミングチャートである。図
28は、上記のDINOR型フラッシュメモリにおける
消去時間としきい値電圧Vthとの関係を示す図である。
図29は、上記のDINOR型フラッシュメモリにおけ
るしきい値電圧Vthと書換回数との関係を示す図であ
る。
The problem will be described with reference to FIGS. 27 to 29. FIG. 27 is a timing chart showing a voltage pulse applied to the control gate (word line), the source line and the p-well region (substrate) at the time of erasing in the DINOR type flash memory described above. FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the erase time and the threshold voltage V th in the DINOR flash memory described above.
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage V th and the number of times of rewriting in the DINOR type flash memory described above.

【0108】まず図27を参照して、上記のDINOR
型フラッシュメモリにおいては、消去時に、コントロー
ルゲートに10V程度の高電圧を印加し、、ソース線お
よびpウェル領域(基板)に−8V程度の電圧を同時に
印加していた。そのため、消去時には、メモリトランジ
スタのソース/ドレイン間にはチャネルが形成され、そ
のチャネルを流れる電子がドレイン近傍での電界による
エネルギーを受け、フローティングゲートに注入されて
いた。
First, referring to FIG. 27, the above DINOR
In the flash memory of the type, at the time of erasing, a high voltage of about 10 V was applied to the control gate, and a voltage of about -8 V was simultaneously applied to the source line and the p well region (substrate). Therefore, at the time of erasing, a channel is formed between the source / drain of the memory transistor, and the electrons flowing in the channel receive the energy of the electric field near the drain and are injected into the floating gate.

【0109】それにより、図27に示されるように、P
ウェル(基板)に−8V程度の負電圧を印加したとして
も、コントロールゲートに、上記のNAND型フラッシ
ュメモリほどではないが、10V程度の比較的高電圧を
印加しなければならなかった。
As a result, as shown in FIG. 27, P
Even if a negative voltage of about -8 V was applied to the well (substrate), a relatively high voltage of about 10 V had to be applied to the control gate, though not as much as the NAND flash memory described above.

【0110】そのため、DINOR型フラッシュメモリ
においては、5V程度の電源電圧V CCから10V程度の
比較的高い電圧を発生させるための複雑な構造の昇圧回
路が必要であった。このような昇圧回路を形成する必要
性は、高集積化に際して悪影響を及ぼすといえる。
Therefore, the DINOR type flash memory
Power supply voltage V of about 5V CCFrom about 10V
Complex voltage boost circuit for generating relatively high voltage
A road was needed. It is necessary to form such a booster circuit
Can be said to have an adverse effect on high integration.

【0111】また、DINOR型フラッシュメモリに
は、消去時に、図27に示される各電圧が印加されるの
で、メモリトランジスタのトンネル絶縁膜に高電界がか
かることになる。そのため、書換回数が、NOR型フラ
ッシュメモリあるいはNAND型フラッシュメモリに比
べて劣るといった問題点があった。より具体的には、図
29に示されるように、10000回程度の書換で、メ
モリトランジスタのしきい値電圧Vthが変化してきてい
るのがわかる。
In addition, since each voltage shown in FIG. 27 is applied to the DINOR type flash memory at the time of erasing, a high electric field is applied to the tunnel insulating film of the memory transistor. Therefore, the number of times of rewriting is inferior to that of the NOR flash memory or the NAND flash memory. More specifically, as shown in FIG. 29, it can be seen that the threshold voltage V th of the memory transistor is changing after rewriting about 10,000 times.

【0112】次に、図28を参照して、上記のDINO
R型フラッシュメモリにおいては、消去動作を行なうこ
とによってメモリトランジスタのしきい値電圧が7V程
度になるのに10-2秒程度必要となる。フラッシュメモ
リの性能向上という観点からは、フラッシュメモリの動
作にかかる時間は短い方が好ましいといえる。
Next, referring to FIG. 28, the above-mentioned DINO
In the R-type flash memory, it takes about 10 -2 seconds for the threshold voltage of the memory transistor to reach about 7 V by performing the erase operation. From the viewpoint of improving the performance of the flash memory, it can be said that it is preferable that the operation time of the flash memory is short.

【0113】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものである。この発明の1つの目的は、デ
ータの書換回数を向上させることが可能となるフラッシ
ュメモリおよびその動作制御方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a flash memory and an operation control method thereof that can improve the number of times data is rewritten.

【0114】この発明の他の目的は、フローティングゲ
ートへの電子の注入動作を高速化することによって性能
を向上させることが可能となる不揮発性半導体記憶装置
およびその動作制御方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device and its operation control method capable of improving the performance by speeding up the operation of injecting electrons into the floating gate. .

【0115】この発明のさらに他の目的は、低電圧で動
作可能な不揮発性半導体記憶装置およびその動作制御方
法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device operable at a low voltage and an operation control method thereof.

【0116】この発明のさらに他の目的は、高集積化に
有利な構造を有する不揮発性半導体記憶装置を提供する
ことにある。
Still another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device having a structure advantageous for high integration.

【0117】[0117]

【課題を解決するための手段】この発明に基づく不揮発
性半導体記憶装置は、一つの局面では、半導体基板上に
形成され複数行および複数列に配置されたメモリセル
と、複数行に対応して設けられた複数のワード線と、複
数のメモリセルに共通に設けられたソース線とを備えて
いる。メモリセルの各々は対応するワード線に接続され
たコントロールゲートと、ソース線に接続された不純物
領域と、フローティングゲートとを含んでいる。そし
て、この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置は、さら
に、第1の動作モード時に選択されたワード線に第1の
レベルの電圧を印加するワード線ドライブ手段と、第1
の動作モード時に選択されたメモリセルに対応する半導
体基板の所定領域へ第2のレベルの電圧を印加する基板
ドライブ手段と、第1の動作モード時に選択されたソー
ス線に第3のレベルの電圧を印加するソース線ドライブ
手段と、第1の動作モード時に、ワード線への第1のレ
ベルの電圧の印加時期および半導体基板の所定領域への
第2のレベルの電圧の印加時期に対して、ソース線への
第3のレベルの電圧の印加時期を遅らせる遅延手段とを
備えている。
According to one aspect, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention corresponds to memory cells formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, and corresponding to the plurality of rows. It includes a plurality of word lines provided and a source line commonly provided to the plurality of memory cells. Each of the memory cells includes a control gate connected to the corresponding word line, an impurity region connected to the source line, and a floating gate. The nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention further includes a word line drive means for applying a voltage of a first level to a word line selected in the first operation mode, and a first line
Substrate driving means for applying a second level voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to the memory cell selected in the first operation mode, and a third level voltage for the source line selected in the first operation mode. A source line drive means for applying a voltage, and a timing of applying a first level voltage to the word line and a timing of applying a second level voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate in the first operation mode, And a delay means for delaying the application timing of the third level voltage to the source line.

【0118】上記の不揮発性半導体記憶装置は、好まし
くは、ソース線に印加される第3のレベルの電圧パルス
のパルス幅を、ワード線および半導体基板の所定領域に
印加される第1および第2のレベルの電圧パルスのパル
ス幅よりも短くするためのパルス制御手段をさらに備え
ている。また、このパルス制御手段は、好ましくは、1
または複数個の第3のレベルの電圧パルスをソース線に
印加する手段を有している。
In the nonvolatile semiconductor memory device described above, preferably, the pulse width of the voltage pulse of the third level applied to the source line is applied to the word line and the predetermined region of the semiconductor substrate. Further provided is pulse control means for making the pulse width shorter than the voltage pulse of the level. Also, this pulse control means is preferably 1
Alternatively, it has means for applying a plurality of third level voltage pulses to the source line.

【0119】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置
は、他の局面では、半導体基板上に形成され複数行およ
び複数列に配置されたメモリセルと、複数行に対応して
設けられた複数のワード線と、複数列に対応して設けら
れた複数のビット線と、メモリセルに共通に設けられた
ソース線とを備える。上記の複数のメモリセルの各々は
対応するワード線に接続されたコントロールゲートと、
対応するビット線に接続されたドレインと、ソース線に
接続されたソースと、フローティングゲートとを含んで
いる。そして、このフローティングゲートに電子を注入
することによって消去状態とし、フローティングゲート
から電子を引き抜くことによって書込状態とする。この
発明に基づく不揮発性半導体記憶装置は、他の局面で
は、以上のような構成を有することを前提とする。
In another aspect, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has memory cells formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, and a plurality of words provided corresponding to the plurality of rows. A line, a plurality of bit lines provided corresponding to a plurality of columns, and a source line commonly provided to the memory cells. Each of the plurality of memory cells described above has a control gate connected to a corresponding word line,
It includes a drain connected to the corresponding bit line, a source connected to the source line, and a floating gate. Then, by injecting electrons into the floating gate, the erased state is obtained, and by extracting electrons from the floating gate, the written state is obtained. In another aspect, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is premised on having the above configuration.

【0120】そして、この不揮発性半導体記憶装置は、
さらに、消去モード時に選択されたワード線に正の電圧
を印加するワード線ドライブ手段と、消去モード時に選
択されたメモリセルに対応する半導体基板の所定領域へ
負の電圧を印加する基板ドライブ手段と、消去モード時
に選択されたソース線に負の電圧を印加するソース線ド
ライブ手段と、消去モード時におけるワード線への正の
電圧の印加時期および半導体基板の所定領域への負の電
圧の印加時期に対して、ソース線への負の電圧の印加時
期を遅らせる遅延手段とを備えている。
This nonvolatile semiconductor memory device is
Further, word line drive means for applying a positive voltage to the selected word line in the erase mode, and substrate drive means for applying a negative voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to the memory cell selected in the erase mode. Source line drive means for applying a negative voltage to the selected source line in the erase mode, and the timing of applying the positive voltage to the word line and the timing of applying the negative voltage to the predetermined region of the semiconductor substrate in the erase mode On the other hand, the delay means for delaying the application timing of the negative voltage to the source line is provided.

【0121】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置
の動作制御方法は、一つの局面では、不揮発性半導体記
憶装置が、半導体基板上に形成され複数行および複数列
に配置されたメモリセルと、複数行に対応して設けられ
た複数のワード線と、複数のメモリセルに共通に設けら
れたソース線とを備え、メモリセルの各々が対応するワ
ード線に接続されたコントロールゲートと、ソース線に
接続された不純物領域と、フローティングゲートとを含
む構造を有することを前提とする。
According to one aspect of the operation control method for a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device has a plurality of memory cells formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns. Each of the memory cells includes a plurality of word lines provided corresponding to a row and a source line commonly provided to the plurality of memory cells, and each memory cell has a control gate connected to the corresponding word line and a source line. It is assumed that the structure has a connected impurity region and a floating gate.

【0122】そして、この不揮発性半導体記憶装置の動
作制御方法によれば、第1の動作モード時に選択された
ワード線に第1のレベルの電圧を印加し、選択されたメ
モリセルに対応する半導体基板の所定領域に第2のレベ
ルの電圧を印加する。そして、第1の動作モード時に、
ワード線および半導体基板の所定領域に第1および第2
のレベルの電圧を印加した後に、選択されたソース線に
第3のレベルの電圧を印加する。
According to the operation control method of the non-volatile semiconductor memory device, the voltage of the first level is applied to the word line selected in the first operation mode, and the semiconductor corresponding to the selected memory cell is applied. A second level voltage is applied to a predetermined area of the substrate. Then, in the first operation mode,
The first and second lines are formed in a predetermined region of the word line and the semiconductor substrate.
After the voltage of the level is applied, the voltage of the third level is applied to the selected source line.

【0123】上記のワード線には、好ましくは、第1の
極性の電圧が印加される。また、半導体基板の所定領域
には、好ましくは、第2の極性の電圧が印加される。ま
た、ソース線には、好ましくは、第2の極性の電圧が印
加される。
A voltage of the first polarity is preferably applied to the word line. Further, the voltage of the second polarity is preferably applied to the predetermined region of the semiconductor substrate. Further, the voltage of the second polarity is preferably applied to the source line.

【0124】また、ソース線には、好ましくは、ワード
線および半導体基板の所定領域に上記の第1および第2
のレベルの電圧が印加された状態で、1または複数個の
第3のレベルの電圧パルスが印加される。
The source line is preferably the word line and the above-mentioned first and second regions in a predetermined region of the semiconductor substrate.
While the voltage of the level is applied, one or more voltage pulses of the third level are applied.

【0125】上記の第3のレベルの電圧の印加時間は、
好ましくは、第1および第2の電圧の印加時間よりも短
い。
The application time of the voltage of the above third level is
Preferably, it is shorter than the application time of the first and second voltages.

【0126】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置
の動作制御方法は、他の局面では、不揮発性半導体記憶
装置が以下の構成を有することを前提とする。すなわ
ち、不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板上に形成さ
れ複数行および複数列に配置されたメモリセルと、複数
行に対応して設けられた複数のワード線と、複数列に対
応して設けられた複数のビット線と、メモリセルに共通
に設けられたソース線とを備える。そして、複数のメモ
リセルの各々は、対応するワード線に接続されたコント
ロールゲートと、対応するビット線に接続されたドレイ
ンと、ソース線に接続されたソースと、フローティング
ゲートとを含んでいる。そして、フローティングゲート
に電子を注入することによって消去状態とし、フローテ
ィングゲートから電子を引き抜くことによって書込状態
とする。
In another aspect, the operation control method of the non-volatile semiconductor memory device according to the present invention is based on the premise that the non-volatile semiconductor memory device has the following structure. That is, the nonvolatile semiconductor memory device includes memory cells formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of rows, and a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of columns. A plurality of bit lines and a source line commonly provided to the memory cells. Each of the plurality of memory cells includes a control gate connected to the corresponding word line, a drain connected to the corresponding bit line, a source connected to the source line, and a floating gate. Then, by injecting electrons into the floating gate, the erased state is set, and by extracting electrons from the floating gate, the written state is set.

【0127】以上の構成を有する不揮発性半導体記憶装
置が、消去モード時に選択されたワード線に正の電圧を
印加し、選択されたメモリセルに対応する半導体基板の
所定領域へ負の電圧を印加する。そして、上記のように
ワード線に正の電圧を印加しかつ半導体基板の所定領域
に負の電圧を印加した後に、選択されたソース線に負の
電圧を印加する。
The nonvolatile semiconductor memory device having the above structure applies a positive voltage to the selected word line in the erase mode, and applies a negative voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to the selected memory cell. To do. Then, after applying the positive voltage to the word line and applying the negative voltage to the predetermined region of the semiconductor substrate as described above, the negative voltage is applied to the selected source line.

【0128】[0128]

【作用】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置は、
遅延手段を備えている。それにより、ワード線および半
導体基板の所定領域への電圧の印加時期と、ソース線へ
の電圧の印加時期とを遅らせることが可能となる。その
結果、ワード線と半導体基板の所定領域へ所定の電圧を
印加することによって半導体基板中に空乏層を広げ、そ
の状態でソース線に所定の電圧を印加することによって
不純物領域(ソース領域)から空乏層内に電子を注入す
ることが可能となる。
The nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is
Equipped with a delay means. This makes it possible to delay the application timing of the voltage to the word line and the predetermined region of the semiconductor substrate and the application timing of the voltage to the source line. As a result, the depletion layer is expanded in the semiconductor substrate by applying a predetermined voltage to the word line and a predetermined region of the semiconductor substrate, and in that state, a predetermined voltage is applied to the source line to remove the depletion layer from the impurity region (source region). It becomes possible to inject electrons into the depletion layer.

【0129】このように不純物領域から空乏層内に注入
された電子は、ワード線と半導体基板の所定領域への所
定の電圧の印加によって生じる空乏層内の電界によって
加速され、フローティングゲート内に注入される。
The electrons thus injected from the impurity region into the depletion layer are accelerated by the electric field in the depletion layer generated by applying a predetermined voltage to the word line and a predetermined region of the semiconductor substrate, and are injected into the floating gate. To be done.

【0130】その結果、上述したDINOR型フラッシ
ュメモリにおけるチャネルFNの場合に比べて、ワード
線への印加電圧を低くすることが可能となる。それによ
り、半導体基板とフローティングゲート間のトンネル絶
縁膜にかかる電界強度を低減することが可能となり、書
換回数を向上させることが可能となる。
As a result, it is possible to lower the voltage applied to the word line as compared with the case of the channel FN in the DINOR type flash memory described above. Thereby, the electric field strength applied to the tunnel insulating film between the semiconductor substrate and the floating gate can be reduced, and the number of times of rewriting can be improved.

【0131】また、ワード線に印加する電圧を低電圧化
できるので、高電圧発生回路の簡略化、あるいは高電圧
発生回路の形成を省略することも可能となる。それによ
り、高集積化に有利な不揮発性半導体記憶装置が得られ
る。
Since the voltage applied to the word line can be lowered, it is possible to simplify the high voltage generating circuit or omit the formation of the high voltage generating circuit. As a result, a nonvolatile semiconductor memory device advantageous for high integration can be obtained.

【0132】さらに、ソース線への電圧の印加時期を上
記のようにずらせることによって、DINOR型フラッ
シュメモリの場合よりも消去時間を短縮することが可能
となる。それにより、高性能な不揮発性半導体記憶装置
を得ることも可能となる。
Furthermore, by shifting the timing of applying the voltage to the source line as described above, the erasing time can be shortened as compared with the case of the DINOR type flash memory. As a result, it is possible to obtain a high-performance nonvolatile semiconductor memory device.

【0133】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置
の動作制御方法によれば、ワード線および半導体基板の
所定領域に所定の電圧を印加した後に、ソース線に所定
の電圧を印加している。それにより、上記の場合と同様
に、極めて効率的に、フローティングゲートに電子の注
入を行なうことが可能となる。
According to the operation control method of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the predetermined voltage is applied to the source line after applying the predetermined voltage to the predetermined region of the word line and the semiconductor substrate. As a result, as in the case described above, it becomes possible to extremely efficiently inject electrons into the floating gate.

【0134】また、ソース線に複数個の所定電圧のパル
スを印加した場合には、容易にメモリセルのしきい値電
圧をより高いものとすることが可能となる。
When a plurality of pulses of a predetermined voltage are applied to the source line, the threshold voltage of the memory cell can be easily increased.

【0135】また、ソース線への電圧の印加時期を、ワ
ード線および半導体基板の所定領域への電圧の印加時期
よりも遅らせることによって、基板ホットエレクトロン
現象によるフローティングゲートへの電子の注入が行な
える。それにより、フローティングゲートへの電子の注
入の際のソース線への電圧の印加時間を、従来よりも短
いものとすることが可能となる。それにより、フローテ
ィングゲートへ電子を注入するための動作時間を短縮す
ることが可能となる。その結果、高性能な不揮発性半導
体記憶装置が得られる。
Further, by delaying the timing of applying the voltage to the source line with respect to the timing of applying the voltage to the word line and the predetermined region of the semiconductor substrate, electrons can be injected into the floating gate by the substrate hot electron phenomenon. . As a result, it becomes possible to shorten the application time of the voltage to the source line when injecting electrons into the floating gate, as compared with the conventional case. This makes it possible to shorten the operation time for injecting electrons into the floating gate. As a result, a high-performance nonvolatile semiconductor memory device can be obtained.

【0136】[0136]

【実施例】以下、図1〜図13を用いて、この発明に基
づく実施例について説明する。図1は、この発明に基づ
く一実施例におけるフラッシュメモリの特徴的な構成を
概念的に示すブロック図である。まず図1を用いてこの
発明に基づくフラッシュメモリの特徴的な構成について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the characteristic structure of a flash memory in an embodiment based on the present invention. First, the characteristic configuration of the flash memory according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0137】図1を参照して、この発明に基づくフラッ
シュメモリにおけるメモリトランジスタは、半導体基板
内に形成されたp型不純物領域1と、このp型不純物領
域1の表面に形成されたn型のソース領域3,ドレイン
領域5と、このソース領域3とドレイン領域5との間の
領域上に形成されたトンネル絶縁膜7と、このトンネル
絶縁膜7上に形成されたフローティングゲート9と、こ
のフローティングゲート9上に絶縁膜11を介して形成
されたコントロールゲート(ワード線)13とを備えて
いる。
Referring to FIG. 1, a memory transistor in a flash memory according to the present invention has a p-type impurity region 1 formed in a semiconductor substrate and an n-type impurity region 1 formed on the surface of p-type impurity region 1. The source region 3 and the drain region 5, the tunnel insulating film 7 formed on the region between the source region 3 and the drain region 5, the floating gate 9 formed on the tunnel insulating film 7, and the floating region. A control gate (word line) 13 formed on the gate 9 via an insulating film 11 is provided.

【0138】そして、コントロールゲート13には、こ
のコントロールゲート(ワード線)13に所定の電圧を
印加するためのワード線ドライブ手段20が接続されて
いる。また、ソース領域3には、このソース領域3に所
定の電圧を印加するためのソース線ドライブ手段21が
接続されている。また、p型不純物領域1には、このp
型不純物領域1に所定の電圧を印加するための基板ドラ
イブ手段22が接続されている。
A word line drive means 20 for applying a predetermined voltage to the control gate (word line) 13 is connected to the control gate 13. Further, the source region 3 is connected to a source line drive means 21 for applying a predetermined voltage to the source region 3. In addition, in the p-type impurity region 1, this p
Substrate drive means 22 for applying a predetermined voltage to the type impurity region 1 is connected.

【0139】上記のワード線ドライブ手段20,ソース
線ドライブ手段21および基板ドライブ手段22は、パ
ルス制御手段23に接続されている。このパルス制御手
段23は、ワード線ドライブ手段20,ソース線ドライ
ブ手段21および基板ドライブ手段22に印加される所
定の電圧のパルスの制御を行なうためのものである。
The word line drive means 20, the source line drive means 21, and the substrate drive means 22 are connected to the pulse control means 23. The pulse control means 23 is for controlling the pulse of a predetermined voltage applied to the word line drive means 20, the source line drive means 21, and the substrate drive means 22.

【0140】このパルス制御手段23内には、パルス幅
変換手段25および遅延手段24が設けられている。パ
ルス幅変換手段25によって、パルス制御手段23から
出力される電圧パルスのパルス幅が変換される。また、
遅延手段24によって、ワード線ドライブ手段20,基
板ドライブ手段22あるいはソース線ドライブ手段21
に出力されるパルス信号のタイミングが制御される。
Inside the pulse control means 23, a pulse width conversion means 25 and a delay means 24 are provided. The pulse width converter 25 converts the pulse width of the voltage pulse output from the pulse controller 23. Also,
By the delay means 24, the word line drive means 20, the substrate drive means 22 or the source line drive means 21.
The timing of the pulse signal output to is controlled.

【0141】以上の構成を有するフラッシュメモリにお
けるフローティングゲート9への電子の注入動作につい
て説明する。まず、ワード線ドライブ手段20および基
板ドライブ手段22によって、コントロールゲート13
およびp型不純物領域1に所定の電圧を印加する。そし
て、遅延手段24によって、ワード線ドライブ手段20
および基板ドライブ手段22による電圧の印加時期か
ら、ソース線ドライブ手段21によるソース領域3への
所定の電圧の印加時期を所定時間遅らせる。
An operation of injecting electrons into floating gate 9 in the flash memory having the above structure will be described. First, the word line drive means 20 and the substrate drive means 22 are used to control the control gate 13
And a predetermined voltage is applied to the p-type impurity region 1. Then, by the delay means 24, the word line drive means 20
The application timing of the predetermined voltage to the source region 3 by the source line drive means 21 is delayed by a predetermined time from the application timing of the voltage by the substrate drive means 22.

【0142】このとき、ソース線ドライブ手段21から
ソース領域3に印加される電圧のパルス幅は、パルス幅
変換手段25によって、ワード線ドライブ手段20およ
び基板ドライブ手段22によって印加される電圧のパル
スよりも短いものとされる。それにより、フローティン
グゲート9内にp型不純物領域1内の電子を注入する。
At this time, the pulse width of the voltage applied from the source line driving means 21 to the source region 3 is larger than the pulse width of the voltage applied by the word line driving means 20 and the substrate driving means 22 by the pulse width converting means 25. Is also considered short. Thereby, the electrons in the p-type impurity region 1 are injected into the floating gate 9.

【0143】次に、図2を用いて、上記の構成を有する
この発明に基づく一実施例におけるフラッシュメモリの
構成についてより具体的に説明する。図2は、この発明
に基づく一実施例におけるフラッシュメモリの構成を示
すブロック図である。
Next, the structure of the flash memory according to the embodiment of the present invention having the above structure will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a flash memory in one embodiment according to the present invention.

【0144】本実施例におけるフラッシュメモリは、本
発明をDINOR型フラッシュメモリに適用したもので
ある。図2を参照して、本実施例におけるフラッシュメ
モリの構成と、図22に示されるDINOR型フラッシ
ュメモリの構成との相違点は、本実施例におけるフラッ
シュメモリが、負電圧パルス発生回路59を備えるこ
と、および高電圧発生回路155の代わりにVWR発生回
路55を有することである。
The flash memory in this embodiment is an application of the present invention to a DINOR type flash memory. Referring to FIG. 2, the difference between the configuration of the flash memory in this embodiment and the configuration of the DINOR type flash memory shown in FIG. 22 is that the flash memory in this embodiment includes a negative voltage pulse generation circuit 59. And having a V WR generation circuit 55 instead of the high voltage generation circuit 155.

【0145】負電圧パルス発生回路59は、負電圧発生
回路52およびソーススイッチ61に接続されている。
また、負電圧パルス発生回路59は、書込/消去制御回
路50にも接続されている。そして、この負電圧パルス
発生回路59は、書込/消去制御回路50からの信号に
応答して、所定の時期に所定のパルス幅を有する電圧の
パルスをソーススイッチ61を通してソース線に伝達す
る。
The negative voltage pulse generating circuit 59 is connected to the negative voltage generating circuit 52 and the source switch 61.
The negative voltage pulse generation circuit 59 is also connected to the write / erase control circuit 50. Then, in response to the signal from the write / erase control circuit 50, the negative voltage pulse generation circuit 59 transmits a voltage pulse having a predetermined pulse width at a predetermined time to the source line through the source switch 61.

【0146】この負電圧パルス発生回路59を有するこ
とによって、ワード線WLiあるいはp型不純物領域
(メモリセルアレイ66)への電圧の印加の時期と、ソ
ース線への電圧の印加の時期とをずらせることが可能と
なる。
By having the negative voltage pulse generating circuit 59, the timing of applying the voltage to the word line WLi or the p-type impurity region (memory cell array 66) and the timing of applying the voltage to the source line are shifted. It becomes possible.

【0147】上記のVWR発生回路55は、書込/消去制
御回路50およびXデコーダ63に接続されている。こ
のVWR発生回路55は、読出動作を行なう際に、ワード
線WLiに印加する電圧を発生させるためのものであ
る。
The above V WR generation circuit 55 is connected to the write / erase control circuit 50 and the X decoder 63. The V WR generation circuit 55 is for generating a voltage applied to the word line WLi when performing a read operation.

【0148】したがって、電源電圧VCCが3Vである場
合には、このVWR発生回路55によって、電源電圧VCC
が昇圧され、5V程度の読出電圧(VWR)が発生され
る。そして、Xデコーダ63を通して選択されたワード
線WLiにその電圧が伝達される。
[0148] Therefore, when the power supply voltage V CC is 3V is, this V WR generating circuit 55, the power supply voltage V CC
Is boosted to generate a read voltage (V WR ) of about 5V. Then, the voltage is transmitted to the selected word line WLi through the X decoder 63.

【0149】また、電源電圧VCCが5Vである場合に
は、VWR発生回路55は降圧回路となる。すなわち、フ
ローティングゲートに電子を注入する(消去動作を行な
う)際に、ワード線WLiに印加する電圧(3V程度)
を、電源電圧VCCから発生させる回路として機能するこ
ととなる。
When the power supply voltage V CC is 5V, the V WR generation circuit 55 is a step-down circuit. That is, the voltage (about 3 V) applied to the word line WLi when injecting electrons into the floating gate (performing the erase operation).
Will function as a circuit for generating from the power supply voltage V CC .

【0150】それ以外の構成に関しては、図22に示さ
れるDINOR型フラッシュメモリと同様である。すな
わち、本実施例におけるフラッシュメモリは、書込/消
去制御回路50,データ入出力バッファ51,負電圧発
生回路52,53,高電圧発生回路54,書込回路5
6,センスアンプ57,Yデコーダ58,アドレスバッ
ファ60,ソーススイッチ61,セレクトゲートデコー
ダ62,Xデコーダ63,ベリファイ電圧発生回路64
およびその内部にメモリトランジスタが形成されるメモ
リセルアレイ(p型不純物領域)66に接続されるウェ
ル電位発生回路65を備えている。
The other structure is similar to that of the DINOR type flash memory shown in FIG. That is, the flash memory according to the present embodiment includes the write / erase control circuit 50, the data input / output buffer 51, the negative voltage generation circuits 52 and 53, the high voltage generation circuit 54, and the write circuit 5.
6, sense amplifier 57, Y decoder 58, address buffer 60, source switch 61, select gate decoder 62, X decoder 63, verify voltage generation circuit 64
And a well potential generation circuit 65 connected to a memory cell array (p-type impurity region) 66 in which a memory transistor is formed.

【0151】次に、図1と図2との対応関係について説
明する。図1におけるソース線ドライブ手段21は、負
電圧発生回路52,負電圧パルス発生回路59およびソ
ーススイッチ61に対応する。また、図1におけるワー
ド線ドライブ手段20は、負電圧発生回路53,VWR
生回路55およびXデコーダ63に対応する。また、基
板ドライブ手段22は、負電圧発生回路52およびウェ
ル電位発生回路65に対応する。また、パルス制御手段
23は、書込/消去制御回路50に対応する。
Next, the correspondence between FIG. 1 and FIG. 2 will be described. The source line drive means 21 in FIG. 1 corresponds to the negative voltage generation circuit 52, the negative voltage pulse generation circuit 59, and the source switch 61. The word line drive means 20 in FIG. 1 corresponds to the negative voltage generation circuit 53, the V WR generation circuit 55 and the X decoder 63. The substrate drive means 22 corresponds to the negative voltage generating circuit 52 and the well potential generating circuit 65. The pulse control means 23 corresponds to the write / erase control circuit 50.

【0152】次に、図2に示されるフラッシュメモリの
消去動作について説明する。図3は、図2に示されるフ
ラッシュメモリの消去動作を説明するためのフローチャ
ートである。図4は、図2に示されるフラッシュメモリ
の消去動作およびベリファイ動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
Next, the erase operation of the flash memory shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a flow chart for explaining the erase operation of the flash memory shown in FIG. FIG. 4 is a flow chart for explaining an erase operation and a verify operation of the flash memory shown in FIG.

【0153】まず図3を参照して消去動作について説明
する。図3を参照して、まず、ブロックアドレスを入力
することによって、メモリセルアレイ66内のブロック
を選択する(ステップS10)。そして、ソース線に0
Vを印加する(ステップS11)。
First, the erase operation will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 3, first, a block address is input to select a block in memory cell array 66 (step S10). And 0 on the source line
V is applied (step S11).

【0154】次に、所定のメモリトランジスタが形成さ
れるpウェル(p型不純物領域)に−8Vの電圧を印加
し、選択ブロック内の全ワード線WLiに3Vの電圧を
印加する。このとき、非選択のワード線WLiには0V
を印加する。さらに、セレクトゲートに−8Vの電圧を
印加する(ステップS12)。それにより、p型不純物
領域内の空乏層が拡張される。
Next, a voltage of -8V is applied to the p-well (p-type impurity region) in which a predetermined memory transistor is formed, and a voltage of 3V is applied to all word lines WLi in the selected block. At this time, 0 V is applied to the non-selected word line WLi.
Is applied. Further, a voltage of -8V is applied to the select gate (step S12). As a result, the depletion layer in the p-type impurity region is expanded.

【0155】そして、所定時間経過後、選択ブロック内
のソース線に−8Vの電圧パルスを印加する(ステップ
S13)。それにより、ソース領域からp型不純物領域
内に電子が注入される。そして、ソース線に印加される
電圧パルス数が指定の数に達したか否かを判断し(ステ
ップS14)、指定のパルス数に達した場合にはリセッ
トし(ステップS15)、消去動作を終了する。また指
定パルス数に達していない場合には、再び選択ブロック
内のソース線に−8Vの電圧パルスが入力される。
Then, after a lapse of a predetermined time, a voltage pulse of -8 V is applied to the source line in the selected block (step S13). As a result, electrons are injected from the source region into the p-type impurity region. Then, it is determined whether or not the number of voltage pulses applied to the source line has reached a designated number (step S14), and when the number of designated pulses has been reached, resetting is performed (step S15), and the erase operation is completed. To do. If the number of specified pulses has not been reached, a voltage pulse of -8 V is input again to the source line in the selected block.

【0156】次に、図4を参照して、ベリファイ動作を
行なわせる場合の消去動作について説明する。上記の場
合と同様に、ブロックアドレスを入力することによっ
て、所定のブロックを選択する(ステップS20)。そ
して、ソース線に0Vを印加する(ステップS21)。
この状態で、pウェル(p型不純物領域)に−8Vの電
圧を印加し、選択ブロック内の全ワード線WLiに3V
の電圧を印加する。また、非選択のワード線に0Vを印
加し、セレクトゲートに−8Vの電圧を印加する(ステ
ップS22)。
Next, with reference to FIG. 4, the erase operation when the verify operation is performed will be described. Similar to the above case, a predetermined block is selected by inputting a block address (step S20). Then, 0 V is applied to the source line (step S21).
In this state, a voltage of -8V is applied to the p-well (p-type impurity region), and 3V is applied to all word lines WLi in the selected block.
Voltage is applied. Further, 0V is applied to the non-selected word line, and a voltage of -8V is applied to the select gate (step S22).

【0157】そして、所定時間経過した後、選択ブロッ
ク内のソース線に−8Vの電圧パルスを入力する(ステ
ップS23)。そして、上記の各要素に印加した電圧を
解除し、初期状態に戻す(ステップS24)。
Then, after a lapse of a predetermined time, a voltage pulse of -8 V is input to the source line in the selected block (step S23). Then, the voltage applied to each of the above elements is released, and the initial state is restored (step S24).

【0158】そして、ソース線に印加されたパルス数が
指定のパルス数に達したか否かを判断する(ステップS
25)。そして指定パルス数に達した場合には消去動作
を終了する。
Then, it is determined whether or not the number of pulses applied to the source line has reached the designated number of pulses (step S).
25). When the number of designated pulses is reached, the erase operation is finished.

【0159】一方、指定パルス数に達していない場合に
は、選択されたワード線WLiにベリファイ電圧を印加
する(ステップS26)。そして、選択ブロック内のす
べてのメモリトランジスタがオフしているかどうかを確
認する(ステップS27)。そして選択ブロック内のす
べてのメモリトランジスタがオフ状態である場合には消
去動作を終了する。しかし、選択ブロック内のすべての
メモリトランジスタがオフ状態でない場合には、再び上
記の消去動作が繰返される。
On the other hand, if the specified number of pulses has not been reached, the verify voltage is applied to the selected word line WLi (step S26). Then, it is confirmed whether all the memory transistors in the selected block are off (step S27). Then, when all the memory transistors in the selected block are in the off state, the erase operation ends. However, when all the memory transistors in the selected block are not in the off state, the above erasing operation is repeated again.

【0160】次に、図5〜図10および表1を用いて、
この発明に基づくフラッシュメモリの消去動作について
さらに詳しく説明する。なお、表1には、本実施例にお
けるフラッシュメモリの各動作時の電圧印加条件の一例
が示されている。
Next, using FIGS. 5 to 10 and Table 1,
The erase operation of the flash memory according to the present invention will be described in more detail. Table 1 shows an example of voltage application conditions during each operation of the flash memory in this embodiment.

【0161】[0161]

【表1】 [Table 1]

【0162】表1を参照して、本実施例におけるフラッ
シュメモリの書込時および読出時の電圧印加条件は、D
INOR型フラッシュメモリの場合と同様であるが、消
去時の電圧印加条件は異なる。表1に示されるように、
本発明によれば、消去時のワード線への印加電圧
(VCG)が3VとDINOR型フラッシュメモリの場合
よりもかなり低くなっている。その理由およびその作用
効果は後で詳しく説明する。
Referring to Table 1, the voltage application conditions at the time of writing and reading of the flash memory in this embodiment are D
The same as in the case of the INOR type flash memory, but the voltage application condition at the time of erasing is different. As shown in Table 1,
According to the present invention, the voltage (V CG ) applied to the word line at the time of erasing is 3 V, which is considerably lower than that in the DINOR type flash memory. The reason and its effect will be described later in detail.

【0163】図5は、コントロールゲート(ワード線)
に印加される電圧(VCG),ソース線に印加される電圧
(VS )およびpウェル(p型不純物領域)に印加され
る電圧(VSUB )を示すタイミングチャートである。図
6は、図5に示されるタイミングチャートの変形例であ
る。図7〜図10は、図5に示されるタイミングで各要
素に所定の電圧が印加された場合のメモリトランジスタ
の消去動作のメカニズムを説明するための断面模式図で
ある。
FIG. 5 shows the control gate (word line).
3 is a timing chart showing a voltage (V CG ) applied to a source, a voltage (V S ) applied to a source line, and a voltage (V SUB ) applied to a p-well (p-type impurity region). FIG. 6 is a modification of the timing chart shown in FIG. 7 to 10 are schematic cross-sectional views for explaining the mechanism of the erase operation of the memory transistor when a predetermined voltage is applied to each element at the timing shown in FIG.

【0164】まず図5および図7を参照して、コントロ
ールゲート(ワード線)電圧VCGが0V、ソース電圧V
S が0Vおよびpウェル(基板)電圧VSUB が0Vの場
合には、図7に示されるように、ソース領域3およびド
レイン領域5と、p型不純物領域(pウェル)1との接
合面近傍にのみ、空乏層2が存在している。
First, referring to FIGS. 5 and 7, control gate (word line) voltage V CG is 0 V and source voltage V is
When S is 0 V and the p-well (substrate) voltage V SUB is 0 V, as shown in FIG. 7, the vicinity of the junction surface between the source region 3 and the drain region 5 and the p-type impurity region (p-well) 1 The depletion layer 2 exists only in the area.

【0165】次に、図5および図8を参照して、コント
ロールゲート13に3Vを印加し、p型不純物領域1に
−8Vを印加する。それにより、図8に示されるよう
に、p型不純物領域1と、ソース領域3およびドレイン
領域5との界面に逆バイアスがかかった状態となる。そ
の結果、空乏層2が拡張する。
Next, referring to FIGS. 5 and 8, 3V is applied to control gate 13 and -8V is applied to p-type impurity region 1. As a result, as shown in FIG. 8, the interface between the p-type impurity region 1 and the source region 3 and the drain region 5 is reverse-biased. As a result, the depletion layer 2 expands.

【0166】そして、図5に示されるように、所定時間
t1経過した後に、コントロールゲート電圧VCGおよび
pウェル(基板)電圧VSUB は定常状態となる。この定
常状態となった後に、ソース領域3に−8Vのソース電
圧VS を印加する。このときドレイン領域5はフローテ
ィング状態に保持されるかもしくは、−8Vが印加され
る。それにより、図9に示されるように、ソース領域3
から空乏層2内に電子が注入される。
Then, as shown in FIG. 5, the control gate voltage V CG and the p-well (substrate) voltage V SUB become steady after a predetermined time t1 has elapsed. After reaching this stationary state, applying a source voltage V S of -8V to the source region 3. At this time, the drain region 5 is held in a floating state or -8V is applied. As a result, as shown in FIG.
Electrons are injected into the depletion layer 2 from.

【0167】この電子は、空乏層2内の電界によって加
速され、トンネル絶縁膜7を通過してフローティングゲ
ート9に注入される。このように、空乏層2内の電界を
利用して電子をフローティングゲート9内に注入するこ
とができるため、コントロールゲート電圧VCGは、表1
および図5に示されるように、3V程度と低くすること
が可能となる。(基板ホットエレクトロン現象) それにより、DINOR型フラッシュメモリの場合のよ
うに、消去時に10V程度の高電圧を使用する必要がな
くなる。その結果、フラッシュメモリ内に上記のような
高電圧を発生させるための複雑な回路を設ける必要がな
くなる。それにより、高集積化に有利なフラッシュメモ
リが得られる。また、トンネル絶縁膜7にかかる電界強
度もDINOR型フラッシュメモリの場合に比べて低減
することが可能となるので、書換回数を向上させること
も可能となる。
The electrons are accelerated by the electric field in the depletion layer 2, pass through the tunnel insulating film 7, and are injected into the floating gate 9. As described above, since the electrons can be injected into the floating gate 9 by utilizing the electric field in the depletion layer 2, the control gate voltage V CG is shown in Table 1.
And, as shown in FIG. 5, it is possible to reduce the voltage to about 3V. (Substrate Hot Electron Phenomenon) As a result, it becomes unnecessary to use a high voltage of about 10 V at the time of erasing as in the case of the DINOR type flash memory. As a result, it is not necessary to provide a complicated circuit for generating the above high voltage in the flash memory. As a result, a flash memory advantageous for high integration can be obtained. Further, since the electric field strength applied to the tunnel insulating film 7 can be reduced as compared with the case of the DINOR type flash memory, the number of times of rewriting can be improved.

【0168】ここで再び図5を参照して、上記のような
ソース電圧VS の印加時期について説明する。上述のよ
うに、ソース電圧VS は、コントロールゲート電圧VCG
およびpウェル(基板)電圧VSUB が定常状態となった
後に印加される。より具体的には、図5に示されるよう
にコントロールゲートVCGのパルス波形におけるポイン
トa1以後であり、かつpウェル(基板)VSUB のパル
ス波形におけるポイントa3以降に、ソース電圧VS
パルス波形におけるポイントa2が存在するように制御
すればよいこととなる。
Now, referring to FIG. 5 again, the application timing of the source voltage V S as described above will be described. As described above, the source voltage V S is equal to the control gate voltage V CG
And p-well (substrate) voltage V SUB is applied after the steady state. More specifically, as shown in FIG. 5, after the point a1 in the pulse waveform of the control gate V CG and after the point a3 in the pulse waveform of the p-well (substrate) V SUB , the pulse of the source voltage V S It is sufficient to control so that the point a2 in the waveform exists.

【0169】それにより、上記のメカニズムによって、
フローティングゲート9内に効果的に電子を注入するこ
とが可能となる。また、ソース電圧VS のパルス波形の
ポイントa2からソース電圧VS が0Vから−8Vとな
るまでの時間t2は、現行では、100msec程度で
ある。しかし、好ましくは、このt2は、1μsec以
下である。さらに好ましくは、このt2は、100ns
ec程度である。
Therefore, by the above mechanism,
It becomes possible to effectively inject electrons into the floating gate 9. The time t2 from point a2 of the pulse waveform of the source voltage V S to the source voltage V S becomes -8V from 0V, in current is about 100 msec. However, preferably, this t2 is 1 μsec or less. More preferably, this t2 is 100 ns.
It is about ec.

【0170】また、ソース電圧VS が−8Vで保持され
る時間t3は、現行では、約1μsec〜数μsec程
度である。この時間t3は、好ましくは、1μsec以
下である。さらに好ましくは、このt3は、数百nse
c程度である。
Further, the time t3 during which the source voltage V S is held at −8 V is currently about 1 μsec to several μsec. This time t3 is preferably 1 μsec or less. More preferably, this t3 is several hundreds nse.
It is about c.

【0171】また、図5に示される態様においては、コ
ントロールゲート電圧VCGの印加時間と、pウェル(基
板)電圧VSUB の印加時間とは等しいものとしたが、異
なるものであってもよい。また、この印加時間t4は、
好ましくは、約10μsec程度である。
In the embodiment shown in FIG. 5, the application time of the control gate voltage V CG and the application time of the p-well (substrate) voltage V SUB are equal, but they may be different. . Further, the application time t4 is
Preferably, it is about 10 μsec.

【0172】また、ソース電圧VS の電圧を−8Vから
0Vに戻すポイントb2は、コントロールゲート電圧V
CGを3Vから0Vに戻すタイミングb1およびpウェル
(基板)電圧VSUB を−8Vから0Vに戻すタイミング
b3よりも前にあることが好ましい。すなわち、コント
ロールゲート電圧VCGおよびpウェル(基板)電圧V
SUB が3Vあるいは−8Vで定常状態である間に、ソー
ス領域にソース電圧VSが印加されることが好ましいと
言える。
Also, the source voltage VSVoltage of -8V
The point b2 for returning to 0V is the control gate voltage V
CGTiming of returning voltage from 3V to 0V and p well
(Substrate) voltage VSUBTiming to return the voltage from -8V to 0V
It is preferably before b3. That is, the controller
Roll gate voltage VCGAnd p-well (substrate) voltage V
SUBIs at a steady state of 3V or -8V,
Source voltage VSIs preferably applied
I can say.

【0173】したがって、図6に示されるように、ソー
ス電圧VS を印加するタイミングは、コントロールゲー
ト電圧VCGおよびpウェル(基板)電圧VSUB が定常状
態となった後所定時間t5経過後に印加されるものであ
ってもよい。より具体的には、図6に示されるように、
ソース電圧VS のパルス波形におけるポイントa2が、
コントロールゲート電圧VCGおよびpウェル(基板)電
圧VSUB のパルス波形におけるポイントa1およびa3
から所定時間t5の経過の後に存在すればよい。この場
合も、上記の場合と同様の効果が得られる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the source voltage V S is applied at a predetermined timing t5 after the control gate voltage V CG and the p-well (substrate) voltage V SUB are in the steady state. It may be one that is done. More specifically, as shown in FIG.
The point a2 in the pulse waveform of the source voltage V S is
Points a1 and a3 in the pulse waveform of the control gate voltage V CG and the p-well (substrate) voltage V SUB
It may be present after the elapse of a predetermined time t5 from. Also in this case, the same effect as the above case can be obtained.

【0174】次に再び図5および図10を参照して、ソ
ース電圧VS を印加して所定時間t3経過後には、図1
0に示されるように、メモリトランジスタのチャネル領
域に反転層4が形成される。そして、この反転層4の電
位は−8V程度の電位となる。
Referring again to FIGS. 5 and 10, after the source voltage V S is applied and a predetermined time t3 elapses, FIG.
As shown by 0, the inversion layer 4 is formed in the channel region of the memory transistor. Then, the potential of the inversion layer 4 becomes a potential of about -8V.

【0175】このように反転層4が形成された後は、空
乏層2は図9に示される場合よりも縮小し、上述のよう
な注入メカニズムは起こらない状態となる。すなわち、
この状態でフローティングゲート9に電子を注入しよう
とした場合には、上記のDINOR型フラッシュメモリ
の場合のように、コントロールゲート13に10V程度
の高電圧を印加しなければならなくなる。したがって、
本実施例のように、コントロールゲート13に3V程度
の低電圧が印加されているだけでは、図10に示される
状態では、フローティングゲート9に電子は注入されな
くなる。
After the inversion layer 4 is formed in this manner, the depletion layer 2 becomes smaller than that shown in FIG. 9, and the implantation mechanism as described above does not occur. That is,
If electrons are to be injected into the floating gate 9 in this state, it is necessary to apply a high voltage of about 10 V to the control gate 13, as in the case of the DINOR type flash memory described above. Therefore,
In the state shown in FIG. 10, no electrons are injected into the floating gate 9 only by applying a low voltage of about 3 V to the control gate 13 as in the present embodiment.

【0176】次に、図11を用いて、図5に示されるタ
イミングチャートの変形例について説明する。図11を
参照して、本変形例においては、ソース電圧VS のパル
スが複数回ソース領域に印加されている。このように、
複数個のパルスをソース領域に印加することによって、
上記の場合よりもメモリトランジスタの消去状態のしき
い値電圧Vthを高くすることが可能となる。
Next, a modification of the timing chart shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. With reference to FIG. 11, in the present modification, the pulse of the source voltage V S is applied to the source region a plurality of times. in this way,
By applying multiple pulses to the source region,
The threshold voltage V th in the erased state of the memory transistor can be made higher than in the above case.

【0177】図11に示される態様においては、ソース
電圧VS のパルスが2回ソース領域に印加されている
が、3回以上のものであってもよい。また、ソース電圧
S の最後のパルスにいて−8Vから0Vに戻るポイン
トb2の時期は、コントロールゲート電圧VCGが3Vか
ら0Vに戻るポイントb1およびpウェル(基板)電圧
SUB が−8Vから0Vに戻るポイントb3以前にある
ことが好ましい。なお、図5および図6に示されるタイ
ミングチャートにおいてもこれと同様のことがいえる。
また、図5および図6に示される制御を繰返すことによ
っても、メモリトランジスタの消去後のしきい値電圧V
thを高めることはできる。
In the embodiment shown in FIG. 11, the pulse of the source voltage V S is applied to the source region twice, but it may be applied three times or more. Further, the timing of point b2 back to 0V from -8V to have the last pulse of the source voltage V S, points b1 and p-well control gate voltage V CG is returned to 0V from 3V (substrate) voltage V SUB from -8V It is preferable to be before the point b3 at which the voltage returns to 0V. The same applies to the timing charts shown in FIGS. 5 and 6.
In addition, by repeating the control shown in FIGS. 5 and 6, the threshold voltage V after erasing of the memory transistor is also increased.
can increase th .

【0178】次に、図12および図13を用いて、本発
明の効果について説明する。図12は、本実施例におけ
るフラッシュメモリの消去時間としきい値電圧Vthとの
関係を示す図である。図13は、本実施例におけるフラ
ッシュメモリの書換回数としきい値電圧Vthとの関係を
示す図である。
Next, the effect of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the erase time and the threshold voltage V th of the flash memory in this embodiment. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the number of times of rewriting of the flash memory and the threshold voltage V th in this embodiment.

【0179】まず図12を参照して、本実施例における
フラッシュメモリによれば、約10 -6secの時間で、
消去後のメモリトランジスタのしきい値電圧Vthが約7
V程度となっている。すなわち、DINOR型フラッシ
ュメモリの場合(10msec)よりも著しく消去時間
を短縮することが可能となる。すなわち、高性能なフラ
ッシュメモリが得られることとなる。
First, referring to FIG. 12, in the present embodiment.
According to flash memory, about 10 -6in sec time,
Threshold voltage V of memory transistor after erasurethIs about 7
It is about V. That is, DINOR type flash
The erase time is significantly longer than that of the memory (10 msec)
Can be shortened. That is, a high-performance flag
You will be able to obtain a flash memory.

【0180】次に、図13を参照して、本実施例におけ
るフラッシュメモリによれば、書換回数が10000回
に達した場合でも、メモリトランジスタのしきい値電圧
thが、DINOR型フラッシュメモリの場合のように
変化していないことがわかる。すなわち、DINOR型
フラッシュメモリよりも書換回数を向上させることが可
能となる。すなわち、高性能かつ高信頼性のフラッシュ
メモリが得られることとなる。
Next, referring to FIG. 13, according to the flash memory of the present embodiment, the threshold voltage V th of the memory transistor is equal to that of the DINOR flash memory even when the number of rewrites reaches 10,000 times. You can see that it has not changed as in the case. That is, the number of times of rewriting can be improved as compared with the DINOR type flash memory. That is, a high-performance and highly reliable flash memory can be obtained.

【0181】なお、上記の実施例におけるフラッシュメ
モリにおいては、nチャネルのメモリトランジスタを有
するフラッシュメモリについて説明した。しかし、pチ
ャネルのメモリトランジスタを有するフラッシュメモリ
にも本発明は適用できる。
As the flash memory in the above embodiment, the flash memory having n-channel memory transistors has been described. However, the present invention can be applied to a flash memory having a p-channel memory transistor.

【0182】また、上記の実施例においては、DINO
R型フラッシュメモリと同様の動作を行ない得る構成を
有するフラッシュメモリを開示した。しかし、これに限
定されず、フローティングゲートを有し、このフローテ
ィングゲートに電子を注入する動作を行なうメモリデバ
イスであれば、本発明は適用可能である。
In the above embodiment, DINO
A flash memory having a configuration capable of performing the same operation as the R-type flash memory has been disclosed. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to any memory device having a floating gate and performing an operation of injecting electrons into the floating gate.

【0183】[0183]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フローティングゲートに電子を注入する際に、コントロ
ールゲートに印加する電圧を低くすることが可能とな
る。それにより、トンネル絶縁膜にかかる電界強度を小
さくできるので、書換回数を多くすることが可能とな
る。
As described above, according to the present invention,
It becomes possible to lower the voltage applied to the control gate when injecting electrons into the floating gate. Thereby, the electric field strength applied to the tunnel insulating film can be reduced, and the number of times of rewriting can be increased.

【0184】また、上記のような低電圧で不揮発性半導
体記憶装置を動作させることが可能となるので、従来の
ような高電圧を発生させるための回路を簡略化あるいは
省略することが可能となる。それにより、高集積化に有
利な不揮発性半導体記憶装置を得ることもできる。
Since the nonvolatile semiconductor memory device can be operated with the low voltage as described above, it is possible to simplify or omit the conventional circuit for generating the high voltage. . As a result, it is possible to obtain a non-volatile semiconductor memory device advantageous for high integration.

【0185】また、半導体基板の所定領域内に広がる空
乏層内の電界を利用することによってフローティングゲ
ート内に電子を注入する(基板ホットエレクトロン効
果)ので、効率よく電子をフローティングゲート内に注
入することが可能となる。その結果、フローティングゲ
ート内に電子を注入するために要する時間を、従来より
も著しく短縮することが可能となる。すなわち、不揮発
性半導体記憶装置の動作に要する時間を短縮することが
可能となる。
Since electrons are injected into the floating gate (substrate hot electron effect) by utilizing the electric field in the depletion layer spreading in a predetermined region of the semiconductor substrate, electrons can be efficiently injected into the floating gate. Is possible. As a result, the time required to inject electrons into the floating gate can be significantly shortened as compared with the conventional case. That is, the time required for the operation of the nonvolatile semiconductor memory device can be shortened.

【0186】以上のことより、本発明によれば、高集積
化に有利で、高性能かつ高信頼性を有する不揮発性半導
体記憶装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a nonvolatile semiconductor memory device which is advantageous for high integration and has high performance and high reliability.

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

【図1】本発明の特徴的な構成を模式的に示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a characteristic configuration of the present invention.

【図2】この発明に基づく一実施例におけるフラッシュ
メモリの構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a flash memory in one embodiment based on the present invention.

【図3】この発明に基づくフラッシュメモリにDINO
R型フラッシュメモリと同様の消去動作を行なわせた場
合の消去動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 3 shows a flash memory according to the present invention with a DINO
9 is a flowchart for explaining an erase operation when the same erase operation as in the R-type flash memory is performed.

【図4】この発明に基づく一実施例におけるフラッシュ
メモリにDINOR型フラッシュメモリと同様の消去動
作を行なわせた場合の消去動作およびベリファイ動作を
説明するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart for explaining an erase operation and a verify operation when a flash memory according to an embodiment of the present invention is made to perform an erase operation similar to that of a DINOR type flash memory.

【図5】この発明に基づく一実施例におけるフラッシュ
メモリの消去動作を行なう際のタイミングチャートであ
る。
FIG. 5 is a timing chart when performing the erase operation of the flash memory in one embodiment according to the present invention.

【図6】図5に示されるタイミングチャートの第1の変
形例を示す図である。
6 is a diagram showing a first modification of the timing chart shown in FIG.

【図7】この発明に基づくフラッシュメモリにおいて消
去動作を行なわせる前の初期状態を示すメモリトランジ
スタの断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a memory transistor in an initial state before an erase operation is performed in the flash memory according to the present invention.

【図8】コントロールゲートとp型不純物領域に所定電
位を印加することによって空乏層を拡げた状態を示すメ
モリトランジスタの断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a memory transistor showing a state in which a depletion layer is expanded by applying a predetermined potential to a control gate and a p-type impurity region.

【図9】この発明に基づくフラッシュメモリにおいて、
フローティングゲートに電子を注入している様子を示す
メモリトランジスタの断面図である。
FIG. 9 shows a flash memory according to the present invention,
FIG. 6 is a cross-sectional view of a memory transistor showing a state where electrons are injected into a floating gate.

【図10】図9に示される動作が完了した後にメモリト
ランジスタのチャネル領域に反転層が形成された状態を
示すメモリトランジスタの断面図である。
10 is a cross-sectional view of the memory transistor showing a state where an inversion layer is formed in the channel region of the memory transistor after the operation shown in FIG. 9 is completed.

【図11】図5に示されるタイミングチャートの第2の
変形例を示す図である。
11 is a diagram showing a second modification of the timing chart shown in FIG.

【図12】この発明に基づくフラッシュメモリの消去時
間としきい値電圧Vthとの関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the erase time and the threshold voltage V th of the flash memory according to the present invention.

【図13】この発明に基づくフラッシュメモリにおける
書換回数としきい値電圧Vthとの関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the number of rewrites and the threshold voltage V th in the flash memory according to the present invention.

【図14】フラッシュメモリの一般的な構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a general configuration of a flash memory.

【図15】NOR型フラッシュメモリのメモリセルアレ
イの概略構成を示す等価回路図である。
FIG. 15 is an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration of a memory cell array of a NOR flash memory.

【図16】NOR型フラッシュメモリのメモリトランジ
スタの断面構造図である。
FIG. 16 is a cross-sectional structural diagram of a memory transistor of a NOR flash memory.

【図17】NOR型フラッシュメモリの平面的配置を示
す概略平面図である。
FIG. 17 is a schematic plan view showing a planar arrangement of a NOR flash memory.

【図18】図17におけるXVIII−XVIII線に
沿う断面を示す図である。
18 is a diagram showing a cross section taken along line XVIII-XVIII in FIG.

【図19】NAND型フラッシュメモリのメモリセルア
レイの一部を示す等価回路図である。
FIG. 19 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array of a NAND flash memory.

【図20】NAND型フラッシュメモリのメモリセルア
レイの部分断面図である。
FIG. 20 is a partial cross-sectional view of a memory cell array of a NAND flash memory.

【図21】NAND型フラッシュメモリのメモリトラン
ジスタの断面構造図である。
FIG. 21 is a cross-sectional structure diagram of a memory transistor of a NAND flash memory.

【図22】DINOR型フラッシュメモリの概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 22 is a block diagram showing a schematic configuration of a DINOR type flash memory.

【図23】DINOR型フラッシュメモリの概略構成を
示す模式図である。
FIG. 23 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a DINOR type flash memory.

【図24】DINOR型フラッシュメモリのメモリセル
アレイの部分断面図である。
FIG. 24 is a partial cross-sectional view of a memory cell array of a DINOR type flash memory.

【図25】図24に示されるメモリセルアレイの等価回
路図である。
FIG. 25 is an equivalent circuit diagram of the memory cell array shown in FIG. 24.

【図26】DINOR型フラッシュメモリにおけるメモ
リトランジスタの断面構造図である。
FIG. 26 is a sectional structural view of a memory transistor in a DINOR type flash memory.

【図27】DINOR型フラッシュメモリの消去動作に
おけるタイミングチャートである。
FIG. 27 is a timing chart in the erase operation of the DINOR flash memory.

【図28】DINOR型フラッシュメモリの消去時間と
しきい値電圧Vthとの関係を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the erase time and the threshold voltage V th of a DINOR type flash memory.

【図29】DINOR型フラッシュメモリの書換回数と
しきい値電圧Vthとの関係を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the number of times of rewriting of the DINOR type flash memory and the threshold voltage V th .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型不純物領域 2 空乏層 3 ソース領域 4 反転層 5 ドレイン領域 7 トンネル絶縁膜 9 フローティングゲート 11 絶縁層 13 コントロールゲート 1 p-type impurity region 2 depletion layer 3 source region 4 inversion layer 5 drain region 7 tunnel insulating film 9 floating gate 11 insulating layer 13 control gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 16/06 H01L 21/8247 29/788 29/792 6866−5L G11C 17/00 530 B H01L 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G11C 16/06 H01L 21/8247 29/788 29/792 6866-5L G11C 17/00 530B H01L 29 / 78 371

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成され、複数行および
複数列に配置されたメモリセルと、 前記複数行に対応して設けられた複数のワード線と、 前記複数のメモリセルに共通に設けられたソース線とを
備え、 前記メモリセルの各々は、対応する前記ワード線に接続
されたコントロールゲートと、前記ソース線に接続され
た不純物領域と、フローティングゲートとを含み、 第1の動作モード時に、選択された前記ワード線に第1
のレベルの電圧を印加するワード線ドライブ手段と、 前記第1の動作モード時に、選択された前記メモリセル
に対応する前記半導体基板の所定領域へ第2のレベルの
電圧を印加する基板ドライブ手段と、 前記第1の動作モード時に、選択されたソース線に第3
のレベルの電圧を印加するソース線ドライブ手段と、 前記第1の動作モード時に、前記ワード線への前記第1
のレベルの電圧の印加時期および前記半導体基板の所定
領域への前記第2のレベルの電圧の印加時期に対して、
前記ソース線への前記第3のレベルの電圧の印加時期を
遅らせる遅延手段と、をさらに備える、不揮発性半導体
記憶装置。
1. A memory cell formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of rows, and a plurality of word lines provided commonly to the plurality of memory cells. Each of the memory cells includes a control gate connected to the corresponding word line, an impurity region connected to the source line, and a floating gate. Sometimes the first word line is selected
A word line drive means for applying a voltage of a second level, and a substrate drive means for applying a voltage of a second level to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to the selected memory cell in the first operation mode. , In the selected first source line in the first operation mode,
Source line driving means for applying a voltage of a level of, and the first line to the word line in the first operation mode.
With respect to the application timing of the voltage of the level and the application timing of the voltage of the second level to the predetermined region of the semiconductor substrate,
A non-volatile semiconductor memory device, further comprising: a delay unit that delays a timing of applying the voltage of the third level to the source line.
【請求項2】 前記不揮発性半導体記憶装置は、前記ソ
ース線に印加される前記第3のレベルの電圧パルスのパ
ルス幅を、前記ワード線および前記半導体基板の所定領
域に印加される前記第1および第2のレベルの電圧パル
スのパルス幅よりも短くするためのパルス制御手段をさ
らに備える、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装
置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the pulse width of the voltage pulse of the third level applied to the source line is applied to the word line and a predetermined region of the semiconductor substrate. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising pulse control means for making the pulse width shorter than the pulse width of the voltage pulse of the second level.
【請求項3】 前記パルス制御手段は、1または複数個
の前記第3のレベルの電圧パルスを前記ソース線に印加
する手段を有する、請求項2に記載の不揮発性半導体記
憶装置。
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the pulse control means includes means for applying one or a plurality of voltage pulses of the third level to the source line.
【請求項4】 半導体基板上に形成され、複数行および
複数列に配置されたメモリセルと、 前記複数行に対応して設けられた複数のワード線と、 前記複数列に対応して設けられた複数のビット線と、 前記メモリセルに共通に設けられたソース線とを備え、 前記複数のメモリセルの各々は、対応するワード線に接
続されたコントロールゲートと、対応するビット線に接
続されたドレインと、前記ソース線に接続されたソース
と、フローティングゲートとを含み、 前記フローティングゲートに電子を注入することによっ
て消去状態とし、前記フローティングゲートから電子を
引き抜くことによって書込状態とする不揮発性半導体記
憶装置であって、 消去モード時に、選択された前記ワード線に正の電圧を
印加するワード線ドライブ手段と、 前記消去モード時に、選択された前記メモリセルに対応
する前記半導体基板の所定領域へ負の電圧を印加する基
板ドライブ手段と、 前記消去モード時に、選択されたソース線に負の電圧を
印加するソース線ドライブ手段と、 前記消去モード時に、前記ワード線への前記正の電圧の
印加時期および前記半導体基板の所定領域への前記負の
電圧の印加時期に対して、前記ソース線への前記負の電
圧の印加時期を遅らせる遅延手段と、を備えた不揮発性
半導体記憶装置。
4. A memory cell formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of rows, and a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of columns. A plurality of bit lines and a source line common to the memory cells, each of the plurality of memory cells being connected to a control gate connected to a corresponding word line and a corresponding bit line. A drain, a source connected to the source line, and a floating gate, in which electrons are injected into the floating gate to be in an erased state, and electrons are withdrawn from the floating gate to be in a written state. A semiconductor memory device comprising: a word line drive means for applying a positive voltage to the selected word line in an erase mode; Substrate driving means for applying a negative voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to the selected memory cell in the erase mode, and a source line for applying a negative voltage to the selected source line in the erase mode Drive means, and in the erase mode, the negative voltage applied to the source line with respect to the application timing of the positive voltage to the word line and the application timing of the negative voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a delay unit that delays the application time of.
【請求項5】 半導体基板上に形成され、複数行および
複数列に配置されたメモリセルと、 前記複数行に対応して設けられた複数のワード線と、 前記複数のメモリセルに共通に設けられたソース線とを
備え、 前記メモリセルの各々は、対応するワード線に接続され
たコントロールゲートと、前記ソース線に接続された不
純物領域と、フローティングゲートとを含む不揮発性半
導体記憶装置の動作制御方法であって、 第1の動作モード時に、選択された前記ワード線に第1
のレベルの電圧を印加し、選択された前記メモリセルに
対応する前記半導体基板の所定領域に第2のレベルの電
圧を印加するステップと、 前記第1の動作モード時に、前記ワード線および前記半
導体基板の所定領域に前記第1および第2のレベルの電
圧を印加した後に、選択された前記ソース線に第3のレ
ベルの電圧を印加するステップと、を備えた不揮発性半
導体記憶装置の動作制御方法。
5. A memory cell formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of rows, and a plurality of word lines provided commonly to the plurality of memory cells. An operation of the non-volatile semiconductor memory device including a control gate connected to a corresponding word line, an impurity region connected to the source line, and a floating gate. A control method, wherein a first operation is performed on the selected word line in the first operation mode.
The voltage of the second level is applied to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to the selected memory cell, and the word line and the semiconductor are applied in the first operation mode. Applying a voltage of the third level to the selected source line after applying the voltage of the first and second levels to a predetermined region of the substrate, and controlling the operation of the nonvolatile semiconductor memory device. Method.
【請求項6】 前記ワード線には第1の極性の電圧が印
加され、 前記半導体基板の所定領域には第2の極性の電圧が印加
され、 前記ソース線には前記第2の極性の電圧が印加される、
請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置の動作制御方
法。
6. A voltage of a first polarity is applied to the word line, a voltage of a second polarity is applied to a predetermined region of the semiconductor substrate, and a voltage of the second polarity is applied to the source line. Is applied,
The operation control method for a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5.
【請求項7】 前記ソース線には、前記ワード線および
前記半導体基板の所定領域に前記第1および第2のレベ
ルの電圧が印加された状態で、1または複数個の前記第
3のレベルの電圧パルスが印加される、請求項5に記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作制御方法。
7. The source line is provided with one or more of the third levels while the voltage of the first and second levels is applied to a predetermined region of the word line and the semiconductor substrate. The operation control method for a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein a voltage pulse is applied.
【請求項8】 前記第3のレベルの電圧の印加時間は、
前記第1および第2の電圧の印加時間よりも短い、請求
項5に記載の不揮発性半導体記憶装置の動作制御方法。
8. The application time of the voltage of the third level is
The operation control method for a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the application time is shorter than the application time of the first and second voltages.
【請求項9】 半導体基板上に形成され、複数行および
複数列に配置されたメモリセルと、 前記複数行に対応して設けられた複数のワード線と、 前記複数列に対応して設けられた複数のビット線と、 前記メモリセルに共通に設けられたソース線とを備え、 前記複数のメモリセルの各々は、対応するワード線に接
続されたコントロールゲートと、対応するビット線に接
続されたドレインと、前記ソース線に接続されたソース
と、フローティングゲートとを含み、 前記フローティングゲートに電子を注入することによっ
て消去状態とし、前記フローティングゲートから電子を
引き抜くことによって書込状態とする不揮発性半導体記
憶装置の動作制御方法であって、 消去モード時に、選択された前記ワード線に正の電圧を
印加し、選択された前記メモリセルに対応する前記半導
体基板の所定領域へ負の電圧を印加するステップと、 前記消去モード時に、前記ワード線に前記正の電圧を印
加しかつ前記半導体基板の所定領域に前記負の電圧を印
加した後に、選択された前記ソース線に負の電圧を印加
するステップと、を備えた不揮発性半導体記憶装置の動
作制御方法。
9. A memory cell formed on a semiconductor substrate and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns; a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of rows; and a plurality of word lines provided corresponding to the plurality of columns. A plurality of bit lines and a source line common to the memory cells, each of the plurality of memory cells being connected to a control gate connected to a corresponding word line and a corresponding bit line. A drain, a source connected to the source line, and a floating gate, in which electrons are injected into the floating gate to be in an erased state, and electrons are withdrawn from the floating gate to be in a written state. A method for controlling the operation of a semiconductor memory device, comprising: applying a positive voltage to the selected word line in an erase mode to select the selected word line. Applying a negative voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate corresponding to a memory cell; and applying the positive voltage to the word line and applying the negative voltage to a predetermined region of the semiconductor substrate during the erase mode. And a step of applying a negative voltage to the selected source line after applying the voltage.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6115297A (en) * 1998-06-17 2000-09-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor memory circuit with a control circuit rising cell drain potential slowly
KR100304000B1 (en) * 1997-05-29 2001-09-29 가네꼬 히사시 A semiconductor memory and an erasing method for the semiconductor memory
US6667907B2 (en) 2002-03-26 2003-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor memory and method for applying voltage to semiconductor memory device
JP2006114121A (en) * 2004-10-14 2006-04-27 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and its writing method
KR100612422B1 (en) * 2005-01-18 2006-08-16 삼성전자주식회사 Semiconductor memory device having multiple speed operation mode
US7339827B2 (en) * 2004-06-10 2008-03-04 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory device and writing method thereof
JP2013033586A (en) * 2006-09-29 2013-02-14 Fujitsu Semiconductor Ltd Nonvolatile semiconductor storage device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100304000B1 (en) * 1997-05-29 2001-09-29 가네꼬 히사시 A semiconductor memory and an erasing method for the semiconductor memory
US6115297A (en) * 1998-06-17 2000-09-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor memory circuit with a control circuit rising cell drain potential slowly
US6667907B2 (en) 2002-03-26 2003-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor memory and method for applying voltage to semiconductor memory device
US7339827B2 (en) * 2004-06-10 2008-03-04 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory device and writing method thereof
JP2006114121A (en) * 2004-10-14 2006-04-27 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and its writing method
KR100612422B1 (en) * 2005-01-18 2006-08-16 삼성전자주식회사 Semiconductor memory device having multiple speed operation mode
JP2013033586A (en) * 2006-09-29 2013-02-14 Fujitsu Semiconductor Ltd Nonvolatile semiconductor storage device

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