JPH08138385A - Operation method for nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Operation method for nonvolatile semiconductor memory device

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JPH08138385A
JPH08138385A JP27332794A JP27332794A JPH08138385A JP H08138385 A JPH08138385 A JP H08138385A JP 27332794 A JP27332794 A JP 27332794A JP 27332794 A JP27332794 A JP 27332794A JP H08138385 A JPH08138385 A JP H08138385A
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memory device
semiconductor memory
operating
pulse
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聡彦 佐藤
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE: To obtain a control system for nonvolatile semiconductor memory device in which electric rewriting can be carried out reliably at high rate. CONSTITUTION: When information is written in a floating gate type nonvolatile memory cell or the information is erased therefrom, a writing or erasing voltage is split into a plurality of voltage pulses including at least one voltage pulse having a rising time different from those of other voltage pulses. Rising of voltage pulse is made gentle immediately after starting the writing operation and a switching is made to a steep voltage pulse in the way thus preventing excess rewriting of high rate bit while allowing high rate writing of low rate bit. Furthermore, a voltage pulse rising slowly is applied immediately after starting the rewriting operation in order to relax stress being applied to a gate insulation film thus prolonging the lifetime of a memory cell.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に書換え可能な
不揮発性半導体記憶装置の動作方法に係り、特に、高速
且つ制御性の高い書換えの可能な不揮発性半導体記憶装
置の動作方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device operating method, and more particularly to a rewritable nonvolatile semiconductor memory device operating method at high speed and with high controllability.

【0002】[0002]

【従来の技術】浮遊ゲート型の不揮発性半導体記憶装置
では、情報の書込み/消去を浮遊ゲートへの電子の注入
ないしは浮遊ゲートからの電子の放出によってMOSトラ
ンジスタのしきい値電圧を高低変化させることで実現し
ている。上記、浮遊ゲートへの電子の注入/放出動作は
チャネルホットエレクトロン現象あるいはFowler-Nordh
eim(F-N)トンネル現象等により実現されるが、この際ゲ
ート絶縁膜には注入電荷によるストレスが加わるため、
ゲート絶縁膜が劣化するという問題がある。書換え時に
ゲート絶縁膜に加わるストレスは該絶縁膜に加わる電界
強度によって決まり、NOR型メモリセルの場合には浮遊
ゲート中に蓄積した電子を引き抜く電子の放出時に大き
な電界が加わる。特に、浮遊ゲート中の電荷蓄積量が過
剰な状態でゲート絶縁膜に急激に高電界が印加された場
合にはストレスが大きくなる。
2. Description of the Related Art In a floating gate type non-volatile semiconductor memory device, the threshold voltage of a MOS transistor is changed by writing / erasing information by injecting electrons into the floating gate or emitting electrons from the floating gate. It is realized in. The above-mentioned electron injection / emission operation to the floating gate is caused by the channel hot electron phenomenon or Fowler-Nordh
It is realized by eim (FN) tunnel phenomenon etc., but at this time, stress due to injected charges is applied to the gate insulating film,
There is a problem that the gate insulating film deteriorates. The stress applied to the gate insulating film at the time of rewriting is determined by the electric field strength applied to the insulating film, and in the case of a NOR type memory cell, a large electric field is applied at the time of emission of electrons that pull out the electrons accumulated in the floating gate. In particular, when a high electric field is suddenly applied to the gate insulating film in a state where the amount of charges accumulated in the floating gate is excessive, the stress increases.

【0003】該ストレスを低減するための従来の不揮発
性半導体記憶装置の動作方法として、例えば、特開昭61
-239497、特開昭61-239498、特開平2-193398等に示され
る不揮発性半導体記憶装置の動作方法がある。
As a conventional method of operating a non-volatile semiconductor memory device for reducing the stress, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-61160 is available.
-239497, Japanese Patent Laid-Open No. 61-239498, Japanese Patent Laid-Open No. 2-193398 and the like, there is a method of operating a nonvolatile semiconductor memory device.

【0004】特開昭61-239497に開示される不揮発性半
導体記憶装置の動作方法では書込みのための電圧を、第
1の電圧パルスVd2と前記第1の電圧パルスより電圧レ
ベルが高い第2の電圧パルスVd1とから成る一連の電圧
パルスで与えている。この電圧印加フローを第4図(a)
に示す。第1の電圧パルスによって予め浮遊ゲート中に
電荷をチャネルホットエレクトロン現象により軽く注入
した後に、第1の電圧パルスより電圧レベルの高い第2
の電圧パルスで更に電荷を注入し書込みを行なってい
た。これにより、始めからいきなり高電圧の第2の電圧
パルスを加えた場合に比べ、浮遊ゲート電位の書換え前
後における変動を抑制することができるので、ゲート絶
縁膜内の電荷の注入領域が広くなり、チャネルホットエ
レクトロンのゲート絶縁膜への捕獲量の抑制を図ること
で書換え特性を向上させている。
In the method of operating a nonvolatile semiconductor memory device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-239497, a voltage for writing is set to a first voltage pulse Vd2 and a second voltage higher in voltage level than the first voltage pulse. It is given by a series of voltage pulses consisting of the voltage pulse Vd1. This voltage application flow is shown in Fig. 4 (a).
Shown in After the charges are lightly injected into the floating gate by the first voltage pulse due to the channel hot electron phenomenon, the second voltage having a higher voltage level than the first voltage pulse is injected.
Then, the electric charge was further injected by the voltage pulse of (1) to write. As a result, compared with the case where the second voltage pulse of a high voltage is applied suddenly from the beginning, the fluctuation of the floating gate potential before and after the rewriting can be suppressed, so that the charge injection region in the gate insulating film becomes wider, Rewriting characteristics are improved by suppressing the amount of channel hot electrons trapped in the gate insulating film.

【0005】同様に浮遊ゲート電位の書換え前後におけ
る変動を抑制する方法として特開昭61-239498に開示さ
れる不揮発性半導体記憶装置の動作方法がある。この方
法では書込みのための駆動電圧を、立上り時間tr(電圧
パルスが目標電圧レベルの10%から90%まで立上がるのに
要する時間)が300μsec以上の電圧パルスで与えてい
る。この様に立上りが緩やかな電圧パルスで書込みを行
なうと、電圧パルスが所定の駆動電位まで達するまでの
過渡的電圧によって、浮遊ゲート中にチャネルホットエ
レクトロン現象により電荷が軽く注入されるので、上記
電圧パルスを2段階で与える方法と同様の効果が得られ
る。
Similarly, as a method for suppressing the fluctuation of the floating gate potential before and after rewriting, there is a method of operating a nonvolatile semiconductor memory device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-239498. In this method, the drive voltage for writing is given by a voltage pulse having a rise time tr (the time required for the voltage pulse to rise from 10% to 90% of the target voltage level) to be 300 μsec or more. When writing is performed with a voltage pulse having a gradual rise in this way, a transient voltage until the voltage pulse reaches a predetermined drive potential causes light charge injection into the floating gate due to the channel hot electron phenomenon. The same effect as the method of applying the pulse in two steps can be obtained.

【0006】また、特開平2-193398では書換え電圧パル
スを、急峻な立上り/立下がり時間を備えたパルス幅の
短い複数個の電圧パルスに分割して与える。この電圧印
加フローを図4(c)に示す。ここで、パルス幅とは電圧
パルスが立上り始めてから立下がりきるまでの時間で定
義する(図4参照)。該複数個の各々の電圧パルスは、
1回分の書換えでの注入又は放出するべき電荷量の一部
分のみを注入又は放出するものとする。これにより、F-
N電流に伴うホールの発生を抑制しゲート絶縁膜中に捕
獲されるホールを低減させることにより、寿命の長い不
揮発性半導体記憶装置を提供している。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-193398, a rewriting voltage pulse is divided into a plurality of voltage pulses having a sharp rise / fall time and a short pulse width to be applied. This voltage application flow is shown in FIG. Here, the pulse width is defined as the time from when the voltage pulse starts to rise to when it completely falls (see FIG. 4). Each of the plurality of voltage pulses is
Only a part of the charge amount to be injected or discharged in one rewriting shall be injected or discharged. This makes F-
A nonvolatile semiconductor memory device having a long life is provided by suppressing generation of holes due to N current and reducing holes trapped in a gate insulating film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による不
揮発性半導体記憶装置の動作方法では、情報の書換えに
おいてメモリセルに印加する電圧パルスを一定の立上り
時間をもつ複数個の電圧パルスで与えていた。このた
め、大容量で低電圧動作可能な不揮発性半導体記憶装置
を実現する際に、制御性が高く且つ高速な書換えを如何
に実現するかが課題となる。
In the above-described method of operating a nonvolatile semiconductor memory device according to the prior art, a voltage pulse applied to a memory cell in rewriting information is given by a plurality of voltage pulses having a constant rise time. . Therefore, when realizing a large-capacity non-volatile semiconductor memory device capable of low-voltage operation, how to realize high-speed rewriting with high controllability becomes an issue.

【0008】図4は、従来の書込み/消去方法における
電圧印加方法について示した図である。図4(a)の電圧
印加方法では書換えのための電圧を第1の電圧パルスVd
2と、前記第1の電圧パルスより電圧レベルが高い第2
の電圧パルスVd1とから成る一連の電圧パルスで与えて
いる。この時、メモリセルの特性のばらつきにより、例
えば、標準的なビットより電子の引き抜きが速いビット
が存在した場合、上記第1の電圧でも引き抜きが進み、
より電圧レベルが高い第2の電圧パルスが加わると該ビ
ットが過剰引き抜きになってしまうといった問題があ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a voltage applying method in the conventional writing / erasing method. In the voltage application method of FIG. 4A, the voltage for rewriting is set to the first voltage pulse Vd.
2 and a second voltage level higher than the first voltage pulse
And a series of voltage pulses Vd1 and Vd1. At this time, due to variations in the characteristics of the memory cells, for example, if there is a bit in which electrons are extracted faster than a standard bit, the extraction will proceed even at the first voltage,
When a second voltage pulse having a higher voltage level is applied, there is a problem that the bit is overdrawn.

【0009】図4(b)の電圧印加方法では書換えのため
の電圧を立上り時間trが300μsec以上である電圧パルス
で与えている。メモリセルの特性のばらつきなどによ
り、書換えようとするメモリセルが、例えば標準的なビ
ットより高しきい値状態にあった場合、書換えに要する
時間が長くかかってしまうという問題がある。
In the voltage application method of FIG. 4 (b), the voltage for rewriting is given by a voltage pulse having a rise time tr of 300 μsec or more. Due to variations in the characteristics of the memory cells and the like, if the memory cell to be rewritten is in a higher threshold state than, for example, a standard bit, there is a problem that it takes a long time to rewrite.

【0010】図4(c)の電圧印加方法は、駆動電圧を複
数個の電圧パルスに分割し、しきい値電圧の制御性を高
め、且つ従来例より書込み時間が増加することなく所定
の時間内でのデータの書込みを実現するための駆動電圧
パルス印加方法である。高速の書込み/消去を実現する
ために電圧パルスの立上り時間は概略1μsecを用いてい
る。図5は、様々な立上り時間をもつ電圧パルスの立上
り傾向を示した図、図6は該電圧パルスを書換えのため
の所定の駆動電圧として用いた場合のゲート絶縁膜内の
電界変動の様子を表した図である。この様にパルスの立
上り時間が例えば1μsecと急峻である電圧印加方法は立
上り電圧が例えば100μsecと緩やかである電圧印加方法
に比べ、より高い電界がゲート絶縁膜に加わるのでゲー
ト絶縁膜の特性劣化につながる。
In the voltage application method of FIG. 4 (c), the drive voltage is divided into a plurality of voltage pulses to enhance the controllability of the threshold voltage, and the write time is increased for a predetermined time as compared with the conventional example. This is a method of applying a drive voltage pulse for realizing the writing of data inside. In order to realize high-speed writing / erasing, the rise time of the voltage pulse is approximately 1 μsec. FIG. 5 is a diagram showing the rising tendency of voltage pulses having various rising times, and FIG. 6 shows the electric field fluctuation in the gate insulating film when the voltage pulse is used as a predetermined drive voltage for rewriting. FIG. In this way, the voltage application method in which the rise time of the pulse is as steep as 1 μsec, for example, causes a higher electric field to be applied to the gate insulation film than the voltage application method in which the rise voltage is as gentle as 100 μsec. Connect

【0011】図4(d)の電圧印加方法では、書換えのた
めの複数個の電圧パルスを第1の電圧パルスから徐々に
ピークレベルを高くしながら与えている。この方法では
ゲート絶縁膜に高電界が急激に印加されるのを防ぎなが
らしきい値電圧の細かな制御を可能としているが、電圧
パルスのピーク値を制御するためのリミッタ回路などが
必要となるので大容量の不揮発性半導体記憶装置を実現
する際高集積化の点で問題となる。
In the voltage application method of FIG. 4 (d), a plurality of voltage pulses for rewriting are applied while gradually increasing the peak level from the first voltage pulse. This method enables fine control of the threshold voltage while preventing a high electric field from being suddenly applied to the gate insulating film, but it requires a limiter circuit to control the peak value of the voltage pulse. Therefore, when realizing a large-capacity nonvolatile semiconductor memory device, there is a problem in terms of high integration.

【0012】さらに、一般の不揮発性半導体記憶装置で
は書換えの繰返しと共にメモリセルの特性が劣化するた
め、一定幅の電圧パルスによる電圧印加方法では書換え
回数の増加と共に書換え時間が増大していくという問題
もある。以上述べた様に信頼性が高く、且つ、高速書換
えが可能な不揮発性半導体記憶装置を実現するために
は、メモリセルの特性ばらつきが原因で発生する書換え
最速メモリセルのしきい値電圧を効率良く制御し、書換
えによる劣化を防止すると共に、書換え最遅メモリセル
のしきい値電圧を所定時間以内に制御出来る必要があ
る。また、これらの書換え動作手段を、少ない回路構成
で実現する必要がある。
Further, in a general non-volatile semiconductor memory device, the characteristics of the memory cell are deteriorated as the rewriting is repeated. Therefore, in the voltage applying method using a voltage pulse of a constant width, the rewriting time increases as the number of rewriting increases. There is also. As described above, in order to realize a highly reliable nonvolatile semiconductor memory device capable of high-speed rewriting, the threshold voltage of the fastest rewriting memory cell caused by the characteristic variation of the memory cell is set to be It is necessary to control well and prevent deterioration due to rewriting, and to control the threshold voltage of the latest rewriting memory cell within a predetermined time. Further, it is necessary to realize these rewriting operation means with a small circuit configuration.

【0013】本発明の目的は、高速且つ信頼性の高い電
気的書換えの可能な不揮発性半導体記憶装置の制御方法
を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method of controlling a non-volatile semiconductor memory device capable of electrically rewriting at high speed and with high reliability.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記、従来の問題点は、
以下に示す電圧印加動作を少なくとも含む、メモリセル
のしきい値電圧制御方法により解決できる。
The above-mentioned conventional problems are as follows.
This can be solved by a threshold voltage control method for a memory cell, which includes at least the voltage application operation described below.

【0015】図2に示す半導体基板上もしくはウェル拡
散層上に少なくとも、ゲート絶縁膜、浮遊ゲート、層間
絶縁膜、制御ゲートを積層して形成され、前記基板もし
くはウェル拡散層の導電型と反対導電型のソース領域及
びドレイン領域を備えたメモリセルへの情報の書込みな
いしは消去において、図1に示すように、まず制御ゲー
トを所定の駆動電圧Vcgwまで立ち上げ、続いてドレイン
に所定の駆動電圧Vdwを、電圧パルスの立上り時間がパ
ルス幅の半分に概略等しい電圧で与える。該印加電圧に
より浮遊ゲートへの少量の電子の注入ないしは引き抜き
を行なった後、ドレインおよび制御ゲートの電位を立ち
下げてから、データの書換え動作が適正に行なわれてい
るかを確認するための読出し動作を行なう。これをベリ
ファイ動作と言う。書換えが終了していないことを確認
した後、再度電圧パルスを印加し書換え、ベリファイ動
作を行い、浮遊ゲート中への電子の注入ないしは引き抜
きを進める。以上の動作を数回繰り返し、書換えがまだ
完了しない場合には、さらに、ドレインに印加する電圧
パルスを立上りの急峻な電圧パルスに切り替える。この
様に、メモリセルへ与える所定の駆動電圧を複数個の電
圧パルスに分割し、該複数個の電圧パルスの少なくとも
1つは他の電圧パルスと異なる立上り時間をもつ様な一
連の電圧パルスにて、メモリセルを所定のしきい値へと
設定し書換えを終了する。
At least a gate insulating film, a floating gate, an interlayer insulating film, and a control gate are laminated on the semiconductor substrate or the well diffusion layer shown in FIG. 2, and the conductivity is opposite to the conductivity type of the substrate or the well diffusion layer. In writing or erasing information in or from a memory cell having a source and drain regions of a positive type, as shown in FIG. 1, first, the control gate is raised to a predetermined drive voltage Vcgw, and then a predetermined drive voltage Vdw is applied to the drain. Is given at a voltage approximately equal to half the pulse width rise time of the voltage pulse. After a small amount of electrons are injected into or extracted from the floating gate by the applied voltage, the potential of the drain and control gate is lowered, and then a read operation for confirming whether the data rewriting operation is properly performed. Do. This is called a verify operation. After confirming that the rewriting is not completed, a voltage pulse is applied again to rewrite, and a verify operation is performed to inject or withdraw electrons into the floating gate. The above operation is repeated several times, and when the rewriting is not completed yet, the voltage pulse applied to the drain is further switched to the voltage pulse having a steep rising edge. In this way, the predetermined driving voltage applied to the memory cell is divided into a plurality of voltage pulses, and at least one of the plurality of voltage pulses is a series of voltage pulses having a different rise time from other voltage pulses. Then, the memory cell is set to a predetermined threshold value and the rewriting is completed.

【0016】[0016]

【作用】以下では、浮遊ゲート中に蓄積した電子を引き
抜く電子放出動作をデータの書込みと定義する。但し、
本発明はこれに限定されるものではなく、電子注入動作
にも適用可能である。図2は、データ書込み時のメモリ
セルの電圧印加状態を示した図である。データ書込み時
には、浮遊ゲート電圧Vfは、制御ゲート電圧Vcgw、ドレ
イン電圧Vdw、メモリセルのカップリング比(浮遊ゲー
トから見た全容量に対する浮遊ゲートと制御ゲートとの
間の容量の比)Cr、および浮遊ゲート中の蓄積電荷量
Q、制御ゲート−浮遊ゲート間の容量C2、および浮遊ゲ
ート−ドレイン間の容量Cdを用いて、Vf=Cr×(Vcgw+Cd
×Vdw/C2+Q/C2) と表される。浮遊ゲートとドレイン間
の厚さToxのゲート絶縁膜には、|Vf-Vdw|/Toxの高電
界が加わっている。但し、基板もしくはウェルの電位は
略接地電位に、ソースの電位はfloatingに設定されてい
る。これにより、ゲート絶縁膜のドレイン端を介してF
−Nトンネル放出現象が生じ、電子が浮遊ゲートからド
レイン拡散層領域に放出されて、メモリセルを低しきい
値状態へと設定することができる。
In the following, the electron emission operation for extracting the electrons accumulated in the floating gate is defined as data writing. However,
The present invention is not limited to this, and can be applied to the electron injection operation. FIG. 2 is a diagram showing a voltage application state of the memory cell at the time of writing data. During data writing, the floating gate voltage Vf is controlled by the control gate voltage Vcgw, the drain voltage Vdw, the memory cell coupling ratio (ratio of the capacitance between the floating gate and the control gate to the total capacitance viewed from the floating gate) Cr, and Amount of accumulated charge in the floating gate
Using Q, control gate-floating gate capacitance C2, and floating gate-drain capacitance Cd, Vf = Cr × (Vcgw + Cd
× Vdw / C2 + Q / C2) A high electric field of | Vf-Vdw | / Tox is applied to the gate insulating film having a thickness Tox between the floating gate and the drain. However, the potential of the substrate or well is set to approximately the ground potential, and the potential of the source is set to floating. As a result, the F
The -N tunnel emission phenomenon occurs, electrons are emitted from the floating gate to the drain diffusion layer region, and the memory cell can be set to the low threshold state.

【0017】図1は、本発明での書込み電圧印加フロー
の第一の実施例を示した図である。データ書込みにおい
て、ドレインの書込み電圧Vdwをまず立上りの緩やか
な、例えばランプ電圧で与える。ランプ電圧での書込み
を数回繰り返すことにより、浮遊ゲート中の蓄積電子が
少量づつ引き抜かれていく。書込み電圧パルス印加の合
間に行なわれるベリファイ動作は、メモリセルの特性ば
らつきなどにより情報の書込み/消去時間(書込み/消
去を行なうための所定の駆動電圧が立上り始めてから、
書込み/消去が完了し該駆動電圧が立ち下がりきるまで
の時間)が標準的なメモリセルに比べ速いものがあった
場合でも、該書込み/消去動作を正常に終了させるため
に行なわる。ランプ電圧による書込みを繰り返すことに
よって、書込み動作の初期においてしきい値電圧の高精
度の制御が可能となる。上記ランプ電圧では書込みが完
了しない場合には、さらに、ドレインに印加する電圧パ
ルスを立上りの急峻な矩形の電圧パルスに切り替える。
書込み電圧を矩形パルスに切り替えたことによって電子
の引き抜きが促進され、目標とする時間内でメモリセル
を所定のしきい値へ設定することが出来る。また、予め
ランプ電圧で蓄積電子の軽い引き抜きを行っているの
で、この後立上りの急峻な矩形の電圧パルスを印加して
も、ゲート絶縁膜には過剰の高電界が加わらない。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a write voltage application flow according to the present invention. In data writing, the write voltage Vdw of the drain is first applied with a gentle rise voltage, for example, a ramp voltage. By repeating writing with the ramp voltage several times, the accumulated electrons in the floating gate are gradually extracted. The verify operation performed between application of the write voltage pulse is performed by writing / erasing time of information (after a predetermined drive voltage for writing / erasing starts rising due to variations in characteristics of memory cells, etc.).
Even if there is a faster write / erase completion time until the drive voltage falls to a lower level than a standard memory cell, the write / erase operation is performed in order to end normally. By repeating the writing with the ramp voltage, it is possible to control the threshold voltage with high accuracy in the initial stage of the writing operation. When the writing is not completed with the above ramp voltage, the voltage pulse applied to the drain is further switched to the rectangular voltage pulse having a steep rising edge.
By switching the write voltage to the rectangular pulse, the extraction of electrons is promoted, and the memory cell can be set to a predetermined threshold value within a target time. Further, since the stored electrons are lightly extracted in advance by the lamp voltage, an excessively high electric field is not applied to the gate insulating film even if a voltage pulse having a steep rising rectangle is applied thereafter.

【0018】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方
法では書込み動作開始後、先ず立上り時間の長い第1の
電圧パルスにより浮遊ゲートからの電子の緩やかな引き
抜きを数回行なう。従って、この間に標準的なビットよ
り電子の引き抜きが速いビットの書込みが終了した場合
でも、過剰に引き抜きすぎる前にベリファイ動作を行な
うことが出来書込みを正常に完了できる。この様にして
書込み開始直後の段階で書込みの速いビットに対応した
書込み電圧パルスの印加を行なったのち、続いて印加電
圧パルスを立上りの急峻なパルスに切り換えて、標準的
な特性を持つメモリセルの書込みの効率化を図る。図7
は、データ書込み時のしきい値電圧の変動の様子を示し
た図である。図7に示されるようにメモリセルのしきい
値電圧は、駆動電圧印加時間に対し対数的に変動する。
本発明の電圧印加方法では書込み動作開始直後の数回だ
け立上りの緩やかな電圧パルスを使い、次いで立上りの
急峻な電圧パルスを印加することで書込み効率を上げる
ことで、従来例より書込み時間が増加することなく所定
の時間内でのデータの書込みを実現することが出来る。
更に、書込み動作の開始直後は立上りが緩やかな電圧
パルスを印加することで、該電圧パルスが立ち上がる途
中の過渡的な電位が作る電界によって浮遊ゲート中の電
子を軽く引きぬくことが出来、該電圧パルスが書込み電
圧値Vdwに到達したときにゲート絶縁膜に加わる最大電
界を電圧パルスの立上りが急峻である場合に比べて抑制
することが出来る。従って、ゲート絶縁膜に加わるスト
レスを低減することが出来る。
In the method for operating the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, after the write operation is started, first, the electrons are gently extracted from the floating gate several times by the first voltage pulse having a long rise time. Therefore, even if the writing of the bit in which electrons are extracted faster than the standard bit is completed during this period, the verify operation can be performed before the excessive extraction and the writing can be normally completed. In this way, the write voltage pulse corresponding to the bit with a fast write is applied immediately after the start of write, and then the applied voltage pulse is switched to a pulse with a steep rising edge, and a memory cell with standard characteristics is obtained. To improve the efficiency of writing. Figure 7
FIG. 4 is a diagram showing how the threshold voltage changes during data writing. As shown in FIG. 7, the threshold voltage of the memory cell varies logarithmically with the drive voltage application time.
In the voltage application method of the present invention, the write time is increased as compared with the conventional example by using a voltage pulse having a gentle rising edge several times immediately after the start of the write operation, and then applying a voltage pulse having a sharp rising edge to increase the write efficiency. It is possible to realize the writing of data within a predetermined time without doing so.
Immediately after the start of the write operation, by applying a voltage pulse with a gentle rise, the electrons in the floating gate can be pulled out lightly by the electric field created by the transient potential during the rise of the voltage pulse. The maximum electric field applied to the gate insulating film when the pulse reaches the write voltage value Vdw can be suppressed as compared with the case where the rising edge of the voltage pulse is steep. Therefore, the stress applied to the gate insulating film can be reduced.

【0019】[0019]

【実施例】本発明の第一の実施例を図1から図3、およ
び図6から図9を用いて説明する。図3は、メモリセル
がnチャネルMOSトランジスタである場合の、情報の書込
み(浮遊ゲートからの電子の放出)動作の際の電圧条件
を示した図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 6 to 9. FIG. 3 is a diagram showing voltage conditions at the time of writing information (emitting electrons from the floating gate) when the memory cell is an n-channel MOS transistor.

【0020】第一の実施例では、図3に示すように、メ
モリセルM1-1とM1-2の各制御ゲートがワード線W1に、メ
モリセルM2-1とM2-2の各制御ゲートがワード線W2により
接続され、M1-1とM2-1のドレインがデータ線D1に、M1-2
とM2-2のドレインがデータ線D2に接続され、M1-1とM2-1
のソースがソース線S1に、M1-2とM2-2のソースがソース
線S2に接続されている。本実施例では、複数のメモリセ
ルが図3のように並列接続され、マトリックス上に配置
されている場合を示すが、メモリセルの配置方法はこれ
に限られるものではない。尚、ワード線、並びにデータ
線の本数、およびメモリセルの個数はこれに限定される
ものではない。また、これらのメモリセルは共通のウェ
ル配線WELにより接続されているが、アレイ構成の規模
が大きくなるとき、1メガビット、4メガビットといっ
た規模で、ウェルを分離して駆動してもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the control gates of the memory cells M1-1 and M1-2 are connected to the word line W1 and the control gates of the memory cells M2-1 and M2-2 are connected to the word line W1. Connected by word line W2, the drains of M1-1 and M2-1 are connected to data line D1 and M1-2
And the drains of M2-2 are connected to the data line D2, and M1-1 and M2-1
Is connected to the source line S1, and the sources of M1-2 and M2-2 are connected to the source line S2. In this embodiment, a plurality of memory cells are connected in parallel as shown in FIG. 3 and arranged in a matrix, but the method of arranging the memory cells is not limited to this. The number of word lines and data lines, and the number of memory cells are not limited to this. Further, although these memory cells are connected by a common well wiring WEL, the wells may be separately driven at a scale of 1 megabit or 4 megabit when the scale of the array configuration becomes large.

【0021】図1は、本発明の第一の実施例における書
込み電圧フローを示した図である。図2は、データ書込
み時のメモリセルの電圧印加状態を示した図である。デ
ータの書込みにおいてまず制御ゲート電圧Vcgを所定の
駆動電位Vcgw=-10Vまで立ち上げ、続いてドレイン電圧V
dを電圧パルスの立上り時間がパルス幅の半分に概略等
しいランプ電圧で与える。パルスの立上り時間は例えば
10μsecとする。この様に立上りの緩やかな電圧パルス
の印加方式により、浮遊ゲート中の電子はパルスが立ち
上がる途中の過渡的な電位が作る弱い電界によって若干
引き抜かれる。
FIG. 1 is a diagram showing a write voltage flow in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a voltage application state of the memory cell at the time of writing data. When writing data, first raise the control gate voltage Vcg to the specified drive potential Vcgw = -10V, and then drain voltage Vcg
d is given with a ramp voltage where the rise time of the voltage pulse is approximately equal to half the pulse width. The rise time of the pulse is
10 μsec. By the method of applying the voltage pulse having the gradual rise in this way, the electrons in the floating gate are slightly extracted by the weak electric field created by the transient potential during the rise of the pulse.

【0022】図7は、図5に示した様々な立上り時間を
持つ駆動電圧により書込みを行なった場合のしきい値電
圧の変動の様子を示した図である。パルス幅(電圧パル
スが立上り始めてから、立下がりきるまでの時間で定
義)が一定の電圧パルス1個分で引き抜かれる電子の量
は、ランプ電圧の様に立上りの遅いものの方が立上りが
急峻である場合に比べ少ないため、しきい値の変動は小
さくなる。従って、精度の高いしきい値電圧の制御が可
能となる。同様のランプ電圧をドレインに10回繰り返し
て印加し、この間書込み速度の速いビットが存在した場
合にはベリファイ動作でこれを検知し書込み動作の終了
とする。但しランプ電圧の印加回数はこれに限られるも
のではない。この様に本発明の第一の実施例では特性ば
らつきにより書込みの速いビットが存在した場合にも過
剰書込みを生ずることなく書込みが出来る。また、ゲー
ト絶縁膜に加わる電界は図6に示されるように立上りが
急峻なパルスに比べ低減されるのでゲート絶縁膜に加わ
るストレスを抑制することが出来る。尚、図6より立上
り時間が長いほどゲート絶縁膜に加わる最大電界を抑制
出来ることが分かる。しかし、立上り時間が書込み時間
に比較して無視出来ない程大きくなると書込み時間の増
加を招くため、立上り時間は適切な値に設定することが
重要である。
FIG. 7 is a diagram showing how the threshold voltage fluctuates when writing is performed by the drive voltage having various rising times shown in FIG. The amount of electrons that can be extracted by one voltage pulse with a constant pulse width (defined as the time from when the voltage pulse starts to rise to when it completely falls) has a steeper rise for a slower rise, such as a lamp voltage. Since it is smaller than in some cases, the fluctuation of the threshold value is small. Therefore, it is possible to control the threshold voltage with high accuracy. The same ramp voltage is repeatedly applied to the drain 10 times, and if there is a bit with a high write speed during this time, this is detected by the verify operation and the write operation is ended. However, the number of times the lamp voltage is applied is not limited to this. As described above, in the first embodiment of the present invention, even if there is a bit in which writing is fast due to characteristic variations, writing can be performed without causing excessive writing. Further, as shown in FIG. 6, the electric field applied to the gate insulating film is reduced as compared with the pulse having a steep rise, so that the stress applied to the gate insulating film can be suppressed. It is understood from FIG. 6 that the longer the rise time is, the more the maximum electric field applied to the gate insulating film can be suppressed. However, it is important to set the rise time to an appropriate value because if the rise time becomes too long to be ignored compared to the write time, the write time will increase.

【0023】ランプ電圧をドレインに10回続けて印加し
た後、今度はドレインに対し印加する電圧パルスを立ち
上がり時間が0.1μsecである矩形パルスに切り替える。
After the lamp voltage is applied to the drain 10 times in succession, the voltage pulse applied to the drain is switched to a rectangular pulse having a rise time of 0.1 μsec.

【0024】図8に、データ書込み時ドレインに立上り
時間の異なる2種類の電圧パルスを与える電圧供給回路
の例を示す。最初はgmの小さいpチャネルトランジス
タのソース・ドレイン経路を介して立上り時間が長い電
圧パルスを出力し、その後、gmの大きいpチャネルト
ランジスタに切り換えて、立上り時間の短い電圧パルス
を出力する。このように2種類のgmの異なるトランジ
スタで簡単に立上り時間の異なる電圧パルスを出力でき
る。もちろん、3種類以上の立上り時間が異なる電圧パ
ルスを出力するためには3種類以上のgmの異なるトラ
ンジスタを用意すればよい。
FIG. 8 shows an example of a voltage supply circuit that applies two types of voltage pulses having different rise times to the drain during data writing. Initially, a voltage pulse with a long rise time is output through the source / drain path of a p-channel transistor with a small gm, and then a p-channel transistor with a large gm is switched to output a voltage pulse with a short rise time. Thus, two types of transistors having different gm can easily output voltage pulses having different rise times. Of course, in order to output three or more types of voltage pulses having different rise times, three or more types of transistors having different gm's should be prepared.

【0025】図9は、図1の書込み電圧フローにより書
込みを行なった場合の標準的なメモリセルのしきい値電
圧の変動の様子を示した図である。本実施例では書込み
動作開始直後は立上りが緩やかでパルス幅の短い電圧パ
ルスを複数個印加しているので、所定の駆動電圧を単一
のパルスで与えた場合に比べしきい値が変動し始める時
刻は遅くなるが、書込みの途中で印加電圧パルスを立上
り時間の急峻な電圧パルスに切り替えることにより標準
的な特性のメモリセルに対しても従来と変わらぬ書込み
時間での書込みを可能としている。
FIG. 9 is a diagram showing how the threshold voltage of a standard memory cell fluctuates when programming is performed according to the programming voltage flow of FIG. In this embodiment, since a plurality of voltage pulses having a gentle rise and a short pulse width are applied immediately after the start of the write operation, the threshold value starts to change as compared with the case where a predetermined drive voltage is applied by a single pulse. Although the time becomes late, by switching the applied voltage pulse to a voltage pulse having a steep rise time in the middle of writing, it is possible to write to a memory cell having standard characteristics in the same writing time as before.

【0026】本実施例の不揮発性半導体記憶装置では、
メモリセルが並列に接続されているため、データ読出し
時における読出し動作の高速性が保持されている。また
メモリセルのデータの書込み/消去にF−Nトンネル現
象による電子の注入/放出を行なっているので、トンネ
ル電流以外の過剰な電流成分が必要ではなく、低消費電
力化が図れ単一電源によるメモリチップの動作が可能と
なる。
In the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment,
Since the memory cells are connected in parallel, high speed read operation during data read is maintained. Since electrons are injected / released by the FN tunnel phenomenon for writing / erasing data in the memory cell, an excessive current component other than the tunnel current is not required, and low power consumption can be achieved with a single power supply. The operation of the memory chip becomes possible.

【0027】また、本実施例の動作方式では立上り時間
の異なる電圧パルスを2種類、必要とするだけなので、
印加電圧ピークレベルを制御する複雑なリミッタ回路等
を必要とせず、高集積化も図ることができる。
Further, since the operation method of this embodiment requires only two types of voltage pulses having different rise times,
High integration can be achieved without requiring a complicated limiter circuit or the like for controlling the applied voltage peak level.

【0028】以上、本発明の第一の実施例では、データ
の書込みについて述べたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、データの消去においても有効である。ま
た、浮遊ゲート中の電子を、ドレインの代わりにソース
に引き抜く場合にも有効である。さらに、上記の電圧パ
ルスの制御をゲート電圧に対して行なうことも有効であ
る。
In the first embodiment of the present invention, the writing of data has been described above, but the present invention is not limited to this and is effective in erasing data. It is also effective when the electrons in the floating gate are extracted to the source instead of the drain. Further, it is also effective to control the above voltage pulse with respect to the gate voltage.

【0029】本発明の第二の実施例について、図10か
ら図12を用いて説明する。第二の実施例では、第一の
実施例において図1のように与えていた書込み時のデー
タ線の電位を図10のフローに示すように与えている。
The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the potential of the data line at the time of writing, which is applied as shown in FIG. 1 in the first embodiment, is applied as shown in the flow of FIG.

【0030】図11に第二の実施例の回路構成の例を示
す。第二の実施例では、ドレインの書込み電圧発生回路
とデータ線との間に書込み電圧制御回路が挿入されてお
り、書込み電圧制御回路にはタイマーが接続されてい
る。データの書込み動作時、ワード線W1の電位を所定の
書込み電位であるVcgw=-10Vへ立上げた後、書込み電圧
発生回路から、立上り時間tr=10μsecで所定の駆動電圧
Vdw=4.5vまで立ち上がる電圧パルスが発生される。書込
み電圧制御回路に入力されたこの電圧パルスを、タイマ
ーによって該電圧パルスの立上り時間trよりも短い時間
でカットする。例えば電圧パルスの立上り時間の2分の
1である第1の時間5μsecでカットする。但し、立上り
時間およびカットする時間はこれに限定されるものでは
ない。従って、データ線D1の電位は所定の駆動電圧Vdw=
4.5vよりも低い電位(約2.2V)までしか上昇しない。ま
た、書込み電圧パルス幅も短くなる。この様に、書込み
動作の初期における印加電圧パルスを、第一の実施例に
おける電圧パルスよりも電圧レベルが低く短いパルス幅
の電圧パルスにすることで、ゲート絶縁膜に加わる電界
強度を緩和でき浮遊ゲート中の蓄積電子の引抜きを更に
緩やかに行なうことができる。従って、より高精度なし
きい値電圧の制御が可能となり、書込みが速いビットが
存在した場合でもこれを過剰書込みとなる前にベリファ
イ動作で検出して書込み動作が終了できる。所定のベリ
ファイ動作の後、再びドレインに対し書込み電圧制御回
路でパルス幅を制御した電圧パルスを印加する。但し、
カットする時間は上記第一の時間よりも長い時間、例え
ば6μsecとする。以下、カットする時間を7,8μse
c...と順次伸ばして同様の動作を、例えば10回繰
り返す。ここでカットする時間が10μsecのとき、デー
タ線の電位は概略所定の書込み電圧Vdw=4.5vまで上昇す
る。そしてこれ以降の電圧パルスでは書込み電圧レベル
は一定となり、パルス幅のみが増加していく。この様に
所定の動作電圧で電圧パルスの幅を増やしていくことに
より、標準的なビットの書込みが促進される。
FIG. 11 shows an example of the circuit configuration of the second embodiment. In the second embodiment, a write voltage control circuit is inserted between the drain write voltage generation circuit and the data line, and a timer is connected to the write voltage control circuit. During data write operation, after raising the potential of word line W1 to Vcgw = -10V, which is the predetermined write potential, the write voltage generator generates the predetermined drive voltage with rise time tr = 10μsec.
A voltage pulse that rises to Vdw = 4.5v is generated. This voltage pulse input to the write voltage control circuit is cut by a timer in a time shorter than the rising time tr of the voltage pulse. For example, the cutting is performed at the first time of 5 μsec which is ½ of the rise time of the voltage pulse. However, the rising time and the cutting time are not limited to this. Therefore, the potential of the data line D1 is the predetermined drive voltage Vdw =
It only rises to a potential lower than 4.5v (about 2.2V). Also, the write voltage pulse width becomes shorter. In this way, the applied voltage pulse in the initial stage of the write operation is a voltage pulse having a lower voltage level and a shorter pulse width than the voltage pulse in the first embodiment, whereby the electric field strength applied to the gate insulating film can be relaxed. The stored electrons in the gate can be pulled out more slowly. Therefore, the threshold voltage can be controlled with higher accuracy, and even if there is a bit for which writing is fast, this can be detected by the verify operation before overwriting and the writing operation can be completed. After the predetermined verify operation, the voltage pulse whose pulse width is controlled by the write voltage control circuit is applied to the drain again. However,
The cutting time is longer than the first time, for example, 6 μsec. Below, the time to cut is 7,8 μse
c. . . And the same operation is repeated 10 times. Here, when the cutting time is 10 μsec, the potential of the data line rises up to approximately the predetermined write voltage Vdw = 4.5v. Then, in the subsequent voltage pulse, the write voltage level becomes constant, and only the pulse width increases. By increasing the width of the voltage pulse at a predetermined operating voltage in this manner, standard bit writing is promoted.

【0031】以上の動作で書込みが完了しない場合に
は、続いて、図8に示した制御回路により、書込み電圧
パルスを立上り時間の急峻な電圧パルスに切り替える。
例えば、tr=0.1μsecとする。これより、書込み効率を
更に上げることができるので、書込みの遅いビットが存
在した場合でも、所定の時間内で書込みを完了すること
ができる。
If the writing is not completed by the above operation, then the write voltage pulse is switched to a voltage pulse having a steep rise time by the control circuit shown in FIG.
For example, tr = 0.1 μsec. As a result, the write efficiency can be further increased, and thus even if there is a bit that is slow to write, the write can be completed within a predetermined time.

【0032】本実施例の動作方法は、印加電圧の立上り
時間の制御に加え、パルス幅の制御も行なうことでしき
い値電圧のばらつきに対し更に精度よく対応することが
出来る。またゲート絶縁膜に加わる最大電界を更に抑制
することが出来、該絶縁膜に対するストレスを低減し、
寿命の長い不揮発性半導体記憶装置を提供することが出
来る。また、書込み動作中電圧パルスのパルス幅を増や
していくことで書込み効率をあげ、書込み特性の遅いビ
ットに対しても書込み時間を従来と同じ時間、例えば1m
sec以内にすることが出来る。図12に第二の実施例の
不揮発性半導体記憶装置の動作方式でのデータ書込み時
のメモリセルのしきい値電圧の変動の様子を示す。
The operating method of the present embodiment can more accurately cope with variations in threshold voltage by controlling the pulse width in addition to controlling the rise time of the applied voltage. In addition, the maximum electric field applied to the gate insulating film can be further suppressed, and the stress on the insulating film can be reduced.
A nonvolatile semiconductor memory device having a long life can be provided. In addition, by increasing the pulse width of the voltage pulse during the write operation, the write efficiency is increased, and the write time is the same as before, even for bits with slow write characteristics, for example 1 m.
It can be within sec. FIG. 12 shows how the threshold voltage of the memory cell varies during data writing in the operation system of the nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment.

【0033】本実施例においても、メモリセルが並列に
接続されているため、データ読み出し時における高速性
が保持されている。またF−Nトンネル現象によるメモ
リセルのデータの書込み/消去を行なっているので、ト
ンネル電流以外の過剰な電流成分が必要ではなく低消費
電力化が図れ、チップの外部単一電源動作が可能となる
ことはいうまでもない。また、書込み動作の初期におい
て印加電圧パルスの電圧レベルが低いのでゲート絶縁膜
へのストレスを低減でき、メモリセルの寿命を伸ばすこ
とが出来る。
Also in this embodiment, since the memory cells are connected in parallel, the high speed at the time of reading data is maintained. Further, since the data of the memory cell is written / erased by the FN tunnel phenomenon, an excessive current component other than the tunnel current is not required, so that the power consumption can be reduced and the external single power supply of the chip can be operated. It goes without saying that it will be. Further, since the voltage level of the applied voltage pulse is low at the initial stage of the write operation, stress on the gate insulating film can be reduced and the life of the memory cell can be extended.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、本発明の浮遊ゲート型不揮発性半
導体記憶装置では、データの書込みないし消去動作時
に、所定の書込みないし消去電圧を複数個の電圧パルス
に分割し、該複数個の電圧パルスの立上り時間を適切に
変化させることでしきい値電圧の高精度での制御を可能
にし、メモリセルの特性のばらつきに対応する制御性の
高い書換え動作を提供できる。特に、書込み動作開始直
後の電圧パルスの立上りを緩やかなものにし、途中でこ
れを立上りの急峻な電圧パルスに切り換えることで、書
換えの速いビットについては過剰書込みを防ぎ、遅いビ
ットについても高速書込みを実現し、且つ、ゲート絶縁
膜に与えるストレスを低減することができメモリセルの
寿命を伸ばすことができる。
As described above, in the floating gate type non-volatile semiconductor memory device of the present invention, a predetermined writing or erasing voltage is divided into a plurality of voltage pulses at the time of writing or erasing data, and the plurality of voltage pulses are divided. It is possible to control the threshold voltage with high accuracy by appropriately changing the rise time of the memory cell, and it is possible to provide a rewrite operation with high controllability that responds to variations in the characteristics of the memory cells. Especially, by making the rise of the voltage pulse immediately after the start of the write operation gentle and switching it to a voltage pulse with a sharp rise in the middle, it is possible to prevent excessive writing for fast rewriting bits and fast writing for slow bits. This can be realized and the stress applied to the gate insulating film can be reduced, and the life of the memory cell can be extended.

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

【図1】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方式の
第一の実施例における書込み時の電圧印加フローを示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a voltage application flow at the time of writing in a first embodiment of an operation system of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図2】本発明の不揮発性半導体記憶装置のメモリセル
への書込み動作を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a write operation to a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図3】本発明の不揮発性半導体記憶装置の回路構成並
びに書込み時の電圧条件を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention and a voltage condition during writing.

【図4】従来の不揮発性半導体記憶装置の動作方式にお
ける書込み時の電圧印加フローを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a voltage application flow at the time of writing in the operation system of the conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図5】立上り時間0.1μsec〜100μsecのドレイン電圧
パルスの立上り傾向を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a rising tendency of a drain voltage pulse having a rising time of 0.1 μsec to 100 μsec.

【図6】本発明の不揮発性半導体記憶装置において、図
5に示す様々な立上り時間のドレイン電圧パルスにてデ
ータ書込み時を行なったときのメモリセルのゲート絶縁
膜中の電界変動を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing electric field fluctuations in a gate insulating film of a memory cell when data is written with drain voltage pulses of various rise times shown in FIG. 5 in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図7】本発明の不揮発性半導体記憶装置において、図
5に示す様々な立上り時間のドレイン電圧パルスにてデ
ータ書込み時を行なったときのメモリセルのしきい値電
圧の変動を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing variations in the threshold voltage of a memory cell when data is written with drain voltage pulses of various rise times shown in FIG. 5 in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図8】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方式に
おいて、データ書込み時に、データ線に対して立上り時
間の異なる書込み電圧を供給する回路を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a circuit for supplying write voltages having different rise times to data lines during data writing in the operation system of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図9】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方式の
第一の実施例におけるデータ書込み時のメモリセルのし
きい値電圧の変動を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing variations in the threshold voltage of the memory cell at the time of data writing in the first embodiment of the operation system of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図10】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方式
の第二の実施例における書込み時の電圧印加フローを示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing a voltage application flow at the time of writing in the second embodiment of the operation system of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図11】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方式
の第二の実施例においてデータ書込み時、データ線に対
してパルス幅の異なる書込み電圧を供給する回路を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit for supplying write voltages having different pulse widths to the data lines during data writing in the second embodiment of the operation system of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図12】本発明の不揮発性半導体記憶装置の動作方式
の第二の実施例におけるデータ書込み時のメモリセルの
しきい値電圧の変動を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing variations in the threshold voltage of the memory cell at the time of data writing in the second embodiment of the operation system of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 直樹 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Naoki Miyamoto 3681 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi Device Engineering Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上、もしくはウェル拡散層上に
少なくとも、ゲート絶縁膜、浮遊ゲート、層間絶縁膜、
制御ゲートを積層して形成され、前記基板もしくはウェ
ル拡散層の導電型と反対導電型のソース領域、及びドレ
イン領域を備えたメモリセルを複数個、マトリックス状
に配置して構成したメモリセルアレイにおいて、メモリ
セルへの情報の書込みないしは消去の際、一回分の書込
みないし消去を達成するために与える所定の駆動電圧を
複数個の電圧パルスに分割して与えるとき、該複数個の
電圧パルスの少なくとも1つは他の電圧パルスと異なる
立上り時間をもつことを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置の動作方法。
1. A gate insulating film, a floating gate, an interlayer insulating film, at least on a semiconductor substrate or a well diffusion layer,
In a memory cell array formed by stacking control gates and arranging a plurality of memory cells having a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the conductivity type of the substrate or the well diffusion layer, arranged in a matrix, At the time of writing or erasing information in the memory cell, when a predetermined driving voltage applied to achieve one writing or erasing is divided into a plurality of voltage pulses and applied, at least one of the plurality of voltage pulses is applied. One is a method for operating a nonvolatile semiconductor memory device, which has a rise time different from that of other voltage pulses.
【請求項2】請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置
の動作方法であって、上記複数個の電圧パルスの立上り
時間について、ある電圧パルスの立上り時間は、それ以
前に印加された電圧パルスの立上り時間よりも少なくと
も長くはないことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置
の動作方法。
2. The method of operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the rise time of a plurality of voltage pulses is the rise time of a certain voltage pulse. The rising time is at least not longer than the rising time of the non-volatile semiconductor memory device.
【請求項3】請求項1項又は請求項2のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、上記複
数個の電圧パルスが、立上り時間がパルス幅の半分に概
略等しい第一の電圧パルスと、立上り時間がパルス幅の
半分より短い第二の電圧パルスとからなることを特徴と
する不揮発性半導体記憶装置の動作方法。
3. The method of operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the plurality of voltage pulses have rise times substantially equal to half the pulse width. A method for operating a nonvolatile semiconductor memory device, comprising one voltage pulse and a second voltage pulse having a rise time shorter than half the pulse width.
【請求項4】請求項1項乃至請求項3のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、上記複
数個の電圧パルスのパルス幅が次第に長くなっていくこ
とを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の動作方法。
4. A method for operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the pulse widths of the plurality of voltage pulses are gradually increased. Method of operating non-volatile semiconductor memory device.
【請求項5】請求項1項乃至請求項3のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、上記複
数個の電圧パルスのパルス幅が一定であることを特徴と
する不揮発性半導体記憶装置の動作方法。
5. The method of operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the plurality of voltage pulses have a constant pulse width. Method of operating a non-volatile semiconductor memory device.
【請求項6】請求項1項乃至請求項3のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、上記複
数個の電圧パルスの内、少なくとも1つの電圧パルスの
電圧レベルは上記書込みないし消去を達成するために与
える所定の駆動電圧値よりも小さく、且つ、該複数個の
電圧パルスの電圧レベルが次第に大きくなっていくこと
を特徴とする不揮発性半導体記憶装置の動作方法。
6. The method of operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein at least one voltage pulse of the plurality of voltage pulses has a voltage level of A method for operating a non-volatile semiconductor memory device, characterized in that the voltage level is smaller than a predetermined drive voltage value applied to achieve writing or erasing, and the voltage levels of the plurality of voltage pulses gradually increase.
【請求項7】請求項1項乃至請求項6のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、メモリ
セルのドレイン領域と接続されたデータ線、ないしはソ
ース領域と接続されたソース線に対して、上記複数個の
電圧パルスが与えられることを特徴とする不揮発性半導
体記憶装置の動作方法。
7. A method of operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the data line connected to a drain region of a memory cell or a source region is connected. A method of operating a non-volatile semiconductor memory device, wherein the plurality of voltage pulses are applied to a source line.
【請求項8】請求項1項乃至請求項6のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、メモリ
セルの制御ゲートと接続されたワード線に対して、上記
複数個の電圧パルスが与えられることを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置の動作方法。
8. A method for operating a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the plurality of memory cells are provided for a word line connected to a control gate of a memory cell. A method of operating a non-volatile semiconductor memory device, wherein a voltage pulse is applied.
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