JPH08235882A - Nonvolatile semiconductor storage - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage

Info

Publication number
JPH08235882A
JPH08235882A JP29095695A JP29095695A JPH08235882A JP H08235882 A JPH08235882 A JP H08235882A JP 29095695 A JP29095695 A JP 29095695A JP 29095695 A JP29095695 A JP 29095695A JP H08235882 A JPH08235882 A JP H08235882A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
potential
bit line
transistor
floating gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29095695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Goto
寛 後藤
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.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP29095695A priority Critical patent/JPH08235882A/en
Publication of JPH08235882A publication Critical patent/JPH08235882A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To make the writing of multilevel information sure by providing a driving signal means impressing a driving signal in which a first and a second potentials are alternately repeated to control gates of memory cell transistors. CONSTITUTION: A memory cell transistor having a floating gate holding nonvolatile information and a control gate controlling the writing, the reading and the erasing of information to be held in the floating gate is provided in this storage. A driving signal WDPOUT in which plural kinds of positive potentials (+2/+3/+4V) and a negative potential (-10V) are alternately repeated is impressed on a word line to which the control gate of the memory cell transistor is connected. The driving signal WDPOUT is generated by a word line driving pulse generating circuit 2 by making the multilevel program level generating circuit 20 an input to be applied to control gates of the memory cell transistors via respective word lines.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、情報の電気的な
書換/消去が可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPR
OM)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device (EEPR) capable of electrically rewriting / erasing information.
OM).

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置は、その記憶情
報書換え動作を大別すると、(1)ホット・エレクトロ
ンによる書き込み/トンネル電流による消去方式と、
(2)トンネル電流による書き込み/トンネル電流によ
る消去方式とに分けられる。
2. Description of the Related Art Nonvolatile semiconductor memory devices are roughly classified into (1) a write method by hot electrons and an erasing method by tunneling current.
(2) It is divided into a writing method using a tunnel current and an erasing method using a tunnel current.

【0003】前者の方式(1)を採用する不揮発性半導
体記憶装置の代表例としては、フラッシュEEPROM
がある。フラッシュEEPROMでは、メモリセルを構
成するMOSトランジスタのコントロールゲートおよび
ドレイン電極の双方に書き込み用電圧(高電圧Vpp)
を印加してホット・エレクトロンをフローティングゲー
トに注入することにより、書き込みを行なっている。
A flash EEPROM is a typical example of a nonvolatile semiconductor memory device adopting the former method (1).
There is. In a flash EEPROM, a write voltage (high voltage Vpp) is applied to both the control gate and drain electrode of a MOS transistor that constitutes a memory cell.
Is applied to inject hot electrons into the floating gate to perform writing.

【0004】このようなEEPROMでは、メモリセル
用MOSトランジスタのチャネル長、フローティングゲ
ート下のトンネル電流通過絶縁膜厚(トンネル酸化膜
厚)、あるいはソース・ドレイン間の電極電圧などの変
化により、メモリセルトランジスタのしきい値が変化す
る。その結果、各メモリセルトランジスタへの情報書き
込み後のしきい値電圧VTHの分布(データ”0”)
は、図11(a)あるいは図11(b)の斜線で塗りつ
ぶされた上側分布図に示すように大きくばらついたもの
となる。
In such an EEPROM, the memory cell is changed by the channel length of the memory cell MOS transistor, the tunnel current passing insulating film thickness (tunnel oxide film thickness) under the floating gate, or the electrode voltage between the source and drain. The threshold of the transistor changes. As a result, the distribution of the threshold voltage VTH after writing information to each memory cell transistor (data “0”)
Shows a large variation as shown in the upper distribution chart that is shaded in FIG. 11 (a) or FIG. 11 (b).

【0005】一方、消去時は、メモリセル用MOSトラ
ンジスタのコントロールゲートを接地し、ソース電極
(或いはドレイン電極)に消去電圧(Vpp)を印加
し、フローティングゲートに捕獲された電子をトンネル
電流の形でソース電極(或いはドレイン電極)に引き抜
いている。この消去動作においても、消去後のメモリセ
ルトランジスタのしきい値VTHの分布(データ”
1”)は、書き込み時と同様に、コントロールゲートの
電圧(ワード線電圧)、ドレイン電圧(ビット線電圧)
あるいはトンネル酸化膜の膜厚などのばらつきに依存し
て、図11(a)あるいは図11(b)の斜線で塗りつ
ぶされた下側分布図に示すように大きくばらついたもの
となる。
On the other hand, at the time of erasing, the control gate of the memory cell MOS transistor is grounded, the erasing voltage (Vpp) is applied to the source electrode (or drain electrode), and the electrons trapped in the floating gate are shaped into a tunnel current. To the source electrode (or drain electrode). Even in this erase operation, the distribution (data ") of the threshold VTH of the memory cell transistor after erase
1 ") is the voltage of the control gate (word line voltage), drain voltage (bit line voltage), as in writing
Alternatively, depending on the variation in the film thickness of the tunnel oxide film or the like, there is a large variation as shown in the lower distribution diagram in FIG. 11A or FIG.

【0006】後者の方式(2)を採用する不揮発性半導
体記憶装置の代表例としては、NAND型EEPROM
がある。このNAND型EEPROMでは、メモリセル
を構成するMOSトランジスタのフローティングゲート
からのトンネル電流によって書き込みおよび消去が行わ
れる。
A typical example of a non-volatile semiconductor memory device adopting the latter method (2) is a NAND type EEPROM.
There is. In this NAND type EEPROM, writing and erasing are performed by a tunnel current from a floating gate of a MOS transistor which constitutes a memory cell.

【0007】方式(2)のトンネル電流は、前述した方
式(1)の消去の場合と同様に、ワード線電圧(コント
ロールゲート電圧)、ビット線電圧(ドレイン電圧)あ
るいはトンネル酸化膜の膜厚のばらつきになど依存して
変動する。このため、方式(2)の場合も、書き込み時
および消去時のメモリセルトランジスタのしきい値電圧
VTHの分布は、図11(c)斜線で塗りつぶされた上
下分布図に示すように大きくばらつく。
The tunnel current of the method (2) depends on the word line voltage (control gate voltage), the bit line voltage (drain voltage) or the film thickness of the tunnel oxide film, as in the case of the erase of the method (1). It fluctuates depending on variations. Therefore, also in the case of the method (2), the distribution of the threshold voltage VTH of the memory cell transistor at the time of writing and erasing greatly varies as shown in the upper and lower distribution chart of FIG.

【0008】たとえば図11(b)の例でみると、しき
い値電圧VTHのばらつきのうち高電圧側(データ”
0”書込)は、EEPROMの読取動作電圧(TTLレ
ベルの+5V)より上側に分布しているので、問題は少
ない。しかし、低電圧側(データ”1”消去)のしきい
値電圧VTHのばらつきはEEPROMの読取動作電圧
(TTLレベルの+5V)の内側に分布するので、デー
タ読み取りに大きく影響する。
For example, referring to the example of FIG. 11B, of the variations in the threshold voltage VTH, the higher voltage side (data)
0 "writing is distributed above the read operation voltage (+ 5V of the TTL level) of the EEPROM, so that there are few problems. However, the threshold voltage VTH of the low voltage side (data" 1 "erasing) Since the variation is distributed inside the read operation voltage of the EEPROM (+ 5V of the TTL level), it greatly affects the data reading.

【0009】すなわち、EEPROMを構成するメモリ
セルトランジスタのしきい値電圧VTH(とくに消去動
作によりフローティングゲートの電子を引き抜いた後の
しきい値)が上述のように大きくばらつくと、固定され
た所定のしきい値電圧を基準とする情報読み取り操作が
できなくなる可能性がある。
That is, when the threshold voltage VTH of the memory cell transistor (which constitutes the EEPROM) (particularly the threshold value after the electrons of the floating gate are extracted by the erase operation) greatly varies as described above, a fixed predetermined value is obtained. There is a possibility that the information reading operation based on the threshold voltage cannot be performed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】そこで、各メモリセル
トランジスタ(ビット)毎に書込/消去時間を変えてし
きい値電圧VTHが所定の範囲に納まるように操作する
ことが考えられる。しかしそうすると、各メモリセルト
ランジスタの書込状態および消去状態を検出し修正する
ための回路が必要となるが、その回路構成は複雑で、そ
の分EEPROMが組み込まれる半導体ペレットの面積
が大きくなる(欠点1)。
Therefore, it is conceivable to change the write / erase time for each memory cell transistor (bit) and operate so that the threshold voltage VTH falls within a predetermined range. However, in that case, a circuit for detecting and correcting the write state and erased state of each memory cell transistor is required, but the circuit configuration is complicated and the area of the semiconductor pellet in which the EEPROM is incorporated is correspondingly large (defects). 1).

【0011】またビット毎に書込/消去時間を変えるこ
とでメモリセルトランジスタのしきい値電圧を所定の範
囲に納める操作を行なうと、ビット数が多い場合書込/
消去の完了に要する時間が長くなるという問題がある
(欠点2)。
If the operation of keeping the threshold voltage of the memory cell transistor within a predetermined range by changing the write / erase time for each bit, the write / erase is performed when the number of bits is large.
There is a problem that the time required to complete the erasing becomes long (defect 2).

【0012】また、一括消去型フラッシュEEPROM
の書込/消去動作では、一部のセルが過消去となるのを
防ぐために、予め複数のメモリセルトランジスタのフロ
ーティングゲートに電荷を蓄積して“0”データを書き
込んだ上で、複数メモリセルトランジスタのフローティ
ングゲートの蓄積電荷を一括消去するのが一般的である
が、そのようにすると消去動作が煩雑となる問題がある
(欠点3)。
Further, a batch erasing type flash EEPROM
In order to prevent some cells from being over-erased in the writing / erasing operation, the electric charges are accumulated in advance in the floating gates of the plurality of memory cell transistors to write "0" data, and then the plurality of memory cell transistors are written. It is general to collectively erase the charges accumulated in the floating gates of the transistors, but doing so has a problem that the erase operation becomes complicated (defect 3).

【0013】上記欠点1〜3を避けるためにビット毎の
書込/消去時間操作を簡略化もしくは省略すると、多数
のメモリセルトランジスタのしきい値のばらつきが大き
く、1つのセルに複数種類のしきい値データを格納する
多値メモリを実現することが困難(事実上不可能)にな
る(欠点4)。
If the write / erase time operation for each bit is simplified or omitted in order to avoid the above-mentioned disadvantages 1 to 3, there are large variations in the threshold values of many memory cell transistors. It becomes difficult (practically impossible) to realize a multi-valued memory for storing threshold data (defect 4).

【0014】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、その第1の目的は、情報記憶部を構成する複数のメ
モリセルトランジスタのしきい値のばらつきを押さえ、
かつ過消去とならずに確実にメモリセルトランジスタに
記憶された情報の消去を行なうことができる不揮発性半
導体記憶装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to suppress variations in threshold values of a plurality of memory cell transistors forming an information storage section,
Another object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device that can surely erase information stored in a memory cell transistor without overerasing.

【0015】この発明の第2の目的は、各メモリセルに
複数種類のしきい値データを格納できる不揮発性半導体
記憶装置(多値メモリ)を提供することである。
A second object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device (multilevel memory) capable of storing a plurality of types of threshold value data in each memory cell.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的に係るこ
の発明の不揮発性半導体記憶装置では、メモリセルトラ
ンジスタのコントロールゲートが接続されるワード線
に、この発明特有のワード線駆動信号(WDP)を与え
ている。このワード線駆動信号(WDP)は、注目メモ
リセルトランジスタ(Ma1)に対する所望のしきい値
(たとえば+2.5V)に対応した一方電位(たとえば
+3V)と、注目メモリセルトランジスタ(Ma1)の
フローティングゲートに蓄積された電荷をトンネル電流
の形で引き抜くための他方電位(たとえばー10V)と
が交互に所定回数(たとえば10回)反復する振動波形
(交流波形)を持つ。ここで、ワード線駆動信号(WD
P)の他方電位(ー10V)の絶対値はその一方電位
(+3V)の絶対値の数倍(2〜5倍くらい)に選ばれ
るが、この他方電位対一方電位の比をどの程度の数値に
するかは個々の実施形態に応じて適宜決定される。また
ワード線駆動信号(WDP)の交流波形反復回数も個々
の実施形態に応じて適宜決定される。さらに、このワー
ド線駆動信号(WDP)の交流波形自体も矩型波等の特
定形状に限定されるものではなく、正弦波、三角波、ノ
コギリ波等種々な波形をワード線駆動信号(WDP)に
適用可能である。
In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention according to the first object, the word line drive signal (WDP) peculiar to the present invention is applied to the word line to which the control gate of the memory cell transistor is connected. ) Is given. This word line drive signal (WDP) has one potential (for example +3 V) corresponding to a desired threshold value (for example, +2.5 V) for the target memory cell transistor (Ma1) and the floating gate for the target memory cell transistor (Ma1). The other electric potential (for example, −10 V) for extracting the electric charge accumulated in the electric field in the form of a tunnel current has an oscillating waveform (AC waveform) that alternates a predetermined number of times (for example, 10 times). Here, the word line drive signal (WD
The absolute value of the other potential (-10V) of P) is selected to be several times (about 2 to 5 times) the absolute value of the other potential (+ 3V), but what is the numerical value of the ratio of the other potential to the one potential? Whether or not it is determined appropriately according to each embodiment. The number of repetitions of the AC waveform of the word line drive signal (WDP) is also appropriately determined according to each embodiment. Further, the AC waveform itself of the word line drive signal (WDP) is not limited to a specific shape such as a rectangular wave, and various waveforms such as a sine wave, a triangular wave, and a sawtooth wave can be used as the word line drive signal (WDP). Applicable.

【0017】上記第2の目的に係るこの発明の不揮発性
半導体記憶装置では、ワード線駆動信号(WDP)の一
方電位として、複数の電位(+2V、+3Vまたは+4
V)を選択的に使用している。この選択された一方電位
を用いることにより、1つのメモリセルに、一方電位の
種類に応じた複数の多値データが格納される。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the second aspect of the present invention, a plurality of potentials (+ 2V, + 3V or +4) are used as one potential of the word line drive signal (WDP).
V) is selectively used. By using the selected one potential, one memory cell stores a plurality of multivalued data corresponding to the type of one potential.

【0018】上記第1の目的に係るこの発明の不揮発性
半導体記憶装置では、まずワード線駆動信号(WDP)
の一方電位(たとえば+3V)を注目メモリセルトラン
ジスタ(Ma1)のコントロールゲートに与え、この一
方電位(+3V)でこのメモリセルトランジスタがオン
するかどうかチェックする。
In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention according to the first object, first, the word line drive signal (WDP) is generated.
One potential (for example, + 3V) is applied to the control gate of the target memory cell transistor (Ma1), and it is checked whether this one potential (+ 3V) turns on this memory cell transistor.

【0019】もしオンすれば注目メモリセルトランジス
タのドレイン・ソース間を通じてビット線電位が低下
し、その後ワード線駆動信号(WDP)の他方電位(ー
10V)がメモリセルトランジスタのコントロールゲー
トに与えられてもそのフローティングゲートからトンネ
ル電流による電荷放出は起きないようになる(過消去防
止)。
If turned on, the bit line potential is lowered between the drain and source of the memory cell transistor of interest, and then the other potential (-10 V) of the word line drive signal (WDP) is applied to the control gate of the memory cell transistor. However, the electric charge is not emitted from the floating gate due to the tunnel current (prevention of overerasure).

【0020】最初のワード線駆動信号(WDP)の一方
電位(+3V)によりメモリセルトランジスタがオンし
ない(注目メモリセルトランジスタのしきい値が所望値
より高い)ときはビット線電位の低下は起きない。その
直後にコントロールゲートにワード線駆動信号(WD
P)の他方電位(ー10V)が与えられると、注目メモ
リセルトランジスタのフローティングゲートから蓄積電
荷がトンネル電流の形で僅かに引き抜かれる。すると引
き抜かれた電荷分だけ注目メモリセルトランジスタのし
きい値が若干低下する。
When the memory cell transistor is not turned on by one potential (+ 3V) of the first word line drive signal (WDP) (the threshold value of the memory cell transistor of interest is higher than the desired value), the bit line potential does not decrease. . Immediately after that, the word line drive signal (WD
When the other potential (-10 V) of P) is applied, the accumulated charges are slightly extracted in the form of tunnel current from the floating gate of the memory cell transistor of interest. Then, the threshold value of the memory cell transistor of interest is slightly lowered by the amount of the extracted charges.

【0021】しきい値が若干低下したメモリセルトラン
ジスタに再びワード線駆動信号(WDP)の一方電位
(+3V)が与えられてもこのメモリセルトランジスタ
がまだオンしない(注目メモリセルトランジスタのしき
い値がまだ所望値より高い)ときは、やはりビット線電
位の低下は起きない。その直後にコントロールゲートに
ワード線駆動信号(WDP)の他方電位(ー10V)が
与えられると、注目メモリセルトランジスタのフローテ
ィングゲートから蓄積電荷がトンネル電流の形で再び引
き抜かれる。すると引き抜かれた電荷分だけ注目メモリ
セルトランジスタのしきい値がさらに低下する。
Even if one potential (+ 3V) of the word line drive signal (WDP) is applied to the memory cell transistor whose threshold value is slightly lowered, this memory cell transistor is not turned on yet (the threshold value of the memory cell transistor of interest). Is still higher than the desired value), the decrease of the bit line potential does not occur. Immediately thereafter, when the other potential (-10 V) of the word line drive signal (WDP) is applied to the control gate, the accumulated charges are extracted again in the form of tunnel current from the floating gate of the memory cell transistor of interest. Then, the threshold value of the memory cell transistor of interest is further reduced by the amount of the extracted charges.

【0022】しきい値がさらに低下したメモリセルトラ
ンジスタに再びワード線駆動信号(WDP)の一方電位
(+3V)が与えられてこのメモリセルトランジスタが
オンすると(つまり注目メモリセルトランジスタのしき
い値が所望値まで低下すると)、オンした注目メモリセ
ルトランジスタのドレイン・ソース間を通じてビット線
電位が低下する。すると、その後にワード線駆動信号
(WDP)の他方電位(ー10V)がメモリセルトラン
ジスタのコントロールゲートに与えられても、そのフロ
ーティングゲートからトンネル電流による電荷放出は起
きないようになる(過消去防止)。この時点で、注目メ
モリセルトランジスタは、過消去にならずに正確に所望
のしきい値となるように消去されたことになる(第1の
目的達成)。
When one potential (+ 3V) of the word line drive signal (WDP) is applied again to the memory cell transistor whose threshold value is further lowered and this memory cell transistor is turned on (that is, the threshold value of the memory cell transistor of interest is (When it decreases to a desired value), the bit line potential decreases between the drain and the source of the turned-on target memory cell transistor. Then, even if the other potential (-10 V) of the word line drive signal (WDP) is applied to the control gate of the memory cell transistor thereafter, the floating gate does not discharge the charge due to the tunnel current (prevention of over-erase). ). At this point, the memory cell transistor of interest has been erased so as to have a desired threshold value accurately without overerasing (achieving the first object).

【0023】すなわち、この発明によれば、不揮発性半
導体記憶装置を構成する多数のメモリセルトランジスタ
各々のしきい値を全て、ワード線駆動信号(WDP)の
一方電位(たとえば+3V)に対応した所望値(+2.
5V)に収束させることができるから、メモリセルトラ
ンジスタのしきい値のばらつき幅は極めて小さなもの
(従来の1/3以下)になる。
That is, according to the present invention, all the threshold values of each of the memory cell transistors forming the nonvolatile semiconductor memory device are desired to correspond to one potential (for example, +3 V) of the word line drive signal (WDP). Value (+2.
Since it can be converged to 5 V), the variation width of the threshold voltage of the memory cell transistor becomes extremely small (1/3 or less of the conventional value).

【0024】上記第2の目的に係るこの発明の不揮発性
半導体記憶装置では、上記収束目標を与える一方電位と
して、複数のレベルを用意している。たとえばこの一方
電位を+4Vとすればメモリセルトランジスタのしきい
値はたとえば+3.5Vに収束し、たとえばこの一方電
位を+3Vとすればメモリセルトランジスタのしきい値
はたとえば+2.5Vに収束し、たとえばこの一方電位
を+2Vとすればメモリセルトランジスタのしきい値は
たとえば+1.5Vに収束する。この収束の結果得られ
るしきい値のばらつきは極めて小さいので、1つのメモ
リセルトランジスタに、たとえば3種類のしきい値デー
タ(+3.5V、+2.5V、+1.5V)すなわち多値
データをそれぞれ区別して格納できることになる。
In the non-volatile semiconductor memory device of the present invention according to the second object, a plurality of levels are prepared as one potential for giving the convergence target. For example, if the one potential is + 4V, the threshold of the memory cell transistor converges to + 3.5V, for example, if the one potential is + 3V, the threshold of the memory cell transistor converges to + 2.5V, for example. For example, if the potential on the one hand is + 2V, the threshold value of the memory cell transistor converges to + 1.5V, for example. Since the variation in the threshold value obtained as a result of this convergence is extremely small, for example, three types of threshold value data (+ 3.5V, + 2.5V, + 1.5V), that is, multi-valued data, are respectively stored in one memory cell transistor. It can be stored separately.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、この発明の不揮発性半導体
記憶装置(EEPROM)の構成および動作について、
図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The configuration and operation of a nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) according to the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は、この発明の一実施の形態に係るE
EPROMの要部を示す回路図である。同図において、
メモリセルアレイ1は、主ビット線BLa1を副ビット
線BLsa1へ選択的に接続するビット線選択トランジ
スタTsa1と、副ビット線BLsa1にドレインが接
続された不揮発性メモリセルトランジスタMa1および
Ma2と、メモリセルトランジスタMa1およびMa2
の共通ソース回路と副ビット線BLsa1との間に接続
されるビット線キャパシタCa1を含んでいる。不揮発
性メモリセルトランジスタMa1およびMa2は、それ
ぞれコントロールゲートおよびフローティングゲートを
備えたNチャネルMOSトランジスタ構造を持ち、それ
らのフローティングゲートに不揮発性の電荷情報が保持
される。
FIG. 1 shows an E according to an embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram which shows the principal part of EPROM. In the figure,
The memory cell array 1 includes a bit line selection transistor Tsa1 that selectively connects the main bit line BLa1 to the sub bit line BLsa1, non-volatile memory cell transistors Ma1 and Ma2 whose drains are connected to the sub bit line BLsa1, and memory cell transistors. Ma1 and Ma2
Includes a bit line capacitor Ca1 connected between the common source circuit and the sub bit line BLsa1. Each of the nonvolatile memory cell transistors Ma1 and Ma2 has an N-channel MOS transistor structure having a control gate and a floating gate, and the floating gate holds nonvolatile charge information.

【0027】ここで、副ビット線とは、メモリセルトラ
ンジスタのドレイン(あるいはソース)に接続される導
体線をいう。また、主ビット線とは、副ビット線にスイ
ッチ手段を介して接続される導体線をいう。
Here, the sub-bit line means a conductor line connected to the drain (or source) of the memory cell transistor. Further, the main bit line means a conductor line connected to the sub bit line via the switch means.

【0028】メモリセルアレイ1はさらに、主ビット線
BLb1を副ビット線BLsb1へ選択的に接続するビ
ット線選択トランジスタTsb1と、副ビット線BLs
b1にドレインが接続された不揮発性メモリセルトラン
ジスタMb1およびMb2と、メモリセルトランジスタ
Mb1およびMb2の共通ソース回路と副ビット線BL
sb1との間に接続されるビット線キャパシタCb1を
含んでいる。不揮発性メモリセルトランジスタMb1お
よびMb2もそれぞれコントロールゲートおよびフロー
ティングゲートを持ち、それらのフローティングゲート
に不揮発性の電荷情報が保持される。
The memory cell array 1 further includes a bit line selection transistor Tsb1 for selectively connecting the main bit line BLb1 to the sub bit line BLsb1 and a sub bit line BLs.
Non-volatile memory cell transistors Mb1 and Mb2 whose drains are connected to b1, common source circuit of memory cell transistors Mb1 and Mb2, and sub-bit line BL
It includes a bit line capacitor Cb1 connected to sb1. The non-volatile memory cell transistors Mb1 and Mb2 also have a control gate and a floating gate, respectively, and non-volatile charge information is held in these floating gates.

【0029】メモリセルトランジスタMa1、Ma2、
Mb1およびMb2の共通ソース回路は、ソース側選択
トランジスタTrs1を介して接地回路(あるいは負電
源Vss/0V回路)に選択的に接続される。
Memory cell transistors Ma1, Ma2,
The common source circuit of Mb1 and Mb2 is selectively connected to the ground circuit (or the negative power supply Vss / 0V circuit) via the source side selection transistor Trs1.

【0030】ビット線選択トランジスタTsa1および
Tsb1のゲートにはビット線選択ゲート線ST1が接
続され、ソース側選択トランジスタTrs1のゲートに
はソース側選択ゲート線SL1が接続される。また、メ
モリセルトランジスタMa1およびMb1のゲートには
ワード線W1が接続され、メモリセルトランジスタMa
2およびMb2のゲートにはワード線W2が接続され
る。
A bit line selection gate line ST1 is connected to the gates of the bit line selection transistors Tsa1 and Tsb1, and a source side selection gate line SL1 is connected to the gate of the source side selection transistor Trs1. The word line W1 is connected to the gates of the memory cell transistors Ma1 and Mb1.
A word line W2 is connected to the gates of 2 and Mb2.

【0031】ここで、各メモリセルトランジスタ(Ma
1〜Ma2/Mb1〜Mb2)の構成を具体的に例示す
ると、たとえば以下のようになる。
Here, each memory cell transistor (Ma
1 to Ma2 / Mb1 to Mb2) is specifically exemplified as follows.

【0032】*フローティングゲートは、3μmx1μ
mのサイズで、チャネルおよびソース/ドレインの一部
とゲート酸化膜を挟んで接している。
* The floating gate is 3 μm × 1 μ
It has a size of m and is in contact with a part of the channel and the source / drain with the gate oxide film interposed therebetween.

【0033】*チャネルのサイズは1μmx1μmであ
り、ゲート酸化膜の厚みは10nmである。
* The size of the channel is 1 μm × 1 μm, and the thickness of the gate oxide film is 10 nm.

【0034】*フローティングゲートとコントロールゲ
ートとの間の絶縁膜は、シリコン酸化膜換算で15nm
のONO膜(シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコ
ン酸化膜)で構成される。
* The insulating film between the floating gate and the control gate is 15 nm in terms of silicon oxide film.
Of ONO film (silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film).

【0035】ビット線選択トランジスタTsa1、メモ
リセルトランジスタMa1〜Ma2およびビット線キャ
パシタCa1はメモリセルブロック1aを構成し、ビッ
ト線選択トランジスタTsb1、メモリセルトランジス
タMb1〜Mb2およびビット線キャパシタCb1はメ
モリセルブロック1bを構成している。
The bit line selection transistor Tsa1, the memory cell transistors Ma1 and Ma2 and the bit line capacitor Ca1 form a memory cell block 1a, and the bit line selection transistor Tsb1, the memory cell transistors Mb1 and Mb2 and the bit line capacitor Cb1 are the memory cell block. It constitutes 1b.

【0036】なお図1では、分りやすくするために、各
メモリセルブロック中のメモリセルトランジスタ(Ma
1〜Ma2あるいはMb1〜Mb2)を2個にしてある
が、実際には各メモリセルブロックを構成するメモリセ
ルトランジスタの数はもっと多くすることができる(た
とえば1ブロックあたり256ないし1024個のメモ
リセルトランジスタ)。この場合、ワード線(W1〜W
2)の本数も実際のメモリセルトランジスタの数に対応
して増加する。
In FIG. 1, for the sake of clarity, the memory cell transistor (Ma) in each memory cell block is
1 to Ma2 or Mb1 to Mb2), the number of memory cell transistors constituting each memory cell block can be increased (for example, 256 to 1024 memory cells per block). Transistor). In this case, the word lines (W1-W
The number of 2) also increases corresponding to the actual number of memory cell transistors.

【0037】メモリセルブロック1aは、ビット線キャ
パシタCa1と副ビット線BLsa1の浮遊容量(寄生
容量)との合成容量(ビット線等価容量Co;100f
F〜300fF程度)を情報記憶手段とするDRAMの
機能を有している。すなわち、ビット線選択トランジス
タTsa1がオンしたときの主ビット線BLa1の電圧
でビット線等価容量Coを充電し、充電された容量Co
の電圧を周期的にリフレッシュしておけば、DRAMと
同じ動作原理により副ビット線BLsa1の容量Coに
情報を記憶できる。
The memory cell block 1a has a combined capacitance (bit line equivalent capacitance Co; 100f) of the bit line capacitor Ca1 and the stray capacitance (parasitic capacitance) of the sub bit line BLsa1.
It has the function of a DRAM having information storage means of about F to 300 fF). That is, the bit line equivalent capacitance Co is charged with the voltage of the main bit line BLa1 when the bit line selection transistor Tsa1 is turned on, and the charged capacitance Co is charged.
If the voltage is refreshed periodically, information can be stored in the capacitance Co of the sub bit line BLsa1 according to the same operation principle as the DRAM.

【0038】メモリセルブロック1bも、ビット線キャ
パシタCb1と副ビット線BLsb1の浮遊容量との合
成容量(100fF〜300fF程度のビット線等価容
量Co)を情報記憶手段とするDRAMの機能を有して
いる。すなわち、ビット線選択トランジスタTsb1が
オンしたときの主ビット線BLb1の電圧でビット線等
価容量Coを充電し、充電された容量Coの電圧を周期
的にリフレッシュすれば、DRAMと同じ動作原理によ
り副ビット線BLsb1の容量Coに情報を記憶でき
る。
The memory cell block 1b also has a DRAM function using the combined capacitance (bit line equivalent capacitance Co of about 100 fF to 300 fF) of the bit line capacitor Cb1 and the stray capacitance of the sub bit line BLsb1 as information storage means. There is. That is, if the bit line equivalent capacitance Co is charged with the voltage of the main bit line BLb1 when the bit line selection transistor Tsb1 is turned on, and the voltage of the charged capacitance Co is periodically refreshed, the sub operating principle is the same as that of the DRAM. Information can be stored in the capacitance Co of the bit line BLsb1.

【0039】以上のように副ビット線BLsa1(BL
sb1)のビット線等価容量Coをメモリセルキャパシ
タとするDRAMとして図1の構成を捕えると、主ビッ
ト線BLa1(BLb1)がDRAMのビット線に相当
し、ビット線選択ゲート線ST1がDRAMのワード線
に相当することになる。
As described above, the sub bit line BLsa1 (BL
When the configuration of FIG. 1 is captured as a DRAM in which the bit line equivalent capacitance Co of sb1) is used as a memory cell capacitor, the main bit line BLa1 (BLb1) corresponds to the bit line of the DRAM, and the bit line selection gate line ST1 is the word of the DRAM. It corresponds to a line.

【0040】主ビット線BLa1の上記DRAM構造
は、EEPROMとしてのメモリセルブロック1aに対
して相対的に高速な書込バッファとして機能する。ま
た、主ビット線BLb1の上記DRAM構造は、EEP
ROMとしてのメモリセルブロック1bに対して相対的
に高速な書込バッファとして機能する。
The DRAM structure of the main bit line BLa1 functions as a write buffer having a relatively high speed with respect to the memory cell block 1a as the EEPROM. Further, the DRAM structure of the main bit line BLb1 is EEP
It functions as a relatively high speed write buffer for the memory cell block 1b as a ROM.

【0041】なお、半導体製造技術の進歩によるメモリ
素子の微細化に伴って、副ビット線BLsa1/BLs
b1自身の浮遊容量(副ビット線とこの副ビット線が形
成された半導体領域との間に寄生する静電容量)は小さ
くなる傾向にあるが、この浮遊容量と多数のメモリセル
トランジスタ(Ma1〜Ma2/Mb1〜Mb2)のド
レイン・ソース間容量との和が100〜300fF以上
確保できる場合は、キャパシタCa1/Cb1を省略す
ることができる。
The sub-bit lines BLsa1 / BLs are becoming smaller along with the miniaturization of the memory device due to the progress of semiconductor manufacturing technology.
Although the stray capacitance of b1 itself (the electrostatic capacitance parasitic between the sub-bit line and the semiconductor region where the sub-bit line is formed) tends to be small, this stray capacitance and a large number of memory cell transistors (Ma1 to Ma1 When the sum of the drain-source capacitance of Ma2 / Mb1 to Mb2) is 100 to 300 fF or more, the capacitors Ca1 / Cb1 can be omitted.

【0042】図1はEEPROMの構成の一部を示して
おり、実際のメモリセルアレイは、より多くの主/副ビ
ット線、ワード線、選択ゲート線、選択トランジスタ、
メモリセルトランジスタその他を含んでいる。これらの
メモリセルトランジスタはマトリクス状に配列される。
このメモリセルマトリクスには、外部からのアドレス入
力に従って所定のメモリセルを特定するための行/列デ
コーダ回路(周辺回路)が接続されている。また複数の
主ビット線それぞれには、ビット線プリチャージ回路、
および特定したメモリセルトランジスタからその記憶デ
ータを読み取るためのセンスアンプが接続されている。
これら行/列デコーダ回路、プリチャージ回路およびセ
ンスアンプの構成は、一般的なDRAMにおいて周知の
ものである。
FIG. 1 shows a part of the configuration of the EEPROM, and the actual memory cell array has more main / sub bit lines, word lines, select gate lines, select transistors,
Includes memory cell transistors and others. These memory cell transistors are arranged in a matrix.
A row / column decoder circuit (peripheral circuit) for specifying a predetermined memory cell according to an address input from the outside is connected to the memory cell matrix. Also, for each of the plurality of main bit lines, a bit line precharge circuit,
A sense amplifier for reading the stored data from the specified memory cell transistor is connected.
The configurations of these row / column decoder circuits, precharge circuits and sense amplifiers are well known in general DRAMs.

【0043】副ビット線BLsa1はスイッチ回路5a
を介して電荷引抜完了検出回路4aに接続され、副ビッ
ト線BLsb1はスイッチ回路5bを介して電荷引抜完
了検出回路4bに接続される。電荷引抜完了検出回路4
aおよび4bは、それぞれ、正電源Vdd(+5V)側
にPチャネルMOSトランジスタT6を配し、負電源V
ss(0V)側にNチャネルMOSトランジスタT7を
配したCMOSインバータで構成される。
The sub bit line BLsa1 is provided with a switch circuit 5a.
Is connected to the charge extraction completion detecting circuit 4a via the switch, and the sub-bit line BLsb1 is connected to the charge extraction completion detecting circuit 4b via the switch circuit 5b. Charge extraction completion detection circuit 4
In each of a and 4b, a P-channel MOS transistor T6 is arranged on the positive power supply Vdd (+ 5V) side and a negative power supply V
It is composed of a CMOS inverter in which an N-channel MOS transistor T7 is arranged on the ss (0V) side.

【0044】電荷引抜完了検出回路4aは、スイッチ回
路5aが閉じた時点において副ビット線BLsa1の電
位がNチャネルMOSトランジスタT7のゲートしきい
値(たとえば+2.5V)より高い場合にVssレベル
(=0V)の出力Daを発生し、スイッチ回路5aが閉
じた時点において副ビット線BLsa1の電位がPチャ
ネルMOSトランジスタT6のゲートしきい値(たとえ
ば5Vー2.5V=+2.5V)より低い場合にVddレ
ベル(=5V)の出力Daを発生する。
The charge extraction completion detection circuit 4a has a Vss level (=) when the potential of the sub-bit line BLsa1 is higher than the gate threshold value of the N-channel MOS transistor T7 (for example, + 2.5V) at the time when the switch circuit 5a is closed. When the potential Da of the sub-bit line BLsa1 is lower than the gate threshold value of the P-channel MOS transistor T6 (for example, 5V-2.5V = + 2.5V) at the time when the switch circuit 5a is closed, the output Da is generated. The output Da of the Vdd level (= 5V) is generated.

【0045】すなわち、電荷引抜完了検出回路4aの出
力DaがVssレベル(=0V)の場合は副ビット線B
Lsa1に接続された注目メモリセルトランジスタMa
1(あるいはMa2)のフローティングゲートからの電
荷引き抜きが完了しておらず、出力DaがVddレベル
(=5V)に変化した時点で、副ビット線BLsa1に
接続された注目メモリセルトランジスタMa1(あるい
はMa2)のフローティングゲートからの電荷引き抜き
が完了したことが検出される。
That is, when the output Da of the charge extraction completion detection circuit 4a is at the Vss level (= 0V), the sub bit line B
Target memory cell transistor Ma connected to Lsa1
1 (or Ma2) charge extraction from the floating gate is not completed and the output Da changes to the Vdd level (= 5V), the memory cell transistor Ma1 (or Ma2) of interest connected to the sub-bit line BLsa1. It is detected that the electric charge extraction from the floating gate of the above) is completed.

【0046】同様に、電荷引抜完了検出回路4bの出力
DbがVssレベル(=0V)の場合は副ビット線BL
sb1に接続された注目メモリセルトランジスタMb1
(あるいはMb2)のフローティングゲートからの電荷
引き抜きが完了しておらず、出力DbがVddレベル
(=5V)に変化した時点で、副ビット線BLsb1に
接続された注目メモリセルトランジスタMb1(あるい
はMb2)のフローティングゲートからの電荷引き抜き
が完了したことが検出される。
Similarly, when the output Db of the charge extraction completion detecting circuit 4b is at the Vss level (= 0V), the sub bit line BL is generated.
Target memory cell transistor Mb1 connected to sb1
(Or Mb2) charge extraction from the floating gate is not completed, and when the output Db changes to the Vdd level (= 5V), the target memory cell transistor Mb1 (or Mb2) connected to the sub-bit line BLsb1. It is detected that the electric charge extraction from the floating gate of is completed.

【0047】ワード線W1およびW2は、ワード線スイ
ッチ回路3を介して、ワード線駆動パルス発生回路2の
出力回路に共通接続される。この回路2は、+3Vの正
電源とー10Vの負電源に接続されたCMOSインバー
タ(PチャネルトランジスタT2+Nチャネルトランジ
スタT3)と、その入力側の常オンPチャネルトランジ
スタT4 (そのゲート電位を制御すれば選択トランジ
スタとなる)と、このCMOSインバータの出力をその
入力側に正帰還させるNチャネルトランジスタT5 か
ら構成されている。
The word lines W1 and W2 are commonly connected to the output circuit of the word line drive pulse generation circuit 2 via the word line switch circuit 3. This circuit 2 includes a CMOS inverter (P-channel transistor T2 + N-channel transistor T3) connected to a positive power source of + 3V and a negative power source of -10V, and a normally-on P-channel transistor T4 on its input side (if its gate potential is controlled. And a N-channel transistor T5 for positively feeding back the output of this CMOS inverter to its input side.

【0048】ワード線駆動パルス発生回路2は、0Vと
+5Vの間で電位変化する入力WDSINの信号電位に
応じて+3Vとー10Vの間で電位変化するパルス出力
WDPOUTを発生する。
The word line drive pulse generation circuit 2 generates a pulse output WDPOUT whose potential changes between + 3V and -10V according to the signal potential of the input WDSIN whose potential changes between 0V and + 5V.

【0049】すなわち、ワード線駆動パルス発生回路2
は、図2(a)に示すような波形のワード線駆動信号入
力WDSINが与えられると、図2(b)に示すような
波形のワード線駆動パルス出力WDPOUTを発生す
る。この回路2は、図2(a)に示すような0V/+5
Vのパルスを図2(b)のような+3V/ー10Vのパ
ルスにレベルシフトする機能を持つ。
That is, the word line drive pulse generation circuit 2
When a word line drive signal input WDSIN having a waveform as shown in FIG. 2A is applied, generates a word line drive pulse output WDPOUT having a waveform as shown in FIG. 2B. This circuit 2 has 0V / + 5 as shown in FIG.
It has a function of level-shifting a V pulse to a + 3V / -10V pulse as shown in FIG.

【0050】図2(b)に示すような+3V/ー10V
のワード線駆動パルス出力WDPOUTは、ワード線ス
イッチ回路3がオンされているときにワード線W1およ
びW2に供給される。これにより、ワード線W1および
W2にコントロールゲートが接続された全てのメモリセ
ルトランジスタ(そのドレインに十分な副ビット線電位
が与えられているもの)を、+3V/ー10Vのワード
線駆動パルス出力WDPOUTにより所望のしきい値に
一括消去できるようになる(全ビット単位あるいはメモ
リブロック単位の一括消去フラッシュEEPROM動
作)。
+ 3V / -10V as shown in FIG. 2 (b)
The word line drive pulse output WDPOUT is supplied to the word lines W1 and W2 when the word line switch circuit 3 is turned on. As a result, all the memory cell transistors whose control gates are connected to the word lines W1 and W2 (the ones to which a sufficient sub-bit line potential is applied to their drains) are connected to the word line drive pulse output WDPOUT of + 3V / -10V. Thus, it becomes possible to collectively erase to a desired threshold value (all-bit-unit or memory-block-unit batch erase flash EEPROM operation).

【0051】次に、図3を参照して、図1のEEPRO
Mにおけるビット線選択トランジスタTsa1およびメ
モリセルトランジスタMa1の回路動作(消去/漏洩電
流補償)を説明する。ここで、図3(b)は図1のメモ
リ構成を簡略化した回路であり、その各部に印加される
電圧波形が図3(a)に示されている。
Next, referring to FIG. 3, the EEPRO of FIG.
The circuit operation (erase / leakage current compensation) of the bit line select transistor Tsa1 and the memory cell transistor Ma1 in M will be described. Here, FIG. 3B is a circuit obtained by simplifying the memory configuration of FIG. 1, and voltage waveforms applied to respective parts thereof are shown in FIG. 3A.

【0052】図3(b)において、主ビット線BLa1
はビット線選択トランジスタTsa1のドレイン・ソー
ス間を介してNチャネルMOS型メモリセルトランジス
タMa1のドレインに接続され、トランジスタMa1の
ドレイン・ソース間にビット線等価容量Coおよび漏洩
電流成分等価抵抗Roが並列接続されている。
In FIG. 3B, the main bit line BLa1
Is connected to the drain of the N-channel MOS type memory cell transistor Ma1 via the drain and source of the bit line selection transistor Tsa1, and the bit line equivalent capacitance Co and the leakage current component equivalent resistance Ro are connected in parallel between the drain and source of the transistor Ma1. It is connected.

【0053】ここで、ビット線等価容量Coは副ビット
線BLsa1の浮遊容量とビット線キャパシタCa1と
の合成値を示し、漏洩電流成分等価抵抗Roは副ビット
線BLsa1からメモリセルトランジスタMa1のソー
ス回路(Vss/0V)へ漏洩する電流の経路が持つ抵
抗値を示す。ここでは仮に、等価容量Coは1pF程度
のとし、等価抵抗Roは1000MΩ程度とする。
Here, the bit line equivalent capacitance Co indicates a combined value of the floating capacitance of the sub bit line BLsa1 and the bit line capacitor Ca1, and the leakage current component equivalent resistance Ro indicates the source circuit of the memory cell transistor Ma1 from the sub bit line BLsa1. The resistance value of the current path leaking to (Vss / 0V) is shown. Here, it is assumed that the equivalent capacitance Co is about 1 pF and the equivalent resistance Ro is about 1000 MΩ.

【0054】まず、不揮発性メモリセルトランジスタM
a1のしきい値電圧VTHが最初は6.5V以上あるも
のとして、消去動作から説明する(図11(b)参
照)。
First, the nonvolatile memory cell transistor M
The erase operation will be described assuming that the threshold voltage VTH of a1 is 6.5 V or more at the beginning (see FIG. 11B).

【0055】図3(a)の中段左側に示すような+5V
の電位をビット線選択ゲート線ST1に与えた状態で、
同図上段に示すような+5Vの電位を主ビット線BLa
1に与えると、トランジスタTsa1がオンし、副ビッ
ト線BLsa1がほぼ+5Vにプリチャージされる(電
位の基準0V=VssはメモリセルトランジスタMa1
のソース回路にとる)。
+ 5V as shown on the left side of the middle part of FIG.
While the potential of is applied to the bit line selection gate line ST1,
A potential of +5 V as shown in the upper part of the figure is applied to the main bit line BLa.
When set to 1, the transistor Tsa1 is turned on and the sub-bit line BLsa1 is precharged to approximately + 5V (potential reference 0V = Vss is the memory cell transistor Ma1).
Take the source circuit).

【0056】その後、図3(a)の中段左側中央寄りに
示すようにビット線選択ゲート線ST1の電位を0Vに
下げると、トランジスタTsa1がオフし、副ビット線
BLsa1は主ビット線BLa1から電気的に切り離さ
れてフローティング状態となる。この状態では、副ビッ
ト線BLsa1のプリチャージ電位+5Vは、微小容量
(1pF)である副ビット線等価容量Coに充電された
電荷により維持される。
After that, when the potential of the bit line selection gate line ST1 is lowered to 0V as shown in the middle of the left side of the middle of FIG. 3A, the transistor Tsa1 is turned off and the sub bit line BLsa1 is electrically connected to the main bit line BLa1. Are separated and become floating. In this state, the precharge potential + 5V of the sub bit line BLsa1 is maintained by the electric charge charged in the sub bit line equivalent capacitance Co which is a minute capacitance (1 pF).

【0057】続いて、ワード線W1を介してメモリセル
トランジスタMa1のコントロールゲートに、図3
(a)の下段左側中央寄りに示すようなワード線駆動パ
ルスが印加される。このパルスには、図1のワード線駆
動パルス発生回路2からの出力WDPOUTが用いられ
る。ここで、図3(a)下段のワード線駆動パルスがな
い期間(0V期間)は図1のスイッチ回路3がオフの期
間であり、このパルスが生じている期間はスイッチ回路
3がオンしている。
Then, the control gate of the memory cell transistor Ma1 is connected to the control gate of FIG.
A word line drive pulse as shown near the center on the left side of the lower part of (a) is applied. The output WDPOUT from the word line drive pulse generation circuit 2 of FIG. 1 is used for this pulse. Here, the period (0V period) in which there is no word line drive pulse in the lower part of FIG. 3A is a period in which the switch circuit 3 in FIG. 1 is off, and during the period in which this pulse is generated, the switch circuit 3 is on. There is.

【0058】スイッチ回路3のオンによりメモリセルト
ランジスタMa1のコントロールゲートに+3Vが短時
間(たとえば20μs)印加されるが、そのしきい値電
圧VTHは最初6.5V以上あると仮定したので、トラ
ンジスタMa1はオフしたままである。この時点で、等
価抵抗Roを介して流れる漏洩電流による副ビット線電
位降下がまだ無視できる状態であるとすれば、副ビット
線BLsa1のフローティング状態(+5V)が維持さ
れる。
When the switch circuit 3 is turned on, + 3V is applied to the control gate of the memory cell transistor Ma1 for a short time (for example, 20 μs), but it is assumed that the threshold voltage VTH is 6.5 V or more at first, so that the transistor Ma1 is used. Remains off. At this time, if the sub-bit line potential drop due to the leakage current flowing through the equivalent resistance Ro is still negligible, the sub-bit line BLsa1 is maintained in the floating state (+ 5V).

【0059】次にメモリセルトランジスタMa1のコン
トロールゲートにー10Vのワード線駆動パルスが短時
間(たとえば10μs)印加されると、ドレインが+5
VにプリチャージされているメモリセルトランジスタM
a1のフローティングゲートとドレイン間にトンネル電
流が流れる。このトンネル電流によりフローティングゲ
ートの電荷が若干引き抜かれ、その結果としてメモリセ
ルトランジスタMa1のしきい値電圧VTHが若干下が
る。
Next, when a word line drive pulse of -10 V is applied to the control gate of the memory cell transistor Ma1 for a short time (for example, 10 μs), the drain becomes +5.
Memory cell transistor M precharged to V
A tunnel current flows between the floating gate and drain of a1. Due to this tunnel current, the electric charge of the floating gate is slightly extracted, and as a result, the threshold voltage VTH of the memory cell transistor Ma1 is slightly decreased.

【0060】メモリセルトランジスタMa1のしきい値
電圧VTHが若干下がっても、それがワード線駆動パル
スの+3Vより大きい限り、メモリセルトランジスタM
a1はオンしない。
Even if the threshold voltage VTH of the memory cell transistor Ma1 is slightly lowered, as long as it is larger than + 3V of the word line drive pulse, the memory cell transistor M1 is reduced.
a1 does not turn on.

【0061】メモリセルトランジスタMa1がオンしな
い間でも、そのドレインに十分なプリチャージ電位が与
えられておれば、ー10Vのワード線駆動パルスが印加
される度に、そのフローティングゲートから少しずつ電
荷がトンネル電流の形で引き抜かれ、そのしきい値電圧
VTHが少しずつ漸次低下してくる。
Even if the memory cell transistor Ma1 is not turned on, if a sufficient precharge potential is applied to its drain, electric charges are gradually added from its floating gate every time a −10 V word line drive pulse is applied. It is extracted in the form of a tunnel current, and its threshold voltage VTH gradually decreases gradually.

【0062】ただし、メモリセルトランジスタMa1の
フローティングゲートに流れるトンネル電流および漏洩
電流成分等価抵抗Roに流れる漏洩電流によりビット線
等価容量Coの充電電圧(副ビット線プリチャージ電
位)も時間経過に伴って低下してくる。このプリチャー
ジ電位が低下し過ぎると(つまりメモリセルトランジス
タMa1のドレイン電位が低くなりすぎると)、たとえ
トランジスタMa1のコントロールゲートにー10Vが
印加されてもそのフローティングゲートにトンネル電流
が流れなくなる。そうすると、トランジスタMa1のし
きい値電圧VTHの漸次低下動作が、ワード線駆動パル
ス+3Vに対応した所望値(たとえば+2.5V)に達
する前に停止してしまう。
However, due to the tunnel current flowing through the floating gate of the memory cell transistor Ma1 and the leakage current flowing through the leakage current component equivalent resistance Ro, the charging voltage (sub-bit line precharge potential) of the bit line equivalent capacitance Co also changes with time. It is decreasing. If the precharge potential is too low (that is, the drain potential of the memory cell transistor Ma1 is too low), even if -10V is applied to the control gate of the transistor Ma1, the tunnel current will not flow to the floating gate. Then, the operation of gradually decreasing the threshold voltage VTH of the transistor Ma1 is stopped before the desired value (for example, + 2.5V) corresponding to the word line drive pulse + 3V is reached.

【0063】そこで、上記副ビット線プリチャージ電位
の低下を防止するために、図3の構成では、ワード線駆
動パルス出力WDPOUTをワード線W1に印加してい
る期間中、間欠的にビット線選択トランジスタTsa1
を瞬間的にオンさせて、主ビット線BLa1からフロー
ティング状態の副ビット線BLsa1に小量の電荷注入
を行なっている。
Therefore, in order to prevent the sub-bit line precharge potential from decreasing, in the configuration of FIG. 3, bit line selection is intermittently performed during the period in which the word line drive pulse output WDPOUT is applied to the word line W1. Transistor Tsa1
Is momentarily turned on to inject a small amount of charges from the main bit line BLa1 to the sub bit line BLsa1 in the floating state.

【0064】すなわち、フローティング状態の副ビット
線BLsa1の電位がある程度低下する頃合を見計らっ
て図1のスイッチ回路3をオフし、図3(a)の下段中
央に示すように、ワード線駆動パルス出力WDPOUT
のワード線W1への印加を中断する(中断期間は、パル
スWDPOUTの1周期30μs以下、たとえば7μs
程度にする)。そして図3(a)の中段中央に示すよう
に、ワード線駆動パルス出力WDPOUTの中断期間中
(7μs)にビット線選択ゲート線ST1に+5Vの短
いパルス(たとえば前後に2μsの時間的なスペースを
持たせた幅3μsのパルス)を与えてビット線選択トラ
ンジスタTsa1を一瞬オンさせ、電位が低下した副ビ
ット線BLsa1を+5Vのフルプリチャージ状態に戻
す。
That is, when the potential of the sub-bit line BLsa1 in the floating state drops to some extent, the switch circuit 3 of FIG. 1 is turned off, and as shown in the center of the lower stage of FIG. WDPOUT
Is applied to the word line W1 (interruption period is 30 μs or less for one cycle of the pulse WDPOUT, for example, 7 μs).
To a degree). Then, as shown in the center of the middle part of FIG. 3A, a short pulse of +5 V (for example, a time space of 2 μs before and after is applied to the bit line selection gate line ST1 during the interruption period (7 μs) of the word line drive pulse output WDPOUT. The applied pulse having a width of 3 μs) is applied to momentarily turn on the bit line selection transistor Tsa1, and the sub bit line BLsa1 whose potential has dropped is returned to the full precharge state of + 5V.

【0065】上述した図3(a)中段/下段に示すよう
なパルスの組み合わせによって、たとえビット線漏洩電
流があってもフローティング状態の副ビット線BLsa
1の電位(+5V前後)を確保する。その上で、ワード
線駆動パルス出力WDPOUTのー10Vの反復印加に
より、メモリセルトランジスタMa1のフローティング
ゲートから少しずつ電荷を引き抜いて行く。
By the combination of the pulses shown in the middle / lower part of FIG. 3A, the sub-bit line BLsa in the floating state even if there is a bit line leakage current.
Secure a potential of 1 (around + 5V). Then, by repeatedly applying −10 V of the word line drive pulse output WDPOUT, charges are gradually extracted from the floating gate of the memory cell transistor Ma1.

【0066】上記電荷引き抜きの結果メモリセルトラン
ジスタMa1のしきい値電圧VTHが所望値(+2.5
V)まで下がると、その直後のワード線駆動パルス出力
WDPOUTの+3VによりメモリセルトランジスタM
a1がオンし、副ビット線BLsa1の電位が0Vに低
下する。そうすると、それ以降はメモリセルトランジス
タMa1のフローティングゲートからの電荷引き抜きは
停止し、メモリセルトランジスタMa1のしきい値電圧
VTHは正確に所望値+2.5Vとなる(これがメモリ
セルトランジスタMa1の消去状態)。
As a result of the above charge extraction, the threshold voltage VTH of the memory cell transistor Ma1 is the desired value (+2.5).
V), the word line drive pulse output WDPOUT + 3V immediately thereafter causes the memory cell transistor M
a1 turns on, and the potential of the sub-bit line BLsa1 drops to 0V. Then, after that, the charge extraction from the floating gate of the memory cell transistor Ma1 is stopped, and the threshold voltage VTH of the memory cell transistor Ma1 becomes exactly the desired value + 2.5V (this is the erased state of the memory cell transistor Ma1). .

【0067】このメモリセルトランジスタMa1の消去
終了は、副ビット線BLsa1に接続された図1の電荷
引抜完了検出回路4aにより検出される(Da=”
1”)。この消去終了が検出された後は、図3(a)中
段中央の3μs幅パルスの印加も停止する。
Completion of erasing of the memory cell transistor Ma1 is detected by the charge extraction completion detecting circuit 4a of FIG. 1 connected to the sub bit line BLsa1 (Da = ").
1 "). After the end of erasing is detected, the application of the 3 μs width pulse at the center of the middle stage of FIG. 3A is also stopped.

【0068】以上の消去動作を、図1のメモリセルブロ
ック1aのメモリセルトランジスタ全て(Ma1〜Ma
2)について同時に行なえば、ブロック単位の一括消去
(フラッシュ消去)が実現する。この消去動作を全ての
メモリセルブロックに対して同時に行なえば、メモリチ
ップ単位の一括消去が実現する。この消去動作を個々の
メモリセルトランジスタに対して順次行なえば、ビット
単位の消去が実現する。
The above erase operation is performed for all the memory cell transistors (Ma1 to Ma) of the memory cell block 1a of FIG.
If 2) is performed at the same time, batch erase (flash erase) in block units is realized. If this erasing operation is simultaneously performed for all memory cell blocks, batch erasing in memory chip units is realized. If this erase operation is sequentially performed for each memory cell transistor, bit-by-bit erase is realized.

【0069】いずれの消去動作の場合も、消去動作中の
副ビット線電位は所定値(+5V前後)に維持され、か
つ所定ワード線電位(+3V)と逐次比較されながらメ
モリセルトランジスタのフローティングゲートから電荷
引き抜きが漸次行なわれるので、全てのメモリセルトラ
ンジスタのしきい値電圧VTHを所望値(+2.5V)
に正確に収束させることができる。
In any erase operation, the sub-bit line potential during the erase operation is maintained at a predetermined value (around + 5V), and is sequentially compared with the predetermined word line potential (+ 3V) to change from the floating gate of the memory cell transistor. Since the electric charge is gradually extracted, the threshold voltage VTH of all the memory cell transistors is set to a desired value (+ 2.5V).
Can be accurately converged to.

【0070】しかも、この収束動作はワード線駆動パル
ス出力WDPOUTの精々10パルス(1パルス30μ
sとして長くても300μs程度)で完了できるので、
ブロック単位あるいはメモリチップ単位のフラッシュ消
去を高速(300μs以内)に行なうことができる。
Moreover, this convergence operation is performed at most 10 pulses (1 pulse 30 μ) of the word line drive pulse output WDPOUT.
Since it can be completed in about 300 μs at the longest as s,
Flash erasing in block units or memory chip units can be performed at high speed (within 300 μs).

【0071】次に、メモリセルトランジスタMa1のし
きい値電圧VTHが所望値より低い(たとえば+2V)
場合における過消去防止のメカニズムを説明する。
Next, the threshold voltage VTH of the memory cell transistor Ma1 is lower than a desired value (for example, + 2V).
The mechanism for preventing overerasure in such a case will be described.

【0072】まず、しきい値電圧VTHが所望値よりも
高い場合と同様に、メモリセルトランジスタMa1のソ
ース線の電位Vssを接地電位0Vとし、ビット線選択
トランジスタTsa1をオンさせて副ビット線BLsa
1の電位を+5Vにプリチャージしてからビット線選択
トランジスタTsa1をオフ状態とし、副ビット線BL
sa1を+5Vのフローティング状態にする。この場
合、ビット線等価容量Coは充電された状態となってい
る。
First, similarly to the case where the threshold voltage VTH is higher than a desired value, the potential Vss of the source line of the memory cell transistor Ma1 is set to the ground potential 0V, the bit line selection transistor Tsa1 is turned on, and the sub bit line BLsa is turned on.
After precharging the potential of 1 to + 5V, the bit line selection transistor Tsa1 is turned off, and the sub bit line BL
The sa1 is brought into a floating state of + 5V. In this case, the bit line equivalent capacitance Co is in a charged state.

【0073】続いて、ワード線W1に図3(a)の下段
に示すようなワード線駆動パルスを印加する。しきい値
電圧VTHが所望値より低い(+2V)状態のメモリセ
ルトランジスタMa1のドレインは副ビット線プリチャ
ージ電位(+5V)となっているので、そのコントロー
ルゲートに+3Vのパルスが印加されると、メモリセル
トランジスタMa1はオンする。すると、このメモリセ
ルトランジスタのドレイン・ソース間にチャネル電流が
流れ、ビット線等価容量Coが放電してドレイン電圧が
低下する。そうすると、メモリセルトランジスタMa1
のコントロールゲートに−10Vのパルスが印加されて
も、フローティングゲートとドレイン間にトンネル電流
は流れなくなる。このためもともとしきい値電圧VTH
の低いメモリセルトランジスタMa1のフローティング
ゲートからさらに電荷が引き抜かれることはなく、過消
去が防止される。
Then, a word line drive pulse as shown in the lower part of FIG. 3A is applied to the word line W1. When the threshold voltage VTH is lower than the desired value (+ 2V), the drain of the memory cell transistor Ma1 has the sub-bit line precharge potential (+ 5V). Therefore, when a pulse of + 3V is applied to its control gate, The memory cell transistor Ma1 is turned on. Then, a channel current flows between the drain and source of the memory cell transistor, the bit line equivalent capacitance Co is discharged, and the drain voltage is lowered. Then, the memory cell transistor Ma1
Even if a pulse of -10V is applied to the control gate of, the tunnel current does not flow between the floating gate and the drain. Therefore, the threshold voltage VTH is originally
The charge is not further extracted from the floating gate of the memory cell transistor Ma1 having a low memory cell, and overerasure is prevented.

【0074】なお、しきい値電圧VTHが所望値(+
2.5V)より低い(+2V)メモリセルトランジスタ
については、その後データ”0”の書き込みがなされフ
ローティングゲートに電荷が注入されてしきい値電圧V
THが高く(+6.5V以上)なった後にワード線駆動
パルス出力WDPOUTが10パルス印加されると、そ
のしきい値電圧VTHは所望値(+2.5V)に収束す
る。
The threshold voltage VTH is the desired value (+
For memory cell transistors lower than (2.5V) (+ 2V), data "0" is then written, charges are injected into the floating gate, and the threshold voltage V
When 10 pulses of the word line drive pulse output WDPOUT are applied after TH becomes high (+6.5 V or more), the threshold voltage VTH converges to a desired value (+2.5 V).

【0075】このように、この発明のEEPROMで
は、もともとのしきい値電圧VTHが所望値よりも高い
メモリセルトランジスタについてはそのしきい値電圧V
THを所望値に収束させる一方で、もともとのしきい値
電圧VTHが所望値以下メモリセルトランジスタについ
てはそのフローティングゲートから電子を引き抜かない
ようにしている。
As described above, in the EEPROM of the present invention, the threshold voltage VTH of a memory cell transistor whose original threshold voltage VTH is higher than a desired value is set.
While TH is converged to a desired value, electrons are not extracted from the floating gate of a memory cell transistor whose original threshold voltage VTH is a desired value or less.

【0076】このため、たとえしきい値電圧VTHが異
なる値にばらついている複数のメモリセルトランジスタ
を同時に一括消去したとしても過剰消去となるメモリセ
ルが生じることはなく、ほぼ全てのメモリセルトランジ
スタのしきい値電圧VTHを所望値に正確に収束させる
ことができる。したがって、従来行われていた、時間の
かかる「消去前書込動作を伴う不揮発性メモリのしきい
値揃え操作」がこの発明では不要となる。
Therefore, even if a plurality of memory cell transistors having different threshold voltages VTH are simultaneously erased at the same time, no memory cells will be over-erased, and almost all memory cell transistors will not be erased. The threshold voltage VTH can be accurately converged to a desired value. Therefore, the time-consuming "threshold alignment operation of the non-volatile memory accompanied by the write operation before erasure" which has been conventionally performed is unnecessary in the present invention.

【0077】以上の説明ではワード線電圧VW=3Vで
書込しきい値VTH=2.5Vとしたが、このしきい値
は別の値を取ることも可能である。たとえば、VW=3
VでVTH=3.7V、VW=2VでVTH=3.0V、
VW=1VでVTH=2.3Vのようにすることもでき
る。
In the above description, the word line voltage VW = 3V and the write threshold value VTH = 2.5V have been described, but this threshold value can take another value. For example, VW = 3
VTH = 3.7V, VW = 2V and VTH = 3.0V,
It is also possible to set VW = 1V and VTH = 2.3V.

【0078】なお、ワード線駆動パルスWDPOUTが
印加されるメモリセルトランジスタが繋がっているビッ
ト線は、このトランジスタにパルスWDPOUTが印加
される前にフローティング状態(たとえば+5Vにプリ
チャージされた状態)に設定される。こうすると、その
後、このトランジスタのゲートしきい値をパルスWDP
OUTの一方電位(例えば+3V)に対応した所定値
(たとえばVTH=3.7V)に収束させることができ
る。
The bit line connected to the memory cell transistor to which the word line drive pulse WDPOUT is applied is set to a floating state (precharged to + 5V, for example) before the pulse WDPOUT is applied to this transistor. To be done. Then, the gate threshold value of this transistor is pulsed by WDP.
It can be converged to a predetermined value (for example, VTH = 3.7V) corresponding to one potential of OUT (for example, + 3V).

【0079】すなわち、メモリセルトランジスタのゲー
トに交流電圧のような変動電圧を印加することでこのト
ランジスタのしきい値を調整する機能に関していえば、
次のことが言える。ビット線のフローティング状態を予
め実現してから1以上のメモリセルトランジスタのゲー
トに交流電圧を所定期間(あるいは所定サイクル数)印
加した後は、これらのメモリセルトランジスタのしきい
値が自動的あるいは一義的に所望値に調整される。
That is, regarding the function of adjusting the threshold value of the memory cell transistor by applying a fluctuating voltage such as an alternating voltage to the gate of the transistor,
The following can be said. After applying the AC voltage to the gates of one or more memory cell transistors for a predetermined period (or a predetermined number of cycles) after realizing the floating state of the bit lines in advance, the threshold values of these memory cell transistors are automatically or uniquely determined. Is adjusted to a desired value.

【0080】このような1以上のメモリセルトランジス
タに対する「しきい値自動調整機能」の効果を最大限に
発揮するために、ビット線を「フローティング状態にす
る」ことが好ましい。このことは、しかしながら、ビッ
ト線を「フローティング状態にしない」実施態様を排除
するものではない。たとえば、等価的に高抵抗な素子あ
るいは回路を通じてビット線が特定電位の回路に接続さ
れた実施態様でも良い。
In order to maximize the effect of the "threshold automatic adjustment function" for one or more memory cell transistors, it is preferable to "set the bit line in a floating state". This, however, does not preclude the "not floating" embodiment of the bit line. For example, an embodiment in which the bit line is connected to a circuit having a specific potential through an equivalently high resistance element or circuit may be used.

【0081】ワード線駆動パルスWDPOUTが印加さ
れるメモリセルトランジスタ(Ma1、Mb1など)の
ビット線をフローティング状態(プリチャージ状態)に
設定するには、副ビット線と主ビット線との間に設けら
れたトランジスタ(Tsa1、Tsb1など)を一時的
にオフさせればよい。あるいは、このトランジスタ(M
a1、Mb1など)の共通ソース回路と接地回路Vss
(0V)との間に設けられたトランジスタ(Trs1な
ど)を一時的にオフさせても、ワード線駆動パルスWD
POUTが印加されるメモリセルトランジスタ(Ma
1、Mb1など)のビット線をフローティング状態(プ
リチャージ状態)に設定できる。
To set the bit line of the memory cell transistor (Ma1, Mb1 etc.) to which the word line drive pulse WDPOUT is applied to the floating state (precharge state), it is provided between the sub bit line and the main bit line. The transistors (Tsa1, Tsb1, etc.) that have been selected may be temporarily turned off. Alternatively, this transistor (M
common source circuit (a1, Mb1, etc.) and ground circuit Vss
Even if a transistor (Trs1 or the like) provided between the word line drive pulse WD and
A memory cell transistor (Ma) to which POUT is applied
1 and Mb1) can be set to a floating state (precharge state).

【0082】メモリセルトランジスタ(Ma1など)の
ドレイン側(副ビット線BLsa1など)を例えば+5
Vにプリチャージ(帯電)させたあと、このドレイン側
はフローティング状態またはフローティング状態とみな
せる状態に設定される。ここで、フローティング状態と
みなせる状態とは、短時間なら実質的にフローティング
状態にあるものをいう。具体的に例示すれば、メモリセ
ルトランジスタのドレイン側が、高抵抗(実質的に無限
大とみなせるような高抵抗も含む)を介して、所定の電
源回路(たとえば+5VのVdd回路)に繋がっている
状態を、フローティング状態とみなせる状態とする。
The drain side (sub-bit line BLsa1 etc.) of the memory cell transistor (Ma1 etc.) is, for example, +5.
After being precharged to V, the drain side is set to a floating state or a state that can be regarded as a floating state. Here, the state that can be regarded as a floating state means a state that is substantially in a floating state for a short time. To give a concrete example, the drain side of the memory cell transistor is connected to a predetermined power supply circuit (for example, a + 5V Vdd circuit) via a high resistance (including a high resistance that can be regarded as substantially infinite). The state can be regarded as a floating state.

【0083】上記フローティング状態にあるドレイン側
電位は、一旦低下すると所定期間は上昇しない。一方、
上記フローティング状態とみなせる状態にあるドレイン
側電位は、ドレイン側電位が一旦低下したあと、少なく
ともある短時間は、電位上昇が無視し得る範囲にとどま
る。
The drain side potential in the floating state does not rise for a predetermined period once it drops. on the other hand,
The drain-side potential that can be regarded as the floating state is in a range where the potential increase can be ignored for at least a certain short time after the drain-side potential once decreases.

【0084】ここで、図1あるいは図3(b)に示すD
RAM型記憶装置の、消去/書込/読出/リフレッシュ
動作を簡単にまとめておく。
Here, D shown in FIG. 1 or FIG.
The erase / write / read / refresh operations of the RAM type memory device will be briefly summarized.

【0085】「消去動作」 (1)消去の対象となる1以上のメモリセルトランジス
タ(たとえばMa1〜Ma2/Mb1〜Mb2)を含む
DRAMセル部分(副ビット線BLsa1/BLsb
1)の行(ゲート線ST1)と列(ビット線BLa1/
BLb1)を、図示しない行/列デコーダで指定して、
選択トランジスタ(Tsa1/Tsb1)をオンにす
る。これにより該当DRAMセル部分(副ビット線BL
sa1/BLsb1)が、+5Vにプリチャージされ
る。
"Erase Operation" (1) DRAM cell portion (sub-bit lines BLsa1 / BLsb) including one or more memory cell transistors (for example, Ma1 to Ma2 / Mb1 to Mb2) to be erased
1) row (gate line ST1) and column (bit line BLa1 /
BLb1) is designated by a row / column decoder (not shown),
The selection transistor (Tsa1 / Tsb1) is turned on. As a result, the corresponding DRAM cell portion (sub-bit line BL
sa1 / BLsb1) is precharged to + 5V.

【0086】(2)消去対象の1以上のメモリセルトラ
ンジスタ(Ma1〜Ma2/Mb1〜Mb2)のドレイ
ン(副ビット線BLsa1/BLsb1)を+5Vにプ
リチャージした状態で、消去対象の1以上のメモリセル
トランジスタ(Ma1〜Ma2/Mb1〜Mb2)のコ
ントロールゲート(ワード線W1/W2)に、図2
(b)に示すような消去用ワード線駆動パルスWDPO
UTを印加する。これにより、消去対象のメモリセルト
ランジスタ(Ma1〜Ma2/Mb1〜Mb2)それぞ
れのしきい値を、所望の値(たとえば+2.5V)に収
束させる(全ビット一括消去;フラッシュEEPROM
動作)。この全ビット一括消去により、全てのメモリセ
ルトランジスタは、たとえばデータ”1”(しきい値
2.5V相当)で書き潰されることになる。
(2) One or more memories to be erased while the drains (sub-bit lines BLsa1 / BLsb1) of one or more memory cell transistors (Ma1 to Ma2 / Mb1 to Mb2) to be erased are precharged to + 5V. The control gates (word lines W1 / W2) of the cell transistors (Ma1 to Ma2 / Mb1 to Mb2) are connected to the control gates shown in FIG.
Erase word line drive pulse WDPO as shown in FIG.
Apply UT. As a result, the threshold values of the memory cell transistors (Ma1 to Ma2 / Mb1 to Mb2) to be erased are converged to desired values (for example, +2.5 V) (all-bit batch erase; flash EEPROM).
motion). By this batch erasing of all bits, all memory cell transistors are written with data "1" (corresponding to a threshold value of 2.5 V), for example.

【0087】「書込動作(消去後)」 (1)書込の対象となるメモリセルトランジスタ(たと
えばMa1)を含むDRAMセル部分(副ビット線BL
sa1の等価容量Co)の行(ゲート線ST1)と列
(ビット線BLa1)を、図示しない行/列デコーダで
指定して、選択トランジスタ(Tsa1)をオンにする
(メモリの電源電圧が+5Vの場合、選択トランジスタ
Tsa1のゲートにはたとえば+7Vが印加される)。
これにより該当DRAMセル部分の容量Coが、書込デ
ータ(”1”または”0”に対応する電圧;”1”デー
タはたとえば0V相当、”0”データはたとえば+5V
相当)に充電される。
"Write Operation (After Erase)" (1) DRAM cell portion (sub-bit line BL) including a memory cell transistor (for example, Ma1) to be written
The row (gate line ST1) and the column (bit line BLa1) of the equivalent capacitance Co of sa1 are designated by a row / column decoder (not shown) to turn on the selection transistor (Tsa1) (when the power supply voltage of the memory is + 5V). In this case, + 7V, for example, is applied to the gate of the selection transistor Tsa1).
As a result, the capacitance Co of the corresponding DRAM cell portion is a voltage corresponding to the write data ("1" or "0";"1" data corresponds to 0 V, "0" data corresponds to +5 V, for example).
Is charged).

【0088】(2)書込対象のメモリセルトランジスタ
(Ma1)のドレイン(副ビット線BLsa1)を書込
用電圧(等価容量Coの充電電圧)とし、このメモリセ
ルトランジスタ(Ma1)のコントロールゲート(ワー
ド線W1)に書き込み用高電圧(たとえば+6V)を印
加して、書込用電圧に対応したホット・エレクトロンを
メモリセルトランジスタ(Ma1)のフローティングゲ
ートに注入する。これにより、DRAMセル部分(副ビ
ット線BLsa1)を書込バッファとした、書込対象メ
モリセルトランジスタ(Ma1)への書き込みが行なわ
れる。
(2) The drain (sub-bit line BLsa1) of the memory cell transistor (Ma1) to be written is used as the write voltage (charging voltage of the equivalent capacitance Co), and the control gate (of the memory cell transistor (Ma1) ( A high voltage for writing (for example, +6 V) is applied to the word line W1) to inject hot electrons corresponding to the writing voltage into the floating gate of the memory cell transistor (Ma1). As a result, writing is performed to the write target memory cell transistor (Ma1) using the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) as a write buffer.

【0089】すなわち、副ビット線容量Coに蓄えられ
た書込データが”0”(副ビット線BLsa1=+5
V)なら書込対象メモリセルトランジスタ(Ma1)の
フローティングゲートにホット・エレクトロンを注入し
てそのしきい値をたとえば6.5V以上にし、書込デー
タが”1”(副ビット線BLsa1=0V)ならホット
・エレクトロン注入をせずに書込対象メモリセルトラン
ジスタ(Ma1)のしきい値を消去時の2.5Vのまま
とする。
That is, the write data stored in the sub bit line capacitance Co is "0" (sub bit line BLsa1 = + 5).
If V), hot electrons are injected into the floating gate of the write target memory cell transistor (Ma1) to raise its threshold value to, for example, 6.5 V or more, and the write data is "1" (sub bit line BLsa1 = 0 V). Then, the hot electron injection is not performed and the threshold value of the memory cell transistor (Ma1) to be written is kept at 2.5 V at the time of erasing.

【0090】「読出動作」 (1)読出の対象となるメモリセルトランジスタ(たと
えばMa1)を含むDRAMセル部分(副ビット線BL
sa1の等価容量Co)の行(ゲート線ST1)と列
(ビット線BLa1)を、図示しない行/列デコーダで
指定して、選択トランジスタ(Tsa1)をオンにす
る。これにより、DRAMセル部分(副ビット線BLs
a1)の電位は、読出対象メモリセルトランジスタ(M
a1)への電子(ホット・エレクトロン)注入が起きな
い程度の低電圧(たとえば+1〜2V)にプリチャージ
される。そうするために、読出時の列(ビット線BLa
1)電位は低め(たとえば+2.5V)に設定される。
"Read Operation" (1) A DRAM cell portion (sub bit line BL) including a memory cell transistor (eg, Ma1) to be read.
A row (gate line ST1) and a column (bit line BLa1) of the equivalent capacitance Co of sa1 are designated by a row / column decoder (not shown) to turn on the selection transistor (Tsa1). As a result, the DRAM cell portion (sub-bit line BLs
The potential of a1) is the memory cell transistor (M
It is precharged to a low voltage (for example, +1 to 2 V) such that electrons (hot electrons) are not injected into a1). To do so, the column (bit line BLa
1) The potential is set low (for example, + 2.5V).

【0091】(2)読出対象のメモリセルトランジスタ
(Ma1)のコントロールゲート(ワード線W1)の電
位を、データ”0”(しきい値+6.5V)とデータ”
1”(しきい値+2.5V)の中間電位(+4V前後)
に設定する。
(2) The potential of the control gate (word line W1) of the memory cell transistor (Ma1) to be read is set to data "0" (threshold value + 6.5V) and data "
Intermediate potential of 1 "(threshold value + 2.5V) (around + 4V)
Set to.

【0092】ここで、読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)に格納されたデータが”0”ならこのトラ
ンジスタ(Ma1)はオフしたままなのでDRAMセル
部分(副ビット線BLsa1)の電位は設定された電位
(+1〜2V)にある。この電位は副ビット線BLsa
1に接続されたセンスアンプ(図示せず)により検知さ
れ、データ”0”として外部へ読み出される。
If the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "0", this transistor (Ma1) remains off and the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is set. It is at the electric potential (+1 to 2 V). This potential is the sub-bit line BLsa
It is detected by a sense amplifier (not shown) connected to 1, and is read out as data "0".

【0093】また、読出対象のメモリセルトランジスタ
(Ma1)に格納されたデータが”1”ならこのトラン
ジスタ(Ma1)がオンする(メモリセル電流が流れ
る)のでDRAMセル部分(副ビット線BLsa1)の
電位はほぼ0Vに低下する。この略0V電位は副ビット
線BLsa1に接続されたセンスアンプ(図示せず)に
より検知され、データ”1”として外部へ読み出され
る。
If the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "1", this transistor (Ma1) is turned on (the memory cell current flows), so that the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is The potential drops to almost 0V. This approximately 0V potential is detected by a sense amplifier (not shown) connected to the sub bit line BLsa1 and is read out as data "1" to the outside.

【0094】「リフレッシュ動作」 (1)DRAMセル部分(副ビット線BLsa1)の容
量Coに格納された電圧情報(高電圧/低電圧)は、周
期的に図示しないセンスアンプにより読み出される。
"Refresh Operation" (1) The voltage information (high voltage / low voltage) stored in the capacitance Co of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is periodically read by a sense amplifier (not shown).

【0095】(2)センスアンプは、副ビット線BLs
a1の高電圧情報(書込時+5V、読出時は+1〜2
V)を検知すると同時に、検知した電圧と同じ電圧で副
ビット線BLsa1を再充電する。同様に、センスアン
プは、副ビット線BLsa1の低電圧情報(0V)を検
知すると同時に、検知した電圧と同じ電圧で副ビット線
BLsa1を再充電する。
(2) The sense amplifier uses the sub bit line BLs.
High voltage information of a1 (+ 5V for writing, + 1-2 for reading)
At the same time that V) is detected, the sub-bit line BLsa1 is recharged with the same voltage as the detected voltage. Similarly, the sense amplifier detects the low voltage information (0 V) of the sub bit line BLsa1 and, at the same time, recharges the sub bit line BLsa1 with the same voltage as the detected voltage.

【0096】以上のようにして、DRAMセル部分(副
ビット線BLsa1)に格納された電圧情報が、データ
の読出時に、あるいは所定のリフレッシュ周期毎に、リ
フレッシュされる(これは周知のDRAMのリフレッシ
ュ動作と同じである)。これにより、DRAMセル部分
の情報(容量Coに充電された電圧情報)は、外部装置
により書き換えられない限り、あるいは装置の電源がオ
フされない限り、維持される。
As described above, the voltage information stored in the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is refreshed at the time of reading data or at every predetermined refresh cycle (this is a well-known DRAM refresh). The behavior is the same). As a result, the information on the DRAM cell portion (information on the voltage charged in the capacitor Co) is maintained unless it is rewritten by an external device or the power of the device is turned off.

【0097】次に、この発明の第2の実施の形態に係る
不揮発性半導体記憶装置について、図4を参照して説明
する。図4の実施の形態の構成は、ワード線駆動パルス
発生回路2aの構成が図1のワード線駆動パルス発生回
路2と異なる点以外は同一であるので、同一部分の説明
は省略する。
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the embodiment of FIG. 4 is the same as that of the word line drive pulse generation circuit 2a of FIG. 1 except that the configuration of the word line drive pulse generation circuit 2a is the same, and the description of the same portions will be omitted.

【0098】ワード線駆動パルス発生回路2aは、トラ
ンジスタT8+T9からなるCMOSインバータ6と、
トランジスタT10+T11からなるCMOSインバー
タ7と、トランジスタT12+T13からなるCMOS
インバータ8と、インバータI1 ,I2およびキャパ
シタC1の直列回路からなるスピードアップ回路9(C
MOSインバータ8の入力パルスの立ち上がり/立ち下
がり速度を速める)と、常オンのトランジスタT14
(ゲート電位を制御すれば選択トランジスタとなる)
と、正帰還トランジスタT15とからなり、トランジス
タT11とトランジスタT12のドレイン同志が接続さ
れ、CMOSインバータ6の入力端子に接続され、その
接続点に0Vが印加されている。
The word line drive pulse generation circuit 2a includes a CMOS inverter 6 composed of transistors T8 + T9,
CMOS inverter 7 composed of transistors T10 + T11 and CMOS composed of transistors T12 + T13
A speed-up circuit 9 (C including an inverter 8 and a series circuit of inverters I1 and I2 and a capacitor C1)
When the rising / falling speed of the input pulse of the MOS inverter 8 is increased), the normally-on transistor T14
(It becomes a selection transistor if the gate potential is controlled)
And a positive feedback transistor T15, the drains of the transistors T11 and T12 are connected to each other, connected to the input terminal of the CMOS inverter 6, and 0 V is applied to the connection point.

【0099】CMOSインバータ7の正電源(Pチャネ
ルMOSトランジスタT10のソース側)はワード線駆
動パルス出力WDPOUTの正パルス電位に対応した電
圧+3V(あるいは+5V)となっており、その出力端
子はPチャネルMOSトランジスタT8 のソースに接
続される。
The positive power supply of the CMOS inverter 7 (the source side of the P-channel MOS transistor T10) is the voltage + 3V (or + 5V) corresponding to the positive pulse potential of the word line drive pulse output WDPOUT, and its output terminal is the P-channel. It is connected to the source of the MOS transistor T8.

【0100】また、CMOSインバータ8の負電源(N
チャネルMOSトランジスタT13のソース側)はワー
ド線駆動パルス出力WDPOUTの負パルス電位に対応
した電圧ー10Vとなっており、その出力端子はNチャ
ネルMOSトランジスタT9のソースに接続される。
Further, the negative power source (N
The source side of the channel MOS transistor T13) has a voltage of -10 V corresponding to the negative pulse potential of the word line drive pulse output WDPOUT, and its output terminal is connected to the source of the N channel MOS transistor T9.

【0101】NチャネルMOSトランジスタT11のソ
ースおよびPチャネルMOSトランジスタT12のドレ
インは、CMOSインバータ6の入力端子に接続されて
いる。CMOSインバータ8の入力端子には、スピード
アップ回路9の出力端とNチャネルMOSトランジスタ
T15のドレインが接続され、その出力端子にトランジ
スタT15のゲートが接続される。トランジスタT15
のソースはー10Vの負電源に接続される。
The source of the N-channel MOS transistor T11 and the drain of the P-channel MOS transistor T12 are connected to the input terminal of the CMOS inverter 6. The output terminal of the speed-up circuit 9 and the drain of the N-channel MOS transistor T15 are connected to the input terminal of the CMOS inverter 8, and the gate of the transistor T15 is connected to the output terminal. Transistor T15
Source is connected to a negative power supply of -10V.

【0102】CMOSインバータ7、8の入力端子に
は、それぞれ5Vの波高値を持つパルスが印加され、ト
ランジスタT10のソースには正電圧+3V(あるいは
+5V)が印加され、トランジスタT13のソースには
負電圧−10Vが印加されている。
A pulse having a peak value of 5V is applied to the input terminals of the CMOS inverters 7 and 8, a positive voltage + 3V (or + 5V) is applied to the source of the transistor T10, and a negative voltage is applied to the source of the transistor T13. A voltage of -10V is applied.

【0103】図4のワード線駆動パルス発生回路2aに
図5(a)、図5(b)に示すようなワード線駆動信号
WDSIN1、WDSIN2を入力すると、CMOSイ
ンバータ7の正電源電圧を+3Vとすれば、図5(c)
に示すようなワード線駆動パルスWDPOUTが得られ
る。
When word line drive signals WDSIN1 and WDSIN2 as shown in FIGS. 5A and 5B are input to the word line drive pulse generation circuit 2a of FIG. 4, the positive power supply voltage of the CMOS inverter 7 becomes + 3V. Then, Fig. 5 (c)
A word line drive pulse WDPOUT as shown in is obtained.

【0104】また、図4のワード線駆動パルス発生回路
2aに図5(d)、図5(e)に示すようなワード線駆
動信号WDSIN1、WDSIN2を入力すると、CM
OSインバータ7の正電源電圧を+5Vとすれば、図5
(f)に示すようなワード線駆動パルスWDPOUTが
得られる。
When word line drive signals WDSIN1 and WDSIN2 as shown in FIGS. 5D and 5E are input to the word line drive pulse generation circuit 2a shown in FIG.
Assuming that the positive power supply voltage of the OS inverter 7 is + 5V, FIG.
The word line drive pulse WDPOUT as shown in (f) is obtained.

【0105】なお図5(c)と図5(f)とでパルスW
DPOUTの波形を変えているのは、種々なバリエーシ
ョンを示唆するためである。
The pulse W is shown in FIGS. 5C and 5F.
The reason why the waveform of DPOUT is changed is to suggest various variations.

【0106】図5(c)のワード線駆動パルスWDPO
UTを図4のメモリセルトランジスタMa1〜Ma2/
Mb1〜Mb2に与えれば、パルスWDPOUTのー1
0Vで各メモリセルトランジスタのフローティングゲー
トから電子を少しずつ引き抜きながら、各メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧VTHを、パルスWDPOU
Tの+3Vに対応した値に収束させることができる。
Word line drive pulse WDPO of FIG. 5 (c)
The UT is the memory cell transistors Ma1 to Ma2 / of FIG.
If given to Mb1-Mb2, pulse WDPOUT -1
While pulling out electrons little by little from the floating gate of each memory cell transistor at 0V, the threshold voltage VTH of each memory cell transistor is changed to pulse WDPOU.
It can be converged to a value corresponding to + 3V of T.

【0107】また、図5(f)のワード線駆動パルスW
DPOUTを図4のメモリセルトランジスタMa1〜M
a2/Mb1〜Mb2に与えれば、パルスWDPOUT
のー10Vで各メモリセルトランジスタのフローティン
グゲートから電子を少しずつ引き抜きながら、各メモリ
セルトランジスタのしきい値電圧VTHを、パルスWD
POUTの+5Vに対応した値に収束させることができ
る。
Further, the word line drive pulse W of FIG.
DPOUT is connected to the memory cell transistors Ma1 to Ma of FIG.
If given to a2 / Mb1 to Mb2, the pulse WDPOUT
At −10 V, while pulling out electrons little by little from the floating gate of each memory cell transistor, the threshold voltage VTH of each memory cell transistor is changed to pulse WD.
It can be converged to a value corresponding to + 5V of POUT.

【0108】次に、図3(b)に示す漏洩電流成分等価
抵抗Roのために、副ビット線BLsa1にプリチャー
ジされた電荷の漏洩が大きい場合の影響について述べ
る。
Next, the effect when the leakage of the charge precharged to the sub-bit line BLsa1 is large due to the leakage current component equivalent resistance Ro shown in FIG. 3B will be described.

【0109】図4のワード線駆動パルス発生回路2aを
図5(d)〜(f)の波形で動作させた場合において、
図6(a)は各メモリセルを構成するMOSトランジス
タのフローティングゲートの電圧波形VFGを例示し、
図6(b)はこのMOSトランジスタが接続された副ビ
ット線の電圧変化VBLを例示し、図6(c)はこのM
OSトランジスタのコントロールゲートの電圧波形VC
Gを例示している。
When the word line drive pulse generation circuit 2a of FIG. 4 is operated with the waveforms of FIGS. 5 (d) to 5 (f),
FIG. 6A exemplifies the voltage waveform VFG of the floating gate of the MOS transistor forming each memory cell,
FIG. 6B exemplifies the voltage change VBL of the sub bit line to which this MOS transistor is connected, and FIG. 6C shows this M change.
Voltage waveform VC of control gate of OS transistor
G is illustrated.

【0110】なお、図6において、(イ)は図4のメモ
リセルトランジスタMa1等に該当し、(ロ)は図4の
メモリセルトランジスタMb1等に該当し、(ハ)は図
示しない第3の副ビット線に接続されたメモリセルトラ
ンジスタに該当するものと考えることにする。
In FIG. 6, (a) corresponds to the memory cell transistor Ma1 and the like of FIG. 4, (b) corresponds to the memory cell transistor Mb1 and the like of FIG. 4, and (c) shows the third cell not shown. It is considered to correspond to the memory cell transistor connected to the sub bit line.

【0111】図3(b)に示した等価抵抗Roの値が小
さい場合、すなわち副ビット線の漏洩電流(リーク電
流)が大きい場合、フローティングゲート電圧VFGは
なかなか所望値に収束しない。図6(a)はそのような
場合の波形を示すものである。
When the value of the equivalent resistance Ro shown in FIG. 3B is small, that is, when the leakage current (leakage current) of the sub bit line is large, the floating gate voltage VFG does not easily converge to a desired value. FIG. 6A shows a waveform in such a case.

【0112】すなわち図6(c)に示すように、不揮発
性メモリセルトランジスタの消去のために波高値が5V
から−10Vに振動するパルスをメモリセルトランジス
タのコントロールゲートに印加すると、図6(a)に示
すように、フローティングゲート電圧VFGはコントロ
ールゲート電極に印加されるパルスの振幅に応じて振動
する。その過程において、副ビット線の漏洩電流(抵抗
Roを介して流れるリーク電流)により、図6(b)に
示すように、不揮発性メモリセルトランジスタ(イ)
(ロ)(ハ)それぞれが接続される副ビット線電圧VB
Lは急激に(異なる変化率で)低下する。しかし、副ビ
ット線電位の低下があまりに早いと、フローティングゲ
ート電圧VFGの値が互いに異なる不揮発性メモリセル
トランジスタ(イ)(ロ)(ハ)は、所定のしきい値電
圧VTHに向かって容易に収束しない。
That is, as shown in FIG. 6C, the peak value is 5 V for erasing the nonvolatile memory cell transistor.
When a pulse oscillating from −10 V to −10 V is applied to the control gate of the memory cell transistor, the floating gate voltage VFG oscillates according to the amplitude of the pulse applied to the control gate electrode, as shown in FIG. 6A. In the process, due to the leakage current of the sub bit line (leakage current flowing through the resistor Ro), as shown in FIG. 6B, the nonvolatile memory cell transistor (a)
(B) (c) Sub-bit line voltage VB connected to each
L falls sharply (at different rates of change). However, if the sub-bit line potential drops too quickly, the nonvolatile memory cell transistors (a), (b) and (c) having different floating gate voltages VFG can easily reach the predetermined threshold voltage VTH. Does not converge.

【0113】図3(b)の実施の形態を採用すれば、ビ
ット線選択トランジスタTsa1の間欠的なオン動作に
より図6(b)に示すような副ビット線電圧の低下が防
止されるので、メモリセルトランジスタのしきい値電圧
VTH(フローティングゲート電圧VFGに対応)の所
望値への収束を確実なものとすることができる。
If the embodiment of FIG. 3B is adopted, the drop of the sub-bit line voltage as shown in FIG. 6B can be prevented by the intermittent ON operation of the bit line selection transistor Tsa1. Convergence of the threshold voltage VTH (corresponding to the floating gate voltage VFG) of the memory cell transistor to a desired value can be ensured.

【0114】次に、この発明の第3の実施の形態に係る
不揮発性半導体記憶装置について、図7を参照して説明
する。
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0115】図7(a)は、副ビット線BLsa1およ
びBLsb1に、定常的に大きな漏洩電流が流れる場合
を想定した実施の形態であり、そのために副ビット線漏
洩電流を補償する電流供給手段(Ra1、Rb1)を備
えている。すなわち、メモリセルブロック1aの主ビッ
ト線BLa1と副ビット線BLsa1間に抵抗Ra1を
設け、メモリセルブロック1bの主ビット線BLb1と
副ビット線BLsb1間に抵抗Rb1を設けている。
FIG. 7A shows an embodiment in which a large leakage current steadily flows through the sub-bit lines BLsa1 and BLsb1. Therefore, a current supply means (compensated for the sub-bit line leakage current) is provided. Ra1 and Rb1). That is, the resistor Ra1 is provided between the main bit line BLa1 and the sub bit line BLsa1 of the memory cell block 1a, and the resistor Rb1 is provided between the main bit line BLb1 and the sub bit line BLsb1 of the memory cell block 1b.

【0116】漏洩電流が大きい場合は、副ビット線BL
sa1のプリチャージ電位は、たとえば図6(b)の
(ハ)に示すように、短時間のうちに急速に低下する。
そこで、等価抵抗Roによる漏洩電流と同等以上の電流
を、抵抗Ra1を介して主ビット線BLa1から副ビッ
ト線BLsa1へ供給して、副ビット線BLsa1のプ
リチャージ電位の低下を抑制するようにしている。同様
に、等価抵抗Roによる漏洩電流と同等以上の電流を抵
抗Rb1を介して主ビット線BLb1から副ビット線B
Lsb1へ供給して、副ビット線BLsb1 のプリチ
ャージ電位の低下を抑制する。
When the leakage current is large, the sub bit line BL
The precharge potential of sa1 drops rapidly in a short time as shown in (c) of FIG. 6B.
Therefore, a current equal to or more than the leakage current due to the equivalent resistance Ro is supplied from the main bit line BLa1 to the sub bit line BLsa1 via the resistance Ra1 so as to suppress the decrease in the precharge potential of the sub bit line BLsa1. There is. Similarly, a current equal to or larger than the leakage current due to the equivalent resistance Ro is passed from the main bit line BLb1 to the sub bit line B through the resistance Rb1.
It is supplied to Lsb1 to suppress a decrease in the precharge potential of the sub bit line BLsb1.

【0117】図7(c)は図7(a)のEEPROM構
成の要部等価回路を示し、図7(b)はこの等価回路の
各部に印加される電圧波形を示している。Coは副ビッ
ト線BLsa1に寄生する等価容量成分(浮遊容量)を
示し、Roは副ビット線BLsa1に印加される電圧と
漏洩電流とによって決定される等価抵抗を示し、Ra1
は等価抵抗Roによる漏洩電流と同等以上の電流を副ビ
ット線BLsa1に供給するた漏洩電流補償抵抗であ
る。
FIG. 7C shows an equivalent circuit of a main part of the EEPROM configuration of FIG. 7A, and FIG. 7B shows a voltage waveform applied to each part of this equivalent circuit. Co represents an equivalent capacitance component (stray capacitance) parasitic on the sub-bit line BLsa1, Ro represents an equivalent resistance determined by the voltage applied to the sub-bit line BLsa1 and the leakage current, and Ra1
Is a leakage current compensating resistor that supplies the sub-bit line BLsa1 with a current equal to or greater than the leakage current due to the equivalent resistor Ro.

【0118】図7(a)の漏洩電流補償抵抗Ra1(R
b1)により、副ビット線BLsa1(BLsb1)の
プリチャージ電位が低下するのを防ぎつつ、図7(b)
下段に示すようなワード線駆動パルスをメモリセルトラ
ンジスタのコントロールゲートに与えてやれば、各メモ
リセルトランジスタのしきい値電圧VTHをワード線駆
動パルスの+3Vに対応する所望値に確実に収束させる
ことができる。
The leakage current compensation resistor Ra1 (R
b1) prevents the precharge potential of the sub-bit line BLsa1 (BLsb1) from decreasing, and FIG.
If the word line drive pulse as shown in the lower part is given to the control gate of the memory cell transistor, the threshold voltage VTH of each memory cell transistor is surely converged to the desired value corresponding to + 3V of the word line drive pulse. You can

【0119】次に、この発明の第4の実施の形態に係る
不揮発性半導体記憶装置について、図8を参照して説明
する。
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0120】図8(a)において、メモリセルアレイ1
は図7の実施の形態と同一構成であり、漏洩電流の補償
をする電流供給回路は、抵抗体接続トランジスタTa
(Tb)と抵抗Ra1(Rb1)との直列接続で構成さ
れている。トランジスタTa(Tb)のドレインは主ビ
ット線BLa1(BLb1)に接続され、そのソースが
抵抗Ra1(Rb1)の一端に接続され、抵抗Ra1
(Rb1)の他端が副ビット線BLsa1(BLsb
1)に接続されている。
In FIG. 8A, the memory cell array 1
Has the same configuration as that of the embodiment of FIG. 7, and the current supply circuit for compensating the leakage current is a resistor-connected transistor Ta.
(Tb) and resistor Ra1 (Rb1) are connected in series. The drain of the transistor Ta (Tb) is connected to the main bit line BLa1 (BLb1), the source thereof is connected to one end of the resistor Ra1 (Rb1), and the resistor Ra1 is connected.
The other end of (Rb1) is the sub-bit line BLsa1 (BLsb
Connected to 1).

【0121】図8(c)は図8(a)の要部の等価回路
を示しており、図8(b)はその各部に印加される電圧
波形を示す。抵抗体接続トランジスタTaが図8(b)
中上段の+5V信号によりオン状態となると、漏洩電流
と同等以上の電流が抵抗Ra1を介して副ビット線BL
sa1に供給される。
FIG. 8C shows an equivalent circuit of the main part of FIG. 8A, and FIG. 8B shows a voltage waveform applied to each part. The resistor-connected transistor Ta is shown in FIG.
When turned on by the + 5V signal in the middle and upper stages, a current equal to or higher than the leakage current flows through the resistor Ra1 to the sub bit line BL.
supplied to sa1.

【0122】なお、図7(a)または図8(a)の実施
の形態において、漏洩電流補償抵抗Ra1またはRb1
には、逆バイアス接続されたダイオードの高抵抗を利用
してもよい。
In the embodiment of FIG. 7A or FIG. 8A, the leakage current compensating resistor Ra1 or Rb1 is used.
For this, the high resistance of a diode connected in reverse bias may be used.

【0123】副ビット線の漏洩電流の原因は、メモリセ
ルトランジスタのゲート電圧が負のときに引き起こされ
るドレイン間トンネル電流や、ドレイン拡散層周辺にあ
る結晶欠陥などが要因となって発生するものと思われ、
殊に、前者が主な要因である。
The cause of the leakage current of the sub-bit line is that it is caused by a tunnel current between drains caused when the gate voltage of the memory cell transistor is negative, a crystal defect around the drain diffusion layer, and the like. Seems like
In particular, the former is the main factor.

【0124】図8の実施の形態では、漏洩電流に同期し
てメモリセルトランジスタのドレインが接続される副ビ
ット線に漏洩電流補償用の電流を供給するので、副ビッ
ト線電圧変動を減少させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 8, a leakage current compensating current is supplied to the sub bit line connected to the drain of the memory cell transistor in synchronization with the leakage current, so that the fluctuation of the sub bit line voltage can be reduced. You can

【0125】図3(c)、図7(c)あるいは図8
(c)の実施の形態では、漏洩電流成分等価抵抗Roを
介して逃げる電荷を漏洩電流補償回路(Tsa1、Ra
1あるいはTa+Ra1)で補っているから、ビット線
選択トランジスタTsa1をオフさせている間、副ビッ
ト線BLsa1に蓄積された電荷を長時間保持すること
ができる。
FIG. 3C, FIG. 7C or FIG.
In the embodiment of (c), the charge escaping via the leakage current component equivalent resistance Ro is made into the leakage current compensation circuit (Tsa1, Ra).
1 or Ta + Ra1), the charge accumulated in the sub bit line BLsa1 can be held for a long time while the bit line selection transistor Tsa1 is turned off.

【0126】したがって、ビット線選択トランジスタT
sa1をトランスファーゲートとして用い、副ビット線
BLsa1の等価容量Coを情報記憶容量として用いる
ことによって、リフレッシュ周期を長く取れるDRAM
構成を実現することができる。
Therefore, the bit line selection transistor T
By using sa1 as a transfer gate and the equivalent capacitance Co of the sub-bit line BLsa1 as an information storage capacitance, a DRAM having a long refresh cycle can be obtained.
A configuration can be realized.

【0127】図3(c)および図8(c)の実施の形態
では、漏洩電流があっても副ビット線BLsa1の高電
位情報を保つことができる。また副ビット線BLsa1
の低電位情報についてはトランジスタTsa1またはT
aをオフさせておくことによりその情報を保つことがで
きる。しかし図7(c)の実施の形態では、主ビット線
BLa1の電位が高いままだと、補償抵抗Ra1を介し
て漏洩分補償電流が常時副ビット線BLsa1に流れ込
むので、副ビット線BLsa1の低電位情報の長時間維
持には不向きなものとなる。したがって、図7(c)の
実施の形態を採用する場合は、副ビット線BLsa1に
低電位情報を保持している期間中は主ビット線BLa1
の電位を下げるように構成するとよい。
In the embodiment shown in FIGS. 3C and 8C, the high potential information of sub bit line BLsa1 can be maintained even if there is a leakage current. In addition, the sub bit line BLsa1
For the low potential information of the transistor Tsa1 or Tsa
By turning off a, the information can be maintained. However, in the embodiment of FIG. 7C, if the potential of the main bit line BLa1 remains high, the leakage compensation current always flows into the sub bit line BLsa1 via the compensation resistor Ra1, so that the sub bit line BLsa1 goes low. This makes it unsuitable for maintaining potential information for a long time. Therefore, in the case of adopting the embodiment of FIG. 7C, the main bit line BLa1 is held while the low potential information is held in the sub bit line BLsa1.
It is preferable to reduce the potential of.

【0128】図9は、フローティングゲート電圧(VF
G)の異なる不揮発性メモリセルトランジスタ(イ;た
とえばMa1)および(ロ;たとえばMb1)の動作状
態を示す。
FIG. 9 shows the floating gate voltage (VF
The operation states of the non-volatile memory cell transistors (a; for example Ma1) and (b; different for example Mb1) of different G) are shown.

【0129】図9(c)に示すように、メモリセルトラ
ンジスタのフローティングゲートには、正負の電圧〔3
V,−10V〕に振幅変化する周期30μsecのパル
スが印加される。この場合、図9(a)に示すように、
フローティングゲート電圧(VFG)はこのパルスの周
期に呼応して変動する。メモリセルトランジスタ(イ)
および(ロ)の異なったフローティングゲート電圧(V
FG)は、図9(c)のコントロールゲート電圧のー1
0Vでそのフローティングゲートから流れるトンネル電
流により少しずつ減少し、次第に所定の電圧に収束す
る。
As shown in FIG. 9C, positive and negative voltage [3] is applied to the floating gate of the memory cell transistor.
V, −10 V] and a pulse with a period of 30 μsec that changes in amplitude is applied. In this case, as shown in FIG.
The floating gate voltage (VFG) changes in response to the period of this pulse. Memory cell transistor (a)
And (b) different floating gate voltages (V
FG) is the control gate voltage −1 of FIG.
At 0V, it decreases gradually due to the tunnel current flowing from the floating gate and gradually converges to a predetermined voltage.

【0130】図9(b)において、メモリセルトランジ
スタ(ロ;たとえばMb1)のドレイン電圧/ビット線
電圧VBL(副ビット線BLsb1の電圧)は、このト
ランジスタのフローティングゲートから電子が所定量引
き抜かれたあとは、Rb1の供給電流による上昇とこの
メモリセルトランジスタのオンによる低下とによって脈
動する。
In FIG. 9B, in the drain voltage / bit line voltage VBL (voltage of the sub bit line BLsb1) of the memory cell transistor (B; for example, Mb1), electrons are extracted from the floating gate of this transistor by a predetermined amount. After that, pulsation occurs due to the rise of Rb1 due to the supply current and the fall due to the turning on of the memory cell transistor.

【0131】一方図9(b)に示すように、メモリセル
トランジスタ(イ;たとえばMa1)そのドレイン電圧
は、フローティングゲートに蓄積された電子大きくが引
き抜かれるまでは十分な電位を保持しており、所定量の
引き抜きが完了すまで(このメモリセルトランジスタは
オフ)は上記脈動はほとんどない。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the drain voltage of the memory cell transistor (a; Ma1, for example) holds a sufficient potential until the electrons stored in the floating gate are largely extracted. Until the predetermined amount of drawing is completed (this memory cell transistor is off), the pulsation is almost absent.

【0132】図7(a)または図8(a)の実施の形態
では、等価抵抗Roと容量成分Coとの積で定まる積分
時定数(RoCo)は、メモリセルトランジスタのフロ
ーティングゲートに印加されるワード線駆動パルスの周
期よりも大きくなるように設定される。これは、図9
(b)の(ロ)で示すような、ワード線駆動パルスの印
加による副ビット線の電圧変動を押さえるためである。
たとえば、ワード線駆動パルスの周期を30μsとすれ
ば、この時定数(RoCo)は100〜300μsec
程度に設定される。具体的には、副ビット線等価容量C
oが100〜300fF程度なら抵抗Ra1の抵抗値は
1000MΩ程度に設定される。
In the embodiment of FIG. 7A or FIG. 8A, the integral time constant (RoCo) determined by the product of the equivalent resistance Ro and the capacitance component Co is applied to the floating gate of the memory cell transistor. It is set to be longer than the cycle of the word line drive pulse. This is shown in FIG.
This is to suppress the voltage fluctuation of the sub bit line due to the application of the word line drive pulse as shown in (b) of (b).
For example, if the period of the word line drive pulse is 30 μs, this time constant (RoCo) is 100 to 300 μsec.
It is set to a degree. Specifically, the sub bit line equivalent capacitance C
If o is about 100 to 300 fF, the resistance value of the resistor Ra1 is set to about 1000 MΩ.

【0133】図10は、図8(c)に示す補償電流供給
回路(Ta、Ra1)の代替手段として利用できるコン
トロールゲート付きMOSダイオードの構成の一例を示
す。
FIG. 10 shows an example of the structure of a MOS diode with a control gate which can be used as an alternative means of the compensation current supply circuit (Ta, Ra1) shown in FIG. 8C.

【0134】すなわち、P型基板15中に形成されたN
型ウェル10内にP型ウェル11が形成される。P型ウ
ェル11内にはN型のソース領域12sおよびドレイン
領域12dが形成される。領域12s、12d間のチャ
ネル領域上にはゲート電極13が形成される。このゲー
ト電極13には、図8(c)のトランジスタTaのゲー
トと同様な電圧信号が印加される。
That is, the N formed in the P-type substrate 15
A P-type well 11 is formed in the mold well 10. In the P-type well 11, an N-type source region 12s and a drain region 12d are formed. A gate electrode 13 is formed on the channel region between the regions 12s and 12d. A voltage signal similar to that applied to the gate of the transistor Ta in FIG. 8C is applied to the gate electrode 13.

【0135】主ビット線(BLa1)はN型ソース・ド
レイン領域12s、12dおよびとN型ウェル10に接
続され、P型ウエル11は高濃度P+領域14を介して
副ビット線(BLsa1)に接続されている。ゲート電
極13に印加される電圧信号(図8(b)の中上段波
形)をビット線選択トランジスタTsa1のゲートに印
加される電圧信号(図8(b)の中下段波形)に同期さ
せることによって、副ビット線(BLsa1)の電圧変
動を押さえることができる。
The main bit line (BLa1) is connected to the N-type source / drain regions 12s and 12d and the N-type well 10, and the P-type well 11 is connected to the sub-bit line (BLsa1) through the high concentration P + region 14. Has been done. By synchronizing the voltage signal applied to the gate electrode 13 (the middle upper waveform in FIG. 8B) with the voltage signal applied to the gate of the bit line selection transistor Tsa1 (the middle lower waveform in FIG. 8B). , It is possible to suppress the voltage fluctuation of the sub bit line (BLsa1).

【0136】上述のように、この発明の実施の形態の装
置は、副ビット線がプリチャージされた後その電位を維
持し得るように、漏洩電流を上回る電流を副ビット線に
供給する補償電流供給回路を備えている。すなわち、主
ビット線と副ビット線の間に抵抗(Ra1)等による電
流源回路を設けたものであるが、この補償電流供給回路
は、実施の形態で開示のもの(Ra1、Ta、図10の
ゲート付きMOSダイオード)に限定することなく、回
路機能上同等の種々な公知回路を用いることができるこ
とはいうまでもない。
As described above, in the device of the embodiment of the present invention, the compensation current for supplying a current exceeding the leakage current to the sub-bit line so that the sub-bit line can maintain its potential after being precharged. It has a supply circuit. That is, a current source circuit formed by a resistor (Ra1) or the like is provided between the main bit line and the sub bit line. This compensation current supply circuit is disclosed in the embodiment (Ra1, Ta, FIG. 10). It goes without saying that various well-known circuits having equivalent circuit functions can be used without being limited to the gated MOS diode).

【0137】なお、この発明の不揮発性半導体記憶装置
は図1に示すようなメモリセルアレイ構成に限定するも
のではなく、多数の主ビット線各々に多数のメモリセル
トランジスタ(数百以上)からなるメモリセルブロック
が接続されたような、種々のメモリセルアレイに適応で
きる。
The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is not limited to the memory cell array structure as shown in FIG. 1, but a memory having a large number of memory cell transistors (several hundreds or more) on each of a large number of main bit lines. It can be applied to various memory cell arrays such as cell blocks connected to each other.

【0138】図12は、この発明の第5の実施の形態に
係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示す。これは図1
あるいは図4の実施の形態の変形例でもある。
FIG. 12 shows the structure of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention. This is Figure 1
Alternatively, it is also a modification of the embodiment of FIG.

【0139】図1のワード線スイッチ回路3の回路数
は、図12に示すように、メモリセルブロック1a(1
b)を構成するメモリセルトランジスタMa1〜Ma2
(Mb1〜Mb2)の数に一致させてもよい。たとえば
メモリセルブロック1aが1024個のメモリセルトラ
ンジスタMa1〜Ma1024で構成されるなら、この
ワード線スイッチ回路を1024回路用意する。あるい
は、ワード線駆動パルス発生回路2の出力を1024本
のワード線W1〜W1024に順次接続するマルチプレ
クサで、ワード線スイッチ回路3を構成する。
The number of circuits of the word line switch circuit 3 of FIG. 1 is as shown in FIG.
b) memory cell transistors Ma1 to Ma2 constituting
You may make it match with the number of (Mb1-Mb2). For example, if the memory cell block 1a is composed of 1024 memory cell transistors Ma1 to Ma1024, 1024 word line switch circuits are prepared. Alternatively, the word line switch circuit 3 is configured by a multiplexer that sequentially connects the output of the word line drive pulse generation circuit 2 to 1024 word lines W1 to W1024.

【0140】図12において、全てのワード線スイッチ
回路31〜32を同時にオンさせて全てのワード線を同
時にワード線駆動パルス発生回路2の出力に接続するよ
うにすれば、全てのメモリセルブロック内のメモリセル
トランジスタを同時に消去することができる(これはフ
ラッシュEEPROMの一括消去動作)。
In FIG. 12, if all the word line switch circuits 31 to 32 are turned on at the same time to connect all the word lines to the output of the word line drive pulse generation circuit 2 at the same time, all the memory cell blocks The memory cell transistors can be simultaneously erased (this is the batch erase operation of the flash EEPROM).

【0141】一方、ワード線スイッチ回路31〜32を
1回路づつオンさせて特定のワード線にワード線駆動パ
ルス発生回路2の出力に接続するようにすれば、各メモ
リセルブロック内の特定のメモリセルトランジスタだけ
を消去することができる(ビット単位消去動作)。
On the other hand, if the word line switch circuits 31 to 32 are turned on one by one to connect a specific word line to the output of the word line drive pulse generating circuit 2, a specific memory in each memory cell block is formed. Only the cell transistor can be erased (bit-by-bit erase operation).

【0142】図13は、この発明の第6の実施の形態に
係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示す。これは図1
あるいは図4の実施の形態の変形例でもある。
FIG. 13 shows a structure of a nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth embodiment of the present invention. This is Figure 1
Alternatively, it is also a modification of the embodiment of FIG.

【0143】図1のワード線スイッチ回路3の回路数
は、図13に示すように、メモリセルブロック1a(1
b)の数に一致させてもよい。たとえばメモリセルブロ
ックが512ブロックで構成されるなら、このワード線
スイッチ回路を512回路用意する。あるいは、ワード
線駆動パルス発生回路2の出力を512本のブロック単
位ワード線に順次接続するマルチプレクサで、ワード線
スイッチ回路3を構成する。
The number of circuits of the word line switch circuit 3 of FIG. 1 is as shown in FIG.
You may make it correspond to the number of b). For example, if the memory cell block is composed of 512 blocks, 512 word line switch circuits are prepared. Alternatively, the word line switch circuit 3 is configured by a multiplexer that sequentially connects the output of the word line drive pulse generation circuit 2 to 512 block unit word lines.

【0144】図13において、全てのワード線スイッチ
回路3a〜3bを同時にオンさせて全てのワード線を同
時にワード線駆動パルス発生回路2の出力に接続するよ
うにすれば、全てのメモリセルブロック内のメモリセル
トランジスタを同時に消去することができる(これはフ
ラッシュEEPROMの一括消去動作)。
In FIG. 13, if all the word line switch circuits 3a and 3b are turned on at the same time and all the word lines are simultaneously connected to the output of the word line drive pulse generation circuit 2, all the memory cell blocks The memory cell transistors can be simultaneously erased (this is the batch erase operation of the flash EEPROM).

【0145】一方、ワード線スイッチ回路3a〜3bを
1回路づつオンさせて特定のメモリセルブロックのワー
ド線毎にワード線駆動パルス発生回路2の出力に接続す
るようにすれば、各メモリセルブロックの内の全メモリ
セルトランジスタをブロック毎に消去することができる
(ブロック単位消去動作)。
On the other hand, if the word line switch circuits 3a to 3b are turned on one by one and connected to the output of the word line drive pulse generation circuit 2 for each word line of a specific memory cell block, each memory cell block It is possible to erase all the memory cell transistors in each block for each block (block erase operation).

【0146】なお、メモリセルアレイの構成は、さらに
変形可能である。たとえば図14に示すように、ソース
側選択トランジスタTrs1が接続されたソース線SL
aの他に副ソース線SLbが設けられている場合は、補
償電流供給回路をソース線と副ソース線間に接続するこ
とによって、副ビット線の漏洩電流を補うことができ
る。すなわち、図8(a)の実施の形態で用いられた抵
抗体接続トランジスタTa、Tbを削除してそれらのド
レイン/ソース間を短絡し、その代わりに第3のMOS
トランジスタTabのドレイン/ソースをソース線SL
a/副ソース線SLb間に接続し、この第3MOSトラ
ンジスタTabを抵抗体接続トランジスタTa、Tbと
同じタイミングでオン/オフさせることによって、漏洩
電流補償を行なうことができる。この際、ソース回路
(SLa/SLb)の選択トランジスタTrs1がゲー
ト線SL1の信号によりオンしている場合に限り、上記
漏洩電流補償を行なうようにできる。
The structure of the memory cell array can be further modified. For example, as shown in FIG. 14, the source line SL to which the source side selection transistor Trs1 is connected
When the sub-source line SLb is provided in addition to a, the leakage current of the sub-bit line can be supplemented by connecting the compensation current supply circuit between the source line and the sub-source line. That is, the resistor-connected transistors Ta and Tb used in the embodiment of FIG. 8A are deleted and their drains / sources are short-circuited, and instead the third MOS is used.
The drain / source of the transistor Tab is connected to the source line SL.
The leakage current compensation can be performed by connecting between the a / sub source line SLb and turning on / off the third MOS transistor Tab at the same timing as the resistor connection transistors Ta and Tb. At this time, the leakage current compensation can be performed only when the selection transistor Trs1 of the source circuit (SLa / SLb) is turned on by the signal of the gate line SL1.

【0147】図15は、この発明の各実施の形態に適用
される多値プログラムレベルの発生方法を説明する回路
図である。
FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a method of generating a multilevel program level applied to each embodiment of the present invention.

【0148】安定化された多値レベル発生用電源Vsに
は、多値レベル発生用可変電流源Isを介して、抵抗R
1〜R3の直列回路が、並列接続される。この多値レベ
ル発生用可変電流源Isは、出力電流値が外部からのプ
ログラムレベル変更信号PLCにより任意に設定できる
定電流源で構成されている。たとえばR1=2kΩ、R
2=1kΩ、R3=1kΩである場合、信号PLCによ
り電流源Isの出力電流を1mAに設定すると、抵抗R
1から+2Vのプログラムレベルが得られ、R1+R2
から+3Vのプログラムレベルが得られ、R1+R2+
R3から+4Vのプログラムレベルが得られる。これら
のプログラムレベルを変更したい場合は、信号PLCに
より電流源Isの出力電流を変更すればよい。
The stabilized multi-value level generating power supply Vs is connected to the resistor R via the multi-value level generating variable current source Is.
The series circuits of 1 to R3 are connected in parallel. This multi-level level generating variable current source Is is composed of a constant current source whose output current value can be arbitrarily set by a program level change signal PLC from the outside. For example, R1 = 2 kΩ, R
When 2 = 1 kΩ and R3 = 1 kΩ, the resistance R is set when the output current of the current source Is is set to 1 mA by the signal PLC.
Program level from 1 to + 2V is obtained, R1 + R2
Gives a program level of + 3V from R1 + R2 +
A program level of + 4V is obtained from R3. If it is desired to change these program levels, the output current of the current source Is may be changed by the signal PLC.

【0149】抵抗R1からのプログラムレベル+2V
は、NチャネルMOSトランジスタTS1のドレイン・
ソース間を介して、ワード線駆動パルス発生回路2内部
のPチャネルMOSトランジスタT2のソース回路に接
続される。抵抗R2からのプログラムレベル+3Vは、
NチャネルMOSトランジスタTS2のドレイン・ソー
ス間を介して、トランジスタT2のソース回路に接続さ
れる。抵抗R3からのプログラムレベル+4Vは、Nチ
ャネルMOSトランジスタTS3のドレイン・ソース間
を介して、トランジスタT2のソース回路に接続され
る。
Program level + 2V from resistor R1
Is the drain of the N-channel MOS transistor TS1.
It is connected to the source circuit of the P-channel MOS transistor T2 in the word line drive pulse generation circuit 2 via the sources. The program level + 3V from the resistor R2 is
It is connected to the source circuit of the transistor T2 via the drain and source of the N-channel MOS transistor TS2. The program level + 4V from the resistor R3 is connected to the source circuit of the transistor T2 via the drain and source of the N-channel MOS transistor TS3.

【0150】トランジスタTS1〜TS3は、それらの
ゲートに与えられる3ビットプログラムレベル選択信号
PLSの内容(PLS1〜PLS3)によって、いずれ
か1つだけが導通する。
Only one of the transistors TS1 to TS3 becomes conductive depending on the contents (PLS1 to PLS3) of the 3-bit program level selection signal PLS applied to their gates.

【0151】たとえばPLS1、PLS2、PLS3の
論理レベルが「100」のときはトランジスタTS1だ
けが導通し、ワード線駆動パルス発生回路2内部のPチ
ャネルMOSトランジスタT2のソース回路には+2V
のプログラム信号E20が出力される。その結果、回路
2からメモリセルアレイ1のワード線(W1、W2、
…)へ与えられるワード線駆動パルス出力WDPOUT
は、+2Vとー10Vが交互に反復する信号波形とな
る。
For example, when the logic level of PLS1, PLS2, PLS3 is "100", only transistor TS1 is conductive and + 2V is applied to the source circuit of P channel MOS transistor T2 in word line drive pulse generation circuit 2.
The program signal E20 is output. As a result, from the circuit 2 to the word lines (W1, W2,
...) word line drive pulse output WDPOUT
Is a signal waveform in which + 2V and −10V are alternately repeated.

【0152】PLS1、PLS2、PLS3の論理レベ
ルが「010」のときはトランジスタTS2だけが導通
し、ワード線駆動パルス発生回路2内部のPチャネルM
OSトランジスタT2のソース回路には+3Vのプログ
ラム信号E20が出力される。その結果、回路2からメ
モリセルアレイ1のワード線(W1、W2、…)へ与え
られるワード線駆動パルス出力WDPOUTは、+3V
とー10Vが交互に反復する信号波形となる(この波形
は説明済みの実施の形態で採用したもの)。
When the logic level of PLS1, PLS2 and PLS3 is "010", only the transistor TS2 becomes conductive and the P channel M in the word line drive pulse generating circuit 2 is turned on.
A program signal E20 of + 3V is output to the source circuit of the OS transistor T2. As a result, the word line drive pulse output WDPOUT applied to the word lines (W1, W2, ...) Of the memory cell array 1 from the circuit 2 is + 3V.
The resulting signal waveform alternates between -10V (this waveform has been adopted in the previously described embodiment).

【0153】PLS1、PLS2、PLS3の論理レベ
ルが「001」のときはトランジスタTS3だけが導通
し、ワード線駆動パルス発生回路2内部のPチャネルM
OSトランジスタT2のソース回路には+4Vのプログ
ラム信号E20が出力される。その結果、回路2からメ
モリセルアレイ1のワード線(W1、W2、…)へ与え
られるワード線駆動パルス出力WDPOUTは、+4V
とー10Vが交互に反復する信号波形となる。
When the logic level of PLS1, PLS2, PLS3 is "001", only the transistor TS3 becomes conductive, and the P channel M in the word line drive pulse generation circuit 2 is turned on.
A program signal E20 of + 4V is output to the source circuit of the OS transistor T2. As a result, the word line drive pulse output WDPOUT given to the word lines (W1, W2, ...) Of the memory cell array 1 from the circuit 2 is + 4V.
The signal waveform has an alternating repetition of -10V.

【0154】図15の回路構成を半導体ICに組み込む
場合、R1〜R3それぞれの抵抗値の絶対値を正確に設
定することは難しいが、これらの抵抗値の相対値(各抵
抗の比率)は正確に設定することができる。そこで、R
1〜R3の抵抗値が設計値から多少ずれた場合は、信号
PLCで電流源Isの出力電流値を若干調整してやる
と、正確な多値プログラムレベル+4V、+3Vおよび
+2Vを得ることができる。
When the circuit configuration of FIG. 15 is incorporated in a semiconductor IC, it is difficult to accurately set the absolute values of the resistance values of R1 to R3, but the relative values of these resistance values (the ratio of each resistance) are accurate. Can be set to. So R
When the resistance values of 1 to R3 are slightly deviated from the designed values, the output current value of the current source Is is slightly adjusted by the signal PLC, whereby accurate multilevel program levels + 4V, + 3V and + 2V can be obtained.

【0155】こうして得られた正確な多値プログラムレ
ベル+4V、+3Vまたは+2Vとー10Vとが交互に
反復するパルスWDPOUTを、たとえば10パルス以
上メモリセル1のワード線に与えてやると、そのワード
線上の特定メモリセルトランジスタのしきい値が、信号
PLSで指定されたレベルに対応する値(たとえば+
3.5V、+2.5Vまたは+1.5V)に、殆どばらつ
かずに収束する。
When the pulse WDPOUT in which the accurate multilevel program levels + 4V, + 3V or + 2V and -10V obtained in this way are alternately repeated is applied to the word line of the memory cell 1 for 10 pulses or more, for example, on that word line. The threshold value of the specific memory cell transistor of (1) corresponds to the level designated by the signal PLS (for example, +
It converges to 3.5V, + 2.5V or + 1.5V with almost no variation.

【0156】こうして、1つのメモリセルトランジスタ
に、プログラムレベル選択信号PLSの内容に応じた多
値データが格納される。
Thus, one memory cell transistor stores multivalued data according to the content of the program level selection signal PLS.

【0157】1つのメモリセルに格納された複数しきい
値(+3.5V、+2.5V、+1.5V)の多値データ
の読み出しは、読み出そうとする電位に対応した電位で
このメモリセルトランジスタを導通させてから、このト
ランジスタが接続されたビット線の電位をセンスアンプ
(図示せず)で検出すればよい。
The multi-valued data of a plurality of threshold values (+ 3.5V, + 2.5V, + 1.5V) stored in one memory cell is read at a potential corresponding to the potential to be read. After making the transistor conductive, the potential of the bit line connected to the transistor may be detected by a sense amplifier (not shown).

【0158】具体的に言うと、 [1a]読出の対象となるメモリセルトランジスタ(た
とえばMa1)を含むDRAMセル部分(副ビット線B
Lsa1の等価容量Co)の行(ゲート線ST1)と列
(ビット線BLa1)を、図示しない行/列デコーダで
指定して、選択トランジスタ(Tsa1)をオンにす
る。これにより、DRAMセル部分(副ビット線BLs
a1)の電位は、読出対象メモリセルトランジスタ(M
a1)への電子(ホット・エレクトロン)注入が起きな
い程度の低電圧にプリチャージされる。そうするため
に、読出時の列(ビット線BLa1)電位は低め(たと
えば+1V)に設定される。
More specifically, [1a] DRAM cell portion (sub-bit line B) including a memory cell transistor (eg, Ma1) to be read.
A row (gate line ST1) and a column (bit line BLa1) of the equivalent capacitance Co of Lsa1 are designated by a row / column decoder (not shown) to turn on the selection transistor (Tsa1). As a result, the DRAM cell portion (sub-bit line BLs
The potential of a1) is the memory cell transistor (M
It is precharged to such a low voltage that electrons (hot electrons) are not injected into a1). In order to do so, the potential of the column (bit line BLa1) at the time of reading is set low (for example, + 1V).

【0159】[2a]読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)のコントロールゲート(ワード線W1)の
電位を、データ”0”(しきい値+6.5V)とデー
タ”1a”(しきい値+1.5V)の中間よりやや低め
電位(+3V前後)に設定する。
[2a] The potential of the control gate (word line W1) of the memory cell transistor (Ma1) to be read is set to the data "0" (threshold value + 6.5V) and the data "1a" (threshold value +1. It is set to a potential slightly lower than the middle of 5V) (around + 3V).

【0160】ここで、読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)に格納されたデータが”0”ならこのトラ
ンジスタ(Ma1)はオフしたままなのでDRAMセル
部分(副ビット線BLsa1)の電位は設定された電位
(+1V)にある。この電位は副ビット線BLsa1に
接続されたセンスアンプ)により検知され、データ”
0”として外部へ読み出される。
If the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "0", this transistor (Ma1) remains off, and the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is set. It is at the potential (+ 1V). This potential is detected by a sense amplifier connected to the sub-bit line BLsa1 and data "
It is read out as "0".

【0161】また、読出対象のメモリセルトランジスタ
(Ma1)に格納されたデータが”1a”(しきい値+
1.5V)ならこのトランジスタ(Ma1)がオンする
(メモリセル電流が流れる)のでDRAMセル部分(副
ビット線BLsa1)の電位はほぼ0Vに低下する。こ
の略0V電位は副ビット線BLsa1に接続されたセン
スアンプ(図示せず)により検知され、データ”1a”
として外部へ読み出される。
Further, the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "1a" (threshold value +
If the voltage is 1.5 V, the transistor (Ma1) is turned on (memory cell current flows), so that the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) drops to almost 0 V. This approximately 0V potential is detected by a sense amplifier (not shown) connected to the sub bit line BLsa1 and data "1a" is detected.
Is read out as.

【0162】[1b]読出の対象となるメモリセルトラ
ンジスタ(Ma1)を含むDRAMセル部分(副ビット
線BLsa1の等価容量Co)の行(ゲート線ST1)
と列(ビット線BLa1)を、図示しない行/列デコー
ダで指定して、選択トランジスタ(Tsa1)をオンに
する。これにより、DRAMセル部分(副ビット線BL
sa1)の電位は、読出対象メモリセルトランジスタ
(Ma1)への電子(ホット・エレクトロン)注入が起
きない程度の低電圧にプリチャージされる。そうするた
めに、読出時の列(ビット線BLa1)電位は低め(た
とえば+1.5V)に設定される。
[1b] Row (gate line ST1) of DRAM cell portion (equivalent capacitance Co of sub-bit line BLsa1) including memory cell transistor (Ma1) to be read
And a column (bit line BLa1) are designated by a row / column decoder (not shown) to turn on the selection transistor (Tsa1). As a result, the DRAM cell portion (sub-bit line BL
The potential of sa1) is precharged to such a low voltage that electrons (hot electrons) are not injected into the memory cell transistor (Ma1) to be read. In order to do so, the potential of the column (bit line BLa1) at the time of reading is set low (for example, + 1.5V).

【0163】[2b]読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)のコントロールゲート(ワード線W1)の
電位を、データ”0”(しきい値+6.5V)とデー
タ”1b”(しきい値+2.5V)の中間電位(+4V
前後)に設定する。
[2b] The potential of the control gate (word line W1) of the memory cell transistor (Ma1) to be read is set to data "0" (threshold value +6.5 V) and data "1b" (threshold value +2. 5V intermediate potential (+ 4V
Before and after).

【0164】ここで、読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)に格納されたデータが”0”ならこのトラ
ンジスタ(Ma1)はオフしたままなのでDRAMセル
部分(副ビット線BLsa1)の電位は設定された電位
(+1.5V)にある。この電位は副ビット線BLsa
1に接続されたセンスアンプ)により検知され、デー
タ”0”として外部へ読み出される。
If the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "0", this transistor (Ma1) remains off and the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is set. It is at the electric potential (+ 1.5V). This potential is the sub-bit line BLsa
It is detected by a sense amplifier connected to 1) and is read out as data “0” to the outside.

【0165】また、読出対象のメモリセルトランジスタ
(Ma1)に格納されたデータが”1b”(しきい値+
2.5V)ならこのトランジスタ(Ma1)がオンする
(メモリセル電流が流れる)のでDRAMセル部分(副
ビット線BLsa1)の電位はほぼ0Vに低下する。こ
の略0V電位は副ビット線BLsa1に接続されたセン
スアンプ(図示せず)により検知され、データ”1b”
として外部へ読み出される。
Further, the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "1b" (threshold value +
If the voltage is 2.5V, the transistor (Ma1) is turned on (memory cell current flows), so that the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) drops to almost 0V. This approximately 0 V potential is detected by a sense amplifier (not shown) connected to the sub bit line BLsa1 and data "1b" is detected.
Is read out as.

【0166】[1c]読出の対象となるメモリセルトラ
ンジスタ(Ma1)を含むDRAMセル部分(副ビット
線BLsa1の等価容量Co)の行(ゲート線ST1)
と列(ビット線BLa1)を、図示しない行/列デコー
ダで指定して、選択トランジスタ(Tsa1)をオンに
する。これにより、DRAMセル部分(副ビット線BL
sa1)の電位は、読出対象メモリセルトランジスタ
(Ma1)への電子(ホット・エレクトロン)注入が起
きない程度の低電圧にプリチャージされる。そうするた
めに、読出時の列(ビット線BLa1)電位は低め(た
とえば+2V)に設定される。
[1c] Row (gate line ST1) of the DRAM cell portion (equivalent capacitance Co of sub-bit line BLsa1) including the memory cell transistor (Ma1) to be read
And a column (bit line BLa1) are designated by a row / column decoder (not shown) to turn on the selection transistor (Tsa1). As a result, the DRAM cell portion (sub-bit line BL
The potential of sa1) is precharged to such a low voltage that electrons (hot electrons) are not injected into the memory cell transistor (Ma1) to be read. To do so, the potential of the column (bit line BLa1) at the time of reading is set to a low level (for example, + 2V).

【0167】[2c]読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)のコントロールゲート(ワード線W1)の
電位を、データ”0”(しきい値+6.5V)とデー
タ”1b”(しきい値+3.5V)の中間電位(+5V
前後)に設定する。
[2c] The potential of the control gate (word line W1) of the memory cell transistor (Ma1) to be read is set to data "0" (threshold value + 6.5V) and data "1b" (threshold value +3. 5V) intermediate potential (+ 5V
Before and after).

【0168】ここで、読出対象のメモリセルトランジス
タ(Ma1)に格納されたデータが”0”ならこのトラ
ンジスタ(Ma1)はオフしたままなのでDRAMセル
部分(副ビット線BLsa1)の電位は設定された電位
(+2V)にある。この電位は副ビット線BLsa1に
接続されたセンスアンプ)により検知され、データ”
0”として外部へ読み出される。
If the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "0", this transistor (Ma1) remains off and the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) is set. It is at the electric potential (+ 2V). This potential is detected by a sense amplifier connected to the sub-bit line BLsa1 and data "
It is read out as "0".

【0169】また、読出対象のメモリセルトランジスタ
(Ma1)に格納されたデータが”1c”(しきい値+
3.5V)ならこのトランジスタ(Ma1)がオンする
(メモリセル電流が流れる)のでDRAMセル部分(副
ビット線BLsa1)の電位はほぼ0Vに低下する。こ
の略0V電位は副ビット線BLsa1に接続されたセン
スアンプ(図示せず)により検知され、データ”1c”
として外部へ読み出される。
Further, the data stored in the memory cell transistor (Ma1) to be read is "1c" (threshold value +
If the voltage is 3.5 V, the transistor (Ma1) is turned on (memory cell current flows), so that the potential of the DRAM cell portion (sub-bit line BLsa1) drops to almost 0 V. This approximately 0V potential is detected by a sense amplifier (not shown) connected to the sub-bit line BLsa1 and data "1c" is detected.
Is read out as.

【0170】アドレス指定された1つのメモリセルにつ
いて、上記[1a][2a]、[1b][2b]および
[1c][2c]それぞれの読み取り操作を行えば、そ
のセルに格納されたデータが”1a”なのか”1b”な
のか”1c”なのかを区別できる。その区別の方法の一
例を以下に示す。
When the read operation of each of the above [1a] [2a], [1b] [2b] and [1c] [2c] is performed on one addressed memory cell, the data stored in that cell is It can be distinguished whether it is "1a", "1b" or "1c". An example of the method of distinction is shown below.

【0171】すなわち、読み出し時のワード線電位を
[2a]の場合(+3V)に設定したときに”0”以外
のデータがセンスアンプにより検知されたなら、そのセ
ルに格納された多値データは”1a”である。
That is, when the data other than "0" is detected by the sense amplifier when the word line potential during reading is set to [2a] (+ 3V), the multi-valued data stored in the cell is It is "1a".

【0172】読み出し時のワード線電位を[2a]の場
合(+3V)に設定したとき”0”以外のデータがセン
スアンプにより検知されないが、読み出し時のワード線
電位を[2b]の場合(+4V)に設定したときに”
0”以外のデータがセンスアンプにより検知されたな
ら、そのセルに格納された多値データは”1b”であ
る。
When the word line potential during reading is set to [2a] (+ 3V), data other than "0" is not detected by the sense amplifier, but when the word line potential during reading is [2b] (+ 4V) ) When set to "
If data other than 0 "is detected by the sense amplifier, the multi-valued data stored in the cell is" 1b ".

【0173】読み出し時のワード線電位を[2a]およ
び[2b]の場合(+3Vおよび+4V)に設定したと
き、いずれの場合にも”0”以外のデータがセンスアン
プにより検知されないが、読み出し時のワード線電位を
[2c]の場合(+5V)に設定したときに”0”以外
のデータがセンスアンプにより検知されたなら、そのセ
ルに格納された多値データは”1c”である。
When the word line potential during reading is set to [2a] and [2b] (+ 3V and + 4V), data other than "0" is not detected by the sense amplifier in either case. If the data other than "0" is detected by the sense amplifier when the word line potential is set to [2c] (+ 5V), the multi-valued data stored in the cell is "1c".

【0174】読み出し時のワード線電位が[2a]ない
し[2c]のいずれであっても(+3V〜+5V)セン
スアンプにより検知されるデータが”0”であれば、そ
のセルに格納された多値データは”0”である。
If the data detected by the sense amplifier is "0" regardless of whether the word line potential at the time of reading is [2a] to [2c] (+ 3V to + 5V), the data stored in the cell is determined. The value data is “0”.

【0175】なお、前述した実施の形態(図1など)に
おいては電荷引抜完了検出回路(4a、4b)を各副ビ
ット線(BLsa1、BLsb1)に個別に設けている
が、これら電荷引抜完了検出回路(4a、4b)は対応
する主ビット線(BLa1、BLb1)の側に接続する
ようにしても良い。この場合、電荷引抜完了検出時にビ
ット線選択トランジスタ(Tsa1、Tsb1)を導通
させる制御が必要になる。しかし、通常は副ビット線よ
りも主ビット線の方が数がずっと少ないので、主ビット
線側に電荷引抜完了検出回路(4a、4b)を設けるよ
うにすれば、電荷引抜完了検出回路(4a、4b)の必
要数を大幅に減らすことができる。
Although the charge extraction completion detection circuits (4a, 4b) are individually provided to the sub bit lines (BLsa1, BLsb1) in the above-described embodiments (FIG. 1 and the like), these charge extraction completion detections are performed. The circuits (4a, 4b) may be connected to the corresponding main bit line (BLa1, BLb1) side. In this case, it is necessary to control the bit line select transistors (Tsa1 and Tsb1) to be conductive when the charge extraction completion is detected. However, since the number of main bit lines is usually much smaller than that of sub bit lines, if the charge extraction completion detection circuits (4a, 4b) are provided on the main bit line side, the charge extraction completion detection circuit (4a The required number of 4b) can be greatly reduced.

【0176】[0176]

【発明の効果】上述のように、この発明の不揮発性半導
体記憶装置によれば、副ビット線をプリチャージした
後、不揮発性メモリセルトランジスタのフローティング
ゲートに正負に振動するパルスを印加することによっ
て、多数のメモリセルトランジスタの異なったフローテ
ィングゲート電圧を所定の電位に収束させることができ
るものであり、極めて簡単な手段により正確な書き込み
・消去動作がなされる。
As described above, according to the non-volatile semiconductor memory device of the present invention, after the sub-bit line is precharged, a pulse oscillating positively or negatively is applied to the floating gate of the non-volatile memory cell transistor. Since different floating gate voltages of a large number of memory cell transistors can be converged to a predetermined potential, accurate write / erase operations can be performed by an extremely simple means.

【0177】また書込結果のばらつきが少ないため、1
つのメモリセルトランジスタに多値レベルを格納して
も、それらを確実に区別して読み出すことができる。
Since there is little variation in the writing result, 1
Even if multi-valued levels are stored in one memory cell transistor, they can be reliably distinguished and read.

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

【図1】この発明の一実施の形態に係る不揮発性半導体
記憶装置の構成を説明する回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置で用いられるワード線駆動パルス発
生回路(レベルシフタ)の回路動作を説明するもので、
(a)は入力信号波形を示し(b)は出力パルス波形を
示す。
2 is a diagram for explaining the circuit operation of a word line drive pulse generation circuit (level shifter) used in the device of FIG.
(A) shows an input signal waveform and (b) shows an output pulse waveform.

【図3】図1の装置におけるビット線選択トランジスタ
およびメモリセルトランジスタの回路動作を説明するも
ので、(a)は回路の要部電圧波形を示し(b)はビッ
ト線上の容量成分および漏洩電流成分を見込んだ等価回
路を示す。
3 is a diagram for explaining the circuit operation of a bit line selection transistor and a memory cell transistor in the device of FIG. 1, where (a) shows a voltage waveform of a main part of the circuit and (b) shows a capacitance component and a leakage current on the bit line. An equivalent circuit that allows for the components is shown.

【図4】この発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半
導体記憶装置の構成を説明する回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4の装置で用いられるワード線駆動パルス発
生回路(レベルシフタ)の回路動作を2例説明するもの
で、(a)は第1の例における第1入力信号波形を示し
(b)は第1の例における第2入力信号波形を示し
(c)は第1の例における出力パルス波形を示し(d)
は第2の例における第1入力信号波形を示し(e)は第
2の例における第2入力信号波形を示し(f)は第2の
例における出力パルス波形を示す。
5 illustrates two examples of the circuit operation of a word line drive pulse generation circuit (level shifter) used in the device of FIG. 4, where (a) shows a first input signal waveform in the first example (b). Shows the second input signal waveform in the first example (c) shows the output pulse waveform in the first example (d)
Shows the first input signal waveform in the second example, (e) shows the second input signal waveform in the second example, and (f) shows the output pulse waveform in the second example.

【図6】図4のワード線駆動パルス発生回路(レベルシ
フタ)を図5(d)〜(f)の波形で動作させた場合に
おいて、図4の不揮発性半導体記憶装置を構成するメモ
リセルの動作を説明するもので、(a)は各メモリセル
を構成するMOSトランジスタのフローティングゲート
の電圧波形例を示し(b)は上記MOSトランジスタが
接続されたビット線の電圧変化例を示し(c)は上記M
OSトランジスタのコントロールゲートの電圧波形例を
示す。
6 is an operation of a memory cell forming the nonvolatile semiconductor memory device of FIG. 4 when the word line drive pulse generation circuit (level shifter) of FIG. 4 is operated with the waveforms of FIGS. 5D to 5F. FIG. 5A shows an example of a voltage waveform of a floating gate of a MOS transistor forming each memory cell, FIG. 9B shows an example of voltage change of a bit line to which the MOS transistor is connected, and FIG. M above
An example of the voltage waveform of the control gate of the OS transistor is shown.

【図7】この発明の第3の実施の形態に係る不揮発性半
導体記憶装置の構成およびその動作を説明するもので、
(a)はその要部回路例を示し(b)はこの回路例の要
部電圧波形を示し(c)はこの回路例におけるビット線
上の容量成分および漏洩電流成分を見込んだ等価回路を
示す。
FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration and operation of a nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention,
(A) shows an example of a main circuit, (b) shows a voltage waveform of a main part of this circuit, and (c) shows an equivalent circuit in which a capacitance component and a leakage current component on a bit line in this circuit example are considered.

【図8】この発明の第4の実施の形態に係る不揮発性半
導体記憶装置の構成およびその動作を説明するもので、
(a)はその要部回路例を示し(b)はこの回路例の要
部電圧波形を示し(c)はこの回路例におけるビット線
上の容量成分および漏洩電流成分を見込んだ等価回路を
示す。
FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration and an operation of a nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention,
(A) shows an example of a main circuit, (b) shows a voltage waveform of a main part of this circuit, and (c) shows an equivalent circuit in which a capacitance component and a leakage current component on a bit line in this circuit example are considered.

【図9】図8の不揮発性半導体記憶装置を構成するメモ
リセルの動作を説明するもので、(a)は各メモリセル
を構成するMOSトランジスタのフローティングゲート
の電圧波形例を示し(b)は上記MOSトランジスタが
接続されたビット線の電圧変化例を示し(c)は上記M
OSトランジスタのコントロールゲートの電圧波形例を
示す。
9A and 9B are diagrams for explaining the operation of a memory cell included in the nonvolatile semiconductor memory device of FIG. 8, in which FIG. 9A shows an example of a voltage waveform of a floating gate of a MOS transistor included in each memory cell, and FIG. An example of the voltage change of the bit line to which the MOS transistor is connected is shown (c) is the above M
An example of the voltage waveform of the control gate of the OS transistor is shown.

【図10】図8に示すような補償電流供給回路(Ta、
Ra1)の代替手段として利用できるコントロールゲー
ト付きMOSダイオードの構成を例示する半導体断面
図。
10 is a compensation current supply circuit (Ta,
6 is a semiconductor cross-sectional view illustrating the configuration of a MOS diode with a control gate that can be used as an alternative to Ra1).

【図11】公知のEEPROMセル構造とそれらのセル
のしきい値分布を説明するもので、(a)はオフセット
ゲート型フラッシュEEPROMしきい値分布例を示し
(b)はセルフアラン型フラッシュEEPROMのしき
い値分布例を示し(c)はNAND型EEPROMのし
きい値分布例を示す。
FIG. 11 is a view for explaining a known EEPROM cell structure and threshold distributions of those cells, FIG. 11A shows an example of an offset gate type flash EEPROM threshold voltage distribution, and FIG. 11B shows a self-allan type flash EEPROM. An example of the threshold distribution is shown in (c) of FIG.

【図12】この発明の第5の実施の形態に係る不揮発性
半導体記憶装置の構成を説明する回路図。
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】この発明の第6の実施の形態に係る不揮発性
半導体記憶装置の構成を説明する回路図。
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】この発明の第7の実施の形態に係る不揮発性
半導体記憶装置の構成を説明する回路図。
FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】この発明の各実施の形態に適用される多値プ
ログラムレベルの発生方法を説明する回路図。
FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a method of generating a multilevel program level applied to each embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…メモリセルアレイ;1a、1b…メモリセルブロッ
ク;2、2a…ワード線駆動パルス発生回路(レベルシ
フタ;駆動信号手段);3、31、32、3a、3b…
ワード線スイッチ回路;4a、4b…電荷引抜完了検出
回路(CMOSインバータ);5a、5b…スイッチ回
路;6、7、8…CMOSインバータ;9…スピードア
ップ回路;10…Nウェル;11…Pウェル;12S…
N+ソース領域;12D…N+ドレイン領域;13…ゲ
ート電極;ST1…ビット線選択ゲート線(導通手
段);SL1…ソース側選択ゲート線;BLa1、BL
b1…主ビット線;BLsa1、BLsb1…副ビット
線;W1、W2…ワード線;WDSIN…ワード線駆動
信号入力;WDPOUT…ワード線駆動パルス出力;T
sa1、Tsb1…ビット線選択トランジスタ;Trs
1…ソース側選択トランジスタ;Ma1、Mb1、Ma
2、Mb2…不揮発性メモリセルトランジスタ(コント
ロールゲートとフローティングゲートを持つNチャネル
MOSトランジスタ);Ca1、Cb1…ビット線キャ
パシタ;C1…キャパシタ;Co…副ビット線等価容
量;Ro…副ビット線漏洩電流成分等価抵抗;Ra1、
Rb1…漏洩電流補償抵抗(抵抗体);I1、I2…イ
ンバータ;T2、T4、T6、T8、T10、T12、
T14…Pチャネルトランジスタ;T3、T5、T7、
T9、T11、T13、T15、TS1、TS2、TS
3…Nチャネルトランジスタ;Ta、Tb…抵抗体接続
トランジスタ;Tab…第3のMOSトランジスタ;2
0…多値プログラムレベル発生回路;Vs…多値レベル
発生用電源;Is…多値レベル発生用可変電流源;R
1、R2、R3…多値レベル発生用抵抗;PLC…プロ
グラムレベル変更信号;PLS…プログラムレベル選択
信号;E20…プログラム信号。
1 ... Memory cell array; 1a, 1b ... Memory cell block; 2, 2a ... Word line drive pulse generation circuit (level shifter; drive signal means); 3, 31, 32, 3a, 3b ...
Word line switch circuit; 4a, 4b ... Charge extraction completion detection circuit (CMOS inverter); 5a, 5b ... Switch circuit; 6, 7, 8 ... CMOS inverter; 9 ... Speed-up circuit; 10 ... N well; 11 ... P well 12S ...
N + source region; 12D ... N + drain region; 13 ... Gate electrode; ST1 ... Bit line selection gate line (conduction means); SL1 ... Source side selection gate line; BLa1, BL
b1 ... Main bit line; BLsa1, BLsb1 ... Sub bit line; W1, W2 ... Word line; WDSIN ... Word line drive signal input; WDPOUT ... Word line drive pulse output; T
sa1, Tsb1 ... Bit line selection transistor; Trs
1 ... Source side selection transistors; Ma1, Mb1, Ma
2, Mb2 ... Non-volatile memory cell transistor (N-channel MOS transistor having control gate and floating gate); Ca1, Cb1 ... Bit line capacitor; C1 ... Capacitor; Co ... Sub bit line equivalent capacitance; Ro ... Sub bit line leakage current Component equivalent resistance; Ra1,
Rb1 ... Leakage current compensation resistance (resistor); I1, I2 ... Inverter; T2, T4, T6, T8, T10, T12,
T14 ... P-channel transistor; T3, T5, T7,
T9, T11, T13, T15, TS1, TS2, TS
3 ... N-channel transistor; Ta, Tb ... Resistor connection transistor; Tab ... Third MOS transistor; 2
0 ... Multivalued program level generation circuit; Vs ... Multivalued level generation power supply; Is ... Multivalued level generation variable current source; R
1, R2, R3 ... Resistors for generating multilevel levels; PLC ... Program level change signal; PLS ... Program level selection signal; E20 ... Program signal.

───────────────────────────────────────────────────── 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 // H01L 27/115 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location // H01L 27/115

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のワード線および複数のビット線を
持ち、各ワード線と各ビット線との交点位置にメモリセ
ルが配設されるメモリセルアレイと;不揮発性情報を保
持するフローティングゲート、およびこのフローティン
グゲートに保持される情報の書込、消去または読取を制
御するものであって前記ワード線に接続されるコントロ
ールゲートを持ち、前記メモリセルを構成するメモリセ
ルトランジスタと;第1電位およびこの第1電位と異な
る第2電位が交互に反復する駆動信号を前記メモリセル
トランジスタのコントロールゲートに与える駆動信号手
段と;を具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置。
1. A memory cell array having a plurality of word lines and a plurality of bit lines, in which memory cells are arranged at intersections of the word lines and the bit lines; a floating gate for holding nonvolatile information; A memory cell transistor for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, which has a control gate connected to the word line and constitutes the memory cell; a first potential and Drive signal means for applying a drive signal, in which a second potential different from the first potential is alternately repeated, to the control gate of the memory cell transistor.
【請求項2】 複数のワード線および複数のビット線を
持ち、各ワード線と各ビット線との交点位置にメモリセ
ルが配設されるメモリセルアレイと;不揮発性情報を保
持するフローティングゲート、およびこのフローティン
グゲートに保持される情報の書込、消去または読取を制
御するものであって前記ワード線に接続されるコントロ
ールゲートを持ち、前記メモリセルを構成するメモリセ
ルトランジスタと;第1電位およびこの第1電位と異な
る第2電位が交互に反復する駆動信号を複数の前記メモ
リセルトランジスタのコントロールゲートに同時に与え
る駆動信号手段と;を具備したことを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
2. A memory cell array having a plurality of word lines and a plurality of bit lines, in which memory cells are arranged at intersections of the word lines and the bit lines; a floating gate holding nonvolatile information; A memory cell transistor for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, which has a control gate connected to the word line and constitutes the memory cell; a first potential and A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a drive signal means for simultaneously applying to the control gates of the plurality of memory cell transistors a drive signal in which a second potential different from the first potential is alternately repeated.
【請求項3】 複数のワード線および複数のビット線を
持ち、各ワード線と各ビット線との交点位置にメモリセ
ルが配設されるメモリセルアレイと;不揮発性情報を保
持するフローティングゲート、およびこのフローティン
グゲートに保持される情報の書込、消去または読取を制
御するものであって前記ワード線に接続されるコントロ
ールゲートを持ち、前記メモリセルを構成するメモリセ
ルトランジスタと;第1電位およびこの第1電位と異な
る第2電位が交互に反復する駆動信号を複数の前記メモ
リセルトランジスタのコントロールゲートに順次与える
駆動信号手段と;を具備したことを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置。
3. A memory cell array having a plurality of word lines and a plurality of bit lines, in which memory cells are arranged at intersections between the word lines and the bit lines; a floating gate for holding nonvolatile information; A memory cell transistor for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, which has a control gate connected to the word line and constitutes the memory cell; a first potential and And a drive signal means for sequentially applying a drive signal in which a second potential different from the first potential is alternately repeated to the control gates of the plurality of memory cell transistors.
【請求項4】 複数のワード線および複数のビット線を
持ち、各ワード線と各ビット線との交点位置にメモリセ
ルが配設されるメモリセルアレイと;不揮発性情報を保
持するフローティングゲート、およびこのフローティン
グゲートに保持される情報の書込、消去または読取を制
御するものであって前記ワード線に接続されるコントロ
ールゲートを持ち、前記メモリセルを構成するメモリセ
ルトランジスタと;複数種類の第1電位およびこれらの
第1電位と異なる第2電位が交互に反復する駆動信号を
前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートに与
える駆動信号手段と;を具備したことを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
4. A memory cell array having a plurality of word lines and a plurality of bit lines, in which memory cells are arranged at intersections of the word lines and the bit lines; a floating gate for holding nonvolatile information; A memory cell transistor for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, the memory cell transistor having a control gate connected to the word line, and constituting the memory cell; A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a drive signal means for applying a drive signal in which a potential and a second potential different from the first potential are alternately repeated to the control gate of the memory cell transistor.
【請求項5】 複数のワード線および複数のビット線を
持ち、各ワード線と各ビット線との交点位置にメモリセ
ルが配設されるメモリセルアレイと;不揮発性情報を保
持するフローティングゲート、およびこのフローティン
グゲートに保持される情報の書込、消去または読取を制
御するものであって前記ワード線に接続されるコントロ
ールゲートを持ち、前記メモリセルを構成するメモリセ
ルトランジスタと;複数種類の第1電位およびこれらの
第1電位と異なる第2電位が交互に反復する駆動信号を
複数の前記メモリセルトランジスタのコントロールゲー
トに同時に与える駆動信号手段と;を具備したことを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置。
5. A memory cell array having a plurality of word lines and a plurality of bit lines, in which memory cells are arranged at intersections of each word line and each bit line; a floating gate holding nonvolatile information; A memory cell transistor for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, the memory cell transistor having a control gate connected to the word line, and constituting the memory cell; Drive signal means for simultaneously applying to the control gates of the plurality of memory cell transistors a drive signal in which a potential and a second potential different from the first potential are alternately repeated; .
【請求項6】 複数のワード線および複数のビット線を
持ち、各ワード線と各ビット線との交点位置にメモリセ
ルが配設されるメモリセルアレイと;不揮発性情報を保
持するフローティングゲート、およびこのフローティン
グゲートに保持される情報の書込、消去または読取を制
御するものであって前記ワード線に接続されるコントロ
ールゲートを持ち、前記メモリセルを構成するメモリセ
ルトランジスタと;複数種類の第1電位およびこれらの
第1電位と異なる第2電位が交互に反復する駆動信号を
複数の前記メモリセルトランジスタのコントロールゲー
トに順次与える駆動信号手段と;を具備したことを特徴
とする不揮発性半導体記憶装置。
6. A memory cell array having a plurality of word lines and a plurality of bit lines, in which memory cells are arranged at intersections of the word lines and the bit lines; a floating gate for holding nonvolatile information; A memory cell transistor for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, the memory cell transistor having a control gate connected to the word line, and constituting the memory cell; A non-volatile semiconductor memory device, the drive signal means sequentially applying a drive signal in which a potential and a second potential different from the first potential are alternately repeated to the control gates of the plurality of memory cell transistors. .
【請求項7】 前記駆動信号手段が、 前記メモリセルトランジスタに格納すべきプログラムデ
ータに対応した多値レベルを持つプログラム信号を発生
する多値プログラムレベル発生回路と、 前記多値プログラムレベル発生回路により発生されたプ
ログラム信号の多値レベルのいずれかに対応した前記第
1電位、およびこの第1電位と異なる第2電位が交互に
反復するパルスを、前記駆動信号として発生するワード
線駆動パルス発生回路とを含むことを特徴とする請求項
4ないし請求項6のいずれかに記載の不揮発性半導体記
憶装置。
7. The multilevel program level generating circuit, wherein the drive signal means generates a program signal having a multilevel level corresponding to program data to be stored in the memory cell transistor, and the multilevel program level generating circuit. A word line drive pulse generation circuit for generating, as the drive signal, a pulse in which the first potential corresponding to one of the multi-valued levels of the generated program signal and a second potential different from the first potential are alternately repeated. 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, further comprising:
【請求項8】主ビット線と;容量成分を持つ副ビット線
と;前記副ビット線を前記主ビット線へ選択的に接続す
ることにより前記副ビット線の容量成分を主ビット線の
電位にプリチャージするビット線選択トランジスタと;
不揮発性情報を保持するフローティングゲートおよびこ
のフローティングゲートに保持される情報の書込、消去
または読取を制御するコントロールゲートを持ち、前記
副ビット線にプリチャージされた電位の情報がそのフロ
ーティングゲートに書き込まれるメモリセルトランジス
タと;複数種類の第1電位およびこれらの第1電位と異
なる第2電位が交互に反復する駆動信号を複数の前記メ
モリセルトランジスタのコントロールゲートに同時に与
える駆動信号手段と;を具備したことを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
8. A main bit line; a sub bit line having a capacitance component; and a capacitance component of the sub bit line being set to a potential of the main bit line by selectively connecting the sub bit line to the main bit line. A bit line selection transistor for precharging;
It has a floating gate for holding non-volatile information and a control gate for controlling writing, erasing or reading of information held in the floating gate, and information of potential precharged on the sub-bit line is written in the floating gate. And a drive signal means for simultaneously applying to the control gates of the plurality of memory cell transistors a drive signal in which a plurality of types of first potentials and a second potential different from these first potentials are alternately repeated. A nonvolatile semiconductor memory device characterized by the above.
【請求項9】第1の所定電位にプリチャージされ得るビ
ット線と;不揮発性情報を保持するフローティングゲー
トおよびこのフローティングゲートに保持される情報の
書込、消去または読取を制御するコントロールゲート
と、前記ビット線に接続されるドレインと、所定のソー
ス回路に接続されるソースとを持ち、前記ビット線にプ
リチャージされた電位の情報がそのフローティングゲー
トに書き込まれるメモリセルトランジスタと;前記ソー
ス回路を第2の所定電位の回路へ選択的に接続する選択
トランジスタと;複数種類の第1電位およびこれらの第
1電位と異なる第2電位が交互に反復する駆動信号を複
数の前記メモリセルトランジスタのコントロールゲート
に同時に与える駆動信号手段と;を具備したことを特徴
とする不揮発性半導体記憶装置。
9. A bit line that can be precharged to a first predetermined potential; a floating gate that holds non-volatile information, and a control gate that controls writing, erasing or reading of information held by this floating gate. A memory cell transistor having a drain connected to the bit line and a source connected to a predetermined source circuit, in which information of the potential precharged to the bit line is written to its floating gate; A select transistor selectively connected to a circuit of a second predetermined potential; a plurality of kinds of first potentials and a drive signal in which a second potential different from the first potentials is alternately repeated to control the plurality of memory cell transistors A non-volatile semiconductor, characterized by comprising: Storage device.
JP29095695A 1994-11-11 1995-11-09 Nonvolatile semiconductor storage Pending JPH08235882A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29095695A JPH08235882A (en) 1994-11-11 1995-11-09 Nonvolatile semiconductor storage

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6-278175 1994-11-11
JP27817594 1994-11-11
JP29095695A JPH08235882A (en) 1994-11-11 1995-11-09 Nonvolatile semiconductor storage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08235882A true JPH08235882A (en) 1996-09-13

Family

ID=26552747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29095695A Pending JPH08235882A (en) 1994-11-11 1995-11-09 Nonvolatile semiconductor storage

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08235882A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100501962B1 (en) * 1997-05-21 2005-10-14 프리스케일 세미컨덕터, 인크. Electrically Programmable Memory and Programming Methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100501962B1 (en) * 1997-05-21 2005-10-14 프리스케일 세미컨덕터, 인크. Electrically Programmable Memory and Programming Methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100248689B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
US5748530A (en) Non-voltile memory device, non-volatile memory cell and method of adjusting the threshold value of the non-volatile memory cell and each of plural transistors
KR100458412B1 (en) Level shifter for transforming voltage level and semiconductor memory device having the level shifter
KR100349433B1 (en) Semiconductor Memory Device
JPH07169284A (en) Non-volatile semiconductor memory
JPH0447595A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH07182884A (en) Nonvolatile semiconductor storage
US5808338A (en) Nonvolatile semiconductor memory
US6714459B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of detecting overerased cell
US5623444A (en) Electrically-erasable ROM with pulse-driven memory cell transistors
US5818753A (en) Electrically-erasable and programmable ROM with pulse-driven memory cell
US5812458A (en) Electrically-erasable and programmable ROM with pulse-driven memory cells
US5615146A (en) Nonvolatile memory with write data latch
US5602779A (en) Nonvolatile multivalue memory
JPH09293387A (en) Semiconductor memory
US6067253A (en) Nonvolatile semiconductor memory device capable of suppressing a variation of the bit line potential
US5661686A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPH08235882A (en) Nonvolatile semiconductor storage
JPH07114798A (en) Non-volatile semiconductor memory
JP3094905B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3675898B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3109453B2 (en) Nonvolatile memory cell, method of adjusting threshold of nonvolatile memory cell, and method of adjusting threshold of multiple transistors
US20210166763A1 (en) Logic compatible flash memory programming with a pulse width control scheme
JPH1186573A (en) Non-volatile semiconductor memory
JPH08235883A (en) Nonvolatile semiconductor storage

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050725

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050906