JPH08273382A - 不揮発性メモリ - Google Patents

不揮発性メモリ

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JPH08273382A
JPH08273382A JP6915895A JP6915895A JPH08273382A JP H08273382 A JPH08273382 A JP H08273382A JP 6915895 A JP6915895 A JP 6915895A JP 6915895 A JP6915895 A JP 6915895A JP H08273382 A JPH08273382 A JP H08273382A
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JP
Japan
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voltage
write
potential
control
vpp
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Pending
Application number
JP6915895A
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English (en)
Inventor
Toshio Yamamura
俊雄 山村
Hiroto Nakai
弘人 中井
Masamichi Asano
正通 浅野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】二層構造の浮遊ゲート電極および制御ゲート電
極を有する不揮発性メモリセルに対する書込み開始時に
ゲート絶縁膜にかかる電圧ストレスを低減でき、メモリ
セルの信頼性の向上を図り得る不揮発性メモリを提供す
る。 【構成】二層構造の浮遊ゲート電極31および制御ゲー
ト電極32を有する不揮発性メモリセルと、メモリセル
の制御ゲート電極に接続されている制御線CGiと、メ
モリ動作モードに応じて制御線の電位を制御する制御電
位供給回路13と、電源電圧を昇圧して書込み電圧VPP
を出力する書込み電圧昇圧回路15と、メモリセルに対
する書込み開始時に書込み電圧昇圧回路の昇圧電圧出力
の大きさがその中間値から最高値まで上昇するように制
御する制御回路20とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的消去・再書込み
可能な不揮発性メモリ(EEPROM)あるいは紫外線
消去・再書込み可能な不揮発性メモリ(EPROM)な
どの不揮発性半導体メモリに係り、特に不揮発性メモリ
セルに対する書込み方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図3に示すような二層構造の浮遊
ゲート電極31および制御ゲート電極32を有するEE
PROMセルにデータを書き込む際、書込み開始と同時
に、セルトランジスタの制御ゲート電極32とチャネル
領域(基板領域)33との間に書込み電圧VPPを印加す
ることにより、セルトランジスタの浮遊ゲート電極31
に電子を注入する。
【0003】しかし、上記した従来の書込み方式は、書
込み開始時にゲート絶縁膜34にかかる電圧ストレスが
大きく、特に、予めセルトランジスタの浮遊ゲート電極
31の蓄積電荷が過剰に消去されている(浮遊ゲート3
1に正の電荷が蓄積している)場合には、それに応じて
ゲート絶縁膜34にかかる電圧ストレスが大きくなる。
この電圧ストレスは書込み/消去の回数に比例して増大
するので、メモリセルの信頼性に及ぼす影響がが大き
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
不揮発性メモリにおける書込み方式は、メモリセルに対
する書込み開始時にゲート絶縁膜にかかる電圧ストレス
が大きく、メモリセルの信頼性に及ぼす影響が大きいと
いう問題があった。
【0005】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、二層構造の浮遊ゲート電極および制御ゲート
電極を有する不揮発性メモリセルに対する書込み開始時
にゲート絶縁膜にかかる電圧ストレスを低減でき、メモ
リセルの信頼性の向上を図り得る不揮発性メモリを提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性メモリ
は、二層構造の浮遊ゲート電極および制御ゲート電極を
有する不揮発性メモリセルと、このメモリセルの制御ゲ
ート電極に接続されている制御線と、前記不揮発性メモ
リの動作モードに応じて上記制御線の電位を制御する制
御電位供給回路と、電源電圧が与えられ、これを昇圧し
て書込み電圧を出力する書込み電圧昇圧回路と、前記不
揮発性メモリセルに対する書込み開始時に前記書込み電
圧昇圧回路の昇圧電圧出力の大きさがその中間値から最
高値まで上昇するように制御する制御回路とを具備する
ことを特徴とする。
【0007】
【作用】書込み動作モードの開始後、書込み電圧VPPを
所定の中間電位Vstから昇圧するように制御することに
より、書込み開始時にメモリセルのゲート絶縁膜にかか
る電圧ストレスを低減し、セルの信頼性の向上を図るこ
とが可能になる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の不揮発性メモリの第1実
施例に係るNAND型EEPROMの一部を示してい
る。
【0009】図1において、11はメモリセルアレイ中
の多数個の書込み/消去ブロックのうちの1つである。
上記メモリセルアレイは、図3を参照して前述したよう
な二層構造の浮遊ゲート電極31、制御ゲート電極32
を有するセルトランジスタT1…と選択ゲート用MOS
トランジスタT2…が行列状に配置されている。
【0010】上記書込み/消去ブロック11は、直列接
続された複数個のセルトランジスタT1…の両端側に選
択ゲート用MOSトランジスタT2が配置されたナンド
接続回路と、ナンド接続回路の一端側のセルトランジス
タT1のドレインに接続されているビット線BLn、B
Lm…と、同一行のセルトランジスタT1の制御ゲート
に接続されている制御線CG0〜CGn…と、同一行の
選択ゲート用MOSトランジスタT2のゲートに接続さ
れている制御線SGD、SGSなどからなる。
【0011】メインローデコーダ12は、外部から入力
されたアドレス信号に基づいて多数個の書込み/消去ブ
ロックのなかから1つを選択するためのものである。制
御電位供給回路13は、前記書込み/消去ブロック11
に対応して設けられており、メモリセルに対する動作モ
ードに応じて前記制御線CG0〜CGn…、SGD、S
GSの電位を制御するものであり、メモリの書込み動作
時には、信号φP 、φI に基づいて選択された制御線に
書込み電圧VPPを供給し、非選択状態の制御線に書込み
禁止電圧VPIを供給し、メモリの読み出し動作時には、
選択された制御線に読み出し電圧VCCを供給する。
【0012】VPI昇圧回路14は、電源電圧VCCを昇圧
して書込み禁止電圧VPIを生成して前記制御電位供給回
路13に供給する。VPP昇圧回路15は、電源電圧VCC
を昇圧して書込み電圧VPPを生成して前記制御電位供給
回路13に供給するためのものであり、書込み電圧制限
回路16は、上記VPP昇圧回路15の出力側に接続さ
れ、昇圧出力電位の大きさを所定電位に制限する。
【0013】D型(ディプレッション型)のNMOSト
ランジスタQ6は、VCCノードと前記VPP昇圧回路15
の出力ノードとの間に接続され、ゲートに信号φxが印
加され、メモリの読み出し動作時に前記制御電位供給回
路13に読み出し電圧VCCを供給する。
【0014】前記書込み電圧制限回路16は、ソース・
基板相互が接続され、ゲートに前記信号φxが印加され
るPMOSトランジスタQ5と、ドレイン・ゲート相互
が接続されたI型の複数個(本例では2個)のNMOS
トランジスタQ4、Q3と、複数個(本例では3個)の
ツェナーダオードD1、D2、D3とが直列に接続され
てなり、その一端側のノードN1(前記PMOSトラン
ジスタQ5のソース)が前記VPP昇圧回路15の出力ノ
ードに接続されている。
【0015】さらに、本実施例では、前記不揮発性メモ
リセルに対する書込み開始時に前記VPP昇圧回路15の
昇圧電圧出力の大きさがその中間値から最高値まで上昇
するように制御する制御回路20が設けられている。
【0016】この制御回路20は、前記書込み電圧制限
回路16の他端側のノードN2(ツェナーダオードD3
のアノード)と接地電位VSSノードとの間に直列に接続
された複数個(本例では2個)の抵抗素子R1、R2
と、この2個の抵抗素子と並列に接続されたE型(エン
ハンスメント型)のNMOSトランジスタQ1と、電源
電圧VCCを分圧する抵抗素子R4、R5と、この抵抗素
子R4、R5の分圧ノードとVSSノードとの間に直列に
接続され、ゲートに信号φL が印加されるE型のNMO
SトランジスタQ2および抵抗素子R3と、差動増幅器
21とを有する。
【0017】この差動増幅器21は、上記抵抗素子R
4、R5の分圧電圧VL が一方の入力となり、前記抵抗
素子R1、R2の直列接続ノードの電圧VR が他方の入
力となり、上記一方の入力電圧VL に応じて前記NMO
SトランジスタQ1のゲート電位VG を制御する。この
場合、通常時は上記ゲート電位VG が前記NMOSトラ
ンジスタQ1をオンさせないような値となるように、前
記抵抗素子R1、R2、R4、R5の値が設定されてい
る。
【0018】次に、上記構成の書込み/消去ブロック1
1における書込み動作の一例について、図2に示すタイ
ミング波形図を参照しながら詳述する。時刻t1 で書込
み動作モードに入ると、VPI昇圧回路14およびVPP昇
圧回路15が起動し、書込み禁止電圧VPIおよび書込み
電圧VPPの昇圧が開始する。
【0019】時刻t2 で書込み禁止電圧VPIの昇圧が終
了すると、書込み/消去ブロック11中の選択される制
御線を含む全ての制御線に書込み禁止電圧VPIが供給さ
れる。
【0020】この後、書込み電圧VPPの昇圧を待つ。書
込み電圧VPPが所定数のツェナーダオードD1〜D3の
降伏電圧を越えて上昇した場合に抵抗素子R1、R2を
介して放電し、電圧VPPが一定に保たれる。
【0021】時刻t3 で書込み電圧VPPの昇圧が終了す
ると、前記信号φL が所定期間“H”レベルになり、前
記NMOSトランジスタQ2がオンし、抵抗素子R4、
R5の分圧ノードの電位VL が例えば2.5Vから0.
2V付近まで低下する。この時、前記抵抗素子R1、R
2の直列接続ノードの電圧VR は0.8V程度となり、
差動増幅器21の動作により、前記NMOSトランジス
タQ1のゲート電位VG が0.8Vから2.0V付近に
まで上昇する。
【0022】これにより、上記NMOSトランジスタQ
1がオンし、書込み電圧制限回路16の他端側のノード
N2(ツェナーダオードD3および抵抗素子R1の直列
接続ノード)の電位VD を下げるので、書込み電圧VPP
は図2中に示した中間電位Vstまで低下する。
【0023】この場合、予め抵抗素子R3の値を適切に
設定しておくことにより、上記中間電位Vstが前記書込
み禁止電圧VPIと同程度となるように抵抗素子R4、R
5の分圧ノードの電位VL を設定することが可能にな
る。
【0024】なお、上記書込み電圧VPPが低下し始める
と、抵抗素子R1、R2の直列接続ノードの電圧VR も
2.0V付近から0.8V付近まで低下するが、抵抗素
子R4、R5の分圧ノードの電位VL 以下には低下しな
い。
【0025】これにより、時刻t3 からt4 までの期間
は、NMOSトランジスタQ1のゲート電位VG は1.
5V付近に保たれ、書込み電圧VPPは、中間電位Vstに
保持される。
【0026】時刻t4 になって書込み期間が開始する
と、前記信号φL が“L”レベルに変化し、前記分圧ノ
ードの電位VL およびゲート電位VG は初期のレベルに
回復し始める。同時に、信号φP が所定期間(時刻t5
まで)“H”レベルになり、選択された制御線に書込み
電圧VPPが供給される。
【0027】上記信号φP が“H”レベルになった後、
前記分圧ノードの電位VL のレベルが回復することによ
り、前記ゲート電位VG は前記NMOSトランジスタQ
1がオフするまで低下し、再び、書込み電圧VPPの昇圧
が開始する。
【0028】このような動作により、書込み開始後、書
込み電圧VPPが所定の中間電位Vstから最高電位まで昇
圧することにより、選択セルの制御ゲート電極32に
は、書込みを開始してから徐々に昇圧していく電位を印
加することが可能になる。
【0029】従って、図3に示すように、仮にメモリセ
ルが過剰に消去されてその浮遊ゲート31に正の電荷が
蓄積されている場合でも、メモリセルの浮遊ゲート電極
31に対して徐々に電子を注入することにより、書込み
開始時にメモリセルの浮遊ゲート電極31とチャネル領
域33との間の電界を徐々に緩和しながら書込みを行う
ことができる。
【0030】このことは、メモリセルのゲート絶縁膜3
4に与える電圧ストレスを低減することになり、セルの
信頼性の向上を図ることが可能になり、消去特性のばら
つきなどにより消去が特に容易であって過剰消去され易
いメモリセルが存在するような場合に有効である。
【0031】なお、上記実施例では、書込み動作モード
の開始後、書込み電圧VPPを最高電位まで一旦昇圧させ
た後に放電するように制御したが、これに限らず、書込
み電圧VPPを昇圧開始後に中間電位Vstまで昇圧した後
にクランプし、実際の書込み開始後に中間電位Vstから
最高電位まで昇圧するように制御するように実施しても
よい。
【0032】また、上記実施例はEEPROMを示した
が、本発明は、EPROMにも適用可能であり、不揮発
性メモリが他のロジック回路などと同一チップ上に形成
されたエンベデッド・メモリの場合にも適用可能であ
る。
【0033】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、二層構
造の浮遊ゲート電極および制御ゲート電極を有する不揮
発性メモリセルに対する書込み開始時にゲート絶縁膜に
かかる電圧ストレスを低減でき、メモリセルの信頼性の
向上を図り得る不揮発性メモリを実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るEEPROMの一部
を示す回路図。
【図2】図1の動作例を示すタイミング波形図。
【図3】EEPROMセルの書込み動作を説明するため
に示すセル構造の断面図。
【符号の説明】
11…書込み/消去ブロック、12…メインローデコー
ダ、13…制御電位供給回路、14…VPI昇圧回路、1
5…VPP昇圧回路、16…書込み電圧制限回路、20…
制御回路、21…差動増幅器、31…浮遊ゲート電極、
32…制御ゲート電極、34…ゲート絶縁膜、T1…セ
ルトランジスタ、T2…選択ゲート用MOSトランジス
タ、BLn、BLm…ビット線、CG0〜CGn、SG
D、SGS…制御線、Q1〜Q6…MOSトランジス
タ、D1、D2、D3…ツェナーダオード、R1〜R5
…抵抗素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二層構造の浮遊ゲート電極および制御ゲ
    ート電極を有する不揮発性メモリセルと、このメモリセ
    ルの制御ゲート電極に接続されている制御線と、前記不
    揮発性メモリセルに対する動作モードに応じて上記制御
    線の電位を制御する制御電位供給回路と、電源電圧が与
    えられ、これを昇圧して書込み電圧を出力する書込み電
    圧昇圧回路と、前記不揮発性メモリセルに対する書込み
    開始時に前記書込み電圧昇圧回路の昇圧電圧出力の大き
    さがその中間値から最高値まで上昇するように制御する
    制御回路とを具備することを特徴とする不揮発性メモ
    リ。
JP6915895A 1995-03-28 1995-03-28 不揮発性メモリ Pending JPH08273382A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100481830B1 (ko) * 1997-06-24 2006-08-01 삼성전자주식회사 플레이트셀구조를갖는불휘발성반도체메모리장치및그장치의독출방법
JP2014179147A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Renesas Electronics Corp メモリモジュール、メモリモジュールを備えるマイクロコンピュータ、および半導体装置

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Effective date: 20040511