JPH0877786A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device

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JPH0877786A
JPH0877786A JP22908994A JP22908994A JPH0877786A JP H0877786 A JPH0877786 A JP H0877786A JP 22908994 A JP22908994 A JP 22908994A JP 22908994 A JP22908994 A JP 22908994A JP H0877786 A JPH0877786 A JP H0877786A
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JP
Japan
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gate
gate voltage
drain
voltage
timing
Prior art date
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JP22908994A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sato
健司 佐藤
Shinichiro Ishizuka
進一郎 石塚
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain a nonvolatile semiconductor storage device which can be improved in writing data and the number of times of erasure. CONSTITUTION: A nonvolatile semiconductor memory is provided with a memory cell array 2 in which plural memory cells are arranged in a matrix form. A source region 4 of the memory cell is grounded, a drain region 6 is connected to a bit line 7, and a control gate 8 is connected to a word line 9. The bit line 7 and the word line 9 are connected to a write-in drain voltage generation circuit 16 and a write-in gate voltage generation circuit 20 through a column selecting circuit 14 and a row selecting circuit 18 respectively. A write-in control signal PGM is inputted to the drain voltage generation circuit 16 and the gate voltage generation circuit 20, and a PGM signal inputted to the gate voltage generation circuit 20 is delayed in a falling thereof by a delay circuit 30. By using this constitution, a hot hall becoming the cause of degradation of a tunnel oxide film is suppressed to occur.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、不揮発性半導体記憶
装置に係り、特に、繰り返しデータを電気的に書込み、
また、電気的に消去可能な不揮発性半導体記憶装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly, to electrically write repetitive data,
The present invention also relates to an electrically erasable nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、データの電気的書込み及び電気的
消去が可能な不揮発性半導体記憶装置として、図17に
簡略化して示すようなフラッシュメモリ半導体装置が知
られている。このフラッシュメモリ半導体装置は、複数
のフラッシュEEPROMメモリセル(以下、単にメモ
リセルと称する)を行列状に配置したメモリアレイ42
を備えている(ここでは、説明を簡略化するために、唯
一つのメモリセルを図示してある)。各メモリセルは同
様に作動することから、以下、1つのメモリセルに着目
して説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a nonvolatile semiconductor memory device capable of electrically writing and electrically erasing data, a flash memory semiconductor device as shown in FIG. 17 is known. This flash memory semiconductor device has a memory array 42 in which a plurality of flash EEPROM memory cells (hereinafter simply referred to as memory cells) are arranged in a matrix.
(Here, only one memory cell is shown for simplification of description). Since each memory cell operates in the same manner, one memory cell will be focused and described below.

【0003】メモリセルは、半導体基板上に作られ、こ
の半導体基板上には、接地されたソース領域44と及び
ビット線47に接続されたドレイン領域46とが形成さ
れ、ソース領域44とドレイン領域46との間のチャネ
ル領域上には、ワード線49に接続されたコントロール
ゲート48が設けられている。このコントロールゲート
48とチャネル領域との間には、フローティングゲート
50が設けられ、フローティングゲート50とチャネル
領域との間は、トンネル酸化膜で絶縁され、フローティ
ングゲート50とコントロールゲート48との間は絶縁
層で絶縁されている。従って、フローティングゲート5
0は、絶縁された状態で配置されていることになる。
A memory cell is formed on a semiconductor substrate, and a source region 44 grounded and a drain region 46 connected to a bit line 47 are formed on the semiconductor substrate, and the source region 44 and the drain region are formed. A control gate 48 connected to a word line 49 is provided on the channel region between the control gate 46 and the channel 46. A floating gate 50 is provided between the control gate 48 and the channel region, the floating gate 50 and the channel region are insulated by a tunnel oxide film, and the floating gate 50 and the control gate 48 are insulated from each other. Insulated in layers. Therefore, the floating gate 5
0 is arranged in an insulated state.

【0004】ビット線47は、メモリアレイ42内の同
一列に配置された複数のメモリセルの各ドレイン領域4
6を共通に接続し、メモリセルの列数に応じて複数本設
けられている。同様に、ワード線49は、メモリアレイ
42内の同一行に配置された複数のメモリセルの各コン
トロールゲート48を共通に接続し、メモリセルの行数
に応じて複数本設けられている。
The bit line 47 is a drain region 4 of a plurality of memory cells arranged in the same column in the memory array 42.
6 are commonly connected, and a plurality of them are provided according to the number of columns of memory cells. Similarly, the word line 49 connects the control gates 48 of the plurality of memory cells arranged in the same row in the memory array 42 in common, and a plurality of word lines 49 are provided according to the number of rows of the memory cells.

【0005】各ビット線47は、列選択回路54を介し
て書込みドレイン電圧発生回路56に接続され、各ワー
ド線49は、行選択回路58を介して書込みゲート電圧
発生回路60に接続されている。そして、データの書込
み時には、各電圧発生回路56、60に対してデータ書
込み制御信号(以下、PGM信号と称する)が供給され
る。
Each bit line 47 is connected to a write drain voltage generation circuit 56 via a column selection circuit 54, and each word line 49 is connected to a write gate voltage generation circuit 60 via a row selection circuit 58. . Then, at the time of writing data, a data write control signal (hereinafter, referred to as PGM signal) is supplied to each of the voltage generating circuits 56 and 60.

【0006】以上のように構成されたフラッシュメモリ
半導体装置にデータを書込む際には、PGM信号を書込
みゲート電圧発生回路60および書込みドレイン電圧発
生回路56に供給する。PGM信号が入力された書込み
ゲート電圧発生回路60および書込みドレイン電圧発生
回路56は、それぞれ行選択回路58および列選択回路
54を介して所定のメモリセルに対してPGM信号に応
じた所定のゲート電圧およびドレイン電圧を同じタイミ
ングで選択的に発生する。つまり、書込みが選択された
メモリセルに印加されるゲート電圧およびドレイン電圧
の書込みパルスは、図18のタイミングチャートに示す
ように、PGM信号のパルスと同一のタイミングで印加
されている。
When writing data in the flash memory semiconductor device configured as described above, the PGM signal is supplied to the write gate voltage generating circuit 60 and the write drain voltage generating circuit 56. The write gate voltage generation circuit 60 and the write drain voltage generation circuit 56, to which the PGM signal is input, apply a predetermined gate voltage corresponding to the PGM signal to a predetermined memory cell via the row selection circuit 58 and the column selection circuit 54, respectively. And the drain voltage is selectively generated at the same timing. That is, the write pulse of the gate voltage and the drain voltage applied to the memory cell selected to be written is applied at the same timing as the pulse of the PGM signal, as shown in the timing chart of FIG.

【0007】そして、所定のゲート電圧およびドレイン
電圧が同時に印加されたメモリセルは、コントロールゲ
ート48とドレイン領域46との間に電位差を生じ、こ
の電位差によりフローティングゲート50内にホットキ
ャリアが注入される。各メモリセルのフローティングゲ
ート50は絶縁されていることから、ホットキャリアの
注入によりフローティングゲート50内に所定の電荷が
蓄積される。これにより、メモリセルにデータが書込ま
れる。
In the memory cell to which the predetermined gate voltage and drain voltage are simultaneously applied, a potential difference is generated between the control gate 48 and the drain region 46, and this potential difference causes hot carriers to be injected into the floating gate 50. . Since the floating gate 50 of each memory cell is insulated, a predetermined charge is accumulated in the floating gate 50 by injecting hot carriers. As a result, data is written in the memory cell.

【0008】次に、書込まれたデータを消去する場合に
は、電界放出によりフローティングゲート50から電荷
を放出することにより、データを電気的に一括消去す
る。
Next, when the written data is erased, electric charges are discharged from the floating gate 50 by field emission to electrically erase the data collectively.

【0009】以上のように、フラッシュメモリ半導体装
置では、繰り返しデータの書込みおよび消去が電気的に
可能である。
As described above, in the flash memory semiconductor device, repetitive data writing and erasing can be electrically performed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フラッシュメモリ半導体装置は、データの書込みおよび
消去回数を累積するに従って次第に劣化され、フラッシ
ュメモリ半導体装置の書込みおよび消去回数には限界が
あることが知られている。
However, it is known that the conventional flash memory semiconductor device is gradually deteriorated as the number of times of writing and erasing data is accumulated, and the number of times of writing and erasing of the flash memory semiconductor device is limited. Has been.

【0011】このような劣化は、一般に、データの書込
み時にメモリセルのトンネル酸化膜中にホットホールが
注入されることにより生じているものと考えられてい
る。トンネル酸化膜にホットホールが注入される場合に
は、トンネル酸化膜自体が劣化されると同時にトンネル
酸化膜と基板との界面に界面準位を発生し、この結果、
メモリセルが劣化されているものと推測されている。
It is generally considered that such deterioration is caused by the injection of hot holes into the tunnel oxide film of the memory cell when writing data. When hot holes are injected into the tunnel oxide film, the tunnel oxide film itself is deteriorated, and at the same time, an interface state is generated at the interface between the tunnel oxide film and the substrate.
It is presumed that the memory cell is deteriorated.

【0012】この発明は、以上の事情に鑑みなされたも
ので、その目的は、データの書込みおよび消去回数を改
良できる不揮発性半導体記憶装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a non-volatile semiconductor memory device capable of improving the number of times data is written and erased.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、半導体基板と、この半導体基板に形成さ
れたソース領域およびドレイン領域と、ソース領域とド
レイン領域との間のチャネル領域上に設けられたトンネ
ル酸化膜と、このトンネル酸化膜上に設けられたフロー
ティングゲートと、このフローティングゲート上に絶縁
層を介して設けられたコントロールゲートと、を備えた
不揮発性半導体記憶素子と、上記不揮発性半導体記憶素
子に対して選択的にデ−タを書込むための書込み制御信
号に基づいて、上記ドレイン領域に対して選択的にドレ
イン電圧を発生するドレイン電圧発生手段と、上記書込
み制御信号に基づいて、上記コントロールゲートに対し
て選択的にゲート電圧を発生するゲート電圧発生手段
と、上記ドレイン電圧の立下りタイミングに対する上記
ゲート電圧の立下りタイミングを所定時間だけ遅らせる
遅延手段と、を備えていることを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor substrate, a source region and a drain region formed in the semiconductor substrate, and a channel region between the source region and the drain region. A non-volatile semiconductor memory device including a tunnel oxide film provided on the floating gate, a floating gate provided on the tunnel oxide film, and a control gate provided on the floating gate via an insulating layer, Drain voltage generating means for selectively generating a drain voltage in the drain region based on a write control signal for selectively writing data in the nonvolatile semiconductor memory element, and the write control Gate voltage generating means for selectively generating a gate voltage with respect to the control gate based on a signal, and the drain voltage. Provides the delay means for delaying for a predetermined period of time fall timing of the gate voltage for the fall timing, a nonvolatile semiconductor memory device characterized in that it comprises a.

【0014】また、本発明の好適な実施例によれば、上
記遅延手段は、上記ドレイン電圧の立下りタイミングに
対する上記ゲート電圧の立下りタイミングを所定時間だ
け遅らせるとともに、上記ドレイン電圧の立上りタイミ
ングに対する上記ゲート電圧の立上りタイミングを所定
時間だけ早める。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the delay means delays a falling timing of the gate voltage with respect to a falling timing of the drain voltage by a predetermined time and a rising timing of the drain voltage. The rising timing of the gate voltage is advanced by a predetermined time.

【0015】更に、本発明は、半導体基板と、この半導
体基板に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
ソース領域とドレイン領域との間のチャネル領域上に設
けられたトンネル酸化膜と、このトンネル酸化膜上に設
けられたフローティングゲートと、このフローティング
ゲート上に絶縁層を介して設けられたコントロールゲー
トと、を備えた不揮発性半導体記憶素子が行列状に配置
されたメモリアレイと、上記メモリアレイ内で同一列に
配置された上記不揮発性半導体記憶素子の各ドレイン領
域を共通に接続する複数のビット線と、上記メモリアレ
イ内で同一行に配置された上記不揮発性半導体記憶素子
の各コントロールゲートを共通に接続する複数のワード
線と、上記不揮発性半導体記憶素子に対して選択的にデ
−タを書込むための書込み制御信号に基づいて、上記複
数のビット線に対して選択的にドレイン電圧を発生する
ドレイン電圧発生手段と、上記書込み制御信号に基づい
て、上記複数のワード線に対して選択的にゲート電圧を
発生するゲート電圧発生手段と、上記ドレイン電圧の立
下りタイミングに対する上記ゲート電圧の立下りタイミ
ングを所定時間だけ遅らせる遅延手段と、を備えている
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置を提供する。
Further, according to the present invention, a semiconductor substrate, a source region and a drain region formed on the semiconductor substrate,
A tunnel oxide film provided on the channel region between the source region and the drain region, a floating gate provided on the tunnel oxide film, and a control gate provided on the floating gate via an insulating layer. And a plurality of bit lines commonly connecting the drain regions of the nonvolatile semiconductor memory elements arranged in the same column in the memory array, and the memory array in which the nonvolatile semiconductor memory elements are arranged in a matrix. And a plurality of word lines commonly connecting the control gates of the nonvolatile semiconductor memory elements arranged in the same row in the memory array, and data selectively to the nonvolatile semiconductor memory elements. Drain voltage generation that selectively generates drain voltage for the plurality of bit lines based on a write control signal for writing Stage, a gate voltage generating means for selectively generating a gate voltage for the plurality of word lines based on the write control signal, and a predetermined fall timing of the gate voltage with respect to a fall timing of the drain voltage. There is provided a non-volatile semiconductor memory device comprising: a delay unit that delays by a time.

【0016】更にまた、本発明の好適な実施例によれ
ば、上記遅延手段は、上記ドレイン電圧の立下りタイミ
ングに対する上記ゲート電圧の立下りタイミングを所定
時間だけ遅らせるとともに、上記ドレイン電圧の立上り
タイミングに対する上記ゲート電圧の立上りタイミング
を所定時間だけ早める。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the delay means delays the falling timing of the gate voltage with respect to the falling timing of the drain voltage by a predetermined time, and the rising timing of the drain voltage. The rising timing of the gate voltage with respect to is advanced by a predetermined time.

【0017】[0017]

【作用】この発明の不揮発性半導体記憶装置によると、
遅延手段によって、ドレイン電圧の立下りタイミングに
対してゲート電圧の立下りタイミングが所定時間だけ遅
らされる。このようにゲート電圧の立下り時にドレイン
電圧が印加されていないので、ドレイン電圧に対してゲ
ート電圧が低い際にトンネル酸化膜を劣化する虞のある
ホットホールの発生を抑制できる。これにより、不揮発
性半導体記憶素子の書込み及び消去回数を改良できる。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention,
The delay means delays the falling timing of the gate voltage by a predetermined time with respect to the falling timing of the drain voltage. As described above, since the drain voltage is not applied when the gate voltage falls, it is possible to suppress the generation of hot holes that may deteriorate the tunnel oxide film when the gate voltage is lower than the drain voltage. This can improve the number of times of writing and erasing the nonvolatile semiconductor memory element.

【0018】[0018]

【実施例】以下、この発明の実施例に係る不揮発性半導
体記憶装置としてのフラッシュメモリ半導体装置につい
て説明する。図1に示すように、フラッシュメモリ半導
体装置は、図2に示すような不揮発性半導体記憶素子と
してのフラッシュEEPROMメモリセル1(以下、単
にメモリセル1と称する)を複数個行列状に配置したメ
モリアレイ2を備えている(ここでは、説明を簡略化す
るために、唯一つのメモリセルをメモリアレイ2内に図
示してある)。各メモリセルは同様に作動することか
ら、以下、1つのメモリセルに着目して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A flash memory semiconductor device as a nonvolatile semiconductor memory device according to embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the flash memory semiconductor device is a memory in which a plurality of flash EEPROM memory cells 1 (hereinafter, simply referred to as memory cells 1) as nonvolatile semiconductor memory elements as shown in FIG. 2 are arranged in a matrix. An array 2 is provided (only one memory cell is shown in memory array 2 here for the sake of simplicity). Since each memory cell operates in the same manner, one memory cell will be focused and described below.

【0019】メモリセル1は、図2に示されるように、
半導体基板3上に作られ、この半導体基板3上には、接
地されたソース領域4と及びメモリアレイ2の所定のビ
ット線7に接続されたドレイン領域6とが形成されてい
る。ソース領域4とドレイン領域6との間のチャネル領
域5上には、メモリアレイ2の所定のワード線9に接続
されたコントロールゲート8が設けられ、このコントロ
ールゲート8とチャネル領域5との間には、フローティ
ングゲート10が設けられている。フローティングゲー
ト10とチャネル領域5との間は、トンネル酸化膜12
で絶縁されており、フロティングゲート10とコントロ
ールゲート8との間は、絶縁層で絶縁されている。
The memory cell 1 is, as shown in FIG.
Formed on a semiconductor substrate 3, a source region 4 grounded and a drain region 6 connected to a predetermined bit line 7 of the memory array 2 are formed on the semiconductor substrate 3. A control gate 8 connected to a predetermined word line 9 of the memory array 2 is provided on the channel region 5 between the source region 4 and the drain region 6, and between the control gate 8 and the channel region 5. Is provided with a floating gate 10. A tunnel oxide film 12 is provided between the floating gate 10 and the channel region 5.
The floating gate 10 and the control gate 8 are insulated by an insulating layer.

【0020】ビット線7は、メモリアレイ2内の同一列
に配置された複数のメモリセルの各ドレイン領域6を共
通に接続し、配列されたメモリセルの列数に応じた本数
が設けられている。同様に、ワード線9は、メモリアレ
イ2内の同一行に配置された複数のメモリセルの各コン
トロールゲート8を共通に接続し、配列されたメモリセ
ルの行数に応じた本数が設けられている。
The bit line 7 connects the drain regions 6 of a plurality of memory cells arranged in the same column in the memory array 2 in common, and the number of bit lines 7 is set according to the number of columns of the arranged memory cells. There is. Similarly, the word line 9 connects the control gates 8 of the plurality of memory cells arranged in the same row in the memory array 2 in common, and the number of the word lines 9 is set according to the number of rows of the arranged memory cells. There is.

【0021】各ビット線7は、列選択回路14を介して
ドレイン電圧発生手段としての書込みドレイン電圧発生
回路16に接続され、各ワード線9は、行選択回路18
を介してゲート電圧発生手段としての書込みゲート電圧
発生回路20に接続されている。そして、データの書込
み時には、各書込み電圧発生回路16、20に対してデ
ータ書込み制御信号(以下、PGM信号と称する)が供
給される。
Each bit line 7 is connected to a write drain voltage generating circuit 16 as a drain voltage generating means through a column selecting circuit 14, and each word line 9 is connected to a row selecting circuit 18.
Is connected to the write gate voltage generating circuit 20 as a gate voltage generating means. Then, at the time of writing data, a data write control signal (hereinafter, referred to as PGM signal) is supplied to each of the write voltage generation circuits 16 and 20.

【0022】以上のように構成されたフラッシュメモリ
半導体装置にデータを書込む際には、書込みドレイン電
圧発生回路16と書込みゲート電圧発生回路20とにP
GM信号がそれぞれ供給される。ここで、書込みゲート
電圧発生回路20に供給されるPGM信号は、後述する
遅延回路30を介して供給される。このPGM信号は、
メモリアレイ内の所定のメモリセルに“0”或いは
“1”のデータを書込むための信号である。つまり、P
GM信号が入力された書込みゲート電圧発生回路20お
よび書込みドレイン電圧発生回路16は、それぞれ行選
択回路18および列選択回路14を介して所定のワード
線9およびビット線7に対してPGM信号に応じた所定
のゲート電圧およびドレイン電圧を選択的に発生する。
そして、書込みが選択され、所定のゲート電圧およびド
レイン電圧が同時に印加されたメモリセル1では、コン
トロールゲート8とドレイン領域6との間に所定の電位
差が与えられ、この電位差によりチャネル領域のホット
キャリアがトンネル酸化膜12を介してフローティング
ゲート10内に注入される。各メモリセル1のフローテ
ィングゲート10は絶縁されていることから、ホットキ
ャリアの注入によりフローティングゲート10内に所定
の電荷が蓄積される。これにより、書込みが選択された
メモリセル1に“0”或いは“1”のデータが書込まれ
る。
When writing data to the flash memory semiconductor device configured as described above, P is written in the write drain voltage generating circuit 16 and the write gate voltage generating circuit 20.
The GM signal is supplied to each. Here, the PGM signal supplied to the write gate voltage generation circuit 20 is supplied via a delay circuit 30 described later. This PGM signal is
This is a signal for writing "0" or "1" data in a predetermined memory cell in the memory array. That is, P
The write gate voltage generation circuit 20 and the write drain voltage generation circuit 16 to which the GM signal is input respond to the predetermined word line 9 and bit line 7 via the row selection circuit 18 and the column selection circuit 14 in response to the PGM signal. And selectively generate a predetermined gate voltage and drain voltage.
Then, in the memory cell 1 in which writing is selected and a predetermined gate voltage and drain voltage are simultaneously applied, a predetermined potential difference is applied between the control gate 8 and the drain region 6, and this potential difference causes hot carriers in the channel region. Are injected into the floating gate 10 through the tunnel oxide film 12. Since the floating gate 10 of each memory cell 1 is insulated, a predetermined charge is accumulated in the floating gate 10 by injecting hot carriers. As a result, data "0" or "1" is written in the memory cell 1 selected for writing.

【0023】一方、書込まれたデータを消去する場合に
は、フローティングゲート10に蓄積された電荷を電界
放出により放出して、データを電気的に一括消去する。
このため、フラッシュメモリ半導体装置は、複数回のデ
ータの書込み及び消去が電気的に可能である。
On the other hand, when erasing the written data, the electric charges accumulated in the floating gate 10 are discharged by field emission to electrically erase the data collectively.
Therefore, the flash memory semiconductor device can electrically write and erase data a plurality of times.

【0024】上述したフラッシュメモリ半導体装置で
は、既に従来技術で説明したように書込み及び消去回数
が制限され、この制限は、トンネル酸化膜がホットホー
ルによって劣化される為とされている。発明者等は、こ
のホットホールによるトンネル酸化膜の劣化に着目し、
この劣化に直接関係するホットホールの発生メカニズム
について考察した結果、ゲート電圧が低い場合に生じる
ホットホールが主要な要因であることを究明している。
以下にこのホットホールの発生メカニズム及びその対策
について説明する。
In the above-mentioned flash memory semiconductor device, the number of times of writing and erasing is limited as already described in the prior art, and this limitation is because the tunnel oxide film is deteriorated by hot holes. The inventors focused on the deterioration of the tunnel oxide film due to the hot holes,
As a result of studying the generation mechanism of hot holes which is directly related to this deterioration, it is clarified that the hot holes generated when the gate voltage is low are the main factors.
The mechanism of occurrence of this hot hole and its countermeasure will be described below.

【0025】図3には、MOSトランジスタに対して、
ドレイン領域及びソース領域間に8ボルトの電圧を印加
し、ゲートに印加する電圧を0ボルトから10ボルトに
変化させた場合のゲート電流の変化が示されている。こ
の表において、3つのグラフは、それぞれトンネル酸化
膜が250オングストローム(以下、Aとする)、20
0A、及び160Aを有している場合の特性を示してい
る。この表に示すように、比較的低いゲート電圧が印加
される場合にドレインアバランシェホットキャリア(D
AHC)によってゲート電流が生じ、比較的高いゲート
電圧を印加する場合にチャネルホットエレクトロン(C
HE)によってゲート電流が生じる。トンネル酸化膜1
2の劣化の原因と考えられているホットホールは、比較
的低いゲート電圧が印加された場合のドレインアバラン
シェホットキャリアの正孔であることが推測され、この
表によると、約0〜2ボルトのゲート電圧を印加した場
合にアバランシェホットホールが生じている。即ち、ア
バランシェホットホールは、チャネルホットキャリアの
発生に十分なドレイン電圧が印加されたメモリセル1に
比較的低いゲート電圧を印加する場合に生じ易いことが
理解できる。
In FIG. 3, for MOS transistors,
A change in gate current is shown when a voltage of 8 V is applied between the drain region and the source region and the voltage applied to the gate is changed from 0 V to 10 V. In this table, the three graphs show that the tunnel oxide film has a thickness of 250 Å (hereinafter, referred to as A), 20
The characteristics in the case of having 0 A and 160 A are shown. As shown in this table, when a relatively low gate voltage is applied, the drain avalanche hot carrier (D
AHC causes a gate current, and when a relatively high gate voltage is applied, channel hot electrons (C
HE) causes a gate current. Tunnel oxide film 1
It is presumed that the hot holes considered to be the cause of the deterioration of No. 2 are the holes of the drain avalanche hot carrier when a relatively low gate voltage is applied. Avalanche hot holes are generated when a gate voltage is applied. That is, it can be understood that avalanche hot holes are likely to occur when a relatively low gate voltage is applied to the memory cell 1 to which a drain voltage sufficient to generate channel hot carriers is applied.

【0026】このようにアバランシェホットホールが発
生し易い条件が実際のメモリセル1上で揃う場合を考え
ると、例えば、ゲート電圧の立ち上げ或いは立ち下げ時
のようにゲート電圧が比較的低い状態の時にアバランシ
ェホットホールが生じる可能性があることが考えられ
る。つまり、通常のフラッシュメモリ半導体装置におい
ては、書込みゲート電圧および書込みドレイン電圧の印
加タイミングは、PGM信号のタイミングと略一致する
ように設定されるが、実際のメモリセル1上において
は、例えば、図4(A)に示すように、配線遅延等によ
り印加タイミングが僅かにずれる可能性がある。更に、
実際のメモリセル1上においては、図4(B)に示すよ
うに、負荷によるなまりによりゲート電圧およびドレイ
ン電圧の立ち上げおよび立ち下げの傾斜が緩やかにな
り、ゲート電圧の立ち上げおよび立ち下げにある程度の
時間を要することが考えられる。このため、ゲート電圧
およびドレイン電圧を同じタイミングで与えるように設
定しても、メモリセル1に十分なドレイン電圧が印加さ
れている状態でゲート電圧が緩やかに立上がり或いは立
下がる可能性があり、この場合には、トンネル酸化膜1
2に図中dで示す期間の間にアバランシェホットホール
が発生する可能性があることが十分予測できる。
Considering the case where the conditions in which avalanche hot holes are likely to occur are aligned on the actual memory cell 1, the gate voltage is relatively low, for example, when the gate voltage is raised or lowered. It is possible that avalanche hot holes may sometimes occur. That is, in a normal flash memory semiconductor device, the application timings of the write gate voltage and the write drain voltage are set so as to substantially coincide with the timing of the PGM signal, but in the actual memory cell 1, for example, As shown in FIG. 4 (A), the application timing may be slightly shifted due to wiring delay or the like. Furthermore,
On the actual memory cell 1, as shown in FIG. 4B, the slope of the rise and fall of the gate voltage and the drain voltage becomes gentle due to the rounding due to the load, and the rise and fall of the gate voltage can be suppressed. It may take some time. Therefore, even if the gate voltage and the drain voltage are set to be applied at the same timing, the gate voltage may gradually rise or fall in the state where the sufficient drain voltage is applied to the memory cell 1. In case of tunnel oxide 1
It can be sufficiently predicted that avalanche hot holes may occur during the period indicated by d in FIG.

【0027】以上のようなアバランシェホットホール発
生の原因についての予測に基づき、発明者等は、図5に
示すようなタイミングでゲート電圧およびドレイン電圧
を印加することによりアバランシェホットホールの発生
確率を低くすることができるであろうことを予測した。
つまり、ドレイン電圧の印加タイミングにゲート電圧の
印加タイミングをオーバーラップさせることにより、ゲ
ート電圧の立ち上げおよび立ち下げ時にドレイン電圧が
印加されていない状態とし、これにより、アバランシェ
ホットホールの発生確率を低くすることができると予測
した。
Based on the above prediction of the cause of avalanche hot hole generation, the inventors have reduced the probability of avalanche hot hole generation by applying the gate voltage and the drain voltage at the timings shown in FIG. Predicted what could be done.
In other words, by overlapping the gate voltage application timing with the drain voltage application timing, the drain voltage is not applied when the gate voltage rises and falls, which reduces the probability of avalanche hot hole occurrence. I predicted that I could do it.

【0028】この予測を実証するために、ゲート電圧お
よびドレイン電圧の印加タイミングを種々変化させて、
以下のような書込み/消去サイクルテストを実施した。
尚、各テストにおける書き込み時間を50μsecと
し、消去時間を100msecとし、トンネル酸化膜1
2の劣化の評価には、次式に示す伝達コンダクタンスG
Mを用いた。
In order to verify this prediction, the application timings of the gate voltage and the drain voltage are variously changed,
The following write / erase cycle test was performed.
In each test, the write time was 50 μsec, the erase time was 100 msec, and the tunnel oxide film 1
To evaluate the deterioration of No. 2, transfer conductance G given by
M was used.

【0029】 GM=△ID /△VG =W/L・μCOXD ;μ:キ
ャリア移動度 そして、このGMの低下をキャリア移動度の低下、およ
び界面準位濃度の増加と判断し、GM低下の度合いによ
り、データの書込みおよび消去回数の信頼性を評価し
た。
GM = ΔI D / ΔV G = W / L · μC OX V D ; μ: carrier mobility Then, it is judged that this decrease in GM is a decrease in carrier mobility and an increase in interface state concentration. , The reliability of the number of times data was written and erased was evaluated according to the degree of GM deterioration.

【0030】まず、アバランシェホットホールが発生す
る可能性が低いと予測される図6に示すようなタイミン
グでゲート電圧およびドレイン電圧を印加した。この場
合、約7ボルトのドレイン電圧を印加し、ドレイン電圧
の立上りタイミングより200nsec速いタイミング
で約12ボルトのゲート電圧を立ち上げ、ドレイン電圧
の立下りタイミングより200nsec遅いタイミング
でゲート電圧を立ち下げた。そして、このようにドレイ
ン電圧の印加タイミングにゲート電圧の印加タイミング
をオーバーラップさせて書込み/消去サイクルテストを
実施し、書込み/消去サイクル数に対するGMの低下を
調べた。
First, the gate voltage and the drain voltage were applied at the timings shown in FIG. 6 where it is predicted that avalanche hot holes are unlikely to occur. In this case, a drain voltage of about 7 V was applied, a gate voltage of about 12 V was raised at a timing 200 nsec faster than the rising timing of the drain voltage, and a gate voltage was lowered at a timing 200 nsec later than the falling timing of the drain voltage. . Then, a write / erase cycle test was carried out by overlapping the gate voltage application timing with the drain voltage application timing in this manner, and the decrease in GM with respect to the number of write / erase cycles was examined.

【0031】次に、比較例として、アバランシェホット
ホールが発生し易い条件(チャネルホットキャリアの発
生に十分なドレイン電圧が印加されたメモリセルに比較
的低いゲート電圧を印加する)を作為的に用意し、図7
に示すようなタイミングでゲート電圧およびドレイン電
圧を印加した。つまり、ゲート電圧の立ち上げおよび立
ち下げ時にある程度の時間で傾斜を設け、このゲート電
圧の立ち上げおよび立ち下げ時に十分なドレイン電圧が
印加されるようにゲート電圧およびドレイン電圧の印加
タイミングを調整した。そして、このようなタイミング
で書込み/消去サイクルテストを実施し、書込み/消去
サイクル数に対するGMの低下を調べた。尚、アバラン
シェホットホールの注入量は、図8に示すように、傾斜
を設ける時間を調整することにより調整した。例えば、
傾斜を設ける時間を多くすることによりアバランシェホ
ットホールが発生する可能性のある期間dを大きくで
き、これによりアバランシェホットホールの注入量を多
くすることができる。
Next, as a comparative example, a condition where avalanche hot holes are easily generated (a relatively low gate voltage is applied to a memory cell to which a drain voltage sufficient to generate channel hot carriers is prepared) is prepared artificially. Then, Fig. 7
The gate voltage and the drain voltage were applied at the timings shown in. That is, a ramp is provided for a certain time when the gate voltage is raised and lowered, and the application timings of the gate voltage and the drain voltage are adjusted so that a sufficient drain voltage is applied when the gate voltage is raised and lowered. . Then, the write / erase cycle test was carried out at such a timing to examine the decrease in GM with respect to the number of write / erase cycles. The injection amount of the avalanche hot holes was adjusted by adjusting the time for providing the inclination, as shown in FIG. For example,
By increasing the time for providing the inclination, it is possible to increase the period d in which the avalanche hot holes may occur, and thus the injection amount of the avalanche hot holes can be increased.

【0032】以上のような書込み/消去サイクルテスト
の結果、図9に示すような伝達コンダクタンスGMの推
移を示すグラフが得られた。尚、アバランシェホットホ
ールの注入量の調整のための傾斜時間は、立ち上げ時
(R:rise)および立ち下げ時(F:fall)共
に、5μsec、2μsec、500nsec、200
nsecのものを用意した。
As a result of the above write / erase cycle test, a graph showing the transition of the transfer conductance GM as shown in FIG. 9 was obtained. The inclination time for adjusting the injection amount of the avalanche hot holes is 5 μsec, 2 μsec, 500 nsec, 200 at both rising (R: rise) and falling (F: fall).
nsec was prepared.

【0033】このグラフから解るように、トンネル酸化
膜12の劣化の度合いは、アバランシェホットホールの
注入量に原因があることは明らかである。つまり、ゲー
ト電圧の立ち上げおよび立ち下げ時の傾斜時間を大きく
してアバランシェホットホールが発生する可能性のある
期間dを大きくすることによりアバランシェホットホー
ルの注入量を多くすると、サイクル数の増加に伴いGM
が急激に低下する。これに対して、ドレイン電圧の印加
タイミングにゲート電圧の印加タイミングをオーバーラ
ップさせた場合には、サイクル数の増加に伴うGMの低
下は僅かであることが解る。例えば、書込み/消去サイ
クルを3000回実施した時点におけるオーバーラップ
と5μsecとを比較すると、5μsecの傾斜時間を
設けた場合には約20%以上のGMの低下が見られる
が、オーバーラップのタイミングでは約10%の低下に
留まっている。また、GMが10%低下する書替え回数
を比較しても、3〜30倍に増加しているのが解る。
As can be seen from this graph, it is clear that the degree of deterioration of the tunnel oxide film 12 is due to the injection amount of avalanche hot holes. In other words, increasing the avalanche hot hole injection amount by increasing the ramp time at the time of raising and lowering the gate voltage and increasing the period d in which avalanche hot holes may occur increases the number of cycles. Accompanied by GM
Drops sharply. On the other hand, when the application timing of the drain voltage is overlapped with the application timing of the drain voltage, it can be seen that the GM is slightly decreased with the increase in the number of cycles. For example, when comparing the overlap at the time of performing the write / erase cycle 3000 times with 5 μsec, when the inclination time of 5 μsec is provided, a GM decrease of about 20% or more is seen, but at the overlap timing. It is only about 10% lower. In addition, it can be seen that the number of rewrites at which the GM is reduced by 10% is also increased by 3 to 30 times.

【0034】従って、ドレイン電圧の印加タイミングに
ゲート電圧の印加タイミングをオーバーラップさせるこ
とによりアバランシェホットホールが発生する要因を無
くすことができ、これによりトンネル酸化膜12の劣化
を抑制でき、フラッシュメモリ半導体装置の書込み/消
去サイクル数を改良できる。
Therefore, by overlapping the application timing of the gate voltage with the application timing of the drain voltage, it is possible to eliminate the factor that causes the avalanche hot hole, which can suppress the deterioration of the tunnel oxide film 12 and the flash memory semiconductor. The number of write / erase cycles of the device can be improved.

【0035】次に、ゲート電圧の立上り時および立下り
時のいずれの場合がアバランシェホットホールの発生に
より関与しているかを調べるために、図10および図1
1に示すようなタイミングで書込み/消去サイクルテス
トを実施した。尚、書込みまたは消去時間、およびメモ
リセル劣化の評価方法は、上述したサイクルテストと同
じ条件とした。
Next, in order to investigate whether the rise or fall of the gate voltage is involved in the generation of avalanche hot holes, FIG. 10 and FIG.
A write / erase cycle test was performed at the timing shown in FIG. The writing or erasing time and the evaluation method of the memory cell deterioration were set to the same conditions as in the above cycle test.

【0036】図10に示すタイミングでは、ゲート電圧
の立上り時のみに200nsecの傾斜時間を与え、立
上り時のみでアバランシェホットホールを発生させた。
また、図11に示すタイミングでは、ゲート電圧の立下
り時のみに200nsecの傾斜時間を与え、立下り時
のみでアバランシェホットホールを発生させた。そし
て、各タイミングで書込み/消去サイクルテストを実施
し、書込み/消去サイクル数に対するGMの低下特性を
調べた。また、比較例として、ゲート電圧の立上りおよ
び立下り時にそれぞれ200nsecづつ傾斜時間を設
けたタイミングで書込み/消去サイクルテストを実施
し、書込み/消去サイクル数に対するGMの低下特性を
調べた。
At the timing shown in FIG. 10, a ramp time of 200 nsec is given only when the gate voltage rises, and an avalanche hot hole is generated only when the gate voltage rises.
At the timing shown in FIG. 11, a ramp time of 200 nsec was given only when the gate voltage fell, and an avalanche hot hole was generated only when the gate voltage fell. Then, a write / erase cycle test was carried out at each timing, and the GM lowering characteristic with respect to the number of write / erase cycles was examined. Further, as a comparative example, a write / erase cycle test was performed at a timing with a ramp time of 200 nsec each at the rise and fall of the gate voltage, and the GM lowering characteristic with respect to the number of write / erase cycles was examined.

【0037】以上のような書込み/消去サイクルテスト
の結果、図12に示すような伝達コンダクタンスGMの
推移を示すグラフが得られた。このグラフによると、オ
ーバーラップのタイミングでのGMと立下り時に傾斜を
設けたタイミング(200nR)でのGMとが同様の特
性を示し、立上りおよび立下り時に傾斜を設けたタイミ
ング(200nRF)でのGMと立上り時に傾斜を設け
たタイミング(200nF)でのGMとが同様の特性を
示していることが解る。
As a result of the above write / erase cycle test, a graph showing the transition of the transfer conductance GM as shown in FIG. 12 was obtained. According to this graph, the GM at the timing of overlap and the GM at the timing (200nR) at which the slope is provided at the fall show the same characteristics, and the GM at the timing (200nRF) at which the slope is provided at the time of rise and fall are It can be seen that the GM and the GM at the timing (200 nF) at which the slope is provided at the time of rising exhibit the same characteristics.

【0038】また、これら2組の特性を比較すると、2
00nRFと200nFとの組の方がサイクル数の応じ
たGMの低下の度合がより大きいことが解る。このこと
から、ゲート電圧の立上り時より立下り時のアバランシ
ェホットホールの発生がGMの低下に関して支配的であ
ることが解る。従って、ゲート電圧の立上り時より立下
り時の方がアバランシェホットホールを多く生じ、メモ
リセルを劣化しているものと思われる。以下、この理由
について説明する。
Further, comparing these two sets of characteristics, it is found that
It can be seen that the combination of 00nRF and 200nF has a larger degree of decrease in GM according to the number of cycles. From this, it is understood that the generation of avalanche hot holes at the time of the rise of the gate voltage rather than at the time of the rise of the gate voltage is dominant in the reduction of the GM. Therefore, it is considered that more avalanche hot holes are generated when the gate voltage falls than when the gate voltage rises, and the memory cell is deteriorated. The reason for this will be described below.

【0039】例えば、メモリセル1のドレイン領域6に
7ボルトのドレイン電圧を印加した状態で12ボルトの
ゲート電圧を印加すると、フローティングゲート10内
にホットエレクトロンが注入され、ホットエレクトロン
の蓄積によりフローティングゲート電圧は図13に示す
ように変化する。
For example, when a gate voltage of 12 V is applied to the drain region 6 of the memory cell 1 while a drain voltage of 7 V is applied, hot electrons are injected into the floating gate 10, and the floating gate is accumulated due to the accumulation of hot electrons. The voltage changes as shown in FIG.

【0040】この変化について図3の表を参照して評価
する。まず、フローティングゲート電圧が立上った直後
の比較的狭い領域でアバランシェホットホールが発生す
る。そして、書込みが進行してフローティングゲート1
0にホットエレクトロンが蓄積されると、ホットエレク
トロンによる負電荷によりフローティングゲート電圧が
徐々に低下される。そして、書込み終了と同時にゲート
電圧を立下げると、フローティングゲート電圧が更に低
下される。この場合、フローティングゲート電圧は、ア
バランシェホットホールが発生し易い2ボルト前後の正
の低電圧領域から負電位へと変化していることから、立
上り時より多くのアバランシェホットホールが注入され
る。
This change will be evaluated with reference to the table of FIG. First, avalanche hot holes occur in a relatively narrow area immediately after the floating gate voltage rises. Then, as the writing progresses, the floating gate 1
When hot electrons are accumulated at 0, the floating gate voltage is gradually reduced due to the negative charge due to the hot electrons. Then, when the gate voltage is lowered at the same time as the writing is completed, the floating gate voltage is further lowered. In this case, since the floating gate voltage changes from a positive low voltage region of around 2 V where avalanche hot holes are likely to occur to a negative potential, more avalanche hot holes are injected than when rising.

【0041】また、ゲート8に負電圧を印加する場合に
は、P型基板表面が蓄積状態になり、ドレイン領域6近
傍におけるアバランシェが起り易くなることが予測され
る。このため、フローティングゲート電圧が負電位にな
ることでアバランシェホットキャリアの量が増加する上
に、負電位による引き込みによりフローティングゲート
10へのアバランシェホットホールの注入が更に起り易
くなることが考えられる。そして、ゲート電圧立上り時
よりも立下り時に多くのアバランシェホットホールが注
入されることが予測される。
Further, when a negative voltage is applied to the gate 8, it is expected that the surface of the P-type substrate will be in an accumulation state and avalanche will easily occur in the vicinity of the drain region 6. Therefore, it is conceivable that the amount of avalanche hot carriers increases due to the floating gate voltage becoming a negative potential, and that the avalanche hot holes are more easily injected into the floating gate 10 due to the attraction by the negative potential. Then, it is expected that more avalanche hot holes will be injected at the time of falling than at the time of rising of the gate voltage.

【0042】以上のような書込み/消去サイクルテスト
の結果から、フラッシュメモリ半導体装置の書込み時に
生じるメモリセル1の劣化は、トンネル酸化膜12への
アバランシェホットホールの注入量に起因し、特に、チ
ャネルホットキャリアの発生に十分なドレイン電圧を印
加した状態でゲート電圧を立ち下げる場合に多くのアバ
ランシェホットホールが注入されることが解った。
From the results of the write / erase cycle test as described above, the deterioration of the memory cell 1 which occurs at the time of writing of the flash memory semiconductor device is caused by the injection amount of the avalanche hot holes into the tunnel oxide film 12, and particularly the channel. It was found that many avalanche hot holes are injected when the gate voltage is lowered in the state where the drain voltage sufficient for generating hot carriers is applied.

【0043】従って、発明者等は、以上の点を鑑み、ゲ
ート8に印加するゲート電圧の立ち下げタイミングを所
定の時間だけ遅延する遅延手段としての遅延回路を設け
ることにより、アバランシェホットホールの発生を抑制
してメモリセル1の劣化を防止し、書込み/消去サイク
ル数を改良できるフラッシュメモリ半導体装置を開発し
た。
Therefore, in view of the above points, the inventors have provided a delay circuit as a delay means for delaying the falling timing of the gate voltage applied to the gate 8 by a predetermined time, thereby generating an avalanche hot hole. We have developed a flash memory semiconductor device that can suppress the deterioration of the memory cell 1 by suppressing the above and improve the number of write / erase cycles.

【0044】再び図1を参照して、本発明のフラッシュ
メモリ半導体装置は、書込みゲート電圧発生回路20に
供給されるPGM信号の立下りタイミングを所定時間だ
け遅延する遅延回路30を備えている。
Referring again to FIG. 1, the flash memory semiconductor device of the present invention includes a delay circuit 30 that delays the falling timing of the PGM signal supplied to the write gate voltage generation circuit 20 by a predetermined time.

【0045】図14に示すように、例えば5ボルトのP
GM信号のパルスを供給する場合、遅延回路30を通過
したPGMWL信号は、その立下りタイミングが所定時
間だけ遅延される。この遅延に伴い、行選択回路18に
より選択的に印加されるゲート電圧は、列選択回路14
により選択的に印加されるドレイン電圧に対して、その
立下りタイミングが所定時間だけ遅延される。
As shown in FIG. 14, for example, P of 5 volts is used.
When the pulse of the GM signal is supplied, the falling timing of the PGMWL signal that has passed through the delay circuit 30 is delayed by a predetermined time. Due to this delay, the gate voltage selectively applied by the row selection circuit 18 is changed to the column selection circuit 14
Thus, the falling timing of the selectively applied drain voltage is delayed by a predetermined time.

【0046】これにより、トンネル酸化膜12中にアバ
ランシェホットホールが注入される可能性が低下し、ト
ンネル酸化膜12の劣化を防止でき、メモリセル1の劣
化を抑制でき、フラッシュメモリ半導体装置の書込み/
消去サイクル数を改良できる。
As a result, the possibility that avalanche hot holes will be injected into the tunnel oxide film 12 is reduced, deterioration of the tunnel oxide film 12 can be prevented, deterioration of the memory cell 1 can be suppressed, and writing of the flash memory semiconductor device can be suppressed. /
The number of erase cycles can be improved.

【0047】以下、上述した遅延回路30の一例につい
て説明する。図15に示すように、PGM信号の入力端
は、第1のインバータ31を介して第1のRC回路32
の入力端に接続され、且つN型FET33のゲート33
aに接続されている。第1のRC回路32の出力端およ
びN型FET33のドレイン領域33bは、第2のイン
バータ34を介して第2のRC回路35の入力端に接続
されている。第2のRC回路35の出力端は、P型FE
T36のドレイン領域36bに接続されるとともにNO
R回路37の一方の入力端に接続されている。P型FE
T36のゲート36aは、入力端がPGM信号の入力ソ
ースに接続された第3のインバータ38の出力端に接続
され、P型FET36のソース領域36cは、電源VDD
に接続されている。NOR回路37の他方の入力端は、
PGM信号の入力端に接続され、NOR回路37の出力
端は第4のインバータ39の入力端に接続され、第4の
インバータ39の出力端からPGMWL信号が出力され
る。尚、第1のRC回路32は、パスゲートR1とMO
SキャパシタC1との直列回路で構成され、第2のRC
回路35は、パスゲートR2とMOSキャパシタC2と
の直列回路で構成されている。
An example of the delay circuit 30 described above will be described below. As shown in FIG. 15, the input end of the PGM signal is connected to the first RC circuit 32 via the first inverter 31.
Of the N-type FET 33 connected to the input terminal of the
connected to a. The output terminal of the first RC circuit 32 and the drain region 33b of the N-type FET 33 are connected to the input terminal of the second RC circuit 35 via the second inverter 34. The output terminal of the second RC circuit 35 has a P-type FE.
Connected to the drain region 36b of T36 and NO
It is connected to one input terminal of the R circuit 37. P type FE
The gate 36a of T36 is connected to the output terminal of the third inverter 38 whose input terminal is connected to the input source of the PGM signal, and the source region 36c of the P-type FET 36 is connected to the power source VDD.
It is connected to the. The other input end of the NOR circuit 37 is
It is connected to the input end of the PGM signal, the output end of the NOR circuit 37 is connected to the input end of the fourth inverter 39, and the PGMWL signal is output from the output end of the fourth inverter 39. The first RC circuit 32 includes a pass gate R1 and an MO.
The second RC is composed of a series circuit with the S capacitor C1.
The circuit 35 is composed of a series circuit of a pass gate R2 and a MOS capacitor C2.

【0048】以上のように構成された遅延回路30は、
図16に示すタイミングでPGM信号の立下りに遅れを
与えている。即ち、図16(a)に示すような遅延回路
30に入力された5ボルトのPGMパルス信号は、第1
のインバータ31を介して反転され、第1のRC回路3
2に入力される。第1のRC回路32に入力されたパル
ス信号は、ここでR1およびC1の時定数に応じて積分
されて、第1のRC回路32から出力される。一方、N
型FET33のゲート33aに入力されたPGMパルス
信号が高レベルの間、N型FET33をオフし、低レベ
ルの間このN型FET33をオンして、第1のRC回路
32の出力側を接地している。従って、接続点n2にお
けるパルス信号は、図16(b)に示すように、PGM
パルス信号の立上りと同時に下降し始め、PGMパルス
信号の立下りと同時に上昇を始める。そして、このパル
ス信号は、第2のインバータ34を介して反転されると
ともに波形成形され、第2のRC回路35に入力され
る。
The delay circuit 30 configured as described above is
The trailing edge of the PGM signal is delayed at the timing shown in FIG. That is, the 5 volt PGM pulse signal input to the delay circuit 30 as shown in FIG.
Is inverted via the inverter 31 of the first RC circuit 3
Entered in 2. The pulse signal input to the first RC circuit 32 is integrated here according to the time constants of R1 and C1 and output from the first RC circuit 32. On the other hand, N
The N-type FET 33 is turned off while the PGM pulse signal input to the gate 33a of the type-type FET 33 is high level, and this N-type FET 33 is turned on while the PGM pulse signal is low level, and the output side of the first RC circuit 32 is grounded. ing. Therefore, the pulse signal at the connection point n2 is, as shown in FIG.
It starts to fall at the same time as the rising edge of the pulse signal, and starts to rise at the same time as the falling edge of the PGM pulse signal. Then, this pulse signal is inverted through the second inverter 34, waveform-shaped, and input to the second RC circuit 35.

【0049】第2のRC回路35に入力されたパルス信
号は、更に、R2およびC2の時定数に応じて積分され
て、第2のRC回路35から出力される。一方、図16
(c)に示すような第3のインバータ38により反転さ
れたPGMパルス信号は、P型FET36のゲート36
aに入力される。P型FET36は、高レベルの間オン
されて電源VDDに接続され、低レベルの間オフされる。
The pulse signal input to the second RC circuit 35 is further integrated according to the time constants of R2 and C2 and output from the second RC circuit 35. On the other hand, FIG.
The PGM pulse signal inverted by the third inverter 38 as shown in (c) is applied to the gate 36 of the P-type FET 36.
Input to a. The P-type FET 36 is turned on during the high level and connected to the power supply VDD, and turned off during the low level.

【0050】従って、接続点n3におけるパルス信号
は、図16(d)に示すように、第2のRC回路35に
供給されたパルス信号の立上りと同時に上昇し始め、P
GMパルス信号の立下りと同時に緩やかに下降し始め
る。そして、このパルス信号は、図16(e)に示すP
GMパルス信号とともにNOR回路37に入力される。
Therefore, the pulse signal at the connection point n3 begins to rise at the same time as the rising edge of the pulse signal supplied to the second RC circuit 35, as shown in FIG.
At the same time as the trailing edge of the GM pulse signal, it gradually begins to fall. Then, this pulse signal is P shown in FIG.
It is input to the NOR circuit 37 together with the GM pulse signal.

【0051】NOR回路37は、図16(f)に示すよ
うに、接続点n3におけるパルス信号と接続点n4にお
けるパルス信号とを合成して反転出力する。
As shown in FIG. 16F, the NOR circuit 37 synthesizes the pulse signal at the connection point n3 and the pulse signal at the connection point n4 and outputs the inverted signal.

【0052】NOR回路37から出力されたパルス信号
は、図16(g)に示されるように、第4のインバータ
39を介して反転され、立下りに所定の遅延を有するP
GMWL信号として出力される。
The pulse signal output from the NOR circuit 37 is inverted by the fourth inverter 39 as shown in FIG. 16 (g), and has a predetermined delay at the falling edge.
It is output as a GMWL signal.

【0053】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ことなく、発明の範囲内で種々変更可能である。例え
ば、遅延回路は、ドレイン電圧の立下げタイミングに対
するゲート電圧の立下げタイミング所定時間遅らせるも
のであればいかなるものであっても良い。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified within the scope of the invention. For example, the delay circuit may be any delay circuit that delays the gate voltage falling timing by a predetermined time with respect to the drain voltage falling timing.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明は、以上のような構成および作用
を有することから、トンネル酸化膜の劣化の原因となる
ホットホールを生じる可能性が低減され、データの書込
みおよび消去回数を改良できる不揮発性半導体記憶装置
を提供することができる。
Since the present invention has the above-described structure and operation, the possibility that hot holes that cause deterioration of the tunnel oxide film will be reduced, and the number of times of writing and erasing data can be improved. A semiconductor memory device can be provided.

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

【図1】図1は、この発明の実施例に係る不揮発性半導
体記憶装置を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、図1の不揮発性半導体記憶装置に組み
込まれるメモリセルを示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a memory cell incorporated in the nonvolatile semiconductor memory device of FIG.

【図3】図3は、8ボルトのドレイン電圧を印加したM
OSトランジスタに印加するゲート電圧を変化させた場
合のゲート電流の推移を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph of M applied with a drain voltage of 8 volts.
6 is a graph showing changes in gate current when the gate voltage applied to the OS transistor is changed.

【図4】図4は、ホットホールが発生する可能性のある
タイミングおよびホットホールが発生する可能性のある
領域を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a timing in which a hot hole may occur and a region in which a hot hole may occur.

【図5】図5は、ホットホールが発生する可能性の低い
タイミングを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a timing at which a hot hole is unlikely to occur.

【図6】図6は、ドレイン電圧の印加タイミングにゲー
ト電圧の印加タイミングをオーバーラップさせた状態を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which a gate voltage application timing overlaps a drain voltage application timing.

【図7】図7は、ドレイン電圧が印加された状態でゲー
ト電圧を所定時間で立上げ或いは立下げる場合を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing a case where a gate voltage is raised or lowered in a predetermined time while a drain voltage is applied.

【図8】図8は、ゲート電圧の立上げ或いは立下げに要
する傾斜時間とホットホールの発生領域との関係を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a ramp time required for raising or lowering a gate voltage and a hot hole generation region.

【図9】図9は、図6および図7に示すタイミングにお
けるサイクル数に対するGMの低下の度合を示すグラ
フ。
9 is a graph showing the degree of decrease in GM with respect to the number of cycles at the timings shown in FIGS. 6 and 7. FIG.

【図10】図10は、ゲート電圧の立上げ時のみに傾斜
を設けたタイミングを示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a timing at which a slope is provided only when the gate voltage is raised.

【図11】図11は、ゲート電圧の立下げ時のみに傾斜
を設けたタイミングを示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a timing in which a slope is provided only when the gate voltage falls.

【図12】図12は、図10および図11に示すタイミ
ングにおけるサイクル数に対するGMの低下の度合を示
すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing the degree of decrease in GM with respect to the number of cycles at the timings shown in FIGS. 10 and 11.

【図13】図13は、フローティングゲートに電荷が蓄
積される場合における各電圧のタイミングを示す図。
FIG. 13 is a diagram showing timings of respective voltages when electric charges are accumulated in a floating gate.

【図14】図14は、図1の不揮発性半導体記憶装置の
ドレイン電圧に対するゲート電圧の印加タイミングを示
す図。
14 is a diagram showing the application timing of the gate voltage with respect to the drain voltage of the nonvolatile semiconductor memory device of FIG.

【図15】図15は、遅延回路の一例を示す概略図。FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of a delay circuit.

【図16】図16は、図15の遅延回路の動作タイミン
グを示す図。
16 is a diagram showing an operation timing of the delay circuit of FIG.

【図17】図17は、従来の不揮発性半導体記憶装置を
示す概略図。
FIG. 17 is a schematic diagram showing a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図18】図18は、図17の不揮発性半導体記憶装置
に供給されるPGM信号、ドレイン電圧、およびゲート
電圧のタイミングを示す図。
18 is a diagram showing timings of a PGM signal, a drain voltage, and a gate voltage supplied to the nonvolatile semiconductor memory device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…メモリアレイ、4…ソース領域、6…ドレイン領
域、7…ビット線、8…コントロールゲート、9…ワー
ド線、10…フローティグゲート、12…トンネル酸化
膜、14…列選択回路、16…書込みドレイン電圧発生
回路、18…行選択回路、20…書込みゲート電圧発生
回路、30…遅延回路。
2 ... Memory array, 4 ... Source region, 6 ... Drain region, 7 ... Bit line, 8 ... Control gate, 9 ... Word line, 10 ... Floating gate, 12 ... Tunnel oxide film, 14 ... Column selection circuit, 16 ... Write drain voltage generation circuit, 18 ... Row selection circuit, 20 ... Write gate voltage generation circuit, 30 ... Delay circuit.

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/792 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/792

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、この半導体基板に形成さ
れたソース領域およびドレイン領域と、ソース領域とド
レイン領域との間のチャネル領域上に設けられたトンネ
ル酸化膜と、このトンネル酸化膜上に設けられたフロー
ティングゲートと、このフローティングゲート上に絶縁
層を介して設けられたコントロールゲートと、を備えた
不揮発性半導体記憶素子と、 上記不揮発性半導体記憶素子に対して選択的にデ−タを
書込むための書込み制御信号に基づいて、上記ドレイン
領域に対して選択的にドレイン電圧を発生するドレイン
電圧発生手段と、 上記書込み制御信号に基づいて、上記コントロールゲー
トに対して選択的にゲート電圧を発生するゲート電圧発
生手段と、 上記ドレイン電圧の立下りタイミングに対する上記ゲー
ト電圧の立下りタイミングを所定時間だけ遅らせる遅延
手段と、 を備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
1. A semiconductor substrate, a source region and a drain region formed on the semiconductor substrate, a tunnel oxide film provided on a channel region between the source region and the drain region, and a tunnel oxide film on the tunnel oxide film. A nonvolatile semiconductor memory element including a provided floating gate and a control gate provided on the floating gate via an insulating layer, and data is selectively supplied to the nonvolatile semiconductor memory element. Drain voltage generating means for selectively generating a drain voltage for the drain region based on a write control signal for writing, and gate voltage for the control gate selectively based on the write control signal And a gate voltage generating means for generating the gate voltage falling timing with respect to the drain voltage falling timing. A non-volatile semiconductor memory device comprising: a delay unit that delays a timing by a predetermined time.
【請求項2】 上記遅延手段は、上記ドレイン電圧の立
下りタイミングに対する上記ゲート電圧の立下りタイミ
ングを所定時間だけ遅らせるとともに、上記ドレイン電
圧の立上りタイミングに対する上記ゲート電圧の立上り
タイミングを所定時間だけ早めることを特徴とする請求
項1に記載された不揮発性半導体記憶装置。
2. The delay means delays the falling timing of the gate voltage with respect to the falling timing of the drain voltage by a predetermined time, and advances the rising timing of the gate voltage with respect to the rising timing of the drain voltage by a predetermined time. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein
【請求項3】 半導体基板と、この半導体基板に形成さ
れたソース領域およびドレイン領域と、ソース領域とド
レイン領域との間のチャネル領域上に設けられたトンネ
ル酸化膜と、このトンネル酸化膜上に設けられたフロー
ティングゲートと、このフローティングゲート上に絶縁
層を介して設けられたコントロールゲートと、を備えた
不揮発性半導体記憶素子が行列状に配置されたメモリア
レイと、 上記メモリアレイ内で同一列に配置された上記不揮発性
半導体記憶素子の各ドレイン領域を共通に接続する複数
のビット線と、 上記メモリアレイ内で同一行に配置された上記不揮発性
半導体記憶素子の各コントロールゲートを共通に接続す
る複数のワード線と、 上記不揮発性半導体記憶素子に対して選択的にデ−タを
書込むための書込み制御信号に基づいて、上記複数のビ
ット線に対して選択的にドレイン電圧を発生するドレイ
ン電圧発生手段と、 上記書込み制御信号に基づいて、上記複数のワード線に
対して選択的にゲート電圧を発生するゲート電圧発生手
段と、 上記ドレイン電圧の立下りタイミングに対する上記ゲー
ト電圧の立下りタイミングを所定時間だけ遅らせる遅延
手段と、 を備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
3. A semiconductor substrate, a source region and a drain region formed on the semiconductor substrate, a tunnel oxide film provided on a channel region between the source region and the drain region, and a tunnel oxide film on the tunnel oxide film. A memory array in which non-volatile semiconductor memory elements each having a floating gate provided and a control gate provided on the floating gate via an insulating layer are arranged in a matrix, and in the same column in the memory array. A plurality of bit lines that connect the drain regions of the nonvolatile semiconductor memory elements arranged in common to each other and the control gates of the nonvolatile semiconductor memory elements arranged in the same row in the memory array in common. A plurality of word lines and a write control signal for selectively writing data to the nonvolatile semiconductor memory element. A drain voltage generating means for selectively generating a drain voltage for the plurality of bit lines based on a signal, and a gate voltage for the plurality of word lines selectively based on the write control signal. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a gate voltage generating unit for delaying a falling timing of the gate voltage with respect to a falling timing of the drain voltage;
【請求項4】 上記遅延手段は、上記ドレイン電圧の立
下りタイミングに対する上記ゲート電圧の立下りタイミ
ングを所定時間だけ遅らせるとともに、上記ドレイン電
圧の立上りタイミングに対する上記ゲート電圧の立上り
タイミングを所定時間だけ早めることを特徴とする請求
項3に記載された不揮発性半導体記憶装置。
4. The delay means delays the falling timing of the gate voltage with respect to the falling timing of the drain voltage by a predetermined time, and advances the rising timing of the gate voltage with respect to the rising timing of the drain voltage by a predetermined time. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2774154A4 (en) * 2011-11-01 2015-06-10 Silicon Storage Tech Inc A method of programming a split gate non-volatile floating gate memory cell having a separate erase gate
WO2016157719A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Rewriting method for semiconductor storage apparatus, and semiconductor storage apparatus
JP2020078213A (en) * 2018-11-09 2020-05-21 トヨタ自動車株式会社 Switching element control circuit

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