JPH09115291A - Semiconductor nonvolatile memory and its write method - Google Patents

Semiconductor nonvolatile memory and its write method

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JPH09115291A
JPH09115291A JP26842195A JP26842195A JPH09115291A JP H09115291 A JPH09115291 A JP H09115291A JP 26842195 A JP26842195 A JP 26842195A JP 26842195 A JP26842195 A JP 26842195A JP H09115291 A JPH09115291 A JP H09115291A
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JP
Japan
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potential
memory cell
memory cells
line
writing
Prior art date
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Application number
JP26842195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09115291A publication Critical patent/JPH09115291A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of hot electron when a memory cell is written and to prevent erroneous write due to that. SOLUTION: In a memory array connecting control gates of memory cells 1, 3 to word line WL1 , the control gates of the memory cells 2, 4 to the word line WL2 , sources and drains of the memory cells 1, 2, 3, 4 to source lines SL1 , SL2 and bit lines BL1 , BL2 respectively arranged vertically to the word lines WL1 , WL2 , the write is performed by three steps that is, first, all word lines WL1 , WL2 are raised to intermediate potential, then a non-selection bit line BL2 is raised to the intermediate potential, and finally a selection word line WL1 is raised to high potential.

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】本発明は、電荷蓄積層に対す
る電荷の授受によりデータの書き込みを行う半導体不揮
発性記憶装置およびその書き込み方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor non-volatile memory device for writing data by giving and receiving charges to and from a charge storage layer and a writing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯用情報端末機器などの普及に
伴って、その外部記憶装置として大容量のフラッシュメ
モリの必要性が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable information terminal equipment and the like, there is an increasing need for a large-capacity flash memory as an external storage device.

【0003】図4は一般に用いられているフラッシュメ
モリの構造を示す簡略断面図およびその等価回路図であ
る。図4において、10はコントロールゲート、11は
フローティングゲート、12はゲート酸化膜、13はソ
ース拡散層、14はドレイン拡散層、15はシリコン基
板をそれぞれ示している。なお、ここで、たとえば、シ
リコン基板15はp型シリコン、ソース拡散層13およ
びドレイン拡散層14はn型シリコンによって構成され
る。フローティングゲート11は周囲と電気的に絶縁さ
れているため、フローティングゲート11に一旦電子が
注入されると、ほぼ半永久的に保持される。
FIG. 4 is a simplified cross-sectional view showing the structure of a commonly used flash memory and its equivalent circuit diagram. In FIG. 4, 10 is a control gate, 11 is a floating gate, 12 is a gate oxide film, 13 is a source diffusion layer, 14 is a drain diffusion layer, and 15 is a silicon substrate. Here, for example, the silicon substrate 15 is made of p-type silicon, and the source diffusion layer 13 and the drain diffusion layer 14 are made of n-type silicon. Since the floating gate 11 is electrically insulated from the surroundings, once electrons are injected into the floating gate 11, they are held almost semipermanently.

【0004】フラッシュメモリの書き換え動作の低電圧
化と信頼性の向上をはかるため、フローティングゲート
11への電子注入およびフローティングゲート11から
の電子放出は、メモリセルのチャネル領域全面を使用し
たFN(Fowler-Nordheim)トンネリングによって行う方
法が有効である。
In order to reduce the voltage of rewriting operation of the flash memory and improve the reliability, electrons are injected into the floating gate 11 and electrons are emitted from the floating gate 11 by using an FN (Fowler) which uses the entire channel region of the memory cell. -Nordheim) The method of tunneling is effective.

【0005】図5は図4に示すメモリセルによって構成
されたメモリアレイの回路図であり、メモリセルの書き
込み時のバイアス状態を示す回路図である。図5におい
て、1,2,3,4は図4(a)と同様の構造を有する
メモリセル、WL1 ,WL2 はワード線、BL1 ,BL
2 はビット線、SL1 ,SL2 はソース線をそれぞれ示
している。
FIG. 5 is a circuit diagram of a memory array composed of the memory cells shown in FIG. 4, and is a circuit diagram showing a bias state at the time of writing to the memory cells. 5, reference numerals 1, 2, 3, and 4 denote memory cells having the same structure as that of FIG. 4A, WL 1 and WL 2 denote word lines, and BL 1 and BL.
Reference numeral 2 is a bit line, and SL 1 and SL 2 are source lines.

【0006】メモリセル1とメモリセル3のコントロー
ルゲートがワード線WL1 に接続され、メモリセル2と
メモリセル4のコントロールゲートがワード線WL2
接続されている。また、メモリセル1とメモリセル2の
ソースがソース線SL1 に接続され、メモリセル1とメ
モリセル2のドレインがビット線BL1 に接続されてい
る。メモリセル3とメモリセル4のソースがソース線S
2 に接続され、メモリセル3とメモリセル4のドレイ
ンがビット線BL2 に接続されている。さらに、ビット
線BL1 ,BL2 はソース線SL1 ,SL2 と平行に配
置され、これらの信号線がワード線WL1 ,WL2 と垂
直に配置されている。
The control gates of the memory cells 1 and 3 are connected to the word line WL 1, and the control gates of the memory cells 2 and 4 are connected to the word line WL 2 . The sources of the memory cells 1 and 2 are connected to the source line SL 1 , and the drains of the memory cells 1 and 2 are connected to the bit line BL 1 . The sources of the memory cells 3 and 4 are the source lines S.
Is connected to L 2, the drain of the memory cell 3 and the memory cell 4 are connected to the bit line BL 2. Further, the bit lines BL 1 and BL 2 are arranged in parallel with the source lines SL 1 and SL 2, and these signal lines are arranged perpendicularly to the word lines WL 1 and WL 2 .

【0007】上記のように構成されたメモリアレイにお
いて、メモリセルへのデータの書き込みは、選択メモリ
セルのコントロールゲートに接続されたワード線に正の
高電圧を印加し、非選択メモリセルのコントロールゲー
トに接続されたワード線に正の高電圧とグラント電位と
の中間レベルの電圧を印加し、選択メモリセルに接続さ
れたソース線およびビット線をグランド電位に保持し、
非選択メモリセルに接続されたソース線およびビット線
に中間レベルの電圧を印加することによって行われる。
In the memory array configured as described above, when writing data to a memory cell, a positive high voltage is applied to the word line connected to the control gate of the selected memory cell to control the unselected memory cell. An intermediate level voltage between the positive high voltage and the ground potential is applied to the word line connected to the gate, and the source line and the bit line connected to the selected memory cell are held at the ground potential,
This is performed by applying an intermediate level voltage to the source line and the bit line connected to the non-selected memory cell.

【0008】ここで、たとえば、メモリセル1を選択メ
モリセルとして、書き込みの動作について説明を行う。
メモリセル1に書き込みを行うとき、図5に示すよう
に、メモリセル1のコントロールゲートに接続されたワ
ード線WL1 に正の高電圧、たとえば、15〜20Vの
電圧が印加され、他のワード線WL2 に中間レベルの電
圧、たとえば、7〜10Vの電圧が印加され、メモリセ
ル1のソースが接続されたソース線SL1がフロ−ティ
ング状態に設定され、メモリセル1のドレインが接続さ
れたビット線BL1 に0Vの電圧が印加され、ソース線
SL2 およびビット線BL2 にそれぞれ中間レベルの電
圧、たとえば、7〜10Vの電圧が印加される。
Here, the write operation will be described with the memory cell 1 as the selected memory cell, for example.
When writing to the memory cell 1, as shown in FIG. 5, a positive high voltage, for example, a voltage of 15 to 20 V is applied to the word line WL 1 connected to the control gate of the memory cell 1, and another word is written. An intermediate level voltage, for example, a voltage of 7 to 10 V is applied to the line WL 2 , the source line SL 1 connected to the source of the memory cell 1 is set to the floating state, and the drain of the memory cell 1 is connected. A voltage of 0V is applied to the bit line BL 1 , and an intermediate level voltage, for example, a voltage of 7 to 10V is applied to the source line SL 2 and the bit line BL 2 .

【0009】上述したバイアス状態においては、選択メ
モリセル1のコントロールゲートに15〜20Vの高電
圧が印加され、メモリセル1のソースがフロ−ティング
状態となり、メモリセル1のドレインに0Vの電圧が印
加されるため、メモリセル1のチャネル領域を介して、
FNトンネリングによって電子がメモリセル1のフロー
ティングゲートに注入され、メモリセル1の書き込みが
行われる。
In the bias state described above, a high voltage of 15 to 20 V is applied to the control gate of the selected memory cell 1, the source of the memory cell 1 is in a floating state, and the voltage of 0 V is applied to the drain of the memory cell 1. Applied, through the channel region of the memory cell 1,
Electrons are injected into the floating gate of the memory cell 1 by FN tunneling, and the memory cell 1 is written.

【0010】この場合、メモリセル1と同じワード線W
1 に接続されたメモリセル3のコントロールゲートに
も15〜20Vの高電圧が印加されるが、メモリセル3
のビット線BL2 には7〜10Vの中間電圧が印加され
るため、メモリセル3の誤書き込みが防止される。
In this case, the same word line W as the memory cell 1 is used.
A high voltage of 15 to 20 V is applied to the control gate of the memory cell 3 connected to L 1 as well.
Since an intermediate voltage of 7 to 10 V is applied to the bit line BL 2 of , the erroneous writing of the memory cell 3 is prevented.

【0011】また、非選択ワード線WL2 にも7〜10
Vの中間電圧が印加されるため、非選択メモリセル4の
フローティングゲートから中間電位に設定されたビット
線BL2 に電子が引き抜かれること、すなわち、メモリ
セル4の誤消去が防止される。
Further, the unselected word line WL 2 is also 7-10.
Since the intermediate voltage of V is applied, electrons are extracted from the floating gate of the non-selected memory cell 4 to the bit line BL 2 set to the intermediate potential, that is, erroneous erasing of the memory cell 4 is prevented.

【0012】上述したように、メモリセル1に対して書
き込みを行うとき、ソース線SL1,SL2 がグランド
配線から切り離され、フロ−ティング状態に設定され
る。このため、書き込みの際、ソース線SL1 ,SL2
がそれぞれ対応するビット線BL1 ,BL2 と等電位に
チャージされている。ところで、上述の電位設定は、図
6に示すように2ステップで行われる。
As described above, when writing to the memory cell 1, the source lines SL 1 and SL 2 are separated from the ground wiring and set to the floating state. Therefore, at the time of writing, the source lines SL 1 and SL 2
Are charged to the same potential as the corresponding bit lines BL 1 and BL 2 . By the way, the above-mentioned potential setting is performed in two steps as shown in FIG.

【0013】図6は上述したメモリセル1の書き込み動
作における各信号線の電位変化を示すタイムチャートで
ある。図6(a)はワード線WL1 の電位、図6(b)
はワード線WL2 の電位、図6(c)はビット線BL1
の電位、図6(d)はビット線BL2 の電位、図6
(e)はソース線SL2 の電位をそれぞれ示している。
FIG. 6 is a time chart showing the potential change of each signal line in the write operation of the memory cell 1 described above. FIG. 6A shows the potential of the word line WL 1 , FIG.
Is the potential of the word line WL 2 , and FIG. 6C shows the bit line BL 1.
6 (d) is the potential of the bit line BL 2 ,
(E) shows the potential of the source line SL 2 .

【0014】図6(a)、(b)と(d)に示すよう
に、選択されたメモリアレイ内のすべてのワード線WL
1 ,WL2 および非選択のビット線BL2 を同時に、中
間電位、たとえば、7〜10Vの電位に立ち上げ、その
後、選択ワード線WL1 をさらに高電位15〜20Vに
立ち上げる2ステップを経て、各信号線に電圧を印加す
る。また、図6の(c)および(e)に示すように、書
き込み動作中、選択ビット線BL1 が常にグランド電位
に保持され、非選択ソース線SL2 は非選択ビット線B
2 と等電位にチャージされる。
As shown in FIGS. 6A, 6B and 6D, all the word lines WL in the selected memory array.
1 , WL 2 and unselected bit line BL 2 are simultaneously raised to an intermediate potential, for example, a potential of 7 to 10V, and then the selected word line WL 1 is further raised to a high potential of 15 to 20V. , Voltage is applied to each signal line. Further, as shown in (c) and (e) of FIG. 6, the selected bit line BL 1 is always held at the ground potential and the unselected source line SL 2 is unselected bit line B during the write operation.
It is charged to the same potential as L 2 .

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の書き込みのタイミングにおいては、最初のステッ
プ、すなわち、非選択ビット線BL2 とワード線W
1 ,WL2 が同時に立ち上げられる際、メモリセル3
とメモリセル4を介して非選択ビット線BL2 から非選
択ソース線SL2 に過渡な電流が流れ、ソース線SL2
がビット線BL1 と等電位にチャージされる。このと
き、メモリセル3およびメモリセル4において、ホット
エレクトロンが発生し、メモリセル3およびメモリセル
4に誤書き込みが発生するという問題がある。
However, in the above-described conventional write timing, the first step, that is, the non-selected bit line BL 2 and the word line W is performed.
When L 1 and WL 2 are simultaneously activated, the memory cell 3
A transient current flows from the unselected bit line BL 2 to the unselected source line SL 2 via the memory cell 4 and the source line SL 2
Are charged to the same potential as the bit line BL 1 . At this time, there is a problem that hot electrons are generated in the memory cells 3 and 4 and erroneous writing occurs in the memory cells 3 and 4.

【0016】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、メモリセルの書き込み時のホッ
トエレクトロンの発生を抑制でき、これに基づく誤書き
込みを防止できる半導体不揮発性記憶装置およびその書
き込み方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a semiconductor nonvolatile memory device capable of suppressing generation of hot electrons at the time of writing to a memory cell and preventing erroneous writing based on the hot electrons. It is to provide the writing method.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電荷蓄積層を有する複数のメモリセルが
行列状に配列され、同一行のメモリセルの制御ゲートが
共通のワード線に接続され、同一列のメモリセルの拡散
層が共通のビット線に接続された半導体不揮発性記憶装
置であって、書き込み時に、全ワード線を第1の電位と
これより高電位の第2の電位との中間電位に保持した
後、非選択のビット線を当該中間電位に保持した状態
で、選択されたワード線のみを第2の電位に保持する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of memory cells having a charge storage layer are arranged in rows and columns, and the control gates of the memory cells in the same row are connected to a common word line. A semiconductor nonvolatile memory device in which diffusion layers of connected memory cells in the same column are connected to a common bit line, and all word lines are set to a first potential and a second potential higher than this when writing. After being held at the intermediate potential between and, the non-selected bit lines are held at the intermediate potential, and only the selected word line is held at the second potential.

【0018】また、本発明では、電荷蓄積層を有する複
数のメモリセルが行列状に配列され、同一行のメモリセ
ルの制御ゲートが共通のワード線に接続され、同一列の
メモリセルの拡散層が共通のビット線に接続された半導
体不揮発性記憶装置の書き込み方法であって、全ワード
線を第1の電位とこれより高電位の第2の電位との中間
電位に設定した後、非選択のビット線を当該中間電位に
設定し、その後、選択されたワード線のみを第2の電位
に設定して、選択されたメモリセルの電荷蓄積層に電荷
を注入することにより書き込みを行う。
Further, in the present invention, a plurality of memory cells having charge storage layers are arranged in a matrix, control gates of memory cells in the same row are connected to a common word line, and diffusion layers of memory cells in the same column are connected. Is a method for writing to a semiconductor nonvolatile memory device connected to a common bit line, wherein all word lines are set to an intermediate potential between a first potential and a second potential higher than the first potential, and then unselected. The bit line is set to the intermediate potential, then only the selected word line is set to the second potential, and charges are injected into the charge storage layer of the selected memory cell to perform writing.

【0019】さらに、本発明では、上記非選択ビット線
の中間電位への設定時間を、ワード線の中間電位および
第2の電位への設定時間より長く設定する。
Further, in the present invention, the setting time to the intermediate potential of the non-selected bit line is set longer than the setting time to the intermediate potential and the second potential of the word line.

【0020】本発明によれば、選択されたメモリアレイ
内のすべてのワード線を中間電位に立ち上げた後に、非
選択ビット線を立ち上げる。これによって非選択メモリ
セルのドレイン近傍の電界を緩和することができ、ホッ
トエレクトロンの発生を低減できる。さらに非選択ビッ
ト線の立ち上げをゆっくり行うことで、過渡的に発生す
るビット線とソース線の電位差を低減でき、ホットエレ
クトロンの発生量を低減でき、ホットエレクトロンによ
る非選択メモリセルへの誤書き込みを防止できる。
According to the present invention, all the word lines in the selected memory array are raised to the intermediate potential and then the non-selected bit lines are raised. As a result, the electric field in the vicinity of the drain of the non-selected memory cell can be relaxed, and the generation of hot electrons can be reduced. Furthermore, by slowly raising the non-selected bit lines, the potential difference between the bit line and the source line that occurs transiently can be reduced, the amount of hot electrons generated can be reduced, and erroneous writing to non-selected memory cells due to hot electrons. Can be prevented.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は、本発明に係る半導体不揮発性記憶装置からなる
メモリアレイの回路図であり、書き込み時のバイアス状
態を示す回路図である。図1において、1,2,3,4
はメモリセル、WL1 ,WL2 はワード線、BL1 ,B
2 はビット線、SL1 ,SL2 はソース線をそれぞれ
示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a memory array comprising a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, showing a bias state at the time of writing. In FIG. 1, 1, 2, 3, 4
Is a memory cell, WL 1 and WL 2 are word lines, BL 1 and B
L 2 is a bit line, and SL 1 and SL 2 are source lines, respectively.

【0022】メモリセル1とメモリセル3のコントロー
ルゲートがワード線WL1 に接続され、メモリセル2と
メモリセル4のコントロールゲートがワード線WL2
接続されている。また、セル1とメモリセル2のソース
がソース線SL1 に接続され、メモリセル1とメモリセ
ル2のドレインがビット線BL1 に接続されている。メ
モリセル3とメモリセル4のソースがソース線SL2
接続され、メモリセル3とメモリセル4のドレインがビ
ット線BL2 に接続されている。さらに、ビット線BL
1 ,BL2 はソース線SL1 ,SL2 と平行に配置さ
れ、これらの信号線がワード線WL1 ,WL2 と垂直に
配置されている。
The control gates of the memory cells 1 and 3 are connected to the word line WL 1, and the control gates of the memory cells 2 and 4 are connected to the word line WL 2 . The sources of the cells 1 and 2 are connected to the source line SL 1 , and the drains of the memory cells 1 and 2 are connected to the bit line BL 1 . The sources of the memory cells 3 and 4 are connected to the source line SL 2 , and the drains of the memory cells 3 and 4 are connected to the bit line BL 2 . Furthermore, the bit line BL
1 and BL 2 are arranged in parallel with the source lines SL 1 and SL 2, and these signal lines are arranged perpendicularly to the word lines WL 1 and WL 2 .

【0023】図1は、たとえば、メモリセル1を選択し
て、これに対し書き込み動作を行うときのメモリアレイ
の各信号線のバイアス状態を示している。図示のよう
に、メモリセル1に書き込みを行うとき、メモリセル1
のコントロールゲートに接続されたワード線WL1 に正
の高電圧、たとえば、15〜20Vの電圧が印加され、
他のワード線WL2 に中間レベルの電圧、たとえば、7
〜10Vの電圧が印加され、メモリセル1のソースに接
続されたソース線SL1 がフロ−ティング状態に設定さ
れ、メモリセル1のドレインに接続されたビット線BL
1 に0Vの電圧が印加され、ソース線SL2 およびビッ
ト線BL2 にそれぞれ中間レベルの電圧、たとえば、7
〜10Vの電圧が印加される。
FIG. 1 shows the bias state of each signal line of the memory array when, for example, the memory cell 1 is selected and a write operation is performed on it. As shown in the figure, when writing to the memory cell 1,
A positive high voltage, for example, a voltage of 15 to 20 V, is applied to the word line WL 1 connected to the control gate of
An intermediate level voltage, for example, 7 is applied to the other word line WL 2.
A voltage of -10 V is applied, the source line SL 1 connected to the source of the memory cell 1 is set to the floating state, and the bit line BL connected to the drain of the memory cell 1 is set.
A voltage of 0V is applied to 1 , and the source line SL 2 and the bit line BL 2 each have an intermediate level voltage, for example, 7V.
A voltage of -10V is applied.

【0024】上述したバイアス状態においては、選択メ
モリセル1のコントロールゲートに15〜20Vの高電
圧が印加され、メモリセル1のソースがフロ−ティング
状態になり、メモリセル1のドレインに0Vの電圧が印
加されるため、メモリセル1のチャネル領域を介して、
FNトンネリングによって電子がメモリセル1のフロー
ティングゲートに注入され、メモリセル1の書き込みが
行われる。そして、書き込み時の電位設定は、以下の3
ステップにより行われる。
In the bias state described above, a high voltage of 15 to 20 V is applied to the control gate of the selected memory cell 1, the source of the memory cell 1 is in a floating state, and the drain of the memory cell 1 is at a voltage of 0 V. Is applied through the channel region of the memory cell 1,
Electrons are injected into the floating gate of the memory cell 1 by FN tunneling, and the memory cell 1 is written. Then, the potential setting at the time of writing is the following 3
It is performed by steps.

【0025】図2は上述したメモリセル1の書き込み動
作における各信号線のタイムチャートである。以下、図
2のタイムチャートを参照しながら、メモリセルの書き
込み動作について説明する。図2(a)はワード線WL
1 の電位、図2(b)はワード線WL2 の電位、図2
(c)はビット線BL1 の電位、図2(d)はビット線
BL2 の電位、図2(e)はソース線SL2 の電位をそ
れぞれ示している。
FIG. 2 is a time chart of each signal line in the write operation of the memory cell 1 described above. The write operation of the memory cell will be described below with reference to the time chart of FIG. FIG. 2A shows a word line WL
1 potential, FIG. 2B shows the word line WL 2 potential, FIG.
2C shows the potential of the bit line BL 1 , FIG. 2D shows the potential of the bit line BL 2 , and FIG. 2E shows the potential of the source line SL 2 .

【0026】以下、図2のタイムチャートを参照しなが
ら、メモリセルの書き込み動作について説明する。ま
ず、図2(a)および(b)に示すように、時間t0
おいて書き込み動作が開始され、選択されたメモリアレ
イ内のすべてのワード線WL1 ,WL2 を同時に、中間
電位、たとえば、7〜10Vの電位に立ち上げられる。
The write operation of the memory cell will be described below with reference to the time chart of FIG. First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the write operation is started at time t 0 , and all the word lines WL 1 and WL 2 in the selected memory array are simultaneously set to an intermediate potential, for example, The potential is raised to 7-10V.

【0027】次いで、図2(d)に示すように、時間t
0 から少し遅れて、時間t1 において、非選択ビット線
BL2 も中間電位、たとえば、7〜10Vの電位に立ち
上げられる。
Then, as shown in FIG. 2D, time t
A little later than 0 , at time t 1 , the non-selected bit line BL 2 is also raised to the intermediate potential, for example, the potential of 7 to 10V.

【0028】それからさらに遅れて、時間t2 におい
て、選択ワード線WL1 がさらに高電位、たとえば、1
5〜20Vに立ち上げられる。
Further after that, at time t 2 , the selected word line WL 1 has a higher potential, for example, 1
It is raised to 5 to 20V.

【0029】以上の3ステップを経て、各信号線に所定
の電圧が印加され、メモリセル1に対して書き込みが行
われる。また、図2の(c)および(e)に示すよう
に、書き込み動作中、選択ビット線BL1 がグランド電
位に保持され、非選択ソース線SL2 は非選択ビット線
BL2 と等電位にチャージされる。
Through the above three steps, a predetermined voltage is applied to each signal line, and the memory cell 1 is written. Further, as shown in (c) and (e) of FIG. 2, during the write operation, the selected bit line BL 1 is held at the ground potential, and the unselected source line SL 2 is at the same potential as the unselected bit line BL 2. Be charged.

【0030】このようなメモリセルの書き込み動作にお
いて、非選択ビット線BL2 が中間電位に立ち上げられ
る前に、ワード線WL2 がすでに中間電位に立ち上げら
れ、非選択メモリセル3およびメモリセル4において、
チャージ電流によるホットエレクトロンの発生が抑制さ
れ、それに伴う誤書き込みが防止される。
In the write operation of such a memory cell, the word line WL 2 is already raised to the intermediate potential before the non-selected bit line BL 2 is raised to the intermediate potential, and the unselected memory cell 3 and the memory cell are In 4,
Generation of hot electrons due to the charge current is suppressed, and erroneous writing associated therewith is prevented.

【0031】上述した3ステップのシーケンスで書き込
みを行った場合のホットエレクトロン低減効果について
説明する。
The effect of reducing hot electrons when writing is performed in the above-described three-step sequence will be described.

【0032】メモリセルにおけるホットエレクトロンの
発生量Ih は、次式で表現できる。
The amount I h of hot electrons generated in the memory cell can be expressed by the following equation.

【数1】 Ih =α・Ids=α・dq/dt …(1)[Formula 1] I h = α · I ds = α · dq / dt (1)

【0033】ここで、Idsはメモリセルのソースをチャ
ージする際に流れる電流値である。αはホットエレクト
ロンの発生効率であり、メモリセルのドレイン近傍の電
界強度に依存する。ソースのチャージ量を一定値Qs
すると、発生するホットエレクトロンの総電荷量Hは次
式で与えられる。
Here, I ds is the value of the current that flows when the source of the memory cell is charged. α is the generation efficiency of hot electrons, which depends on the electric field strength near the drain of the memory cell. When the charge amount of the source is a constant value Q s , the total charge amount H of hot electrons generated is given by the following equation.

【数2】 (Equation 2)

【0034】図6のタイムチャートに示す従来の書き込
みシーケンスにおいては、選択されたメモリアレイのす
べてのワード線WL1 ,WL2 と非選択ビット線BL2
が同時にほぼ同電位に立ち上げられるため、メモリセル
3およびメモリセル4において、ドレイン近傍はピンチ
オフ状態となり、高電界領域が形成され、ホットエレク
トロンの発生効率が高くなる。
In the conventional write sequence shown in the time chart of FIG. 6, all word lines WL 1 and WL 2 of the selected memory array and unselected bit lines BL 2 are selected.
Are simultaneously raised to substantially the same potential, so that in the memory cell 3 and the memory cell 4, the vicinity of the drain is in a pinch-off state, a high electric field region is formed, and hot electron generation efficiency is increased.

【0035】それに対して、図2に示す本第1実施形態
のシーケンスでは非選択のビット線BL2 が中間電位ま
で立ち上がった時には既にワード線WL1 ,WL2 が中
間電位まで立ち上がっている。このため、メモリセル3
およびメモリセル4において、フロ−ティング下の領域
の全面にチャネルが形成されて、ドレインからソースに
かけて電界はほぼ一様となる。したがってドレイン近傍
の電界が緩和され、ホットエレクトロンが発生しにくく
なる。
On the other hand, in the sequence of the first embodiment shown in FIG. 2, the word lines WL 1 and WL 2 have already risen to the intermediate potential when the unselected bit line BL 2 has risen to the intermediate potential. Therefore, the memory cell 3
In the memory cell 4, a channel is formed on the entire surface of the region under the floating, and the electric field is substantially uniform from the drain to the source. Therefore, the electric field near the drain is relaxed, and hot electrons are less likely to be generated.

【0036】また、トランジスタの駆動能力が高いの
で、ソース線SL2 は速やかにチャージされ、ビット線
BL2 との過渡的な電位差は従来の書き込みに比べて小
さくなっている。これによってチャネルの電界がさらに
緩和されるので、ホットエレクトロンの発生効率はより
小さく抑えられる。上述した理由で、本実施形態におい
て、非選択メモリセルにおけるホットエレクトロンの発
生が抑制され、それに基づくメモリセルの誤書き込みが
防止される。
Further, since the driving capability of the transistor is high, the source line SL 2 is quickly charged, and the transient potential difference from the bit line BL 2 is smaller than that in the conventional writing. As a result, the electric field of the channel is further relaxed, so that the generation efficiency of hot electrons is further suppressed. For the reason described above, in the present embodiment, generation of hot electrons in the non-selected memory cells is suppressed, and erroneous writing in the memory cells based on the hot electrons is prevented.

【0037】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、メモリセル1,3のコントロールゲートがワード線
WL1 に接続され、メモリセル2,4のコントロールゲ
ートがワード線WL2 に接続され、メモリセル1,2,
3,4のソースおよびドレインがそれぞれワード線WL
1 ,WL2 と垂直に配置されたソース線SL1 ,SL2
およびビット線BL1 ,BL2 に接続されたメモリアレ
イにおいて、選択されたメモリセルに対して書き込み動
作を行うとき、まず全ワード線WL1 ,WL2 を中間電
位に立ち上げ、そして非選択のビット線BL2 を中間電
位に立ち上げ、最後に選択ワード線を高電位に立ち上げ
る3ステップによって書き込みを行うので、非選択メモ
リセル3およびメモリセル4における、ホットエレクト
ロンの発生が抑制され、それに基づくメモリセルの誤書
き込みが防止される。
As described above, according to this embodiment, the control gates of the memory cells 1 and 3 are connected to the word line WL 1, and the control gates of the memory cells 2 and 4 are connected to the word line WL 2 . Memory cells 1, 2,
Sources and drains of 3 and 4 are word lines WL, respectively.
1, WL 2 and vertically disposed source lines SL 1, SL 2
In the memory array connected to the bit lines BL 1 and BL 2 , when performing the write operation to the selected memory cell, first, all the word lines WL 1 and WL 2 are raised to the intermediate potential, and then the non-selected Since writing is performed in 3 steps of raising the bit line BL 2 to an intermediate potential and finally raising the selected word line to a high potential, generation of hot electrons in the non-selected memory cells 3 and 4 is suppressed, and The erroneous writing of the memory cell based on it is prevented.

【0038】第2実施形態 図3は、本発明に係る半導体不揮発性記憶装置の第2の
実施形態を示す図であり、メモリセル書き込み時におけ
る各信号線の電位を示すタイムチャートである。図3
(a)はワード線WL1 の電位、図3(b)はワード線
WL2 の電位、図3(c)はビット線BL1 の電位、図
3(d)はビット線BL2 の電位、図3(e)はソース
線SL2 の電位をそれぞれ示している。
Second Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, and is a time chart showing the potential of each signal line at the time of writing a memory cell. FIG.
3A shows the potential of the word line WL 1 , FIG. 3B shows the potential of the word line WL 2 , FIG. 3C shows the potential of the bit line BL 1 , and FIG. 3D shows the potential of the bit line BL 2 . FIG. 3E shows the potential of the source line SL 2 .

【0039】本第2の実施形態は、前述の第1の実施形
態と同様に、図1に示すメモリセル1に対して書き込み
を行うとき、各信号線の電位の設定は、3ステップで行
われる。以下、図3のタイムチャートを参照しながら、
メモリセル1の書き込み動作について説明する。まず、
図3(a)および(b)に示すように、時間t0 におい
て書き込み動作が開始され、選択されたメモリアレイ内
のすべてのワード線WL1 ,WL2 を同時に、中間電
位、たとえば、7〜10Vの電位に立ち上げられる。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, when writing to the memory cell 1 shown in FIG. 1, the potential of each signal line is set in three steps. Be seen. Hereinafter, referring to the time chart of FIG. 3,
The write operation of the memory cell 1 will be described. First,
As shown in FIGS. 3A and 3B, the write operation is started at time t 0 , and all the word lines WL 1 and WL 2 in the selected memory array are simultaneously subjected to the intermediate potential, for example, 7 to. It is raised to a potential of 10V.

【0040】次いで、図3(d)に示すように、時間t
0 から少し遅れて、時間t1 において、非選択ビット線
BL2 も中間電位、たとえば、7〜10Vの電位に立ち
上げられる。
Then, as shown in FIG. 3D, time t
A little later than 0 , at time t 1 , the non-selected bit line BL 2 is also raised to the intermediate potential, for example, the potential of 7 to 10V.

【0041】それからさらに遅れて、時間t2 におい
て、選択ワード線WL1 がさらに高電位、たとえば、1
5〜20Vに立ち上げられる。
After a further delay, at time t 2 , the selected word line WL 1 has a higher potential, for example, 1
It is raised to 5 to 20V.

【0042】以上3ステップを経て、各信号線に所定の
電圧が印加され、メモリセル1に対して書き込みが行わ
れる。ただし、本第2の実施形態においては、第2のス
テップ、すなわち非選択ビット線BL2 を中間電位に立
ち上げるステップは、他のステップより時間をかけて行
われ、たとえば、通常の立ち上げより倍以上の時間をか
けてゆっくりした立ち上げ速度で行われる。
Through the above three steps, a predetermined voltage is applied to each signal line, and writing is performed on the memory cell 1. However, in the second embodiment, the second step, that is, the step of raising the non-selected bit line BL 2 to the intermediate potential is performed more slowly than the other steps. It takes more than double the time and takes place at a slow start-up speed.

【0043】こうすることによって、非選択ビット線B
2 と非選択ソース線SL2 との電位差がさらに小さく
なり、非選択メモリセル3およびメモリセル4のドレイ
ン近傍の電界がさらに緩和されるため、非選択メモリセ
ル3およびメモリセル4において、書き込み時にホット
エレクトロの発生がさらに抑えられ、誤書き込みの防止
効果をさらに向上できる。
By doing so, the non-selected bit line B
The potential difference between L 2 and the non-selected source line SL 2 is further reduced, and the electric field near the drains of the non-selected memory cells 3 and 4 is further relaxed. Occasionally, the occurrence of hot electro is further suppressed, and the effect of preventing erroneous writing can be further improved.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体不
揮発性記憶装置およびその書き込み方法によれば、メモ
リセルの書き込み時のホットエレクトロンの発生を抑制
でき、これに基づく誤書き込みを防止できる利点があ
る。
As described above, according to the semiconductor nonvolatile memory device and the method of writing the same of the present invention, it is possible to suppress the generation of hot electrons at the time of writing to a memory cell and prevent erroneous writing based on this. There is.

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

【図1】本発明に係る半導体不揮発性記憶装置からなる
メモリアレイの回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a memory array including a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態のメモリ書き込みのタイ
ムチャートである。
FIG. 2 is a time chart of memory writing according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態のメモリ書き込みのタイ
ムチャートである。
FIG. 3 is a time chart of memory writing according to the second embodiment of the present invention.

【図4】フラッシュメモリの簡略断面図および回路図で
ある。
FIG. 4 is a simplified cross-sectional view and circuit diagram of a flash memory.

【図5】従来のメモリアレイの書き込み状態を示す回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a write state of a conventional memory array.

【図6】従来のメモリ書き込みのタイムチャートであ
る。
FIG. 6 is a time chart of conventional memory writing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4…メモリセル BL1 ,BL2 …ビット線 WL1 ,WL2 …ワード線 SL1 ,SL2 …ソース線1, 2, 3, 4 ... Memory cells BL 1 , BL 2 ... Bit lines WL 1 , WL 2 ... Word lines SL 1 , SL 2 ... Source lines

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電荷蓄積層を有する複数のメモリセルが
行列状に配列され、同一行のメモリセルの制御ゲートが
共通のワード線に接続され、同一列のメモリセルの拡散
層が共通のビット線に接続された半導体不揮発性記憶装
置であって、 書き込み時に、全ワード線を第1の電位とこれより高電
位の第2の電位との中間電位に保持した後、非選択のビ
ット線を当該中間電位に保持した状態で、選択されたワ
ード線のみを第2の電位に保持する半導体不揮発性記憶
装置。
1. A plurality of memory cells having charge storage layers are arranged in a matrix, control gates of memory cells in the same row are connected to a common word line, and diffusion layers of memory cells in the same column are a common bit. A semiconductor non-volatile memory device connected to a line, wherein during writing, all word lines are held at an intermediate potential between a first potential and a second potential higher than this potential, and then unselected bit lines are A semiconductor nonvolatile memory device which holds only a selected word line at a second potential in a state of being held at the intermediate potential.
【請求項2】 電荷蓄積層を有する複数のメモリセルが
行列状に配列され、同一行のメモリセルの制御ゲートが
共通のワード線に接続され、同一列のメモリセルの拡散
層が共通のビット線に接続された半導体不揮発性記憶装
置の書き込み方法であって、 全ワード線を第1の電位とこれより高電位の第2の電位
との中間電位に設定した後、 非選択のビット線を当該中間電位に設定し、 その後、選択されたワード線のみを第2の電位に設定し
て、選択されたメモリセルの電荷蓄積層に電荷を注入す
ることにより書き込みを行う半導体不揮発性記憶装置の
書き込み方法。
2. A plurality of memory cells having charge storage layers are arranged in a matrix, control gates of memory cells in the same row are connected to a common word line, and diffusion layers of memory cells in the same column are a common bit. A method of writing to a semiconductor non-volatile memory device connected to lines, wherein all word lines are set to an intermediate potential between a first potential and a second potential higher than the first potential, and then non-selected bit lines are set. A semiconductor non-volatile memory device that performs writing by setting the intermediate potential and then setting only the selected word line to the second potential and injecting charges into the charge storage layer of the selected memory cell Writing method.
【請求項3】 上記非選択ビット線の中間電位への設定
時間を、ワード線の中間電位および第2の電位への設定
時間より長く設定する請求項2記載の半導体不揮発性記
憶装置の書き込み方法。
3. The method for writing to a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 2, wherein the setting time to the intermediate potential of the non-selected bit line is set longer than the setting time to the intermediate potential and the second potential of the word line. .
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