JPH11163173A - Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing

Info

Publication number
JPH11163173A
JPH11163173A JP13903398A JP13903398A JPH11163173A JP H11163173 A JPH11163173 A JP H11163173A JP 13903398 A JP13903398 A JP 13903398A JP 13903398 A JP13903398 A JP 13903398A JP H11163173 A JPH11163173 A JP H11163173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
transistor
memory
region
impurity region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP13903398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Nakamura
明弘 中村
Hiroyuki Moriya
博之 守屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP13903398A priority Critical patent/JPH11163173A/en
Publication of JPH11163173A publication Critical patent/JPH11163173A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To read out threshold voltage of a gate of a selected memory transistor with high accuracy, without being affected by effects of diffused layers and effects of variations in resistance of other transistor. SOLUTION: A plurality of memory transistors (M11 and the like), which respectively have a source region and a drain region, are arranged on semiconductor element formation regions (p-type wells W1 and W2) in the form of matrix, and a memory array 1 is constituted. Moreover, the element formation regions are separated into the W1 and the W2 in such a way that a potential can be set in the individual element formation regions in at least the row direction. At the time of a readout, a bias voltage (from CBL to 3 V) is applied to the other regions of the source and drain regions in a state that either of the source and the drain regions are short-circuited with the element formation region W1 formed with a selected memory transistor M13, while when a prescribed voltage is applied to (a BL1) via a resistance element (built in a readout control circuit), the voltage value on a short-circuit node is read (by an A/D converter 4). A prescribed current may be made to flow through the element formation regions by a built-in current source provided to the sides of the regions on one side of the source and drain regions or the sides of the other regions.

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、EEPROM,マ
スクROMまたはMFSFET等をメモリトランジスタ
として有する不揮発性半導体記憶装置と、その読み出し
方法、及び書き込み方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having an EEPROM, a mask ROM, an MFSFET, or the like as a memory transistor, and a reading method and a writing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばFG(Floating Gate) 型の不揮発
性メモリにおいて、そのデータ読み出しは、選択セルの
メモリデータに応じてビット線に流れる電流を、いわゆ
る電流センス形のセンスアンプで検知し、当該センスア
ンプで電圧変換と増幅を行った後、検出電圧の大小をコ
ンパレータで比較し、比較結果をデータ線に読み出して
いる。
2. Description of the Related Art For example, in a non-volatile memory of FG (Floating Gate) type, data reading is performed by detecting a current flowing through a bit line in accordance with memory data of a selected cell by a so-called current sense type sense amplifier. After voltage conversion and amplification are performed by the sense amplifier, the magnitude of the detected voltage is compared by a comparator, and the comparison result is read to a data line.

【0003】一方、大容量な不揮発性メモリを実現する
ため、各メモリセルを構成するメモリトランジスタを多
値化し、単一トランジスタに複数ビットを記憶させて同
じ集積度で実質的に記憶容量を上げる多値メモリ技術
が、現在、精力的に検討されている。多値メモリにおけ
るデータ読み出し動作は、選択したワード線等の電位を
多値化したデータ数だけ変えながら繰り返し行う必要が
あるが、そのセンス方式は、ビット線に流れる電流を電
圧変換し、これを例えばリファレンスセルと比較してセ
ルデータの“0”と“1”の判定を行っており、基本的
には電流センス形である。一般的な、電流センス形アン
プによる読み出し方法の基本回路を、図17に示す。
On the other hand, in order to realize a large-capacity nonvolatile memory, a memory transistor constituting each memory cell is made multi-valued, and a plurality of bits are stored in a single transistor to substantially increase the storage capacity at the same degree of integration. Multi-valued memory technology is currently being actively studied. The data read operation in the multi-valued memory needs to be repeated while changing the potential of the selected word line or the like by the number of multi-valued data, but the sense method converts the current flowing through the bit line into a voltage, For example, the cell data "0" and "1" are determined as compared with the reference cell, and are basically of a current sensing type. FIG. 17 shows a basic circuit of a general reading method using a current sense amplifier.

【0004】一方、書き込み動作においては、選択列の
ビット線電位と、選択行のワード線電位との差を高く
(例えば、20V程度に)することによって、当該高い
電位差が選択メモリトランジスタにのみ、そのフローテ
ィングゲートが埋め込まれた絶縁膜にかかり、これによ
りフローティングゲートに対し電荷の注入又は引き抜き
が行われる。このとき、非選択列に配置され選択ワード
線に連なる非選択メモリトランジスタがディスターブを
受けやすいことから、これを有効に防止する必要があ
る。
On the other hand, in the write operation, by increasing the difference between the bit line potential of the selected column and the word line potential of the selected row (for example, to about 20 V), the high potential difference is applied only to the selected memory transistor. The floating gate is applied to the buried insulating film, whereby charge injection or extraction is performed on the floating gate. At this time, since the unselected memory transistors arranged in the unselected columns and connected to the selected word line are susceptible to disturbance, it is necessary to effectively prevent this.

【0005】この書き込みディスターブの防止策とし
て、一般には、当該ディスターブを受けやすい非選択列
のメモリトランジスタのゲート絶縁膜の印加電圧が上記
書き込み時に比べて十分に緩和される(例えば、半減す
る)ように、非選択列のビット線には中間電圧(例え
ば、10V程度)が設定される。また、特にNAND型
の不揮発性メモリでは、非選択ビット線に電源電圧程度
(例えば、3.3V)の電圧印加ですみ中間電位の生成
の必要を無くすために、いわゆるセルフブーストと称さ
れ、非選択NAND列のチャネルをビット線から切り離
した後はワード線との容量結合により自動昇圧する技術
が用いられている。
[0005] As a measure for preventing the write disturbance, generally, the voltage applied to the gate insulating film of the memory transistor in the non-selected column which is susceptible to the disturbance is sufficiently relaxed (for example, halved) as compared with the write operation. In addition, an intermediate voltage (for example, about 10 V) is set to the bit lines in the non-selected columns. In particular, in a NAND-type nonvolatile memory, a voltage of about the power supply voltage (for example, 3.3 V) is applied to unselected bit lines, so that the need for generating an intermediate potential is eliminated. After the channel of the selected NAND string is disconnected from the bit line, a technique of automatically boosting the voltage by capacitive coupling with a word line is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の読
み出し方法と書き込み方法には、それぞれ以下に述べる
課題が存在する。
However, the conventional reading method and writing method have the following problems, respectively.

【0007】まず、従来の読み出し方式についての課題
として、この従来方式が電流センス形アンプによって低
いレベルの電流値を読み取ることから、特に多値化した
場合の電流値の分解能が精度よく得られにくいといった
難点がある。つまり、セルデータ間で異なる検出電流I
d はおおよそ次式で表すことができるが、ゲート閾値電
圧Vthが異なっても、その係数倍でしか検出電流値の変
化がない。この検出電流値の差は、例えばNOR型セル
の場合は10μA〜50μA程度であり、高集積化およ
び多値化が益々進みVth分布で隣り合うデータ間におけ
る蓄積電荷量の差が縮小化傾向にあることを考慮する
と、この電流値差は充分とは言いがたい。
First, as a problem with the conventional reading method, since the conventional method reads a low-level current value using a current sensing type amplifier, it is difficult to accurately obtain the resolution of the current value, particularly when multi-leveling is performed. There is such a difficulty. That is, the detection current I that differs between cell data
Although d can be approximately expressed by the following equation, even if the gate threshold voltage Vth is different, the detected current value changes only by a factor times the coefficient. The difference in the detected current value is, for example, about 10 μA to 50 μA in the case of a NOR type cell, and the integration and multi-levels have been increasingly advanced, and the difference in the amount of accumulated charge between adjacent data in the Vth distribution tends to be reduced. Considering that, this current value difference cannot be said to be sufficient.

【0008】[0008]

【数1】 Id ≒(Wg /Lg eff )μCox〔(Vgs−Vth) Vds−0.5 Vds2 〕 …(1) ここで、Wg はゲート幅、Lg eff は実効ゲート長、μ
は平均表面移動度、Coxは単位面積あたりのゲート容
量、Vgsはソースとゲート間電圧(ゲート印加電圧)、
Vdsはソースとドレイン間電圧(ドレイン印加電圧)で
ある。
Id ≒ (Wg / Lg eff ) μ Cox [(Vgs−Vth) Vds−0.5 Vds 2 ] (1) where Wg is the gate width, Lg eff is the effective gate length, μ
Is the average surface mobility, Cox is the gate capacitance per unit area, Vgs is the source-gate voltage (gate applied voltage),
Vds is a source-drain voltage (drain applied voltage).

【0009】また、多値メモリにおけるメモリセルの電
流値(セル電流値)の分解能はリファレンスセル電流と
の比較で決まるが、この分解能を高くするには電流値を
大きくするほかに、セル電流値を読み出すセンスアンプ
自体の分解能を上げる必要がある。通常、電流センス形
のセンスアンプでは、セル電流を電圧変換した後の微小
電位変化を少なくともセンスアンプ側に対するビット線
の容量比(通常、約10倍)以上増幅して読み出すが、
主にメモリアレイの大規模化にともないビット線容量が
大きなことが要因で、また読み出し速度との兼ね合いも
あり増幅前の微小電位変化を充分に得にくい。例えばビ
ット線容量が10pFでセル電流値ΔI=5μAを10
0nsecで読み出す場合、ビット線の電荷量変位をΔ
Q、電圧振幅(微小電位変化量)をΔVとすると、ΔQ
=CΔVより次式が成り立つ。
The resolution of the current value (cell current value) of a memory cell in a multi-valued memory is determined by comparison with a reference cell current. To increase this resolution, besides increasing the current value, increasing the cell current value It is necessary to increase the resolution of the sense amplifier itself for reading the data. Normally, in a current sense type sense amplifier, a minute potential change after voltage conversion of a cell current is amplified and read out at least by the capacitance ratio of the bit line to the sense amplifier side (normally, about 10 times).
This is mainly due to the large bit line capacity accompanying the increase in the size of the memory array, and it is difficult to sufficiently obtain a small potential change before amplification because of the balance with the reading speed. For example, when the bit line capacitance is 10 pF and the cell current value ΔI = 5 μA is 10
When reading at 0 nsec, the charge amount displacement of the bit line is Δ
Q, assuming that the voltage amplitude (the amount of minute potential change) is ΔV, ΔQ
= CΔV, the following equation holds.

【0010】[0010]

【数2】 5μA×100nsec=10pF×ΔV …(2)## EQU2 ## 5 μA × 100 nsec = 10 pF × ΔV (2)

【0011】したがって、この場合の微小電位変化量Δ
Vは僅かに0.05Vであり、これでは充分なセンスア
ンプ入力とならないことから、センスアンプの分解能向
上に一定の限界がある。
Therefore, the small potential change Δ
Since V is only 0.05 V, which does not provide a sufficient sense amplifier input, there is a certain limit in improving the resolution of the sense amplifier.

【0012】一方、NAND型不揮発性メモリでは、選
択セルに直列接続された非選択セルを通してデータ読み
出しが行われるが、この非選択セルのプログラム状態に
よりゲート閾値電圧が異なっていると、バイアス設定に
よっては非選択セルのオン抵抗が多少なりともばらつ
き、これが読み出し精度を低下させる要因となることが
ある。NAND型メモリでは、一般に、共通ソース線側
に近いセルから順にプログラムが行われ、読み出しがビ
ット線側から行われる。このため、読み出し時にパスト
ランジスタとして機能するビット線側の非選択トランジ
スタは必ず選択トランジスタより後にプログラムされ
る。したがって、このビット線側の非選択トランジスタ
のプログラムによる抵抗値変動があると、その値は選択
セルのプログラム時にどの程度か判らない。よって、た
とえ、選択セルがビット毎に正しくプログラムされたか
を読み出しながら、即ちビット毎ベリファイ(検証)を
繰り返しながら正確にプログラムしたとしても、後でデ
ータを読み出すときには期待した読み出し電流値が得ら
れず、この電流差だけ選択セルの読み出し精度が低下す
ることとなる。
On the other hand, in the NAND type nonvolatile memory, data is read out through a non-selected cell connected in series to the selected cell. If the gate threshold voltage differs depending on the program state of the non-selected cell, the bias is set. In some cases, the on-resistance of non-selected cells varies to some extent, and this may cause a decrease in readout accuracy. In the NAND type memory, generally, programming is performed in order from a cell close to the common source line side, and reading is performed from the bit line side. For this reason, the non-selected transistor on the bit line side that functions as a pass transistor at the time of reading is always programmed after the selected transistor. Therefore, if there is a change in the resistance value due to the programming of the non-selected transistor on the bit line side, it is not known how much the value is at the time of programming the selected cell. Therefore, even if the selected cell is correctly programmed for each bit while reading it out, that is, even if it is correctly programmed while repeating the bit-by-bit verification (verification), an expected read current value cannot be obtained when reading data later. The reading accuracy of the selected cell is reduced by this current difference.

【0013】また、AND型等の不揮発性メモリでは、
副ビット線やソース線の拡散抵抗が何らかの原因で変化
すると、これによってデータ読み出し時の電流値が変動
することとなる。この抵抗値変動は、NAND型やNO
R型にも共通する問題である。しかし、特にAND型等
では、副ビット線や共通ソース線が不純物拡散層によっ
て構成され、その不純物拡散層がLOCOSに先立って
形成される。このようなLOCOS下に埋め込まれた埋
込拡散層は、その抵抗率がLOCOS酸化時に変化する
といったプロセス上の変動要因を構造上内在している。
また、AND型やNAND型等、比較的に多くの拡散層
を読み出し電流経路に有するセル方式では、NOR型に
比べると拡散層の経時変化による抵抗値変動が外乱とな
って読み出し精度が低下しやすい。以上述べてきたプロ
グラム状態又は経時変化(プロセス変動を含む)によっ
て起こる抵抗値変動は、NAND型やAND型の不揮発
性メモリについて、多値化によって分布範囲が狭くなっ
たVth分布データを書き込み或いは読み出すことをNO
R型に比べて困難なものとし、この結果、NAND型等
の不揮発性メモリはNOR型よりも少ないビット数しか
多値化できない。
In a nonvolatile memory such as an AND type,
If the diffusion resistance of the sub-bit line or the source line changes for some reason, the current value at the time of data reading will fluctuate. This change in resistance value is caused by the NAND type or NO
This is a problem common to the R type. However, particularly in the AND type or the like, the sub-bit line and the common source line are formed by impurity diffusion layers, and the impurity diffusion layers are formed prior to LOCOS. Such a buried diffusion layer buried under the LOCOS inherently has a process variation factor such that its resistivity changes during LOCOS oxidation.
Also, in a cell system having a relatively large number of diffusion layers in a read current path, such as an AND type or a NAND type, a fluctuation in resistance value due to a change with time of the diffusion layer becomes a disturbance and read accuracy is reduced as compared with a NOR type. Cheap. The variation in resistance caused by the above-described program state or aging (including process variation) is caused by writing or reading Vth distribution data whose distribution range has been narrowed by multi-leveling in a NAND-type or AND-type nonvolatile memory. NO
This is more difficult than the R type, and as a result, a non-volatile memory such as a NAND type can multivalue only a smaller number of bits than the NOR type.

【0014】つぎに、従来の書き込み方法の課題とし
て、非選択列の書き込み禁止電圧の設定において、メモ
リトランジスタのソース・ドレイン不純物領域とウェル
間のpn接合の耐圧が問題となる。すなわち、メモリト
ランジスタのサイズ縮小(スケーリング)に伴って特に
チャネル形成領域の高濃度化が進むため、ソース・ドレ
イン領域とウェル間のpn接合のブレイクダウン耐圧が
低下する傾向にある。したがって、将来的に今以上にス
ケーリングが進むと、ビット線を介して非選択セルのチ
ャネルに印加するインヒビット電圧を下げざるを得ず、
この結果、非選択列の書き込み禁止が不十分となり、当
該選択ワード線に接続された非選択メモリトランジスタ
が誤書き込みされてしまうといった不都合が生じ得る。
Next, as a problem of the conventional writing method, in setting the write-protection voltage of the non-selected column, there is a problem of the withstand voltage of the pn junction between the source / drain impurity region of the memory transistor and the well. That is, as the size of the memory transistor is reduced (scaling), the concentration of the channel formation region is particularly increased, so that the breakdown voltage of the pn junction between the source / drain region and the well tends to decrease. Therefore, in the future, if the scaling further advances, the inhibit voltage applied to the channel of the non-selected cell via the bit line must be reduced,
As a result, the prohibition of the writing of the unselected column becomes insufficient, and a problem may occur that the unselected memory transistor connected to the selected word line is erroneously written.

【0015】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、選択セルのメモリトランジスタのゲート閾値電圧を
高い検出電圧で、しかも拡散層や他のトランジスタの抵
抗変動の影響を極力排除して高精度に読みだすことが可
能なデータ読み出し方法を提案し、その読み出し方法に
好適な不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的と
する。また、本発明は、データ書き込み時に非選択列の
メモリトランジスタについて、そのソース・ドレイン領
域及びチャネルとウェル間の耐圧が低くても、そのソー
ス・ドレイン不純物領域及びチャネルとウェルとによる
pn接合をブレイクダウンさせずに書き込み禁止電圧の
設定を行う不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を提
供することを他の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high precision by setting the gate threshold voltage of a memory transistor of a selected cell to a high detection voltage and eliminating the influence of resistance fluctuation of diffusion layers and other transistors as much as possible. It is an object of the present invention to propose a data reading method capable of reading data to a non-volatile semiconductor memory device suitable for the reading method. Further, according to the present invention, even when the withstand voltage between the source / drain region and the channel and the well is low in the memory transistor of the non-selected column at the time of data writing, the pn junction by the source / drain impurity region and the channel and the well is broken. Another object of the present invention is to provide a writing method for a nonvolatile semiconductor memory device in which a write-protection voltage is set without being down.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上記目的を達成するために、本発明の半導
体記憶装置では、半導体基板の主面側に形成された素子
形成領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが
形成され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領
域上に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層して
なるメモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリ
アレイが構成されている半導体記憶装置の読み出し方法
であって、前記読み出しに際し、前記ソース不純物領域
またはドレイン不純物領域の何れか一方の不純物領域と
選択メモリトランジスタが形成された前記素子形成領域
(例えば、少なくとも行方向に分離されて個々に電位設
定可能な複数の単位素子形成領域)とを短絡した状態
で、他方の不純物領域にバイアス電圧を印加し、前記一
方の不純物領域に抵抗素子を介して所定電圧を印加した
ときに、当該抵抗素子と前記一方の不純物領域との接続
ノードに現出する電圧値を読み取る。前記所定電圧の印
加に代えて、前記一方の不純物領域または他方の不純物
領域側に設けた電流源によって所定の電流を当該両不純
物領域間に流してもよい。この場合、前記抵抗素子は必
ずしも必要でない。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and to achieve the above object, in a semiconductor memory device of the present invention, an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate is provided. A memory array is formed by arranging a plurality of memory transistors in which a source impurity region and a drain impurity region are formed and a gate electrode is stacked on at least a gate electrode via an insulating film on a channel forming region sandwiched between the impurity regions Is a method of reading a semiconductor memory device, wherein at the time of reading, one of the source impurity region and the drain impurity region and the element formation region where the selected memory transistor is formed (for example, at least A plurality of unit element formation regions which are separated in the row direction and whose potential can be individually set, and short-circuited with the other impurity region. The bias voltage is applied, upon application of a predetermined voltage through the resistive element to the one of the impurity regions, it reads the voltage value to emerge to a connection node between the said resistor element and the one of the impurity regions. Instead of applying the predetermined voltage, a predetermined current may be supplied between the impurity regions by a current source provided on the one impurity region or the other impurity region. In this case, the resistance element is not always necessary.

【0017】前者の所定電圧を印加して行う読み出し方
法では、ソースまたはドレインと素子形成領域を短絡
し、その短絡ノードに抵抗素子を介して所定電圧を印加
すると、基板バイアス効果によってメモリトランジスタ
のチャネルが自動的にピンチオフ状態に制御される。た
とえば、n型チャネルのエンハンスメント形メモリトラ
ンジスタでは、負の所定電圧を抵抗素子を介してソース
不純物領域および素子形成領域に加えると、ソースとド
レイン間に電圧が印加され、かつゲート閾値電圧が基板
バイアス効果により低下するためチャネル電流が流れ始
める。しかし、チャネル電流が増大すると、抵抗素子に
おける電圧降下も大きくなることからソース電位は負の
印加電圧より大きくなり、このためソースとドレイン間
の印加電圧が小さくなり、また基板側に印加される電圧
が高くなるためゲート閾値電圧が上昇する。この結果、
抵抗素子における電圧降下量の増大はトランジスタをオ
フする方向に働き、最終的なソース電位はチャネルが形
成されるかされないかの臨界付近で一定電圧をとる。こ
の自己安定化するソース電位は、上記測定原理から明ら
かなようにチャネル形成のされやすさにより異なる値を
とる。したがって、ソース電位を測定することによって
ゲート閾値電圧を読みだすことができ、データ記憶の有
無(多値の場合、記憶レベル)を判定することが可能と
なる。この読み出し方法では、従来のように非選択トラ
ンジスタや拡散層を介して流れる電流を読みだすのでは
なく、例えば、メモリアレイの外部に接続された抵抗素
子の反メモリアレイ側ノードに電圧を印加し、非選択ト
ランジスタや拡散層を介して現れる抵抗素子のメモリア
レイ側ノードの電圧を読み取るので、非選択トランジス
タのオン抵抗や拡散層による抵抗変動の影響を受けるこ
とがない。後者の所定電流を流して行う読み出し方法で
は、上述とほぼ同様な測定原理、即ち電流源による所定
電流を例えばゲート閾値電圧が定義されるときの微小電
流値とすることにより、素子形成領域が接続されたソー
スまたはドレイン電位が自己安定化するので、この電位
を測定することで、非選択トランジスタのオン抵抗や拡
散層による抵抗変動の影響を受けることなくゲート閾値
電圧を読みだすことが可能となる。
In the former reading method in which a predetermined voltage is applied, the source or drain is short-circuited to the element formation region, and when a predetermined voltage is applied to the short-circuited node via a resistance element, the channel of the memory transistor is caused by the substrate bias effect. Is automatically controlled to a pinch-off state. For example, in an n-channel enhancement type memory transistor, when a predetermined negative voltage is applied to a source impurity region and an element formation region via a resistance element, a voltage is applied between the source and the drain, and the gate threshold voltage is set to a substrate bias voltage. The channel current starts to flow because it is reduced by the effect. However, when the channel current increases, the voltage drop in the resistance element also increases, so that the source potential becomes larger than the negative applied voltage. Therefore, the applied voltage between the source and the drain becomes smaller, and the voltage applied to the substrate side becomes smaller. , The gate threshold voltage increases. As a result,
The increase in the amount of voltage drop in the resistance element acts in the direction of turning off the transistor, and the final source potential takes a constant voltage near the critical state of whether or not a channel is formed. The self-stabilizing source potential takes different values depending on the easiness of channel formation, as is apparent from the above measurement principle. Therefore, the gate threshold voltage can be read out by measuring the source potential, and it is possible to determine the presence / absence of data storage (storage level in the case of multiple values). In this read method, instead of reading a current flowing through a non-selection transistor or a diffusion layer as in the related art, for example, a voltage is applied to a node on a side opposite to a memory array of a resistance element connected outside the memory array. Since the voltage of the memory array side node of the resistance element which appears through the unselected transistor and the diffusion layer is read, there is no influence from the ON resistance of the non-selected transistor and the resistance fluctuation due to the diffusion layer. In the latter readout method in which a predetermined current is passed, the measurement principle is substantially the same as that described above, that is, by setting the predetermined current by the current source to, for example, a minute current value when a gate threshold voltage is defined, the element formation region is connected. Since the source or drain potential is self-stabilized, measuring this potential makes it possible to read out the gate threshold voltage without being affected by the on-resistance of non-selected transistors or resistance fluctuation due to the diffusion layer. .

【0018】これらの読み出し方法は、ゲート閾値電圧
を変化させてデータを記憶するものであれば種々の半導
体記憶装置に適用できる。本方法が好適に実施できる不
揮発性半導体記憶装置としては、例えば、EEPROM
(Electrically Erasable andProgrammable ROM) ,マス
クROM,MFSFET(Metal-Ferroelectric-Semicon
ductor FET) がある。また、セル方式にも制限はない
が、本発明は、特にNAND型不揮発性メモリに好適で
ある。NAND型不揮発性メモリでは、ビット線と共通
ソース線との間に選択トランジスタを介してメモリトラ
ンジスタが複数個、例えば8個〜16個直列に接続さ
れ、選択メモリトランジスタの読み出しは、トランジス
タ列の非選択トランジスタを導通した状態で行う。この
ため、個々の非選択トランジスタのプログラム状態に応
じオン抵抗が異なると、読み出しの都度、選択トランジ
スタからビット線までの読み出し経路の抵抗値が変化す
ることが多い。本発明の読み出し方法で、原理的に、こ
の読み出し経路の抵抗値変動の影響を受けないことか
ら、高精度な読み出しが可能である。
These reading methods can be applied to various semiconductor memory devices as long as they store data by changing the gate threshold voltage. As a nonvolatile semiconductor memory device in which the present method can be suitably performed, for example, an EEPROM
(Electrically Erasable and Programmable ROM), Mask ROM, MFSFET (Metal-Ferroelectric-Semicon)
ductor FET). Although there is no limitation on the cell system, the present invention is particularly suitable for a NAND nonvolatile memory. In a NAND type nonvolatile memory, a plurality of memory transistors, for example, 8 to 16 memory transistors are connected in series via a selection transistor between a bit line and a common source line. This is performed with the selection transistor turned on. For this reason, if the on-resistance differs according to the program state of each non-selected transistor, the resistance value of the read path from the selected transistor to the bit line often changes each time reading is performed. In principle, the reading method of the present invention is not affected by the resistance value fluctuation of the reading path, so that high-precision reading is possible.

【0019】また、本発明の読み出し方法は、特に、多
値メモリに好適である。なぜなら、多値メモリでは、一
記憶レベルに相当するゲート閾値電圧の分布幅が通常の
2値記憶メモリに比べ狭く、このぶん高精度なデータ読
み出しが要求されるからである。
The reading method of the present invention is particularly suitable for a multi-valued memory. This is because, in a multi-valued memory, the distribution width of the gate threshold voltage corresponding to one storage level is narrower than in a normal binary storage memory, and data reading with higher accuracy is required.

【0020】さらに、本発明の読み出し方法は、電荷蓄
積手段が少なくともチャネル形成領域と対向する面内で
離散化されている不揮発性メモリに好適である。このよ
うな不揮発性メモリとしては、例えばMNOS(Metal-N
itride-Oxide Semiconductor) 型,MONOS(Metal-O
xide-Nitride-Oxide Semiconductor) 型,粒径がナノオ
ーダの小粒径導電体により電荷蓄積手段が構成されてい
るナノ結晶型、フローティングゲートがナノオーダに微
細分割されている微細分割FG型等がある。本発明の読
み出し方法ではゲート電極とチャネル形成領域との間に
は、ゲート閾値電圧程度しか電圧がかからないので、ゲ
ート電極に高電圧を印加する必要がなく、これとワード
線を共有する同一行の非選択メモリトランジスタが読み
出しディスターブを受けにくい。この作用は、通常のF
G型でも同様であるが、特にMNOS型等の電荷蓄積手
段が離散化されている場合、ゲート絶縁膜が薄膜化され
ディスターブを受けやすいことから、これら電荷蓄積手
段が離散化されている不揮発性メモリについて、その読
み出し時のディスターブによる誤書込み/誤消去を本発
明によって特に有効に防止することができる。
Further, the readout method of the present invention is suitable for a nonvolatile memory in which the charge storage means is discretized at least in a plane facing the channel formation region. As such a nonvolatile memory, for example, MNOS (Metal-N
itride-Oxide Semiconductor) type, MONOS (Metal-Oxide Semiconductor)
(xide-Nitride-Oxide Semiconductor) type, nano-crystal type in which the charge storage means is composed of a small-diameter conductor having a particle size of nano-order, and finely divided FG type in which the floating gate is finely divided into nano-orders. In the readout method of the present invention, a voltage is applied only between the gate electrode and the channel formation region, which is about the gate threshold voltage. Therefore, it is not necessary to apply a high voltage to the gate electrode. Unselected memory transistors are less susceptible to read disturb. This effect is similar to the normal F
The same applies to the G type, but in the case where the charge storage means of the MNOS type or the like is discrete, the gate insulating film is thinned and is susceptible to disturbance. According to the present invention, erroneous writing / erroneous erasure due to disturb at the time of reading of the memory can be particularly effectively prevented.

【0021】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、
上述した読み出し時のバイアス電圧(又は電流)の制御
と電圧読み出しを行う手段として、読出制御回路がメモ
リアレイに接続されている。また、好ましくは、入力さ
れる制御信号に応じて非導通状態から導通状態に遷移
し、前記ソース不純物領域またはドレイン不純物領域の
何れか一方の不純物領域と選択メモリトランジスタが形
成された単位素子形成領域とを非接続状態から接続状態
に移行させる短絡制御用のトランジスタが、前記単位素
子形成領域ごとに設けられている。さらに、相互分離さ
れている単位素子形成領域について充分な絶縁分離を達
成するためには、前記複数の単位素子形成領域の間隔内
に、隣接した単位素子形成領域よりも前記半導体基板の
深部側方向に深くまで達する素子分離領域を設けるとよ
い。
The nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention
A read control circuit is connected to the memory array as a means for controlling the bias voltage (or current) and reading the voltage during the above-described read. Preferably, a unit element forming region which transitions from a non-conducting state to a conducting state in accordance with an input control signal and in which either one of the source impurity region and the drain impurity region and the selected memory transistor are formed And a transistor for short-circuit control that causes a transition from a disconnected state to a connected state is provided for each of the unit element formation regions. Further, in order to achieve a sufficient insulation separation for the unit element formation regions that are separated from each other, it is preferable that the distance between the plurality of unit element formation regions is in the depth direction of the semiconductor substrate relative to the adjacent unit element formation regions. It is preferable to provide an element isolation region that reaches deep into the substrate.

【0022】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の書
き込み方法では、非選択列の前記ソース不純物領域とド
レイン不純物領域の少なくとも何れかに例えば(VSG1
−Vth)以上の所定電圧を設定した後に、当該非選択列
の前記単位素子形成領域に、前記所定電圧と同じ極性の
電圧を印加する。NAND型の不揮発性半導体記憶装置
の書き込み方法として、好適には、非選択なトランジス
タ列の共通線側の選択トランジスタを非導通、前記ビッ
ト線側の選択トランジスタを導通とし、前記ゲート電極
を行方向にそれぞれ共通接続した複数のワード線に高電
圧(パス電圧)を印加して前記トランジスタ列のチャネ
ル電位を昇圧した後、選択行のワード線に所定のプログ
ラム電圧を印加する前に、前記単位素子形成領域への電
圧印加を行う。また、前記所定電圧を印加する前に、前
記単位素子形成領域への電圧印加を行ってもよい。さら
に、前記メモリトランジスタに少なくとも3値以上の記
憶状態で順次情報を書き込むに際し、選択列の前記単位
素子形成領域への電圧印加は、各記憶状態の書き込みご
とに電圧値を変えて行うとよい。
In the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, for example, (VSG1)
After setting a predetermined voltage equal to or higher than -Vth), a voltage having the same polarity as the predetermined voltage is applied to the unit element formation region of the non-selected column. As a writing method of the NAND type nonvolatile semiconductor memory device, preferably, the selection transistor on the common line side of the non-selected transistor column is turned off, the selection transistor on the bit line side is turned on, and the gate electrode is turned on in the row direction. After applying a high voltage (pass voltage) to a plurality of word lines commonly connected to each other to boost the channel potential of the transistor column, and before applying a predetermined program voltage to the word line of the selected row, A voltage is applied to the formation region. Further, before applying the predetermined voltage, a voltage may be applied to the unit element formation region. Further, when information is sequentially written to the memory transistor in at least three storage states, the voltage application to the unit element formation region of the selected column may be performed by changing the voltage value for each storage state write.

【0023】この書き込み方法では、非選択列の単位素
子形成領域に書き込み禁止のための所定電圧と同じ極性
の電圧を印加することから、書き込み禁止電圧が設定さ
れるソース不純物領域またはドレイン不純物領域及び形
成チャネル(反転層)と、単位素子形成領域との印加電
圧差が小さくなる。このため、特にソース・ドレイン不
純物領域と単位素子形成領域によるpn接合の耐圧が小
さい場合でも、これがブレイクダウンしにくくなる。こ
れは、書き込み禁止電圧の設定値を決めるに際し、上記
pn接合の耐圧による制限を受けにくくなることを意味
する。とくに多値メモリ等では、書き込み禁止電圧設定
の自由度増大によって、書き込み禁止電圧の制御を多値
化の度合いに応じて高精度に行うことができる。
In this writing method, since a voltage having the same polarity as the predetermined voltage for writing inhibition is applied to the unit element formation region of the non-selected column, the source impurity region or the drain impurity region for which the writing inhibition voltage is set, and The applied voltage difference between the formation channel (inversion layer) and the unit element formation region is reduced. For this reason, even if the breakdown voltage of the pn junction between the source / drain impurity region and the unit element formation region is small, it is difficult for the breakdown to occur. This means that the determination of the set value of the write inhibit voltage is less likely to be limited by the withstand voltage of the pn junction. In particular, in a multi-valued memory or the like, the write inhibit voltage can be controlled with a high degree of accuracy according to the degree of the multi-value by increasing the degree of freedom in setting the write inhibit voltage.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】先に記述したように、本発明に係
る、或いは本発明が好適に実施される不揮発性半導体記
憶装置の種類、セル方式、2値メモリか多値メモリか等
に限定はなく、ゲート閾値電圧を変えることによりデー
タ記憶するものであれば、前記した種々の形態が存在す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the type of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention or in which the present invention is preferably implemented is limited to a cell type, a binary memory or a multi-level memory, and the like. However, if the data is stored by changing the gate threshold voltage, the various forms described above exist.

【0025】以下、本発明に係る不揮発性半導体記憶装
置とその読み出し方法および書き込み方法の実施形態
を、フラッシュEEPROM(フラッシュメモリ)を例
として図面を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention and a reading method and a writing method thereof will be described in detail with reference to the drawings using a flash EEPROM (flash memory) as an example.

【0026】第1実施形態 本実施形態は、NAND型フラッシュメモリについてで
ある。図1は、本実施形態に係るNAND型フラッシュ
メモリのメモリアレイの回路構成と要部周辺回路を示す
概略構成図である。また、図2はメモリアレイの一部に
ついて示す平面図であり、図3は図2のA−A線に沿っ
た断面図、図4は図2のB−B線に沿った断面図、図5
は図2のC−C線に沿った断面図である。
First Embodiment This embodiment relates to a NAND flash memory. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a circuit configuration of a memory array of a NAND flash memory according to the present embodiment and peripheral circuits of a main part. 2 is a plan view showing a part of the memory array, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 5
FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 2.

【0027】このNAND型フラッシュメモリは、図1
に示すように、メモリアレイ1、読み出し時の制御回路
2およびA/Dコンバータ4を有する。制御回路2とA
/Dコンバータ4により本発明における“読出制御回
路”を構成する。
This NAND type flash memory is shown in FIG.
As shown in (1), there is a memory array 1, a control circuit 2 for reading, and an A / D converter 4. Control circuit 2 and A
The "read control circuit" of the present invention is constituted by the / D converter 4.

【0028】図1〜図5において、ST11,ST1
2,ST21,ST22は選択トランジスタ、M11〜
M116およびM21〜M216はメモリトランジス
タ、SG1,SG2選択信号線、BL1,BL2はビッ
ト線、WL1〜WL16はワード線、CLは共通線を示
す。NAND型メモリアレイ1は、2つの選択トランジ
スタと所定数(例えば、16個)のメモリトランジスタ
とを直列接続させたトランジスタ列を行列状に複数配置
させて構成されている。すなわち、ビット線BL1と共
通線CLとの間に、ビット線BL1に接続された選択ト
ランジスタST11と、共通線CLに接続された選択ト
ランジスタST12とが設けられ、選択トランジスタS
T11,ST12間に、メモリトランジスタM11〜M
116が直列接続されている。同様に、ビット線BL2
と共通線CLとの間に、ビット線BL2に接続された選
択トランジスタST21と、共通線CLに接続された選
択トランジスタST22とが設けられ、選択トランジス
タST21,ST22間に、メモリトランジスタM21
〜M216が直列接続されている。なお、図1では、行
方向に隣り合う2つのトランジスタ列のみ示すが、メモ
リアレイ内は同様な隣接関係でトランジスタ列が繰り返
し配置されている。なお、本例における共通線CLは、
行方向に並ぶ複数のトランジスタ列間で共通に設けられ
た配線であり、後述するように、例えば書き込み時には
共通ソース線として機能する一方で、読み出し時には所
定のドレイン読み出し電圧を供給する共通バイアス線と
して機能する。
In FIGS. 1 to 5, ST11, ST1
2, ST21 and ST22 are selection transistors, M11 to M11.
M116 and M21 to M216 indicate memory transistors, SG1 and SG2 selection signal lines, BL1 and BL2 indicate bit lines, WL1 to WL16 indicate word lines, and CL indicates a common line. The NAND memory array 1 is configured by arranging a plurality of transistor rows in which two selection transistors and a predetermined number (for example, 16) of memory transistors are connected in series. That is, a selection transistor ST11 connected to the bit line BL1 and a selection transistor ST12 connected to the common line CL are provided between the bit line BL1 and the common line CL.
Between T11 and ST12, the memory transistors M11-M
116 are connected in series. Similarly, the bit line BL2
A select transistor ST21 connected to the bit line BL2 and a select transistor ST22 connected to the common line CL are provided between the select transistor ST21 and the common line CL.
To M216 are connected in series. Although FIG. 1 shows only two transistor columns adjacent to each other in the row direction, the transistor columns are repeatedly arranged in the memory array in a similar adjacent relationship. Note that the common line CL in this example is
It is a wiring provided in common between a plurality of transistor columns arranged in the row direction, and as described later, for example, functions as a common source line at the time of writing, while serving as a common bias line for supplying a predetermined drain read voltage at the time of reading. Function.

【0029】本発明における不揮発性半導体記憶装置で
は、少なくとも行方向に素子形成領域が分離されてい
る。ここで、“素子形成領域”とは、メモリトランジス
タが形成される領域をいい、半導体基板そのもののほ
か、基板内の表面側に形成されたウェル、基板表面に形
成したエピタキシャル成長層、或いはSOI(Silicon O
nInsulator)形の絶縁分離構造を有する半導体層など、
素子形成領域には種々の形態がある。また、行方向に分
離された個々の素子形成領域を、本発明においては“単
位素子形成領域”という。本実施形態では、図3〜図5
に示すように、p型の半導体基板10の表面側にn型不
純物が導入されたnウェル12が形成され、更にnウェ
ル12内の表面側にp型不純物が導入されたpウェルが
形成されている。このpウェルが本発明における“素子
形成領域”に該当する。なお、nウェル12は基板がn
型の場合省略可能であるが、本例では基板をp型とした
ことから基板との電気的な分離を確保する必要があり、
しかも周辺回路ではCMOSトランジスタを形成するた
めn型ウェルが必要であることから、これと同時形成で
きるnウェル12を基板との分離層として配置させたも
のである。pウェルは、トランジスタ列間で個別に電圧
が印加可能となるように、行方向には素子分離領域とし
てのトレンチ14により、列方向の一方側(共通線側)
ではパターン上でpウェルW1とpウェルW2とに空間
的、電気的に分離されている。トレンチ14は半導体基
板の溝に絶縁物を埋め込んで形成したもので、本例にお
いては少なくともpウェルW1,W2より基板深部側に
深く達し、隣り合うpウェルW1,W2間の絶縁分離を
完全なものとしている。このように電位の個別設定が可
能となるように分離された各pウェルW1,W2等が、
本発明における“単位素子形成領域”に当該する。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the element formation regions are separated at least in the row direction. Here, the “element formation region” refers to a region where a memory transistor is formed, and includes a semiconductor substrate itself, a well formed on the front surface side in the substrate, an epitaxial growth layer formed on the substrate surface, or SOI (Silicon). O
nInsulator) type semiconductor layer with insulation separation structure
There are various forms in the element formation region. In the present invention, the individual element forming regions separated in the row direction are referred to as “unit element forming regions”. In the present embodiment, FIGS.
As shown in (1), an n-well 12 doped with an n-type impurity is formed on the surface side of a p-type semiconductor substrate 10, and a p-well doped with a p-type impurity is further formed on the surface side in the n-well 12. ing. This p-well corresponds to the “element formation region” in the present invention. The substrate of the n-well 12 is n
In the case of a mold, it can be omitted, but in this example, since the substrate is a p-type, it is necessary to secure electrical separation from the substrate.
In addition, since the peripheral circuit requires an n-type well to form a CMOS transistor, the n-well 12 that can be formed simultaneously with this is disposed as a separation layer from the substrate. The p-well has one side (common line side) in the column direction by a trench 14 as an element isolation region in the row direction so that a voltage can be individually applied between the transistor columns.
Are spatially and electrically separated into a p-well W1 and a p-well W2 on the pattern. The trench 14 is formed by burying an insulator in the groove of the semiconductor substrate. In this example, the trench 14 reaches at least deeper than the p wells W1 and W2 toward the substrate deep side, and completes the isolation between the adjacent p wells W1 and W2. It is assumed. Each of the p-wells W1, W2, etc. separated so that the potential can be individually set,
This corresponds to the “unit element formation region” in the present invention.

【0030】図2の平面図に示すように、列方向に細長
いトレンチ14が行方向で所定間隔をおいて配置され、
このトレンチの間隔内にトランジスタ列のチャネルが形
成される能動領域が形成されている。列方向に長い各能
動領域と交差して、選択トランジスタST11,ST2
1のゲート電極(コントロールゲート)を兼用する選択
信号線SG1、メモリトランジスタM11〜M116及
びM21〜M216のゲート電極を兼用する各ワード線
WL1〜WL16、及び選択トランジスタST12,S
T22のゲート電極を兼用する選択信号線SG2が列方
向に配線されている。選択トランジスタST11,ST
21の反メモリトランジスタ列側の能動領域には、トラ
ンジスタ列のチャネルを図示せぬ上層のビット線BL
1,BL2にそれぞれ接続するビットコンタクトBC
1,BC2が設けられている。
As shown in the plan view of FIG. 2, elongated trenches 14 are arranged in the column direction at predetermined intervals in the row direction.
An active region where a channel of a transistor row is formed is formed within the interval between the trenches. The selection transistors ST11 and ST2 intersect with each active region long in the column direction.
1, a select signal line SG1 also serving as a gate electrode (control gate), word lines WL1 to WL16 also serving as gate electrodes of memory transistors M11 to M116 and M21 to M216, and select transistors ST12 and S.
The selection signal line SG2 also serving as the gate electrode of T22 is arranged in the column direction. Select transistors ST11, ST
In the active region 21 on the side opposite to the memory transistor column, an upper bit line BL (not shown)
1 and bit contacts BC respectively connected to BL2
1 and BC2 are provided.

【0031】このトランジスタ列を図2のA−A線に沿
った列方向断面図(図3)で見ると、前記pウェルW2
内の表面側に、メモリトランジスタのソース・ドレイン
領域16(n型の不純物領域)が所定間隔をおいて形成
されている。ソース・ドレイン領域16の間隔内の各p
ウェル領域上に、少なくとも電荷蓄積手段を含む絶縁膜
を介して、メモリトランジスタM21〜M216の制御
電極(ワード線を兼用するコントロールゲート)が積層
されている。本例では、pウェルW2(又はW1)上
に、順にトンネル絶縁膜13、フローティングゲートF
G、ゲート間絶縁膜15、コントロールゲート(ワード
線)が積層されている。トンネル絶縁膜13、フローテ
ィングゲートFG、ゲート間絶縁膜15は、たとえば、
それぞれ熱酸化シリコン膜、不純物がドープされたポリ
シリコン膜、ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 膜等から構
成される。このような構造のトランジスタ列上に、層間
絶縁層18を介してビット線BL2(又はBL1)が配
線されている。ビット線BL1,BL2は、通常、Al
等から構成され、層間絶縁層18に開口されたビットコ
ンタクトBCを介して、選択トランジスタと後述するウ
ェル選択トランジスタとを相互接続する不純物領域17
(n型不純物拡散領域)に接続されている。一方、ビッ
トコンタクトと反対側のトランジスタ列端には、選択ト
ランジスタST22の不純物領域に接続する共通線CL
が、例えば第3層目のポリシリコン膜を加工することに
より形成されている。
When this transistor row is viewed in a column direction sectional view (FIG. 3) along the line AA in FIG. 2, the p well W2
Source / drain regions 16 (n-type impurity regions) of the memory transistor are formed at predetermined intervals on the inner surface side. Each p in the interval between the source / drain regions 16
On the well region, control electrodes (control gates also serving as word lines) of the memory transistors M21 to M216 are stacked via an insulating film including at least charge storage means. In this example, the tunnel insulating film 13 and the floating gate F are sequentially formed on the p-well W2 (or W1).
G, an inter-gate insulating film 15, and a control gate (word line) are stacked. The tunnel insulating film 13, the floating gate FG, and the inter-gate insulating film 15 are, for example,
Each is composed of a thermal silicon oxide film, a polysilicon film doped with impurities, an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film, and the like. The bit line BL2 (or BL1) is wired via the interlayer insulating layer 18 on the transistor row having such a structure. Bit lines BL1 and BL2 are usually
And an impurity region 17 interconnecting a select transistor and a well select transistor, which will be described later, via a bit contact BC opened in the interlayer insulating layer 18.
(N-type impurity diffusion region). On the other hand, a common line CL connected to the impurity region of the select transistor ST22 is provided at the transistor column end opposite to the bit contact.
Is formed, for example, by processing a third-layer polysilicon film.

【0032】ここで“電荷蓄積手段”とは、ウェル上に
おけるゲート電極の積層構造内に形成され、ゲート電極
への印加電圧に応じて基板側との間で電荷をやり取り
し、電荷保持する電荷保持媒体をいう。本例では、上記
フローティングゲートFGが電荷蓄積手段に該当する。
本例以外では、たとえば、ONO膜またはNO(Nitride
-Oxide) 膜等の窒化膜中或いは酸化膜と窒化膜との界面
付近に形成されたキャリアトラップ、シリコン等からな
り粒径がナノメータ(nm)オーダのナノ結晶、導電化
ポリシリコン等からなり微細なドット状に分割された微
細分割フローティングゲート等、電荷蓄積手段が平面的
に離散化されていてもよい。また、NAND型で実現さ
れることは一般的でないが、MFSFETにおいては、
素子形成領域上の強誘電体薄膜が電荷蓄積手段として機
能する。なお、書き換えが不可能なマスクROMでは、
電荷蓄積手段を有しないため、イオン注入等でメモリト
ランジスタをデプリージョン化してデータが予めプログ
ラムされている。
Here, the "charge storage means" is a charge formed in a stacked structure of gate electrodes on a well, exchanges charges with a substrate side in accordance with a voltage applied to the gate electrodes, and holds charges. Refers to a holding medium. In this example, the floating gate FG corresponds to the charge storage means.
Other than this example, for example, an ONO film or NO (Nitride
-Oxide) Carrier traps formed in a nitride film such as a film or near the interface between an oxide film and a nitride film, nanocrystals made of silicon, etc., having a particle size on the order of nanometers (nm), and made of conductive polysilicon, etc. The charge storage means such as a finely divided floating gate divided into various dots may be discretized in a plane. Moreover, although it is not common to realize the NAND type, in the MFSFET,
The ferroelectric thin film on the element formation region functions as charge storage means. In a mask ROM that cannot be rewritten,
Since there is no charge storage means, the memory transistor is depleted by ion implantation or the like, and data is programmed in advance.

【0033】本実施形態では、pウェルW1またはW2
と、対応するNAND列のビット線とを電気的に接続/
遮断するウェル選択トランジスタが、各NAND列ごと
に設けられている。このウェル選択トランジスタは、本
発明における“短絡制御用トランジスタ”に該当する。
具体的には、図1に示すように、ウェル選択トランジス
タSWT1は、そのドレインが選択トランジスタST1
1のソースに接続され、ソースがウェルコンタクトWC
1を介してpウェルW1に接続されている。同様に、ウ
ェル選択トランジスタSWT2は、そのドレインが選択
トランジスタST21のソースに接続され、ソースがウ
ェルコンタクトWC2を介してpウェルW2に接続され
ている。これらウェル選択トランジスタSWT1,SW
T2は、ウェル選択線SWLにより制御される。ウェル
選択線SWLは、図2に示すように、ウェル選択トラン
ジスタSWT1,SWT2のゲート電極を兼用しワード
線と同様に行方向に配線されている。このウェル選択線
SWLは、選択信号線SG1およびSG2とともに、例
えば図示せぬロウデコーダ等により制御される。
In this embodiment, the p-well W1 or W2
Is electrically connected to the bit line of the corresponding NAND string /
A well selection transistor to be cut off is provided for each NAND string. This well selection transistor corresponds to the “short-circuit control transistor” in the present invention.
More specifically, as shown in FIG. 1, the well selection transistor SWT1 has a drain connected to the selection transistor ST1.
1 and the source is a well contact WC
1 is connected to the p-well W1. Similarly, the drain of the well selection transistor SWT2 is connected to the source of the selection transistor ST21, and the source is connected to the p-well W2 via the well contact WC2. These well select transistors SWT1, SWT
T2 is controlled by the well selection line SWL. As shown in FIG. 2, the well selection line SWL also serves as the gate electrodes of the well selection transistors SWT1 and SWT2 and is arranged in the row direction similarly to the word line. The well selection line SWL is controlled together with the selection signal lines SG1 and SG2 by, for example, a row decoder (not shown).

【0034】このウェル選択トランジスタSWT1,S
WT2及び前記選択トランジスタST11〜ST22
は、メモリトランジスタでフローティングゲートFGと
なる層と、最上層の各種信号線(ウェル選択線SWL、
選択信号線SG1,SG2)が直接接触して積層されて
いるか、図3の断面図に示すようにゲート間絶縁膜に接
続孔が設けられて電気的に短絡され、通常のMOS電極
構造が形成されている。また、ウェルコンタクトWC
1,WC2は、図4に示すように、ウェル選択トランジ
スタSWT1,SWT2のソース不純物領域19(n型
不純物拡散領域)を単位素子形成領域(pウェルW1.
W2)に接続する導電性物質、例えば埋め込みメタルに
より構成されている。
The well selection transistors SWT1, ST
WT2 and the select transistors ST11 to ST22
Are the layers that become the floating gates FG in the memory transistors and the various signal lines (the well selection lines SWL, SWL,
The selection signal lines SG1 and SG2) are stacked in direct contact, or a connection hole is provided in the inter-gate insulating film as shown in the sectional view of FIG. Have been. Also, the well contact WC
As shown in FIG. 4, the source impurity regions 19 (n-type impurity diffusion regions) of the well selection transistors SWT1 and SWT2 are used as unit element formation regions (p wells W1.
W2) is made of a conductive material, for example, a buried metal.

【0035】図1に示すように、各ビット線BL1,B
L2はメモリアレイ外部に引き出され、前記制御回路2
に接続されている。この制御回路2は、本発明の読み出
し方法を達成するために、ビット線を介してトランジス
タ列のチャネル一端側と、単位素子形成領域(本例で
は、pウェルW1またはW2)に所定電圧を内蔵抵抗素
子を介して印加する回路である。
As shown in FIG. 1, each bit line BL1, B
L2 is drawn out of the memory array, and the control circuit 2
It is connected to the. In order to achieve the read method of the present invention, the control circuit 2 incorporates a predetermined voltage into one end of a channel of a transistor row and a unit element forming region (p-well W1 or W2 in this example) via a bit line. This is a circuit that is applied via a resistance element.

【0036】また、各ビット線BL1,BL2には、前
記A/Dコンバータ4が接続されている。A/Dコンバ
ータ4は、制御回路2による電圧印加によってビット線
BL1またはBL2に現出する電圧値を読みとり、2値
情報に変換して出力する。
The A / D converter 4 is connected to each of the bit lines BL1 and BL2. The A / D converter 4 reads a voltage value appearing on the bit line BL1 or BL2 by applying a voltage by the control circuit 2, converts the voltage value into binary information, and outputs the binary information.

【0037】つぎに、上記構成のNAND型フラッシュ
メモリに適用した場合を例に、本発明の読み出し方法の
実施形態を説明する。本読み出し方法は、ソースフォロ
アでメモリトランジスタの記憶データを読み出すもの
で、ここでは、図1のメモリトランジスタM13の読み
出しを例にとる。図6および図7は、それぞれ本例に係
る2つの読み出し方法の基本原理を示す回路図である。
図6中、Rは前記制御回路2に内蔵された抵抗素子を示
す。
Next, an embodiment of a read method according to the present invention will be described by taking as an example a case where the present invention is applied to the NAND flash memory having the above configuration. This reading method reads data stored in a memory transistor by a source follower. Here, reading of the memory transistor M13 in FIG. 1 is taken as an example. FIGS. 6 and 7 are circuit diagrams showing the basic principle of the two reading methods according to the present example.
In FIG. 6, R indicates a resistance element built in the control circuit 2.

【0038】メモリトランジスタM13を読み出すに際
し、まず、図1に付記したようにバイアス電圧の設定が
される。すなわち、ウェル選択線SWL,選択信号線S
G1およびSG2にハイレベルの電圧(例えば、5V)
が印加され、ウェル選択トランジスタSWT1,選択ト
ランジスタST11およびST12がオンする。また、
選択ワード線WL3にローレベルの電圧(例えば、0
V)が印加され、選択トランジスタM13がオフ状態を
とる。非選択ワード線WL1,WL2およびWL4〜W
L16にハイレベルの電圧(例えば、5V)が印加さ
れ、非選択メモリトランジスタM11,M12およびM
14〜M116がオン状態をとる。これにより、選択ト
ランジスタを含むメモリトランジスタ列がビット線BL
1に接続されるとともに、当該メモリトランジスタ列の
チャネルとpウェルW1が短絡される。
When reading the memory transistor M13, first, a bias voltage is set as shown in FIG. That is, the well selection line SWL and the selection signal line S
A high level voltage (for example, 5V) is applied to G1 and SG2.
Is applied, and the well selection transistor SWT1 and the selection transistors ST11 and ST12 are turned on. Also,
A low-level voltage (for example, 0
V) is applied, and the selection transistor M13 is turned off. Unselected word lines WL1, WL2 and WL4 to W
A high-level voltage (for example, 5 V) is applied to L16, and unselected memory transistors M11, M12 and M
14 to M116 are turned on. As a result, the memory transistor row including the select transistor is connected to the bit line BL.
1 and the channel of the memory transistor row and the p-well W1 are short-circuited.

【0039】図6に示す読み出し方法では、上記バイア
ス設定後、前記制御回路2によって抵抗素子Rを介して
所定電圧を印加すると、基板バイアス効果によってメモ
リトランジスタM13のチャネルが自動的にピンチオフ
状態に制御される。たとえば、n型チャネルのメモリト
ランジスタのゲート閾値電圧が正であるエンハンスメン
ト形の場合、所定電圧として振幅Vinの負のトリガーパ
ルスを抵抗素子Rを介してソースおよびpウェルW1に
加えると、ソースとドレイン間に電圧が印加され、かつ
ゲート閾値電圧Vthが基板バイアス効果により低下する
ためドレイン電流Id が流れ始める。しかし、ドレイン
電流Id が増大すると、抵抗素子Rにおける電圧降下も
大きくなることからソースに入力したパルス振幅Vinよ
り小さな振幅Vsのパルスが抵抗素子Rとメモリトラン
ジスタM13の接続ノードに現出し、このためソースと
ドレイン間電圧が小さくなり、またpウェルW1に印加
されるパルス電圧の振幅が小さくなるためゲート閾値電
圧Vthが上昇する。この結果、抵抗素子Rにおける電圧
降下量の増大はメモリトランジスタM13をオフする方
向に働き、ソースに現出するパスルの振幅Vsは最終的
に、メモリトランジスタM13にチャネルが形成される
かされないかの臨界付近で決まる一定値をとる。この自
己安定化するソースのパルス振幅Vsは、上記測定原理
から明らかなようにメモリトランジスタM13のチャネ
ル形成のされやすさにより異なる値をとる。したがっ
て、ソース電位が入力される前記A/Dコンバータ4に
よってゲート閾値電圧Vthを読みとることができ、A/
Dコンバータ4からはデータ記憶の有無(多値の場合、
記憶レベル)に応じた2値情報が出力される。
In the read method shown in FIG. 6, when a predetermined voltage is applied by the control circuit 2 through the resistance element R after the bias setting, the channel of the memory transistor M13 is automatically controlled to a pinch-off state by the substrate bias effect. Is done. For example, in the case of an enhancement type in which the gate threshold voltage of an n-type channel memory transistor is positive, a negative trigger pulse having an amplitude Vin as a predetermined voltage is applied to the source and the p-well W1 through the resistance element R, and the source and the drain are discharged. During this time, a voltage is applied, and the gate threshold voltage Vth decreases due to the substrate bias effect, so that the drain current Id starts to flow. However, when the drain current Id increases, the voltage drop in the resistance element R also increases, so that a pulse having an amplitude Vs smaller than the pulse amplitude Vin input to the source appears at the connection node between the resistance element R and the memory transistor M13. The voltage between the source and the drain decreases, and the amplitude of the pulse voltage applied to the p-well W1 decreases, so that the gate threshold voltage Vth increases. As a result, the increase in the voltage drop in the resistance element R acts in a direction to turn off the memory transistor M13, and the amplitude Vs of the pulse appearing at the source finally determines whether or not a channel is formed in the memory transistor M13. It takes a constant value determined near the criticality. The pulse amplitude Vs of the self-stabilizing source takes a different value depending on the ease with which the channel of the memory transistor M13 is formed, as is apparent from the above measurement principle. Therefore, the gate threshold voltage Vth can be read by the A / D converter 4 to which the source potential is inputted,
The presence or absence of data storage from the D converter 4 (in the case of multi-value,
(Storage level) is output.

【0040】この読み出し方法では、従来のように非選
択メモリトランジスタ(本例では、M11,M12)や
不純物拡散層を介して流れる電流を読みだすのではな
く、メモリアレイ1の外部に接続された抵抗素子Rの反
メモリアレイ側ノードに電圧を印加し抵抗素子Rのメモ
リアレイ側ノードの電圧を読み取るので、非選択メモリ
トランジスタのオン抵抗や不純物拡散層による抵抗変動
の影響を殆ど受けることがない。ドレイン電流Id が大
きい間は抵抗変動は多少あるが、ソース電位が自己安定
化する付近では殆ど電流が流れないので抵抗変動はソー
ス電位に影響しないからである。
In this reading method, the current flowing through the non-selected memory transistors (M11 and M12 in this example) and the impurity diffusion layers is not read out as in the prior art, but is connected to the outside of the memory array 1. Since a voltage is applied to the node on the memory array side of the resistive element R and the voltage on the node on the memory array side of the resistive element R is read, there is almost no influence from the on-resistance of the unselected memory transistor and the resistance fluctuation due to the impurity diffusion layer. . This is because while the drain current Id is large, there is some resistance fluctuation, but almost no current flows near the self-stabilization of the source potential, so that the resistance fluctuation does not affect the source potential.

【0041】図7に示す読み出し方法では、図6の場合
と同じバイアス設定を行った後、前記制御回路2内の電
流源から所定電流Iを流す。この所定電流Iは、メモリ
トランジスタM13のゲート閾値電圧Vthが定義される
ときの電流値程度(例えば、10μA程度)でよく、こ
のため前記抵抗変動の影響を殆ど受けることなく、ソー
ス電位Vsが前記図6の場合と同様に自己安定化する。
したがって、この自己安定化したソース電位VsをA/
Dコンバータ4で読みとることで、非選択メモリトラン
ジスタM11,M12のオン抵抗や不純物拡散層による
抵抗変動の影響を受けることなくゲート閾値電圧Vthを
読みだすことが可能となる。
In the reading method shown in FIG. 7, after the same bias setting as in FIG. 6 is performed, a predetermined current I flows from the current source in the control circuit 2. The predetermined current I may be about the current value when the gate threshold voltage Vth of the memory transistor M13 is defined (for example, about 10 μA). Self-stabilization is performed as in the case of FIG.
Therefore, the self-stabilized source potential Vs is changed to A /
By reading with the D converter 4, the gate threshold voltage Vth can be read without being affected by the on-resistance of the non-selected memory transistors M11 and M12 and the resistance fluctuation due to the impurity diffusion layer.

【0042】なお、図7における電流源はメモリトラン
ジスタM13のドレイン側に設けてもよい。また、電流
源で流す所定電流Iの値も、上記した10μA程度に限
らず、むしろ更に小さな電流値にすることが望ましい。
たとえば、非選択トランジスタのオン抵抗が支配的な非
選択セルの抵抗値を10kΩとすると、トランジスタ列
内の非選択セル数が15なので非選択セルの抵抗値合計
は150kΩとなるが、この場合、判定電流Iを1nA
とすると、全非選択セルの抵抗値による電圧変動分はΔ
Vは、ΔV=150kΩ×1nA=0.15mVとなり
極めて小さいので、非選択メモリトランジスタによる抵
抗変動の影響を極めて小さくすることができる。
The current source in FIG. 7 may be provided on the drain side of the memory transistor M13. Also, the value of the predetermined current I flowing from the current source is not limited to about 10 μA as described above, but is desirably set to a smaller current value.
For example, if the resistance value of an unselected cell in which the on-resistance of the unselected transistor is dominant is 10 kΩ, the total resistance value of the unselected cells is 150 kΩ because the number of unselected cells in the transistor row is 15, but in this case, The judgment current I is 1 nA
Then, the voltage variation due to the resistance value of all the unselected cells is Δ
Since V is extremely small, that is, ΔV = 150 kΩ × 1 nA = 0.15 mV, the influence of the resistance change due to the non-selected memory transistor can be extremely reduced.

【0043】本実施形態の不揮発性メモリでは、メモリ
トランジスタ列とpウェルの接続をスイッチするウェル
選択トランジスタ(短絡制御用トランジスタ)をpウェ
ルごとに有し、また当該短絡ノードに所定電圧を印加
し、或いはメモリトランジスタに所定電流を流す回路
(制御回路2)と、当該短絡ノードに現出する電圧を読
みとる手段(A/Dコンバータ4)を有していることか
ら、ソースフォロアによるゲート閾値電圧Vthの読み出
しが可能である。
The nonvolatile memory of this embodiment has a well selection transistor (short-circuit control transistor) for switching the connection between the memory transistor row and the p-well for each p-well, and applies a predetermined voltage to the short-circuit node. Alternatively, since it has a circuit (control circuit 2) for flowing a predetermined current through the memory transistor and means (A / D converter 4) for reading a voltage appearing at the short-circuit node, the gate threshold voltage Vth by the source follower is provided. Can be read.

【0044】このソースフォロアによるゲート閾値電圧
Vthの読み出し方法は、基板バイアス効果により選択メ
モリトランジスタがピンチオフ状態に自動的に制御さ
れ、前記短絡ノードの電位が自己安定的に決まる。この
ため、非選択メモリトランジスタ等の不純物拡散層を流
れる電流値が極めて小さくてすみ、非選択メモリトラン
ジスタ等の不純物拡散層の抵抗変動がVth読み出しに与
える影響を極めて小さくでき、この結果、読み出し精度
が従来に比べて格段に向上する。また、読み出し時にチ
ャネル形成領域とゲート間の電位差を、少なくともチャ
ネルが反転する程度(2φF +φ程度)の小さい値にで
き、この結果、読み出しディスターブを有効に抑制する
ことができる。ここで、φF はフェルミポテンシャル、
φはゲートとの仕事関係差である。この読み出しディス
ターブの抑制効果は、例えばMONOS型、MNOS
型、ナノ結晶型、微細分割FG型等、電荷蓄積手段が平
面的に離散化され、ディスターブを受けやすいとされる
不揮発性メモリにおいて特に有効である。
In the method of reading the gate threshold voltage Vth by the source follower, the selected memory transistor is automatically controlled to a pinch-off state by the substrate bias effect, and the potential of the short-circuit node is determined stably. Therefore, the value of the current flowing through the impurity diffusion layer of the non-selected memory transistor or the like can be extremely small, and the influence of the resistance change of the impurity diffusion layer of the non-selected memory transistor or the like on the Vth read can be extremely reduced. Is significantly improved as compared with the prior art. Further, the potential difference between the channel formation region and the gate at the time of reading can be set to a small value at least such that the channel is inverted (about 2φF + φ). As a result, the read disturb can be effectively suppressed. Where φF is the Fermi potential,
φ is the work relationship difference with the gate. This read disturb suppression effect is, for example, MONOS type, MNOS
This is particularly effective in a non-volatile memory in which the charge storage means is discretized in a plane, such as a type, a nanocrystal type, or a finely divided FG type, and is likely to be disturbed.

【0045】また、pウェルは少なくとも行方向、即ち
行方向のトランジスタ列ごとに個々に電圧が印加可能な
ように分離されているので、上記ソースフォロアによる
ゲート閾値電圧Vthの読み出しに好適である。なお、制
御回路2による所定電圧印加を選択的に行うこととすれ
ば、pウェルを複数のトランジスタ列ごとに分離するこ
とも可能である。
Further, the p-well is separated so that a voltage can be individually applied to at least the row direction, that is, for each transistor column in the row direction. Therefore, the p-well is suitable for reading the gate threshold voltage Vth by the source follower. If the predetermined voltage is selectively applied by the control circuit 2, the p-well can be separated for each of the plurality of transistor rows.

【0046】このpウェルが少なくとも行方向に分離さ
れていることは、データ読み出しのみならず、書き込み
時又は消去時においても種々の利点をもたらす。以下、
この書き込み時又は消去時におけるバイアス電圧設定
と、ウェル分離により可能となる本発明の書き込み方法
の実施形態を、メモリトランジスタM13に書き込む場
合を例に詳しく説明する。
The fact that the p-wells are separated at least in the row direction provides various advantages not only in data reading but also in writing or erasing. Less than,
An embodiment of the writing method according to the present invention, which is enabled by the setting of the bias voltage at the time of writing or erasing and the separation of wells, will be described in detail, taking the case of writing to the memory transistor M13 as an example.

【0047】〔書き込み時のバイアス電圧設定例1〕図
8に、書込み時のバイアス電圧設定例1を、消去時のバ
イアス設定例とともに示す。書き込みの前では、選択信
号線SG1,SG2、ウェル選択線SWL、全てのワー
ド線WL1〜WL16、全てのビット線BL1,BL
2、及び全てのウェルW1,W2の電位を0Vとする。
なお、ウェル電位の設定は、別にウェル電圧設定端子を
設けてもよいが、ここではビット線への接続/非接続を
制御することにより、ビット線からウェル電位を付与す
ることとする。したがって、この初期状態では、ウェル
選択線SWLをハイレベルとして、ウェル電位をビット
線(0V)に接続することによって0Vに設定してい
る。
FIG. 8 shows a bias voltage setting example 1 at the time of writing together with a bias voltage setting example at the time of erasing. Before writing, the selection signal lines SG1 and SG2, the well selection line SWL, all the word lines WL1 to WL16, and all the bit lines BL1 and BL
2, and the potentials of all the wells W1 and W2 are set to 0V.
For setting the well potential, a well voltage setting terminal may be separately provided, but here, the well potential is applied from the bit line by controlling connection / disconnection to the bit line. Therefore, in this initial state, the well selection line SWL is set to the high level, and the well potential is set to 0 V by connecting to the bit line (0 V).

【0048】まず、非選択ビット線BL2にインヒビッ
ト電圧Vinhibit (例えば、10V)を印加する。ま
た、選択信号線SG1に電源電圧VCC(1V〜3V程
度)を印加して選択トランジスタST11,ST21を
オンする一方で、選択信号線SG2の印加電圧を0Vと
し選択トランジスタST12,ST22をオフさせて、
各メモリトランジスタ列を共通線CL(バイアス電圧:
10V)から切り離す。さらに、選択ウェルW1に0
V、非選択ウェルW2にインヒビット電圧Vinhibit
(例えば、10V)を印加し、非選択ワード線WL1,
WL2およびWL4〜WL16にパス電圧Vpass(例え
ば、10V)を印加する。この状態で、選択ワード線W
L3に高電圧Vpp(例えば、20V)を印加すると、選
択メモリトランジスタのチャネルとゲート電極(例え
ば、コントロールゲート)間に20Vの高電圧がかか
り、電子がチャネル側から電荷蓄積手段(例えば、フロ
ーティングゲートFG)に注入されプログラムが行われ
る。また、同じトランジスタ列の非選択メモリトランジ
スタM11等については、チャネルとゲート電極間に1
0Vと半分程度の電圧しかかからないので書き込みは行
われない。一方、非選択トランジスタ列については、非
選択ウェルW2に10V印加されているので、非選択ト
ランジスタM21等のインヒビット電圧設定がウェル側
から行われる。本例では非選択ビット線BL2にも10
Vが印加されているが、ウェル側にも同じ電圧が印加さ
れていることから、メモリトランジスタのスケーリング
に伴って非選択トランジスタM21等のソース・ドレイ
ン領域とウェル間の耐圧が低い場合でも、このpn接合
をブレイクダウンさせずに10Vと充分に高いインヒビ
ット電圧Vinhibit の設定を可能としている。
First, an inhibit voltage Vinhibit (for example, 10 V) is applied to the unselected bit line BL2. Further, while turning on the select transistor ST11, ST21 by applying a power supply voltage V CC (approximately 1V~3V) to the selection signal line SG1, turns off the select transistor ST12, ST22 and the voltage applied to the selection signal line SG2 to 0V hand,
Each memory transistor column is connected to a common line CL (bias voltage:
10V). Further, 0 is added to the selection well W1.
V, the inhibit voltage Vinhibit is applied to the unselected well W2.
(For example, 10 V), and the non-selected word lines WL1, WL1,
A pass voltage Vpass (for example, 10 V) is applied to WL2 and WL4 to WL16. In this state, the selected word line W
When a high voltage Vpp (for example, 20 V) is applied to L3, a high voltage of 20 V is applied between the channel of the selected memory transistor and a gate electrode (for example, a control gate), and electrons are transferred from the channel side to charge storage means (for example, a floating gate). FG) and the program is performed. In addition, for the non-selected memory transistor M11 and the like in the same transistor row, 1
Since only about half the voltage of 0 V is applied, writing is not performed. On the other hand, for the unselected transistor row, since 10 V is applied to the unselected well W2, the inhibit voltage of the unselected transistor M21 and the like is set from the well side. In this example, 10 is also applied to the unselected bit line BL2.
Although V is applied, since the same voltage is applied to the well side, even when the withstand voltage between the source / drain region of the non-selection transistor M21 and the like and the well is low due to the scaling of the memory transistor, this voltage is applied. It is possible to set a sufficiently high inhibit voltage Vinhibit of 10 V without breaking down the pn junction.

【0049】つぎに、本発明に係る書き込み方法の実施
形態を、以下のバイアス電圧設定例2,3において説明
する。
Next, embodiments of the writing method according to the present invention will be described in the following bias voltage setting examples 2 and 3.

【0050】〔書き込み時のバイアス電圧設定例2〕図
9は、本例における書き込みオペレーションを示す各電
圧のタイミングチャートである。前記バイアス電圧設定
例1と同様、書き込み前には全ての電圧が0Vに設定さ
れ、この初期状態から、まず、選択信号線SG1,非選
択のビット線BL2および共通線CLに所定の正の電圧
を印加する。例えば、SG1に電源電圧VCC,BL2に
インヒビット電圧Vinhibit ,共通線CLにインヒビッ
トVinhibit 以上の電圧(ここで、VCC≦Vinhibit )
を印加する。これにより、選択トランジスタST11,
ST21がオンする。
FIG. 9 is a timing chart of each voltage showing a write operation in this example. As in the bias voltage setting example 1, all voltages are set to 0 V before writing. From this initial state, first, a predetermined positive voltage is applied to the selection signal line SG1, the unselected bit line BL2, and the common line CL. Is applied. For example, the power supply voltage V CC is applied to SG1, the inhibit voltage Vinhibit is applied to BL2, and the voltage equal to or higher than the inhibit Vininhibit is applied to the common line CL (here, V CC ≦ Vinhibit).
Is applied. Thereby, the selection transistors ST11,
ST21 is turned on.

【0051】次いで、全てのワード線WL1〜WL16
に、より高い正のパス電圧Vpass(>VCC)を印加す
る。これにより、ワード線に容量結合したチャネルの電
位が上昇しようとする。選択列では、ソース選択トラン
ジスタST11がオンしたままでチャネル電位Vch1 は
0Vから殆ど上昇しないが、非選択列では、チャネル電
位Vch2 が(選択トランジスタST21のゲート印加電
圧VCC)−(選択トランジスタST21のゲート閾値電
圧Vth)以上に上昇すると選択トランジスタST21が
カットオフし、後は当該非選択列のチャネルがフローテ
ィング状態となって、インヒビット電圧Vinhibit 以上
の所定の電圧V1にまで自動昇圧(セルフブースト)さ
れる。このときの容量カップリングによる最終電圧V1
は、パス電圧Vpassの値のほか、制御電極(ワード線W
L1〜WL16)とフローティングゲートFG、フロー
ティングゲートFGとチャネル、フローティングゲート
FGとソース・ドレイン領域、ソース・ドレイン領域と
ウェル、或いはチャネルとウェルとの結合容量を総合し
て決まる値に設定される。
Next, all the word lines WL1 to WL16
To, applying a higher positive pass voltage Vpass (> V CC). Thus, the potential of the channel capacitively coupled to the word line tends to increase. The selected column, the source select transistor ST11 channel potential Vch1 while is turned ON but hardly rises from 0V, the non-selected column (applied gate voltage V CC of the select transistor ST21) the channel potential Vch2 is - (selection transistor ST21 When the voltage rises above the gate threshold voltage Vth), the select transistor ST21 is cut off. Thereafter, the channel of the non-selected column enters a floating state, and is automatically boosted (self-boosted) to a predetermined voltage V1 higher than the inhibit voltage Vinhibit. You. The final voltage V1 due to the capacitance coupling at this time
Is the value of the pass voltage Vpass and the control electrode (word line W
L1 to WL16), the floating gate FG, the floating gate FG and the channel, the floating gate FG and the source / drain region, the source / drain region and the well, or the coupling capacitance between the channel and the well.

【0052】つぎに、ウェル選択線SWLをハイレベル
にすることにより、ビット線電位を各ウェルに印加す
る。選択列のビット線は元々0Vなので、この電圧印加
の影響はないが、非選択列では、そのウェルW2の電位
が0Vから正の電圧(例えば、インヒビット電圧Vinhi
bit )に上昇するので、チャネル電位Vch2 が更に高い
所定の電圧V2にまで高められる。
Next, the bit line potential is applied to each well by setting the well selection line SWL to a high level. Since the bit line in the selected column is originally 0 V, there is no effect of this voltage application. However, in the non-selected column, the potential of the well W2 is changed from 0 V to a positive voltage (for example, the inhibit voltage Vinhi).
), the channel potential Vch2 is raised to a higher predetermined voltage V2.

【0053】そして、最後に選択ワード線WL3に、最
も高いプログラム電圧VPP(例えば、20V程度)を印
加する。選択列のチャネル電位Vch1 はほぼ0Vである
から、このプログラム電圧VPPの印加により、選択列内
で当該ワード線WL3に連なるメモリトランジスタM1
3のトンネル絶縁膜にかかる電界が増大し、これにより
フローティングゲートFG中に電子が基板側から注入さ
れて、選択メモリトランジスタM13のゲート閾値電圧
が正方向にシフトし、情報が書き込まれる。このとき、
同じ選択列内の他のワード線WL1,2及びWL4〜W
L16に連なる非選択のメモリトランジスタM11,M
12,M14〜M116は、その絶縁膜への印加電圧が
パス電圧Vpassに前述した各種結合容量の比を乗じた程
度なので、フローティングゲートFGに電子が注入され
ず書き込みには至らない。一方、非選択列では、プログ
ラム電圧VPPの印加によって、そのチャネル電位Vch2
が更に上昇して最終的な所定電圧V3にまで高められ、
当該非選択列、特に選択ワード線WL3に連なる非選択
メモリトランジスタM23への書き込みが禁止される。
すなわち、プログラム電圧VPPから所定電圧V3を引い
た電圧差によっては、当該非選択メモリトランジスタM
23において電荷注入が起こらず、また、その最後のチ
ャネル昇圧中にも電荷注入が起きないように、その前段
階の電圧V2と最終電圧V3の値が予め決められてい
る。
Finally, the highest program voltage V PP (for example, about 20 V) is applied to the selected word line WL3. Since the channel potential Vch1 of the selected column is almost 0 V, the application of the program voltage V PP causes the memory transistor M1 connected to the word line WL3 in the selected column to be applied.
The electric field applied to the tunnel insulating film of No. 3 increases, whereby electrons are injected into the floating gate FG from the substrate side, the gate threshold voltage of the selected memory transistor M13 shifts in the positive direction, and information is written. At this time,
Other word lines WL1, WL2 and WL4 to W in the same selected column
Unselected memory transistors M11, M connected to L16
In Nos. 12, M14 to M116, since the voltage applied to the insulating film is about the multiplication of the pass voltage Vpass by the ratio of the above-described various coupling capacitances, electrons are not injected into the floating gate FG, and no writing is performed. On the other hand, in an unselected column, the channel potential Vch2 is applied by application of the program voltage V PP.
Further rises to the final predetermined voltage V3,
Writing to the non-selected column, particularly to the non-selected memory transistor M23 connected to the selected word line WL3 is prohibited.
That is, depending on the voltage difference obtained by subtracting the predetermined voltage V3 from the program voltage V PP , the non-selected memory transistor M
23, the values of the voltage V2 and the final voltage V3 in the preceding stage are predetermined so that no charge injection occurs and no charge injection occurs during the final channel boosting.

【0054】〔書き込み時のバイアス電圧設定例3〕図
10は、本例における書き込みオペレーションを示す各
電圧のタイミングチャートである。このバイアス電圧設
定例3では、第1段階の非選択列のチャネル昇圧(電圧
V1’)と、第2段階のチャネル昇圧(電圧V2’)が
上記バイアス電圧設定例2と逆の手順で行う。すなわ
ち、例えば非選択ビット線BL2の電圧(インヒビット
電圧Vinhibit )設定と同時か前後して、まず、ウェル
選択線SWLをハイレベルにしてウェル選択トランジス
タSWT2(及びSWT1)をオンさせる。このとき、
選択トランジスタST21がオフ状態であり、ウェル選
択トランジスタSWT2を介してウェルW2に電圧V
1’が印加される(V1’≦Vinhibit )。なお、この
時点で非選択列のメモリセルにはチャネルが形成されて
いないが、フローティングゲートFG直下のpウェルの
表面電位の意味で、図10では、チャネル電位Vch2
がこのときV1’であると表記している。つぎに、選択
信号線SG1をハイレベル(例えば、電源電圧VCC)に
した後、全てのワード線WL1〜WL16にパス電圧V
passを印加して、これにより第2段階のチャネル昇圧
(電圧V2’)を行う。なお、この選択信号線SG1を
電源電圧VCCにする制御では、既にウェルW2に電圧V
1’が印加されているので非選択列の選択トランジスタ
ST21はオフ状態のままである一方、選択列の選択ト
ランジスタST11はオンし、これにより選択列のチャ
ネルにビット線BL1の電位(0V)が伝えられる。そ
の後のバイアス電圧制御(プログラム電圧VPP印加)、
及び、基本的なプログラムと書き込み禁止電圧の設定の
原理は、先のバイアス電圧設定例2と同様である。した
がって、プログラム電圧VPPの印加により、先のバイア
ス電圧設定例2と同様、メモリトランジスタM13の電
荷蓄積手段(フローティングゲートFG)中に電子が注
入されて情報が書き込まれる一方、他の非選択メモリト
ランジスタへの書き込みが禁止される。
FIG. 10 is a timing chart of each voltage indicating a write operation in this example. In the bias voltage setting example 3, the channel boosting (voltage V1 ′) of the first-stage non-selected columns and the channel boosting (voltage V2 ′) of the second stage are performed in the reverse order of the bias voltage setting example 2. That is, for example, at the same time or before or after the setting of the voltage (inhibit voltage Vinhibit) of the non-selected bit line BL2, first, the well selection line SWL is set to the high level to turn on the well selection transistor SWT2 (and SWT1). At this time,
The selection transistor ST21 is off, and the voltage V is applied to the well W2 via the well selection transistor SWT2.
1 ′ is applied (V1 ′ ≦ Vinhibit). At this point, no channel is formed in the memory cell of the non-selected column, but in FIG. 10, the channel potential Vch2
At this time is V1 '. Next, after the selection signal line SG1 is set to the high level (for example, the power supply voltage V CC ), the pass voltage V is applied to all the word lines WL1 to WL16.
A pass is applied, thereby performing the second stage channel boosting (voltage V2 ′). In the control of setting the selection signal line SG1 to the power supply voltage V CC , the voltage V
Since 1 'is applied, the selection transistor ST21 in the non-selected column remains off while the selection transistor ST11 in the selected column is turned on, whereby the potential (0 V) of the bit line BL1 is applied to the channel of the selected column. Reportedly. Subsequent bias voltage control (application of program voltage V PP ),
The basic principle of setting the program and the write inhibit voltage is the same as that of the bias voltage setting example 2 described above. Therefore, by applying the program voltage V PP , as in the previous bias voltage setting example 2, electrons are injected into the charge storage means (floating gate FG) of the memory transistor M13 to write information, while other non-selected memories Writing to the transistor is prohibited.

【0055】書き込み情報が3値以上の多値メモリで
は、選択ワード線のプログラム電圧VPPを段階的に変え
る、又は、選択ビット線を段階的に変えることで多値記
憶が可能である。上述した書き込み時のバイアス電圧設
定例1〜3における多値化は、それぞれ基本的な書き込
みサイクルを、選択ワード線WL3のプログラム電圧V
PP、又は選択ビット線BL1を段階的に変えて繰り返
す。たとえば、図9,図10の例では、各図(a)〜
(j)を一書き込みサイクルとして、各図(b)の選択
ビット線電位を0V固定でなく各書き込みサイクルごと
に例えば正の方向に段階的に変化させるか、各図(e)
におけるプログラム電圧VPPの値を各書き込みサイクル
ごとに段階的に変化させる。このうちプログラム電圧V
PPを段階的に変化させる多値記憶では、選択ワード線W
L3に連なる非選択メモリトランジスタの誤書き込みを
有効に防止するのに、場合によっては、プログラム電圧
PPに応じて非選択ビット線BL2又はパス電圧Vpass
を変化させて書き込み禁止電圧の設定値を段階的に変え
る必要がある。この制御は、上記バイアス電圧設定例1
〜3の基本的な書き込みサイクルの電圧値、即ち図9,
図10の例では各図(c)における非選択ビット線への
印加電圧又は各図(f)のパス電圧値を適宜変更するこ
とで対応できる。
In a multi-valued memory in which the write information has three or more values, multi-value storage can be performed by changing the program voltage V PP of the selected word line stepwise or changing the selected bit line stepwise. In the above-described multi-value conversion in the bias voltage setting examples 1 to 3 at the time of writing, the basic write cycle is changed to the program voltage V of the selected word line WL3.
Repeat by changing the PP or the selected bit line BL1 stepwise. For example, in the example of FIG. 9 and FIG.
(J) is taken as one write cycle, and the selected bit line potential in each figure (b) is not fixed to 0 V but is changed stepwise in a positive direction, for example, in each write cycle, or each figure (e)
The value of the program voltage V PP is changed stepwise in each write cycle. The program voltage V
In multi-value storage in which PP is changed stepwise, the selected word line W
In order to effectively prevent erroneous writing of the non-selected memory transistor connected to L3, in some cases, the non-selected bit line BL2 or the pass voltage Vpass according to the program voltage V PP.
It is necessary to change the set value of the write prohibition voltage step by step. This control is based on the bias voltage setting example 1 described above.
3, the voltage values of the basic write cycle, that is, FIG.
The example of FIG. 10 can be dealt with by appropriately changing the voltage applied to the unselected bit line in each diagram (c) or the pass voltage value in each diagram (f).

【0056】選択ビット線BL1の電位を変化させる多
値記憶では、選択ワード線WL3に印加するプログラム
電圧VPPが一定であり、誤書き込み防止のため非選択ビ
ット線電圧を変化させる必要がないばかりか、ワード線
電位に比べ元々低い選択ビット線電圧を変化させるので
制御が容易である等の利点がある。たとえば、いま、選
択ビット線BL1の電位を0V,Va(例えば1V),
Vb(例えば2V),Vinhibit (V1≧Vinhibit ≧
CC,0V<Va<Vb<Vinhibit )とした時に書き
込みセルの書き込み後のゲート閾値電圧Vthが、それぞ
れ3V,2V,1V,−3Vになるとする。このときの
チャネル電位は、それぞれ0V,1V,2V,V3(又
はV3’)となり、ビット線電位に応じて0Vから書き
込み禁止電位V3(又はV3’)まで段階的な値をと
る。一方、非選択ビット線BL2は、常に、書き込み禁
止電圧V3(又はV3’)に設定され、誤書き込みが防
止される。このような多値記憶では、ビット線に印加す
る電圧は比較的に低電圧でよく、ブースタプレート(B
P)を用いた多値記憶のようにBPに高電圧を印加する
必要がないことから、周辺回路上の負担および消費電力
が小さくて済むといった利点がある。つまり、ブースタ
プレート方式ではビット線の他にもBPにも電圧を与え
る必要があり、その電圧が12V〜17V程度と高電圧
なため、高耐圧な高電圧用トランジスタでデコーダ等の
回路を構成する必要があり周辺回路面積が大きくなり消
費電力も増大するといった不利益がある。これに対し、
このビット線電位を多段変化させる多値記憶では、かか
る不利益がなく高集積、低コスト及び低消費電力である
といった利点を有する。
In the multi-value storage in which the potential of the selected bit line BL1 is changed, the program voltage V PP applied to the selected word line WL3 is constant, and it is not necessary to change the unselected bit line voltage to prevent erroneous writing. Alternatively, there is an advantage that the control is easy because the selected bit line voltage originally lower than the word line potential is changed. For example, now, the potential of the selected bit line BL1 is set to 0V, Va (for example, 1V),
Vb (for example, 2 V), Vinhibit (V1 ≧ Vinhibit ≧
It is assumed that the gate threshold voltages Vth of the write cells after writing are 3 V, 2 V, 1 V, and -3 V when V CC and 0 V <Va <Vb <Vinhibit are satisfied. At this time, the channel potentials become 0 V, 1 V, 2 V, and V 3 (or V 3 ′), respectively, and take a stepwise value from 0 V to the write inhibit potential V 3 (or V 3 ′) according to the bit line potential. On the other hand, the unselected bit line BL2 is always set to the write inhibit voltage V3 (or V3 '), thereby preventing erroneous write. In such multi-value storage, the voltage applied to the bit line may be relatively low, and the booster plate (B
Since there is no need to apply a high voltage to the BP unlike the multivalued storage using P), there is an advantage that the load on the peripheral circuits and the power consumption can be reduced. That is, in the booster plate method, it is necessary to apply a voltage not only to the bit line but also to the BP. Since the voltage is as high as about 12 V to 17 V, a circuit such as a decoder is constituted by high voltage transistors having a high withstand voltage. However, there is a disadvantage that the peripheral circuit area increases and power consumption increases. In contrast,
The multi-value storage in which the bit line potential is changed in multiple stages has advantages such as high integration, low cost and low power consumption without such disadvantages.

【0057】以上の書き込み方法では、上記ブースタプ
レート方式に対する利点に加え、メモリセル列ごとに素
子形成領域(例えば、ウェル)ごとの電圧設定が可能と
なる様に電気的に分離されていることを利用して、非選
択のトランジスタ列のチャネルと素子形成領域との電位
差を緩和することができる。よって、素子形成領域と、
トランジスタ列のチャネル又はソース・ドレイン領域と
ウェルとにより形成されたpn接合にかかる逆方向バイ
アス電圧を、従来より低減できる。このため、従来では
当該pn接合をブレイクダウンさせないように狭い範囲
でしか設定できなかった書き込み禁止電圧(非選択列の
ドレイン,ソース及びチャネル電位)設定の電圧範囲
(自由度)が、本実施形態では拡大し、素子微細化によ
り益々耐圧が低下する傾向にあるソース・ドレイン領域
又はチャネルとウェル間耐圧を気にすることなく、書き
込み禁止電圧の設定ができるようになる。また、このp
n接合の逆方向電圧の低減、書き込み禁止電圧設定の範
囲拡大によって、単一メモリトランジスタに複数ビット
の記憶を行い細かな電圧ステップでの書き込み禁止電圧
設定が要求される多値メモリについて、その書き込み精
度及び信頼性向上が進展する。さらに、単位素子形成領
域(ウェル)への電圧印加により書き込み禁止電圧が昇
圧されるので、ワード線への電圧印加のみによって書き
込み禁止電圧を昇圧する場合に比べ、同じ書き込み禁止
電圧を得るために非選択ワード線に印加するパス電圧を
低くできる。これにより、選択メモリトランジスタと同
じ単位素子形成領域に形成された非選択トランジスタの
書き込みディスターブ(誤書き込み等)を有効に防止で
きる。
In the above-described writing method, in addition to the advantage over the above-mentioned booster plate method, it should be noted that the memory cells are electrically separated so that a voltage can be set for each element formation region (for example, a well) for each memory cell column. The potential difference between the channel of the non-selected transistor row and the element formation region can be reduced by utilizing this. Therefore, an element formation region,
The reverse bias voltage applied to the pn junction formed by the channel or the source / drain region of the transistor row and the well can be reduced as compared with the conventional case. For this reason, the voltage range (degree of freedom) for setting the write inhibit voltage (drain, source, and channel potentials of the non-selected columns), which was conventionally set only in a narrow range so as not to break down the pn junction, is set in this embodiment. Therefore, the write inhibit voltage can be set without worrying about the withstand voltage between the source / drain region or the channel and the well where the withstand voltage tends to decrease more and more as the element becomes finer. Also, this p
By reducing the reverse voltage of the n-junction and expanding the range of the write-inhibit voltage setting, a single memory transistor stores a plurality of bits and writes the multi-valued memory that requires the write-inhibit voltage setting in fine voltage steps. Accuracy and reliability are improved. Furthermore, since the write inhibit voltage is boosted by applying a voltage to the unit element formation region (well), the write inhibit voltage is increased to obtain the same write inhibit voltage as compared with the case where the write inhibit voltage is boosted only by applying the voltage to the word line. The pass voltage applied to the selected word line can be reduced. As a result, it is possible to effectively prevent write disturbance (erroneous writing or the like) of a non-selected transistor formed in the same unit element formation region as the selected memory transistor.

【0058】一方、消去時のバイアス設定は、図8に示
す如く、両ビット線BL1,BL2を共に0V印加と
し、かつ選択ワード線WL3に0Vを印加した状態で、
選択ウェルW1に例えば20Vを印加する。このとき、
非選択ウェルW2に0Vが印加されているので、選択メ
モリトランジスタM13の保持電荷(電子)が基板側に
引き抜かれる一方で、同一ワード線WL3に連なる非選
択メモリトランジスタM23のチャネルとゲート電極間
には電圧がかからず、当該非選択メモリトランジスタM
23の消去は行われない。つまり、従来はワード線単位
でしか消去できなかったのに対し、本例では個々に電圧
設定可能にウェル分離を行うことによって、選択的にメ
モリトランジスタごとのランダム消去が可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the bias setting at the time of erasing is such that both the bit lines BL1 and BL2 are applied with 0V and the selected word line WL3 is applied with 0V.
For example, 20 V is applied to the selection well W1. At this time,
Since 0 V is applied to the non-selected well W2, the retained charges (electrons) of the selected memory transistor M13 are drawn out to the substrate side, and between the channel of the non-selected memory transistor M23 connected to the same word line WL3 and the gate electrode. Indicates that no voltage is applied and the unselected memory transistor M
23 is not erased. In other words, conventionally, erasing could be performed only in units of word lines, but in this example, by performing well separation so that a voltage can be individually set, random erasing can be selectively performed for each memory transistor.

【0059】第2実施形態 本実施形態は、AND型不揮発性メモリについてであ
る。図11は、本実施形態に係るAND型フラッシュメ
モリのメモリアレイの回路構成と、要部周辺回路を示す
概略構成図である。また、図12はメモリアレイの一部
について示す平面図、図13は図12のD−D線に沿っ
た断面図である。
Second Embodiment This embodiment relates to an AND type nonvolatile memory. FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a circuit configuration of a memory array of an AND flash memory according to the present embodiment and a peripheral circuit of a main part. FIG. 12 is a plan view showing a part of the memory array, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG.

【0060】このAND型フラッシュメモリは、メモリ
アレイ20のほかに、第1実施形態と同様、読出制御回
路として制御回路2およびA/Dコンバータ4を有す
る。
This AND type flash memory has a control circuit 2 and an A / D converter 4 as a read control circuit in addition to the memory array 20, as in the first embodiment.

【0061】本例のAND型メモリアレイ20が、第1
実施形態のNAND型メモリアレイ1と異なるのは、選
択トランジスタST11,ST21と選択トランジスタ
ST12,ST22の間に、メモリトランジスタM11
〜M116またはM21〜M216が並列接続されてい
る点である。本例のAND型メモリアレイ20では、図
12に示すように、このメモリトランジスタを並列接続
する配線層と選択トランジスタのチャネル層を兼ねるソ
ース不純物拡散層22とドレイン不純物拡散層24とが
列方向に配置されている。その他の構成、即ちウェル選
択トランジスタSWT1,SWT2、選択トランジスタ
ST11,ST21,ST12,ST22、トランジス
タ列ごとに分離されたpウェルW1,W2、ウェルコン
タクトWC1,WC2およびビットコンタクトBC1,
BC2の位置、ビット線BL1,BL2の接続関係、共
通線CLとの接続関係等は、第1実施形態と同様であ
る。
The AND type memory array 20 of the present embodiment is the first type.
The difference from the NAND type memory array 1 of the embodiment is that the memory transistor M11 is provided between the select transistors ST11 and ST21 and the select transistors ST12 and ST22.
To M116 or M21 to M216 are connected in parallel. In the AND type memory array 20 of this example, as shown in FIG. 12, a wiring layer connecting the memory transistors in parallel and a source impurity diffusion layer 22 also serving as a channel layer of the selection transistor and a drain impurity diffusion layer 24 are arranged in the column direction. Are located. Other configurations, that is, well select transistors SWT1 and SWT2, select transistors ST11, ST21, ST12, and ST22, p wells W1 and W2 separated for each transistor column, well contacts WC1 and WC2, and bit contacts BC1 and
The position of BC2, the connection relationship between the bit lines BL1 and BL2, the connection relationship with the common line CL, and the like are the same as in the first embodiment.

【0062】上記ソース不純物拡散層22とドレイン不
純物拡散層24は、図13に断面で示すように、トレン
チ14に挟まれたpウェルW1の表面部分で互いに離間
して配置され、これにより、それぞれメモリトランジス
タのソース領域26とドレイン領域28とが形成されて
いる。その他の断面構成、即ちp型の半導体基板10、
nウェル12、pウェルW1、トレンチ14、層間絶縁
層18、ビット線BL1は、第1実施形態と同様であ
る。
The source impurity diffusion layer 22 and the drain impurity diffusion layer 24 are spaced apart from each other at the surface of the p-well W1 sandwiched between the trenches 14, as shown in cross section in FIG. A source region 26 and a drain region 28 of the memory transistor are formed. Other cross-sectional configurations, that is, the p-type semiconductor substrate 10,
The n-well 12, p-well W1, trench 14, interlayer insulating layer 18, and bit line BL1 are the same as in the first embodiment.

【0063】また、各ビット線BL1,BL2に接続さ
れた制御回路2およびA/Dコンバータ4の構成も、第
1実施形態と同様であり、これによる読み出し動作も基
本的に同じである。したがって、図6および図7の測定
原理を示す図も本実施形態に適用される。
The configurations of the control circuit 2 and the A / D converter 4 connected to each of the bit lines BL1 and BL2 are the same as those of the first embodiment, and the read operation is basically the same. Therefore, the diagrams showing the measurement principle of FIGS. 6 and 7 are also applied to the present embodiment.

【0064】ただし、バイアス電圧の値が第1実施形態
と若干異なる。メモリトランジスタM13を読み出す場
合、まず、図11に示すように、ウェル選択線SWL,
選択信号線SG1,SG2にハイレベルの電圧(例え
ば、5V)、選択ワード線WL3にハイレベルの電圧
(例えば、3V)、非選択ワード線WL1,WL2およ
びWL4〜WL16にローレベルの電圧(例えば、−5
V)をそれぞれ印加する。これにより、ウェル選択トラ
ンジスタSWT1、選択トランジスタST11,ST1
2および選択メモリトランジスタM13がオンし、非選
択メモリトランジスタM11等がオフする。
However, the value of the bias voltage is slightly different from that of the first embodiment. When reading the memory transistor M13, first, as shown in FIG.
A high-level voltage (for example, 5 V) is applied to the selection signal lines SG1 and SG2, a high-level voltage (for example, 3 V) is applied to the selected word line WL3, and a low-level voltage (for example, is applied to unselected word lines WL1, WL2 and WL4 to WL16). -5
V). Thereby, the well selection transistor SWT1 and the selection transistors ST11, ST1
2 and the selected memory transistor M13 are turned on, and the unselected memory transistor M11 and the like are turned off.

【0065】その後は、第1実施形態と同じ原理でゲー
ト閾値電圧Vthを読み出すことができ、第1実施形態と
同様な効果が得られる。すなわち、従来のAND型のよ
うに不純物拡散層22,24を介して流れる電流を読み
だすのではなく、ソース不純物拡散層22とpウェルW
1を短絡した状態で、この短絡ノードに所定電圧Vinを
印加し、或いはメモリトランジスタM13に所定電流I
を流したときに、短絡ノードに現出する電圧Vsを読み
とり、しかもこの電圧Vsが自己安定化する際のドレイ
ン電流Id は極めて小さいので、不純物拡散層22,2
4に従来のように比較的に大きな電流が流れることによ
る変動要因をほぼ排除することができ、高精度な読み出
しが可能となる。とくに、素子分離をLOCOSで達成
するAND型の場合、不純物拡散層22,24の形成後
の酸化によって素子分離領域(LOCOS)を形成して
いたことから、この酸化時の加熱によって不純物拡散層
22,24の抵抗率が設計値からずれてしまい、従来の
読み出し方法では、この抵抗値変動が原因で正確な読み
出しができないといった課題があったが、本読み出し方
法では、そのような抵抗変動があっても読み出し時の電
流値が極めて小さいことから、抵抗変動の影響を受ける
ことがない。その他、何らかの要因で抵抗が経時変化し
ても、これにより高精度な読み出しが阻害されることが
ない。
Thereafter, the gate threshold voltage Vth can be read out according to the same principle as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, instead of reading out the current flowing through the impurity diffusion layers 22 and 24 as in the conventional AND type, the source impurity diffusion layer 22 and the p well W
1 is short-circuited, a predetermined voltage Vin is applied to this short-circuit node, or a predetermined current I
, The voltage Vs appearing at the short-circuit node is read, and the drain current Id when the voltage Vs is self-stabilized is extremely small.
In FIG. 4, it is possible to substantially eliminate the fluctuation factors caused by the flow of a relatively large current as in the conventional case, and it is possible to perform highly accurate reading. In particular, in the case of the AND type in which element isolation is achieved by LOCOS, since the element isolation region (LOCOS) is formed by oxidation after the formation of the impurity diffusion layers 22 and 24, the impurity diffusion layer 22 is heated by this oxidation. , 24 deviate from the design value, and the conventional reading method has a problem that accurate reading cannot be performed due to the resistance value fluctuation. However, in the present reading method, there is such a resistance fluctuation. However, since the current value at the time of reading is extremely small, it is not affected by resistance fluctuation. In addition, even if the resistance changes with time due to some factor, this does not hinder high-precision reading.

【0066】また、pウェルは少なくとも行方向、例え
ば行方向の並列トランジスタ群ごとに個々に電圧印加可
能に分離されているので、上記ソースフォロアによるゲ
ート閾値電圧Vthの読み出しに好適である。なお、第1
実施形態と同様、制御回路2による所定電圧印加を選択
的に行うこととすれば、pウェルを複数のトランジスタ
列ごとに分離することも可能である。
Further, the p-well is separated so that a voltage can be individually applied to at least each of the parallel transistor groups in the row direction, for example, in the row direction. The first
As in the embodiment, if the predetermined voltage application by the control circuit 2 is selectively performed, the p-well can be separated for each of the plurality of transistor rows.

【0067】pウェルが少なくとも行方向に分離されて
いることは、データ読み出しのみならず、書き込み時又
は消去時において第1実施形態と同様な利点をもたら
す。すなわち、書き込みにおいては、メモリトランジス
タのスケーリングに伴うソース・ドレイン又はチャネル
とウェル間の耐圧が低下しても、非選択ウェルに直接、
インヒビット電圧を印加することができるので高いイン
ヒビット電圧の確保が達成される。また、消去において
は、ランダム消去が可能となる。なお、図14には、本
実施形態のAND型フラッシュメモリについての、書込
み時と消去時のバイアス設定値を例示する。
The fact that the p-wells are separated at least in the row direction provides the same advantages as in the first embodiment not only in data reading but also in writing or erasing. That is, in writing, even if the withstand voltage between the source / drain or the channel and the well is reduced due to the scaling of the memory transistor, it is directly applied to the unselected well.
Since an inhibit voltage can be applied, a high inhibit voltage is ensured. In the erasure, random erasure becomes possible. FIG. 14 exemplifies bias setting values at the time of writing and at the time of erasing, with respect to the AND flash memory of the present embodiment.

【0068】第3実施形態 本実施形態は、NOR型不揮発性メモリについてであ
る。図15および図16は、本実施形態に係るNOR型
フラッシュメモリのメモリアレイの回路構成と、要部周
辺回路を示す概略構成図である。とくに、NOR型のう
ち、図15は書き込みをチャネル全面のFNトンネリン
グ注入により行う方式のソース分離NOR型、図16は
ソース線が行方向のセル間で共有された、いわゆるHi
CR型を示す。なお、ソース線とビット線を兼用化す
る、いわゆる仮想接地型も本発明の適用範囲であるが、
ここでの説明は省略する。特に図示しないが、NOR型
においても、読出制御回路として制御回路およびA/D
コンバータを有することは、第1および第2実施形態と
同様である。
Third Embodiment The present embodiment relates to a NOR type nonvolatile memory. FIG. 15 and FIG. 16 are schematic configuration diagrams showing a circuit configuration of a memory array of the NOR flash memory according to the present embodiment and a peripheral circuit of a main part. In particular, of the NOR type, FIG. 15 shows a source-isolated NOR type in which writing is performed by FN tunneling implantation over the entire channel, and FIG. 16 shows a so-called Hi type in which a source line is shared between cells in a row direction.
Indicates CR type. In addition, the so-called virtual grounding type, in which the source line and the bit line are shared, is also applicable to the present invention.
The description here is omitted. Although not shown, even in the NOR type, a control circuit and an A / D
Having a converter is the same as in the first and second embodiments.

【0069】図15のソース分離NOR型メモリアレイ
30が第2実施形態のAND型メモイアレイ20と異な
るのは、ウェル分離がメモリアレイの列方向のトランジ
スタM11〜M1n,M21〜M2n(nは、例えば数
百〜千数百)ごとになされていること、ビット線BL
1,BL2とソース線(この場合、共通線CL1,CB
L2)が列方向に配線されてメモイアレイ外部に引き出
され、これに伴って共通線CL1,CBL2がビット線
BL1,BL2と同じ上層配線層(Al層)で形成され
ること、ビットコンタクト及びソースコンタクトがメモ
リセル毎に(又は、列方向に隣接するセル間で共通に)
設けられていること、選択トランジスタが省略され、ビ
ット線BL1,BL2と共通線CL1,CL2を図示し
ないカラムデコーダで選択することである。さらに図1
6のHiCR型メモリアレイ40は、ウェル及び共通線
が行方向に隣接するトランジスタ間で共有されている。
この共有された共通線は、この場合、各メモリトランジ
スタのソース側に接続され、この場合のビット線BL
1,BL2は各メモリトランジスタのドレイン側に接続
されている。HiCR型では、ウェル及び共通線が行方
向に隣接する2列間で共通化されているので、この共通
化された列を同時に選択することはできない。したがっ
て、書き込み,消去又は読み出し時には、偶数列と奇数
列を分けて制御される。その他の構成、即ちウェル選択
トランジスタSWT1,SWT2、ウェルコンタクトW
C1,WC2等は、第2実施形態と同様である。
The difference between the source-separated NOR type memory array 30 of FIG. 15 and the AND-type memory array 20 of the second embodiment is that the transistors M11 to M1n and M21 to M2n (n is, for example, Hundreds to several hundreds), the bit line BL
1 and BL2 and a source line (in this case, common lines CL1 and CB).
L2) are wired in the column direction and are drawn out of the memory array. Accordingly, the common lines CL1 and CBL2 are formed of the same upper wiring layer (Al layer) as the bit lines BL1 and BL2, and the bit contact and the source contact are formed. Is for each memory cell (or commonly for cells adjacent in the column direction)
That is, the selection transistors are omitted, and the bit lines BL1 and BL2 and the common lines CL1 and CL2 are selected by a column decoder (not shown). Further FIG.
In the sixth HiCR memory array 40, the well and the common line are shared between the transistors adjacent in the row direction.
In this case, the shared common line is connected to the source side of each memory transistor, and in this case, the bit line BL
1 and BL2 are connected to the drain side of each memory transistor. In the HiCR type, since the well and the common line are shared between two columns adjacent in the row direction, the shared columns cannot be selected at the same time. Therefore, at the time of writing, erasing, or reading, the even-numbered columns and the odd-numbered columns are controlled separately. Other configurations, ie, well selection transistors SWT1 and SWT2, well contact W
C1, WC2, etc. are the same as in the second embodiment.

【0070】また、各ビット線BL1,BL2に接続さ
れた制御回路およびA/Dコンバータの構成も、第1実
施形態と同様であり、これによる読み出し動作も基本的
に同じである。したがって、図6および図7の測定原理
を示す図も本実施形態に適用される。
The configurations of the control circuit and the A / D converter connected to each of the bit lines BL1 and BL2 are the same as in the first embodiment, and the read operation by this is basically the same. Therefore, the diagrams showing the measurement principle of FIGS. 6 and 7 are also applied to the present embodiment.

【0071】ただし、バイアス電圧の値が第1実施形態
と若干異なる。ソース分離NOR型においてメモリトラ
ンジスタM13を読み出す場合、まず、図15に示すよ
うに、ウェル選択線SWLにハイレベルの電圧(例え
ば、5V)、選択ワード線WL3にハイレベルの電圧
(例えば、3V)、非選択ワード線WL1,WL2およ
びWL4〜WL16にローレベルの電圧(例えば、−5
V)をそれぞれ印加する。これにより、ウェル選択トラ
ンジスタSWT1および選択メモリトランジスタM13
がオンし、非選択メモリトランジスタM11等がオフす
る。
However, the value of the bias voltage is slightly different from that of the first embodiment. When reading the memory transistor M13 in the source-isolated NOR type, first, as shown in FIG. 15, a high-level voltage (for example, 5 V) is applied to the well selection line SWL, and a high-level voltage (for example, 3 V) is applied to the selected word line WL3. , Low-level voltage (for example, −5) to unselected word lines WL1, WL2 and WL4 to WL16.
V). As a result, the well selection transistor SWT1 and the selected memory transistor M13
Are turned on, and the unselected memory transistors M11 and the like are turned off.

【0072】その後は、第1および第2実施形態と同じ
原理でゲート閾値電圧Vthを読み出すことができ、同様
な効果が得られる。すなわち、従来のAND型のように
不純物拡散層を介して流れる電流を読みだすのではな
く、ソース線(この場合、共通線CL)とpウェルW1
を短絡した状態で、この短絡ノードに所定電圧Vinを印
加し、或いはメモリトランジスタM13に所定電流Iを
流したときに、短絡ノードに現出する電圧Vsを読みと
り、しかもこの電圧Vsが自己安定化する際のドレイン
電流Id は極めて小さいので、ソース線抵抗等による読
み出し電流の変動要因をほぼ排除することができ、高精
度な読み出しが可能となる。なお、特に図示しないが、
NOR型においてソース線を不純物拡散層等で形成する
ことも可能である。この場合、従来の読み出し方法で
は、AND型と同様にLOCOS酸化時に不純物拡散層
の抵抗率が設計値からずれてしまい、これが原因で正確
な読み出しができないといった課題があったが、本発明
の読み出し方法では、そのようなプロセス上の抵抗変動
があっても読み出し時の電流値が極めて小さいことか
ら、読み出し電圧Vsが抵抗変動の影響を受けることが
ない。その他、なんらかの要因で抵抗が経時変化して
も、これにより高精度な読み出しが阻害されることがな
い。
Thereafter, the gate threshold voltage Vth can be read according to the same principle as in the first and second embodiments, and the same effect can be obtained. That is, instead of reading out the current flowing through the impurity diffusion layer as in the conventional AND type, the source line (in this case, the common line CL) and the p-well W1
Is short-circuited, a predetermined voltage Vin is applied to this short-circuit node, or when a predetermined current I flows through the memory transistor M13, a voltage Vs appearing at the short-circuit node is read, and this voltage Vs is self-stabilized. Since the drain current Id at the time of the reading is very small, it is possible to almost eliminate the fluctuation factor of the reading current due to the source line resistance and the like, and it is possible to perform the reading with high accuracy. Although not particularly shown,
In the NOR type, the source line can be formed of an impurity diffusion layer or the like. In this case, the conventional reading method has a problem that the resistivity of the impurity diffusion layer deviates from a design value during the LOCOS oxidation as in the AND type, and accurate reading cannot be performed due to this. In the method, even if there is such a resistance variation in the process, the current value at the time of reading is extremely small, so that the read voltage Vs is not affected by the resistance variation. In addition, even if the resistance changes with time due to some factor, high-precision reading is not hindered.

【0073】また、pウェルは少なくとも行方向、即ち
行方向の並列レストランジスタ群ごとに個々に電圧印加
可能に分離されているので、上記ソースフォロアによる
ゲート閾値電圧Vthの読み出しに好適である。なお、第
1および第2実施形態と同様、pウェルを複数の並列ト
ランジスタ群ごとに分離することも可能である。pウェ
ルが少なくとも行方向に分離されていることは、書き込
み時又は消去時においても第1および第2実施形態と同
様に、すなわち、書き込みにおいてはメモリトランジス
タのソース・ドレイン又はチャネルとウェル間の耐圧が
低下しても高いインヒビット電圧の確保が達成され、ま
た消去においてはランダム消去が可能となる、といった
利点がある。
Further, since the p-well is separated so that a voltage can be individually applied to at least each row of parallel transistors in the row direction, that is, in the row direction, the p-well is suitable for reading the gate threshold voltage Vth by the source follower. Note that, similarly to the first and second embodiments, the p-well can be separated for each of the plurality of parallel transistor groups. The fact that the p-wells are separated at least in the row direction is similar to the first and second embodiments at the time of writing or erasing, that is, at the time of writing, the breakdown voltage between the source / drain or the channel of the memory transistor and the well and the wells. However, there is an advantage that a high inhibit voltage can be ensured even if the value decreases, and random erasing can be performed in erasing.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置に
よれば、メモリトランジスタ列と素子形成領域(例え
ば、pウェル)の接続をスイッチするウェル選択トラン
ジスタを素子形成領域ごとに有し、また当該短絡ノード
に所定電圧を印加し、或いはメモリトランジスタに所定
電流を流し、かつ当該短絡ノードに現出する電圧を読み
とる読出制御回路を有していることから、ソースフォロ
アによるゲート閾値電圧の読み出しが可能である。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a well selection transistor for switching connection between a memory transistor row and an element formation region (for example, a p-well) is provided for each element formation region. A read control circuit that applies a predetermined voltage to the short-circuit node or applies a predetermined current to the memory transistor and reads the voltage appearing at the short-circuit node enables reading of the gate threshold voltage by the source follower. It is.

【0075】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の読
み出し方法によれば、基板バイアス効果により選択メモ
リトランジスタがピンチオフ状態に自動的に制御され、
前記短絡ノードの電位が自己安定的に決まる。このた
め、非選択メモリトランジスタや他の拡散層を流れる電
流値が極めて小さくてすみ、非選択メモリトランジスタ
や他の拡散層の抵抗変動がゲート閾値電圧の読み出しに
与える影響を極めて小さくでき、この結果、読み出し精
度が従来に比べて格段に向上することが可能となる。ま
た、読み出し時にチャネル形成領域とゲート間の電位差
を、少なくともチャネルが反転する程度の小さい値にで
き、この結果、読み出しディスターブを有効に抑制する
ことができる。
According to the reading method of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the selected memory transistor is automatically controlled to the pinch off state by the substrate bias effect,
The potential of the short-circuit node is determined stably. For this reason, the current value flowing through the unselected memory transistors and other diffusion layers can be extremely small, and the influence of the resistance variation of the unselected memory transistors and other diffusion layers on the reading of the gate threshold voltage can be extremely reduced. In addition, the reading accuracy can be remarkably improved as compared with the related art. In addition, the potential difference between the channel formation region and the gate at the time of reading can be made at least a small value at which the channel is inverted. As a result, read disturb can be effectively suppressed.

【0076】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の書
き込み方法によれば、行方向に分離された単位素子形成
領域に電圧を印加することから、いわゆるセルフブース
トによる書き込み禁止電圧の設定においてチャネル電位
が高い電圧まで到達でき、ディスターブ耐性を高めて非
選択列への誤書き込みを有効に防止できる。その際に、
メモリトランジスタの微細化によって単位素子形成領域
とソース・ドレイン不純物領域又はチャネルとの間の耐
圧が低下しても、単位素子形成領域に電圧が印加されて
いることにより当該両領域間のpn接合がブレイクダウ
ンしないので、素子信頼性が高い。また、単位素子形成
領域の電圧印加により、非選択ワード線に印加されるパ
ス電圧を低くでき、選択メモリトランジスタと同じ単位
素子形成領域に形成された非選択トランジスタの書き込
みディスターブ(誤書き込み等)を有効に防止できる。
According to the writing method of the non-volatile semiconductor memory device according to the present invention, since the voltage is applied to the unit element formation regions separated in the row direction, the channel potential is set in the setting of the so-called self-boost write inhibit voltage. A high voltage can be reached, disturb resistance can be increased, and erroneous writing to unselected columns can be effectively prevented. At that time,
Even if the breakdown voltage between the unit element formation region and the source / drain impurity region or the channel is reduced due to the miniaturization of the memory transistor, the pn junction between the two regions is formed because the voltage is applied to the unit element formation region. Since no breakdown occurs, device reliability is high. Further, by applying a voltage to the unit element formation region, the pass voltage applied to the non-selected word line can be reduced, and the write disturbance (erroneous writing, etc.) of the non-selection transistor formed in the same unit element formation region as the selected memory transistor can be reduced. Can be effectively prevented.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るNAND型フラッ
シュメモリのメモリアレイの回路構成と要部周辺回路を
示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a circuit configuration of a memory array of a NAND flash memory and a main part peripheral circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のメモリアレイの一部について配置を示す
平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of a part of the memory array of FIG. 1;

【図3】図2のA−A線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】図2のB−B線に沿った断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;

【図5】図2のC−C線に沿った断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 2;

【図6】本発明の読み出し方法の基本原理を示す回路図
である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a basic principle of a reading method according to the present invention.

【図7】本発明の他の読み出し方法の基本原理を示す回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a basic principle of another reading method of the present invention.

【図8】第1実施形態における書込み時と消去時のバイ
アス電圧設定例を示す表である。
FIG. 8 is a table showing a bias voltage setting example at the time of writing and erasing in the first embodiment.

【図9】第1実施形態における書込み時のバイアス電圧
設定例2のオペレーションを示すタイミングチャートで
ある。
FIG. 9 is a timing chart showing an operation of a bias voltage setting example 2 at the time of writing according to the first embodiment;

【図10】第1実施形態における書込み時のバイアス電
圧設定例3のオペレーションを示すタイミングチャート
である。
FIG. 10 is a timing chart showing an operation of a bias voltage setting example 3 at the time of writing in the first embodiment.

【図11】本発明の第2実施形態に係るAND型フラッ
シュメモリのメモリアレイの回路構成と要部周辺回路を
示す概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a circuit configuration of a memory array of an AND flash memory and a peripheral circuit of a main part according to a second embodiment of the present invention;

【図12】図11のメモリアレイの一部について配置を
示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing an arrangement of a part of the memory array of FIG. 11;

【図13】図12のD−D線に沿った断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line DD of FIG. 12;

【図14】第2実施形態における書込み時と消去時のバ
イアス設定値を例示する表である。
FIG. 14 is a table illustrating bias setting values during writing and erasing in the second embodiment.

【図15】本発明の第3実施形態に係るNOR型のう
ち、ソース分離NOR型フラッシュメモリのメモリアレ
イの回路構成と要部周辺回路を示す概略構成図である。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a circuit configuration of a memory array of a source-separated NOR flash memory and a peripheral circuit of a main part of a NOR flash according to a third embodiment of the present invention.

【図16】第3実施形態に係るNOR型のうち、HiC
R型フラッシュメモリのメモリアレイの回路構成と要部
周辺回路を示す概略構成図である。
FIG. 16 shows a HiC among NOR types according to the third embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a circuit configuration of a memory array of an R-type flash memory and a peripheral circuit of a main part.

【図17】一般的な電流センス形アンプによる読み出し
方法の原理を示す基本回路図である。
FIG. 17 is a basic circuit diagram showing the principle of a reading method using a general current sense type amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…NAND型メモリアレイ、2…制御回路(読出制御
回路)、4…A/Dコンバータ(読出制御回路)、10
…半導体基板、12…nウェル、13…トンネル絶縁
膜、14…トレンチ(素子分離領域)、15…ゲート間
絶縁膜、16,17…ソース・ドレイン領域、18…層
間絶縁層、19…ウェル選択のソース領域、20…AN
D型メモリアレイ、22…ソース不純物拡散層、24…
ドレイン不純物拡散層、26…ソース領域、28…ドレ
イン領域、30…ソ−ス分離NOR型メモリアレイ、5
0…HiCR型メモリアレイ、M11等…メモリトラン
ジスタ、ST11等…選択トランジスタ、SWT1等…
ウェル選択トランジスタ、W1,W2…個々に電圧設定
可能に分離されたpウェル(単位素子形成領域)、BL
1等…ビット線、WL1等…ワード線、SG1,SG2
…選択信号線、CL…共通線(共通バイアス線または共
通ソース線)、SWL…ウェル選択線、BC1等…ビッ
トコンタクト、WC1等…ウェルコンタクト、R…抵抗
素子、I…電流源による電流値、Vin…印加電圧(又
は、その振幅)、Vs…ソース電位(又は、その振
幅)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... NAND type memory array, 2 ... Control circuit (read control circuit), 4 ... A / D converter (read control circuit), 10
... Semiconductor substrate, 12 ... N well, 13 ... Tunnel insulating film, 14 ... Trench (element isolation region), 15 ... Inter-gate insulating film, 16, 17 ... Source / drain region, 18 ... Interlayer insulating layer, 19 ... Well selection Source area, 20 ... AN
D-type memory array, 22 ... source impurity diffusion layer, 24 ...
Drain impurity diffusion layer, 26 source region, 28 drain region, 30 source-separated NOR memory array, 5
0 ... HiCR type memory array, M11 etc ... memory transistor, ST11 etc ... selection transistor, SWT1 etc ...
Well selection transistors, W1, W2... P-wells (unit element formation regions), which are individually settable in voltage, BL
1 etc. bit line, WL1 etc. word line, SG1, SG2
... selection signal line, CL ... common line (common bias line or common source line), SWL ... well selection line, BC1 etc .... bit contact, WC1 etc .... well contact, R ... resistance element, I ... current value by current source, Vin: applied voltage (or its amplitude); Vs: source potential (or its amplitude).

Claims (35)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板の主面側に形成された素子形成
領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが形成
され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領域上
に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層してなる
メモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリアレ
イが構成されている不揮発性半導体記憶装置の読み出し
方法であって、 前記読み出しに際し、前記ソース不純物領域またはドレ
イン不純物領域の何れか一方の不純物領域と選択メモリ
トランジスタが形成された前記素子形成領域とを短絡し
た状態で、他方の不純物領域にバイアス電圧を印加し、
前記一方の不純物領域に抵抗素子を介して所定電圧を印
加したときに、当該抵抗素子と前記一方の不純物領域と
の接続ノードに現出する電圧値を読み取る不揮発性半導
体記憶装置の読み出し方法。
A source impurity region and a drain impurity region are formed in an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate, and at least an insulating film is provided on a channel formation region sandwiched between the impurity regions. A method for reading a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory array is formed by arranging a plurality of memory transistors each having a stack of gate electrodes in a matrix, wherein the reading is performed using any one of the source impurity region and the drain impurity region. A bias voltage is applied to the other impurity region while the one impurity region and the element formation region where the selected memory transistor is formed are short-circuited,
When a predetermined voltage is applied to the one impurity region via a resistance element, a reading method of a nonvolatile semiconductor memory device which reads a voltage value appearing at a connection node between the resistance element and the one impurity region.
【請求項2】半導体基板の主面側に形成された素子形成
領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが形成
され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領域上
に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層してなる
メモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリアレ
イが構成されている不揮発性半導体記憶装置の読み出し
方法であって、 前記読み出しに際し、前記ソース不純物領域またはドレ
イン不純物領域の何れか一方の不純物領域と選択メモリ
トランジスタが形成された前記素子形成領域とを短絡し
た状態で、当該一方の不純物領域または他方の不純物領
域側に設けた電流源によって所定の電流を両不純物領域
間に流したときに、前記一方の不純物領域と素子形成領
域との接続ノードに現出する電圧値を読み取る不揮発性
半導体記憶装置の読み出し方法。
2. A source impurity region and a drain impurity region are formed in an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate, and at least an insulating film is formed on a channel formation region interposed between the impurity regions. A method for reading a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory array is formed by arranging a plurality of memory transistors each having a stack of gate electrodes in a matrix, wherein the reading is performed using any one of the source impurity region and the drain impurity region. In a state where one of the impurity regions and the element forming region where the selected memory transistor is formed are short-circuited, a predetermined current is supplied between the two impurity regions by a current source provided on the one impurity region or the other impurity region. A non-volatile semiconductor device that reads a voltage value appearing at a connection node between the one impurity region and the element formation region when the current flows. A method for reading a conductor storage device.
【請求項3】前記素子形成領域が、少なくとも行方向に
分離されて個々に電位設定可能な複数の単位素子形成領
域から構成されている請求項1に記載の不揮発性半導体
記憶装置の読み出し方法。
3. The method according to claim 1, wherein the element formation region is composed of a plurality of unit element formation regions that are at least separated in a row direction and can individually set a potential.
【請求項4】前記素子形成領域が、少なくとも行方向に
分離されて個々に電位設定可能な複数の単位素子形成領
域から構成されている請求項2に記載の不揮発性半導体
記憶装置の読み出し方法。
4. The method according to claim 2, wherein said element formation region is constituted by a plurality of unit element formation regions which are at least separated in a row direction and each of which can individually set a potential.
【請求項5】前記メモリトランジスタは、少なくとも3
値以上の記憶状態を有する請求項1に記載の不揮発性半
導体記憶装置の読み出し方法。
5. The memory transistor according to claim 1, wherein at least three
2. The method according to claim 1, wherein the memory has a storage state equal to or greater than a value.
【請求項6】前記メモリトランジスタは、少なくとも3
値以上の記憶状態を有する請求項2に記載の不揮発性半
導体記憶装置の読み出し方法。
6. The memory transistor according to claim 1, wherein at least three
3. The method according to claim 2, wherein the storage state of the nonvolatile semiconductor memory device is equal to or more than a value.
【請求項7】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜中
に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積された
電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの書
き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記メモリアレイは、ビット線と共通線の何れか一方と
他方に接続された2つの選択トランジスタと、当該両選
択トランジスタ間に列方向に直列接続された複数のメモ
リトランジスタとからなるトランジスタ列を行列状に複
数配置させて構成されている請求項1に記載の不揮発性
半導体記憶装置の読み出し方法。
7. The non-volatile memory transistor according to claim 1, wherein said memory transistor has a charge storage means in said insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage in accordance with an amount of charge stored in said charge storage means. The memory array includes two select transistors connected to one or the other of the bit line and the common line, and a plurality of memory transistors serially connected in the column direction between the two select transistors. 2. The method according to claim 1, wherein a plurality of transistor rows are arranged in a matrix.
【請求項8】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜中
に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積された
電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの書
き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記メモリアレイは、ビット線と共通線の何れか一方と
他方に接続された2つの選択トランジスタと、当該両選
択トランジスタ間に列方向に直列接続された複数のメモ
リトランジスタとからなるトランジスタ列を行列状に複
数配置させて構成されている請求項2に記載の不揮発性
半導体記憶装置の読み出し方法。
8. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein said memory transistor has a charge storage means in said insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage according to an amount of charge stored in said charge storage means. The memory array includes two select transistors connected to one or the other of the bit line and the common line, and a plurality of memory transistors serially connected in the column direction between the two select transistors. 3. The method for reading a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein a plurality of transistor rows are arranged in a matrix.
【請求項9】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜中
に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積された
電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの書
き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記電荷蓄積手段は、少なくとも前記チャネル形成領域
との対向面内で離散化されている請求項1に記載の不揮
発性半導体記憶装置の読み出し方法。
9. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein said memory transistor has a charge storage means in said insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage in accordance with an amount of charge stored in said charge storage means. 2. The method according to claim 1, wherein the charge storage unit is discrete at least on a surface facing the channel formation region. 3.
【請求項10】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記電荷蓄積手段は、少なくとも前記チャネル形成領域
との対向面内で離散化されている請求項2に記載の不揮
発性半導体記憶装置の読み出し方法。
10. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein said memory transistor has a charge storage means in said insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage in accordance with an amount of charge stored in said charge storage means. 3. The method according to claim 2, wherein the charge storage unit is discrete at least in a surface facing the channel formation region. 4.
【請求項11】半導体基板の主面側に形成された素子形
成領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが形
成され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領域
上に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層してな
るメモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリア
レイが構成されている不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記素子形成領域が、少なくとも行方向に分離されて個
々に電位設定可能な複数の単位素子形成領域から構成さ
れ、 前記メモリアレイの読み出しに際し、前記ソース不純物
領域またはドレイン不純物領域の何れか一方の不純物領
域と選択メモリトランジスタが形成された前記単位素子
形成領域とを短絡した状態で、他方の不純物領域にバイ
アス電圧を印加し、前記一方の不純物領域に抵抗素子を
介して所定電圧を印加したときに、当該抵抗素子と前記
一方の不純物領域との接続ノードに現出する電圧値を読
み取る読出制御回路を有する不揮発性半導体記憶装置。
11. A source impurity region and a drain impurity region are formed in an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate, and at least an insulating film is provided on a channel formation region sandwiched between the impurity regions. A nonvolatile semiconductor memory device in which a memory array is configured by arranging a plurality of memory transistors each having a stack of gate electrodes in a matrix, wherein the element forming regions are separated at least in a row direction and individually set potentials. A plurality of possible unit element formation regions, and when reading the memory array, short-circuit the one of the source impurity region and the drain impurity region and the unit element formation region where the selected memory transistor is formed. In this state, a bias voltage is applied to the other impurity region, and a voltage is applied to the one impurity region via a resistance element. When a voltage is applied, the non-volatile semiconductor memory device having a read control circuit for reading a voltage value emerges to a connection node between the said resistor element and the one of the impurity regions.
【請求項12】半導体基板の主面側に形成された素子形
成領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが形
成され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領域
上に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層してな
るメモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリア
レイが構成されている不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記素子形成領域が、少なくとも行方向に分離されて個
々に電位設定可能な複数の単位素子形成領域から構成さ
れ、 前記メモリアレイの読み出しに際し、前記ソース不純物
領域またはドレイン不純物領域の何れか一方の不純物領
域と選択メモリトランジスタが形成された前記単位素子
形成領域とを短絡した状態で、当該一方の不純物領域ま
たは他方の不純物領域側に設けた電流源によって所定の
電流を両不純物領域間に流したときに、前記一方の不純
物領域と素子形成領域との接続ノードに現出する電圧値
を読み取る読出制御回路を有する不揮発性半導体記憶装
置。
12. A source impurity region and a drain impurity region are formed in an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate, and at least an insulating film is formed on a channel formation region sandwiched between the impurity regions. A nonvolatile semiconductor memory device in which a memory array is configured by arranging a plurality of memory transistors each having a stack of gate electrodes in a matrix, wherein the element forming regions are separated at least in a row direction and individually set potentials. A plurality of possible unit element formation regions, and when reading the memory array, short-circuit the impurity region of either the source impurity region or the drain impurity region and the unit element formation region where the selected memory transistor is formed. In this state, a predetermined current is supplied by a current source provided on the one impurity region or the other impurity region. When it flowed between pure object region, the non-volatile semiconductor memory device having a read control circuit for reading a voltage value revealing the connection node between the one impurity region and the element formation region.
【請求項13】入力される制御信号に応じて非導通状態
から導通状態に遷移し、前記一方の不純物領域と前記単
位素子形成領域とを非接続状態から接続状態に移行させ
る短絡制御用のトランジスタが、前記単位素子形成領域
ごとに設けられている請求項11に記載の不揮発性半導
体記憶装置。
13. A short-circuit control transistor that transitions from a non-conducting state to a conducting state in response to an input control signal, and transitions the one impurity region and the unit element formation region from a non-connected state to a connected state. 12. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein the device is provided for each unit element formation region.
【請求項14】入力される制御信号に応じて非導通状態
から導通状態に遷移し、前記一方の不純物領域と前記単
位素子形成領域とを非接続状態から接続状態に移行させ
る短絡制御用のトランジスタが、前記単位素子形成領域
ごとに設けられている請求項12に記載の不揮発性半導
体記憶装置。
14. A transistor for short-circuit control for transitioning from a non-conducting state to a conducting state in response to an input control signal and for transitioning said one impurity region and said unit element formation region from a non-connected state to a connected state. 13. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 12, wherein the device is provided for each unit element formation region.
【請求項15】前記複数の単位素子形成領域の間隔内
に、隣接した単位素子形成領域よりも前記半導体基板の
深部側方向に深くまで達する素子分離領域が形成されて
いる請求項11に記載の不揮発性半導体記憶装置。
15. The device isolation region according to claim 11, wherein an element isolation region extending deeper in a deeper side direction of the semiconductor substrate than an adjacent unit element formation region is formed within an interval between the plurality of unit element formation regions. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項16】前記複数の単位素子形成領域の間隔内
に、隣接した単位素子形成領域よりも前記半導体基板の
深部側方向に深くまで達する素子分離領域が形成されて
いる請求項12に記載の不揮発性半導体記憶装置。
16. The element isolation region according to claim 12, wherein an element isolation region extending deeper in a direction toward a deeper side of the semiconductor substrate than an adjacent unit element formation region is formed within an interval between the plurality of unit element formation regions. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項17】前記短絡制御用のトランジスタの一方の
不純物領域と、前記単位素子形成領域とが導電性物質に
より接続されている請求項11に記載の不揮発性半導体
記憶装置。
17. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein one of the impurity regions of the short-circuit control transistor and the unit element formation region are connected by a conductive material.
【請求項18】前記短絡制御用のトランジスタの一方の
不純物領域と、前記単位素子形成領域とが導電性物質に
より接続されている請求項12に記載の不揮発性半導体
記憶装置。
18. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein one of the impurity regions of the short-circuit control transistor and the unit element formation region are connected by a conductive material.
【請求項19】前記メモリトランジスタは、少なくとも
3値以上の記憶状態を有する請求項11に記載の不揮発
性半導体記憶装置。
19. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein said memory transistor has a storage state of at least three values.
【請求項20】前記メモリトランジスタは、少なくとも
3値以上の記憶状態を有する請求項12に記載の不揮発
性半導体記憶装置。
20. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein said memory transistor has a storage state of at least three values.
【請求項21】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記メモリアレイは、ビット線と共通線の何れか一方と
他方に接続された2つの選択トランジスタと、当該両選
択トランジスタ間に列方向に直列接続された複数のメモ
リトランジスタとからなるトランジスタ列を行列状に複
数配置させて構成されている請求項11に記載の不揮発
性半導体記憶装置。
21. The non-volatile memory transistor, wherein the memory transistor has charge storage means in the insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage according to the amount of charge stored in the charge storage means. The memory array includes two select transistors connected to one or the other of the bit line and the common line, and a plurality of memory transistors serially connected in the column direction between the two select transistors. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein a plurality of transistor rows are arranged in a matrix.
【請求項22】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記メモリアレイは、ビット線と共通線の何れか一方と
他方に接続された2つの選択トランジスタと、当該両選
択トランジスタ間に列方向に直列接続された複数のメモ
リトランジスタとからなるトランジスタ列を行列状に複
数配置させて構成されている請求項12に記載の不揮発
性半導体記憶装置。
22. The non-volatile memory transistor, wherein the memory transistor has a charge storage means in the insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage according to an amount of charge stored in the charge storage means. The memory array includes two select transistors connected to one or the other of the bit line and the common line, and a plurality of memory transistors serially connected in the column direction between the two select transistors. 13. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein a plurality of transistor rows are arranged in a matrix.
【請求項23】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記電荷蓄積手段は、少なくとも前記チャネル形成領域
との対向面内で離散化されている請求項11に記載の不
揮発性半導体記憶装置。
23. The non-volatile memory transistor, wherein the memory transistor has a charge storage means in the insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage according to an amount of charge stored in the charge storage means. 12. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein the charge storage means is discrete at least in a surface facing the channel formation region.
【請求項24】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記電荷蓄積手段は、少なくとも前記チャネル形成領域
との対向面内で離散化されている請求項12に記載の不
揮発性半導体記憶装置。
24. The non-volatile memory device, wherein the memory transistor has charge storage means in the insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage according to the amount of charge stored in the charge storage means. 13. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the charge storage means is discrete at least in a surface facing the channel formation region.
【請求項25】半導体基板の主面側に形成された素子形
成領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが形
成され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領域
上に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層してな
るメモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリア
レイが構成され、 前記素子形成領域が、少なくとも行方向に分離されて個
々に電位設定可能な複数の単位素子形成領域から構成さ
れている不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法であっ
て、 データ書き込み時に、非選択なトランジスタ列の前記ソ
ース不純物領域とドレイン不純物領域の少なくとも何れ
かに所定電圧を設定した後に、当該非選択列の前記単位
素子形成領域に、前記所定電圧と同じ極性の電圧を印加
する不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
25. A source impurity region and a drain impurity region are formed in an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate, and at least an insulating film is formed on a channel formation region interposed between the impurity regions. A memory array is configured by arranging a plurality of memory transistors each having a stack of gate electrodes in a matrix, and the element forming region is configured by a plurality of unit element forming regions that are separated at least in a row direction and can be individually set a potential. A method of writing data in a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: setting a predetermined voltage to at least one of the source impurity region and the drain impurity region of a non-selected transistor row during data writing; A writing method for a nonvolatile semiconductor memory device, wherein a voltage having the same polarity as the predetermined voltage is applied to the unit element formation region.
【請求項26】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記メモリアレイは、ビット線と共通線の何れか一方と
他方に接続された2つの選択トランジスタと、当該両選
択トランジスタ間に接続された複数のメモリトランジス
タとからなるトランジスタ列を行列状に複数配置させて
構成されている請求項25に記載の不揮発性半導体記憶
装置の書き込み方法。
26. The non-volatile memory transistor, wherein the memory transistor has charge storage means in the insulating film, and writes and erases data by changing a gate threshold voltage according to the amount of charge stored in the charge storage means. The memory array is a transistor array including two select transistors connected to one or the other of a bit line and a common line, and a plurality of memory transistors connected between the two select transistors. 26. The writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 25, wherein a plurality of are arranged in a matrix.
【請求項27】前記所定電圧の設定では、前記ビット線
側の選択トランジスタのゲート印加電圧をVSG1 ,しき
い値をVthとしたときに、非選択なトランジスタ列の前
記ソース不純物領域とドレイン不純物領域とが前記ビッ
ト線に電気的に接続されないように、(VSG1 −Vth)
以上の電圧を当該非選択なトランジスタ列のソース不純
物領域またはドレイン不純物領域に設定する請求項26
に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
27. In the setting of the predetermined voltage, when the gate application voltage of the selection transistor on the bit line side is VSG1 and the threshold value is Vth, the source impurity region and the drain impurity region of the non-selected transistor row are set. (VSG1 -Vth) so that is not electrically connected to the bit line.
27. The above voltage is set in the source impurity region or the drain impurity region of the non-selected transistor row.
3. The writing method for a nonvolatile semiconductor memory device according to item 1.
【請求項28】データ書き込み時に、非選択なトランジ
スタ列の前記共通線側の選択トランジスタを非導通、前
記ビット線側の選択トランジスタを導通して、 前記メモリトランジスタのゲート電極を行方向にそれぞ
れ共通接続した複数のワード線にパス電圧を印加して前
記非選択なトランジスタ列のチャネル電位を昇圧した
後、選択行のワード線に所定のプログラム電圧を印加す
る前に、前記単位素子形成領域への電圧印加を行う請求
項26に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方
法。
28. At the time of data writing, a selection transistor on the common line side of a non-selected transistor column is turned off, and a selection transistor on the bit line side is turned on, and a gate electrode of the memory transistor is shared in a row direction. After applying a pass voltage to the plurality of connected word lines to boost the channel potential of the unselected transistor column, before applying a predetermined program voltage to the word line of the selected row, the voltage applied to the unit element formation region is reduced. The writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 26, wherein a voltage is applied.
【請求項29】前記メモリトランジスタに少なくとも3
値以上の記憶状態で順次情報を書き込むに際し、選択列
の前記単位素子形成領域への電圧印加は、各記憶状態の
書き込みごとに電圧値を変えて行う請求項26に記載の
不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
29. The memory transistor having at least 3
27. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 26, wherein when information is sequentially written in a storage state equal to or more than a value, a voltage is applied to the unit element formation region in a selected column by changing a voltage value for each write in each storage state. Writing method.
【請求項30】半導体基板の主面側に形成された素子形
成領域にソース不純物領域とドレイン不純物領域とが形
成され、当該両不純物領域に挟まれたチャネル形成領域
上に少なくとも絶縁膜を介してゲート電極を積層してな
るメモリトランジスタを行列状に複数配置してメモリア
レイが構成され、 前記素子形成領域が、少なくとも行方向に分離されて個
々に電位設定可能な複数の単位素子形成領域から構成さ
れている不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法であっ
て、 データ書き込み時に、非選択なトランジスタ列の前記ソ
ース不純物領域とドレイン不純物領域の少なくとも何れ
かに所定電圧を設定する前に、当該非選択列の前記単位
素子形成領域に、前記所定電圧と同じ極性の電圧を印加
する不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
30. A source impurity region and a drain impurity region are formed in an element formation region formed on a main surface side of a semiconductor substrate, and at least an insulating film is formed on a channel formation region sandwiched between the impurity regions. A memory array is configured by arranging a plurality of memory transistors each having a stack of gate electrodes in a matrix, and the element forming region is configured by a plurality of unit element forming regions that are separated at least in a row direction and can be individually set a potential. The method for writing data in a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: setting a predetermined voltage to at least one of the source impurity region and the drain impurity region of the non-selected transistor row during data writing. A method of applying a voltage having the same polarity as the predetermined voltage to the unit element formation region.
【請求項31】前記メモリトランジスタは、前記絶縁膜
中に電荷蓄積手段を有し、当該電荷蓄積手段に蓄積され
た電荷量に応じてゲート閾値電圧を変化させてデータの
書き込みと消去を行う不揮発性メモリトランジスタであ
り、 前記メモリアレイは、ビット線と共通線の何れか一方と
他方に接続された2つの選択トランジスタと、当該両選
択トランジスタ間に接続された複数のメモリトランジス
タとからなるトランジスタ列を行列状に複数配置させて
構成されている請求項30に記載の不揮発性半導体記憶
装置の書き込み方法。
31. A nonvolatile memory having a charge storage means in said insulating film, wherein a data is written and erased by changing a gate threshold voltage according to an amount of charge stored in said charge storage means. The memory array is a transistor array including two select transistors connected to one or the other of a bit line and a common line, and a plurality of memory transistors connected between the two select transistors. 31. The writing method for a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 30, wherein a plurality of are arranged in a matrix.
【請求項32】前記所定電圧の設定では、前記ビット線
側の選択トランジスタのゲート印加電圧をVSG1 ,しき
い値をVthとしたときに、非選択なトランジスタ列の前
記ソース不純物領域とドレイン不純物領域とが前記ビッ
ト線に電気的に接続されないように、(VSG1 −Vth)
以上の電圧を当該非選択なトランジスタ列のソース不純
物領域またはドレイン不純物領域に設定する請求項31
に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
32. In the setting of the predetermined voltage, when the gate applied voltage of the select transistor on the bit line side is VSG1 and the threshold value is Vth, the source impurity region and the drain impurity region of the non-selected transistor row are set. (VSG1 -Vth) so that is not electrically connected to the bit line.
32. The above voltage is set in the source impurity region or the drain impurity region of the unselected transistor row.
3. The writing method for a nonvolatile semiconductor memory device according to item 1.
【請求項33】データ書き込み時に、前記単位素子形成
領域に電圧を印加した後に、 非選択なトランジスタ列の前記共通線側の選択トランジ
スタを非導通、前記ビット線側の選択トランジスタを導
通して、 前記メモリトランジスタのゲート電極を行方向にそれぞ
れ共通接続した複数のワード線にパス電圧を印加して前
記トランジスタ列のチャネル電位を昇圧し、 選択行のワード線に所定のプログラム電圧を印加する請
求項31に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方
法。
33. At the time of data writing, after applying a voltage to the unit element formation region, a selection transistor on the common line side of a non-selected transistor row is turned off, and a selection transistor on the bit line side is turned on. 5. A method according to claim 1, wherein a pass voltage is applied to a plurality of word lines in which gate electrodes of said memory transistors are commonly connected in a row direction to raise a channel potential of said transistor column, and a predetermined program voltage is applied to a word line of a selected row. 32. The writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to item 31.
【請求項34】前記非選択ビット線の印加電圧を(VSG
1 −Vth)以上とし、 非選択なトランジスタ列の前記単位素子形成領域への印
加電圧を、当該非選択トランジスタ列のチャネル電位以
下に設定する請求項33に記載の不揮発性半導体記憶装
置の書き込み方法。
34. The voltage applied to the unselected bit line is set to (VSG
34. The method according to claim 33, wherein the applied voltage to the unit element formation region of the non-selected transistor row is set to be equal to or lower than the channel potential of the non-selected transistor row. .
【請求項35】前記メモリトランジスタに少なくとも3
値以上の記憶状態で順次情報を書き込むに際し、選択列
の前記単位素子形成領域への電圧印加は、各記憶状態の
書き込みごとに電圧値を変えて行う請求項30に記載の
不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
35. The memory transistor having at least 3
31. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 30, wherein, when information is sequentially written in a storage state equal to or more than a value, a voltage is applied to the unit element formation region in a selected column by changing a voltage value for each write in each storage state. Writing method.
JP13903398A 1997-09-26 1998-05-20 Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing Abandoned JPH11163173A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13903398A JPH11163173A (en) 1997-09-26 1998-05-20 Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9-261972 1997-09-26
JP26197297 1997-09-26
JP13903398A JPH11163173A (en) 1997-09-26 1998-05-20 Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11163173A true JPH11163173A (en) 1999-06-18

Family

ID=26471950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13903398A Abandoned JPH11163173A (en) 1997-09-26 1998-05-20 Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11163173A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297958A (en) * 2002-03-05 2003-10-17 Hynix Semiconductor America Inc High density flash memory device using column substrate coding and its program method
JP2005537649A (en) * 2002-08-29 2005-12-08 マイクロン・テクノロジー・インコーポレイテッド Structure, manufacturing method and operating method of non-volatile memory array having tunnel isolated P-well in non-contact form
US7019379B2 (en) 2003-01-09 2006-03-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device comprising voltage regulator element
JP2012506103A (en) * 2008-10-16 2012-03-08 サンディスク コーポレイション Multipass programming of memory using wordline coupling

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297958A (en) * 2002-03-05 2003-10-17 Hynix Semiconductor America Inc High density flash memory device using column substrate coding and its program method
JP4583000B2 (en) * 2002-03-05 2010-11-17 マグナチップセミコンダクター有限会社 High density flash memory device using column substrate coding
JP2005537649A (en) * 2002-08-29 2005-12-08 マイクロン・テクノロジー・インコーポレイテッド Structure, manufacturing method and operating method of non-volatile memory array having tunnel isolated P-well in non-contact form
US7019379B2 (en) 2003-01-09 2006-03-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device comprising voltage regulator element
JP2012506103A (en) * 2008-10-16 2012-03-08 サンディスク コーポレイション Multipass programming of memory using wordline coupling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6958938B2 (en) Data writing method for semiconductor memory device and semiconductor memory device
KR100391404B1 (en) Semiconductor memory
US6667904B2 (en) Multi-level non-volatile semiconductor memory device with verify voltages having a smart temperature coefficient
KR100190089B1 (en) Flash memory device and its operating method
US20190362795A1 (en) Semiconductor memory device
US20100329026A1 (en) Semiconductor memory device with charge accumulation layer
US6243292B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device capable of reducing memory array area
JP2002298591A (en) Semiconductor memory
US8208333B2 (en) Semiconductor memory device
KR20000048318A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US20100214842A1 (en) Nonvolatile semiconductor memory including charge accumulation layer and control gate
KR19990014206A (en) Nonvolatile Semiconductor Memory
US20080130367A1 (en) Byte-Erasable Nonvolatile Memory Devices
KR100460020B1 (en) Transistor, a transistor array and a non-volatile semiconductor memory
US20110075489A1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
CN107204340A (en) CP trap biasing means
JP2011023705A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US20070091682A1 (en) Byte-Erasable Nonvolatile Memory Devices
JPH10302488A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH11163173A (en) Nonvolatile semiconductor storage device, method of readout thereof, and method of writing
KR100204804B1 (en) Driving method for nonvolatile semiconductor device
JP3251699B2 (en) Non-volatile storage device
JP2003188287A (en) Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US6853027B2 (en) Semiconductor nonvolatile memory with low programming voltage
JP2006294711A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and its controlling method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050815

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070723

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20080227