JPS5998397A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPS5998397A
JPS5998397A JP57208205A JP20820582A JPS5998397A JP S5998397 A JPS5998397 A JP S5998397A JP 57208205 A JP57208205 A JP 57208205A JP 20820582 A JP20820582 A JP 20820582A JP S5998397 A JPS5998397 A JP S5998397A
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JP
Japan
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memory element
circuit
threshold value
voltage
gate
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JP57208205A
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English (en)
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JPS6235196B2 (ja
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Takeshi Toyama
毅 外山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は読み畠しを高速化した不揮発性半導体記憶装
置に関するものである。
従来この種の装置のメモリ素子として、第1図に示す断
面構造の1ビツトの情報を1素子で記憶できる二層ゲー
ト構造の電気的可変しきい値型不揮発性記憶素子からな
るF、AMO8型O8リトランジスタ(以後メモリ素子
と呼ぶ)があった。図においてP型半導体基板(1)内
にN型ソース領域(2)およびN型ドレイン領域(3)
がチャンネル領域の長さ分離れて形成されておシ、チャ
ンネル領域上には第1のゲート絶縁膜(4)、ポリシリ
コン層重たは金属層からな゛る浮遊ゲート(5)すなわ
ち電荷保持層、第2のゲート絶縁膜(6)およびポリシ
リコン層または金属層からなるコントロールゲート(7
)が順番に積層されている。このメモリ素子の消去状態
および書き込み状態の電流・電圧特性を第2図に示す。
第2図において(8)は消去状態の特性であり、■TH
は1.1V、(9)は書き込み状態の特性であυVTH
は86Vである。またこのメモリ素子の消去時の動作を
説明すれば、例えば2587Xの波長の紫外線を浮遊ゲ
ート(5)に照射すれば、浮遊ゲート(5)の電荷は励
起されて半導体基板(1)あるいはコントロールゲー1
〜(7)に放畠されることによ如消去が行なわれる。
1き込み時の動作を説明すれば、例えばソース領域(2
)を接地し、ドレイン領域(3)およびコントロールゲ
ート(7)に+21Vの、高電圧を印加することによシ
、ドレイン端でアバランシ・ブレークダウンが起シ、ホ
ットエレクトロンが絶縁膜(4) 、 (6)中に注入
され、浮遊ゲートに到達したものはそこで保持されて書
き込みが行なわれる。
第3図は上記メモリ素子をマトリックス状に画側してE
PROM構成にした従来の不揮発性半導体記憶装置を示
す回路図である。第3図においてメモリ素子のソース(
2)は共通線(至)に接続され、ドレイン(3)はビッ
ト線0に接続され、コントロールゲ−) (7)はワー
ド線α尋に接続されている。゛またワード線Q4は行選
択回路αGの出力に接続されている。
ピット線亜は、列選択回路a0の出力によってスイッチ
されるトランジスタを介して出力検出回路0ηに接続さ
れている。したがってアドレス入力信号に従い行選択回
路Q〜および列選択回路QQによりデコードすれば、任
意のメモリ素子を出力検出回路α力と接続することがで
きる。前述したように、メモリ素子の書き込み状態のし
きい値は消去状態のしきい値よシ十分大きいので、選択
されたワード線Q41を消去状態のしきい値と書き込み
状態のしきい値の中間の電圧すなわち約5Vに設定する
ことにより、選択されたメモリ素子が書き込まれた状7
281、ならばそのメモリ素子はQ F F l、、ビ
ット線(至)に電流が流れることはなく、また選択した
メモリ素子が消去状態ならばそのメモリ素子はONL、
ビット線(13に電流が流れることになシ、出力検出回
路(171でビット線(至)の電流を判別することによ
り自由に情報を取シ出すすなわち読み出すことができる
O 従来の不揮発性半導体記憶装置は以上のように構成され
ているので、メモリ素子のゲート(7)およびワード線
α4(以後単にワード線αくという)の負荷容量が大き
く、読み出し時に選択されたワード線α荀の電圧がメモ
リ素子の消去状態のしきい値を越えるまでの時間が長く
かかシ、それまで出力検出回路O乃は情報の判別ができ
ないすなわち読み出し時間が遅いという欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、電気的可変しきい領置不揮発性記
憶素子のゲートに、記憶を消去した状態のしきい値よシ
低いバイアス電圧が印加された状態で読み出しが行なわ
れるようにすることにより、ゲートおよびこのゲートに
接続された線路が一充電されて前記しきい値よシ高い電
圧になるまでの時間を速くし、したがって読み出しを速
くすることができる不揮発性半導体記憶装置を提供する
ことを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第4
図は電気的可変しきい領置不揮発性記憶素子をマトリッ
クス状に配列してEPROM構成にした不揮発性半導体
記憶装置を示す回路図であシ、行選択回路(2)にバイ
アス回路(+8)が接続されている。
他の回路構成は第8図に示す従来のものと同じである。
バイアス回路(1線は負帰還回路を構成しており、行選
択回路a梓の負荷トランジスタおよびバイアス回路(1
81のトランジスタQ−、Q6. Q?で定まる一定の
バイアス電圧で平衡する。たとえば、A点の電圧が平衡
点よシ高い側に微小変動すると、Q2のゲートバイアス
は高くなり、B点の電圧は下がる。
したがってqのゲートバイアスは低下し、6点の電圧は
上昇する。6点の電位が上昇することによシ・Q6のゲ
ートバイアスは高くなり、QaはA点の電圧を下げるこ
とになシ、変化と逆方向に働く負帰還がかかる。したが
ってA点の電圧は平衡点に留まることになる。A点での
電圧が低くなる方向に微小変動しても、同様の動作によ
シ平衡点に留まる。このようにA点での電圧は所定の一
定電圧に保たれるので、行選択回路(ハ)の出力からワ
ード線(141へ所定のバイアス電圧が供給される。
上記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の読み
出し時の動作をワード線a4の電圧変化を中心に説明す
る。列選択回路QQにより選択されたビット線(2)は
出力検出回路αηに接続され、そのビット線@に接続さ
れる複数のメモリ素子の内、行選択回路(ト)によシ選
択されたワード線◇荀は、バイアス電圧レベルから充電
が回始される。読み出し該蟲メモリ素子が消去状態とす
ると、第5図のワード線の電圧変化図のα■に示すよう
に、TOでワード線α荀が選択開始され、ワード線α荀
の充電開始後時間T1以後で消去状態のメモリ素子のし
きい値以上となり該当メモリ素子はONL始め、出力検
出回路Q71が作動し始める。ここで従来技術で構成し
た場合は、第5図の(20)に示すように、ワード線a
4の充電開始後時間T2を経過した以後で消去状態のメ
モリ素子のしきい値以上となり出力検出回路Qのが作動
し始めるため、この発明によるものは従来のものと比べ
てT2−TIだけ読み出し時間を早くすることができる
。バイアス電圧は、行選択回路(ト)で使用されるMO
S)ランジスタの最小のしきい値の絶対値をメモリ素子
の消去状態のしきい値から差し引いた値以下に設定する
ことによシ、マトリックス配列された他のメモリ素子が
誤って選択されるのを防ぐことができる。行選択回路(
ハ)等の周辺回路で使用されるMOS)ランジスタのゲ
ート絶縁膜は、メモリ素子の第1の絶縁膜(4)まtコ
は第2の絶縁膜(6)の形成時に同時に形成されており
、第6図の電圧・電流特性図のメモリ素子の特性(8)
、第1の絶縁膜(4)を用いたMOS)ランジスタの特
性α01第2の絶縁膜(6)を用イタMOSトランジス
タの特性(ロ)に示すように、トランジスタαo、O]
)のしきい値の絶対値は、メモリ素子の消去状態のしき
い値よシ小である。なおメ夙す素子への書き込みおよび
消去は従来と同様にして行なわれる。
なお、上記実施例ではFAMO8型のメモリ素子を用い
た不揮発性半導体記憶装置であったが、MNOS型等の
他の可変しきい仮型の不揮発性記憶素子を用いても、同
様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば電気的可変しきい領置
不揮発性記憶素子のゲートに、記憶を消去した状態のし
きい値より低いバイアス電圧が印加された状態で読み出
しが行なわれるようにしたので、ゲートおよびこのゲー
トに接続された線路が充電されて前記しきい値よシ高い
電圧になるまでの時間を短縮し、読み出し速度を速くす
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はFAMO8型メモリトメモリトランジスタ、第
2図はそれの電流・電圧特性を示す図、第8図は従来の
不揮発性半導体記憶装置を示す回路図、第4図はこの発
明の一実施例による不揮発性半導体記憶装置を示す回路
図、第5図はワード線の充電時間を示す図、第6図はF
AMO8型メモリトメモリトランジスタ路のMOS)ラ
ンジスタの電流・電圧特性を示す図でちる。 図において(1)は半導体基板、(4) l (6)は
絶縁膜、(5〕は電荷保持層、(7)はゲートである。 なお、図中、同一符号は同一または和尚部分を示す。 代理人 葛野信− 第1図 第2図 ≦≧ 第3図 第4図 L−−−−一一−−−〜〜−−−」 9      第す図 第6図 ≦≧ ジ1 手th′L抽正、1)(自発) +旨′「庁長止ぬ 1 、 i′、−flノ表示   ′+1lQ(j昭 
57−208205号2.50明の名称 不揮発性半導体記憶装置 ;3 補正をする者 代表者片山仁へ部 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 明細書をつき゛のとおり訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板内のチャンネル領域上の絶縁膜上に電
    荷保持層とゲートを有する電気的可変しきい値型不揮発
    性記憶素子の前記ゲートに、記憶を消去した状態のしき
    い値より低いバイアス電圧が印加される不揮発性半導体
    装置。
  2. (2)不揮発性記憶素子はマトリックス状に配列されて
    EFROMとして構成され、前記EPROMの行選択回
    路の出力に一端が接続されたワード線の他端は前記不揮
    発性記憶素子のゲートに接続されておシ、前記不揮発性
    記憶素子の記憶を消去した状態のしきい値から、前記行
    選択回路に使用されているMOS)ランジスタの最小の
    しきい値の絶対値を差し引いた値よシ低い電圧にバイア
    ス電圧が設定されている特許請求の範囲第1項に記載の
    不揮発性半導体記憶装置。
JP57208205A 1982-11-26 1982-11-26 不揮発性半導体記憶装置 Granted JPS5998397A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5348426A (en) * 1976-10-14 1978-05-01 Seiko Epson Corp Non volatile semiconductor memory

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5348426A (en) * 1976-10-14 1978-05-01 Seiko Epson Corp Non volatile semiconductor memory

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