JPS60200574A - 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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JPS60200574A
JPS60200574A JP59056103A JP5610384A JPS60200574A JP S60200574 A JPS60200574 A JP S60200574A JP 59056103 A JP59056103 A JP 59056103A JP 5610384 A JP5610384 A JP 5610384A JP S60200574 A JPS60200574 A JP S60200574A
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JP
Japan
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high voltage
erasing
gate
writing
memory cell
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JP59056103A
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Masaaki Terasawa
寺沢 正明
Nobuyuki Sato
信之 佐藤
Kazusato Ujiie
氏家 和聡
Shinji Nabeya
鍋谷 慎二
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits

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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体記憶装量技術さらには不揮発性半導
体記憶装置に適用して特に有効な技術に関するもので、
たとえば、EEFROM(電気的に消去可能なプログラ
マプル不揮発性半導体記憶装置)K利用して有効な技術
に関するものである。
〔背景技術〕
本発明者は、不揮発性半導体記憶装置技術、特に、E 
E F ROMに関する技術について以下に述べるよう
な技術を開発した。
すなわち、EEPROMの周辺回路をC’−MOS化す
ることにより消費電力を低減化させるというものであっ
て、このためにn型半導体基板を用い、この基板にC−
MO3!!fiii埋回路の周辺回路を形成するととも
に、そのn型半導体基板にp型ウェルを形成し、このp
型ウェルにMNOS (金属−窒化膜一酸化膜一手導体
)素子を形成して記憶セルとする、というものである。
しかしかかる技術においては、記憶セルとしてりMNO
8素子のゲートに負の消去電圧を印加させるために、半
導体基板を正の高電位に持上げて該ゲートに相対的に負
の高電圧を印加するという、通常のEEFROMでのや
り方では、その半導体基板が正の高電位に持上げられる
ことにより該基板に一緒に形成されたC−MO8論理回
路の動作しきい値が狂ったりして正常な動作を確保でき
なくなる、という問題点が生ずるということが本発明者
によって明らかとされた。
さらに、記憶セルに書込あるいは消去を行なうための高
電圧発生回路は、その電流供給能力がある程度大きいこ
とが必要であり、このためその高電圧発生回路を半導体
基板内に形成することが難しい、という問題点が生ずる
ということも本発明者によって明らかとされた。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、例えばE E F ROMのどとき
不揮発性半導体記憶装置において、基板電位を一定に固
定したままでもって、その記憶セルに書込あるいは消去
のための高電圧を与えることができるようにし、これに
よりその周辺回路なC−MOS化することができるよう
にするとともに、その書込あるいは消去を行なうための
高電圧発生回路の電流供給能力が小さくてもすむように
し、これによりその高電圧発生回路を半導体基板内に形
成しやすくすることができるようにした不揮発性半導体
記憶装置技術を提供するものである。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、高電圧発生回路からの電圧を記憶セルのゲー
トと該記憶セルが形成されているウェルとの間に印加す
るとともに、その高電圧を容量な介して間接的に記憶セ
ルに印加するようになすこと圧より、例えばEEFRO
Mのごとき不揮発性半導体記憶装置において、基板電位
を一定に固定したままでもって、その記憶セルに書込あ
るいは消去のための高電圧を与えることができるように
し、これによりその周辺回路をC−MOS化することが
できるようにするとともに、その書込あるいは消去を行
なうための高電圧発生回路の電流供給能力が小さくても
すむようにし、これによりその高電圧発生回路を半導体
基板内に形成しやすくすることができるようにする、と
いう目的を達成するものである。
〔実施例〕
以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
なお、図面において同一あるいは相当する部分は同一符
号で示す。
先ず、この発明の実施例による不揮発性半導体記憶装置
は周辺回路にC−MO8論理回路を使用するEEPRO
Mであって、第1図(al (blに示すよ5に、n型
半導体基板10内のp型ウェル12に形成されたMNO
S(金属−窒化膜一酸化膜一半導体)素子を記憶セルQ
mとする。この記憶セルQmは、n+型ソース・ドレイ
ン領域】4を有する一種のnチャンネル型MO8電界効
果トランジスタであって、そのグー)Gとチャンネル領
域との間の絶縁膜は窒化膜18と酸化膜16とによって
構成されている。
そして、消去時には、第1図(alに示すように、ウェ
ル12を接地電位(あるいは電源電位子Vcc)に接続
して、ゲートGに負の高電圧−VpI)を印加する。こ
れにより、グー)Gに充電されていた電荷が放電されて
消去が行なわれるようになっている。
また、書込時には、第1図(bl K示すように、グー
)Gを接地電位(あるいは電源電位+Vcc)に接続し
て、シェル12に負の高電圧−VI)I)を印加する。
これにより、ゲートGが充電されて書込が行なわれるよ
うになっている。
この場合、上記n型牛導体基板10は常に電源電位に固
定されている。このn型半導体基板1゜と上記p型ウェ
ル12との間は、その間のpn接合により、■込のため
に上記p型ウェル12に負の高電圧−vppが印加され
ても、電気的な分離状態が確保されるようになっている
。このn型半導体基板10には、上記記憶セルQmと一
緒にC−、MO8論理回路による周辺回路(図示省略)
が形成される。この周辺回路は基板1oに与えられる電
源−1−Vccによって動作する。
次に、上記記憶セルQmは、第2図に示すように、その
ゲートGが書込あるいは消去のだめの電圧を供給するゲ
ート線3oに接続され、またそのソース・ドレインがス
イッチ用MO8t界効果トランジスタQ3を介して書込
阻止線34とデータ線36に接続されている。そして、
上記スイッチ用MO8t界効果トランジスタQ3は、そ
のゲートがワード線32に接続されている。これにより
、各線30〜36をそれぞれ選択駆動することにより、
特定の記憶セルQmを選択して消去・書込あるいは記憶
内容の読出が竹なえるようになっている。
ここで、第2図は特に上記記憶セルQmの消去を行なう
部分、すなわちその記憶セルQmのゲートGに消去のた
めの電圧−VpI)を与える高電圧発生回路26と消去
回路20を取出して示したものである。高電圧発生回路
26は電源(+5V)から負の高電圧を発生するもので
あって、前記半導体基板10に一緒に形成される。消去
回路20はXデコーダ22の各デコード出力ごとに設け
られるものであって、該Xデコーダ22のデコード出力
を受けて動作するドライバ24、消去時に相補的に導通
駆動される1対のMO8電界効果トランジスタQl、Q
2.この1対のMO8電界効果トランジスタQl、Q2
によって上記記憶セルQmのグー)Gと上記高電圧発生
回路26に交互に接続される容量Cなどを有する。そし
て、上記高電圧発生回路26からの出力電圧−vppを
上記容量Cを介して間接的に上記ゲートGに印加して消
去を行なうようになっている。
なお、上記高電圧発生回路26は書込時にも使用される
ものである。
第2図において、上記Xデコーダ22のデコード出力が
“L”(低レベル)になると、上記1対17)MO8電
界効果トランジスタQl、Q2がクロックφによってO
N(導通)と0FF(非導通)とを交互に繰返す。トラ
ンジスタQ1がONでQ2がOFFになる期間では、高
電圧発生回路26が容量Cから切離される一方、記憶セ
ルQmのゲートGが容量Cに接続される。これにより、
記憶セルQmのグー)Gに蓄えられていた電荷の一部が
容量Cに移る。11はそのとき電荷の移動方向を示す。
また、トランジスタQ1がOFFでQ2がONになる期
間では、容量Cがグー)Gから切離される一方、その容
量Cが高電圧発生回路26に接続される。これにより、
記憶セルQmのゲートGから容量Cに移った電荷が高電
圧発生回路26に吸収される。12はそのときの電荷の
移動方向を示す。この2つの動作が繰返えされることに
より、グー)Gに充電されていた電荷が放電されて焔4
巳−/I−2千fr拭飴 ム 以上のようにして、高電圧発生回路26から定常的に電
流を流すことなく、該記憶セルQ mの消去を行なうこ
とができる。そしてこれにより、高電圧発生回路26の
電流容量が小さくても消去を行なわせることができ、こ
れとともにその高電圧発生回路26を半導体基板内に形
成することが簡単に行なえるようになる。また、半導体
基板の電位を電源電位+Vccあるいは接地電位に固定
したまま消去あるいは書込を行なえるので、周辺回路と
してC−IJO8論理回路を一緒に形成することが可能
になる。
〔効果〕
(11n (pi型半導体基板内のp fnl型ウェル
に形成されたMNOS(金属−窒化膜一酸化膜一半導体
)素子を記憶セルとする電気的にプログラム可能な不揮
発性半導体記憶装置にあって、周辺回路がC−MOS(
コンプリメンタリMO8)論理回路で構成されるととも
に、上記MNO8素子のゲートに書込あるいは消去のた
めの電圧を与える高電圧発生回路と、書込あるいは消去
時に相補的に導通駆動される1対のMO8電界効果トラ
ンジスタと、この1対のMO8tO8電界効果トランジ
スタて上記MNO8素子のゲートと上記高電圧発生回路
に交互に接続される容量とを有し、さらに上記高電圧発
生回路からの出力電圧を上記ウェルと上記ゲートとの間
に印加するとともに、その片方を接地電位あるいは電源
電位に接続するように構成されたことにより、基板電位
を一定に固定したままでもって、その記憶セルに書込あ
るいは消去のための高電圧を与えることができ、これに
よりその周辺回路なC−MOS化することができるよう
になる、という効果が得られる。
(2) また、その書込あるいは消去を行なうための高
電圧発生回路の電流供給能力が小さくてもすむようにな
り、これによりその高電圧発生回路を半導体基板内に形
成しやすくすることができる、という効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば上記半導体基
板としてp型牛導体基板を用いてもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるEEPROMの技術
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、例えば、不揮発性RAMやEPROMの
技術などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による不揮発性半導体記憶装置に使用
されている記憶セルの構成を示す断面図、第2図はこの
発明による不揮発性半導体記憶装置の消去回路部分を取
出して示す図である。 10・・・n型半導体基板、12・・・p型ウェル、1
4・・・n+型ソース・ドレイン領域、16・・・酸化
膜、18・・・窒化膜、G・・・ゲート電極、20・・
・消去回路、22・・・Xデコーダ、24・・・ドライ
バ、30・・・ゲート線、32・・・ワード線、34・
・・書込阻止線、36・・・データ線、−VpI)・・
・負の高電圧、26・・・高電圧発生回路、−1−Vc
c・・・動作用電源、Qm・・・MNO8素子(記憶セ
ル)、Ql、Q2.Q3・・・MO8電界効果トランジ
スタ、φ・・・クロック。 代理人 弁理士 高 橋 明 失 策 1 図 (6L’ (b) 第 2 図 第1頁の続き @発明者氏家 和聡 @発明者鍋谷 慎二 小平市上水木町147幡地 日立マイクロコンピュータ
コンジニアリング株式会社内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、n(p)型半導体基板内のp(nl型ウェルに形成
    されたMNOS(金属−窒化膜一酸化膜一半導体)素子
    を記憶セルとする電気的にプログラム可能な不揮発性半
    導体記憶装置であって、周辺回路がC−MOS(コンプ
    リメンタリMO8)論理回路で構成されるとともに、上
    記MNO8累子のゲートに書込あるいは消去のための電
    圧を与える高電圧発生回路と、書込あるいは消去時に相
    補的に導通駆動される1対のMO8tO8電界効果トラ
    ンジスタの1対のMO8電界効果トランジスタによって
    上記MNO8素子のゲートと上記高電圧発生回路に交互
    に接続される容量とを有し、さらに上記高電圧発生回路
    からの出力電圧を上記ウェルと上記ゲートとの間に印加
    するとともに、その片方を接地電位あるいは電源電位に
    接続するように構成されていることを特徴とする不揮発
    性半導体記憶装置♀ 2、上記半導体基板が電源電位に固定されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の不揮発性半導体
    記憶装置。
JP59056103A 1984-03-26 1984-03-26 不揮発性半導体記憶装置 Granted JPS60200574A (ja)

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