JPS63268194A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

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JPS63268194A
JPS63268194A JP62101426A JP10142687A JPS63268194A JP S63268194 A JPS63268194 A JP S63268194A JP 62101426 A JP62101426 A JP 62101426A JP 10142687 A JP10142687 A JP 10142687A JP S63268194 A JPS63268194 A JP S63268194A
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erase
voltage
erasing
row
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Abstract

PURPOSE:To electrically erase data in the unit of byte by connecting a switching TR between a serial circuit and an erasing line, selectively controlling the turning on/off of said TR to impress an erasing voltage to an erase gate in a specific serial circuit. CONSTITUTION:In the figure of equivalent circuit, the serial circuit 10 consists of eight pieces of memory cells 11 in serial connection. Each cell 11 contains a source area and a drain area, a floating gate provided on a channel area between said two areas, an erasing gate superposed on said electrode, and a control gate. The circuits 10 are arranged in a matrix formation, and one end of the circuit 10 is connected to a bit line and the other end is to a ground line. The control gates of the eight pieces of cells 11 of the circuit 10 are connected to eight pieces of row lines, and these are wired in common for the circuits 10 in the row-direction. The common erasing gate of the circuits 10 arranged in the same row is connected to one of the erasing lines via the switching TR 16, and the control gates of plural pieces of the TRs 16 are connected in common with one erase-selection line.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はメモリセルとして電気的にデータ消去が可能
な不揮発性トランジスタが使用された不揮発性半導体メ
モリに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory in which a nonvolatile transistor capable of electrically erasing data is used as a memory cell.

(従来の技術) データの消去が可能な不揮発性半導体メモリはE F 
ROM (E rasable and P rogr
amableRead 0nly Memory )と
して知られており、その中で電気的にデータ消去が行わ
れるものを特にE ” F ROM (E Iectr
ically E rasablePROM)と称して
いる。さらに、このE2 FROMの中には全セル一括
してデータ消去を行なうことができるものがあり、これ
には例えば文献r 1987  I E E E  I
 nternationa13o1id−3tate 
 C1rcuits ConferenceDIGES
T  OF  TEC)−INIcALPAPER8J
の第76頁ないし第77頁に開示されているrA 12
8K  F1a5h  EEPROMusir+g D
ouble Po1ysilicon Technol
ogy Jが知られている。
(Prior art) Non-volatile semiconductor memory that allows data to be erased is E F
ROM (Erasable and Program
Among them, those whose data can be erased electrically are particularly known as E''F ROM (E Iectr Memory).
It is called ically erasable PROM). Furthermore, some of these E2 FROMs are capable of erasing data in all cells at once;
internationala13o1id-3tate
C1rcuits ConferenceDIGES
TOF TEC)-INIcALPAPER8J
rA 12 disclosed on pages 76 to 77 of
8K F1a5h EEPROM Musir+g D
Double Polysilicon Technology
ogy J is known.

第9図は上記文献に開示されているセルを使用した従来
のE2PROMのメモリセルアレイ部分の等価回路図で
ある。図中、50はそれぞれフローティングゲート電極
(浮遊ゲート電穫)及びコントロールゲート電極(制御
ゲート電極)を備え、データ消去が電気的に行なえる不
揮発性トランジスタからなるメモリセルであり、これら
メモリセル50は行列状に配置されている。そして、図
中の横方向である行方向の同一行に配置されている各メ
モリセル50のドレインは複数のビット線51のいずれ
かにそれぞれ共通接続されており、かつ同一行に配置さ
れている各メモリセル50のソースは複数の接地線52
のいずれかにそれぞれ共通接続されている。また、図中
の縦方向である列方向の同一列に配置されている各メモ
リセル50のコントロールゲート電極は複数の行線53
のいずれかにそれぞれ共通接続されている。このような
メモリではビット線51と行線53に選択的に所定電圧
を印加することにより1ビツトのセルを選択してデータ
の読出し、書込みを行なうことができ、かつ全てのビッ
ト線51に同時に所定電圧を印加することにより全ビッ
ト一括してデータ消去を行なうことができる。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array portion of a conventional E2PROM using the cells disclosed in the above-mentioned document. In the figure, reference numeral 50 denotes a memory cell consisting of a non-volatile transistor, each equipped with a floating gate electrode (floating gate electrode) and a control gate electrode (control gate electrode), and capable of electrically erasing data. They are arranged in rows and columns. The drains of the memory cells 50 arranged in the same row in the row direction (horizontal direction in the figure) are each commonly connected to one of the plurality of bit lines 51, and are arranged in the same row. The source of each memory cell 50 is connected to a plurality of ground lines 52
Each is commonly connected to one of the two. Further, the control gate electrodes of each memory cell 50 arranged in the same column in the column direction, which is the vertical direction in the figure, are connected to a plurality of row lines 53.
Each is commonly connected to one of the two. In such a memory, by selectively applying a predetermined voltage to the bit line 51 and the row line 53, it is possible to select a 1-bit cell and read or write data, and it is possible to read or write data to all bit lines 51 at the same time. By applying a predetermined voltage, data can be erased for all bits at once.

このメモリでは1ビツトのメモリセルが1個の不揮発性
トランジスタで構成されているのでセルの高集積化が実
現できる。ところが、データ消去は全セル一括して、も
しくはビット線単位でしか行なうことができず、並列書
込み/読出しメモリの処理単位であるバイト単位でデー
タ消去を行なうことができないという不都合がある。
In this memory, a 1-bit memory cell is composed of one nonvolatile transistor, so that high cell integration can be achieved. However, there is a problem in that data erasing can only be performed for all cells at once or for each bit line, and that data cannot be erased in bytes, which is the processing unit of a parallel write/read memory.

このため、さらに従来ではバイト単位でデータ消去を行
なうことができるE2 PROMが発表されている。こ
のようなメモリには例えば文献r1987 1EEE 
 International  5olid−8ta
te  CIrcuits Qonference D
 I G E S TOF  TECHNICAL  
PAPER3Jの第78頁ないし第79頁に開示されて
いるrA  Million−cycle 0MO82
56KEEPROMJが知られている。
For this reason, an E2 PROM has been announced which is capable of erasing data in units of bytes. Such a memory is described in the document r1987 1EEE, for example.
International 5solid-8ta
te CIrcuits Qonference D
I G E S TOF TECHNICAL
rA Million-cycle 0MO82 disclosed on pages 78 to 79 of PAPER3J
56KEEPROMJ is known.

ところが、このメモリでは1ビツトのメモリセルを2個
もしくは4個のトランジスタで構成する必要があるため
、セルの高集積化は不可能である。
However, in this memory, it is necessary to construct a 1-bit memory cell with two or four transistors, making it impossible to achieve high cell integration.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来ではバイト単位で電気的にデータ消去を
行なおうとすると、セルの高集積化が損われるという欠
点がある。そこで、この発明はセルの高集積化を損わず
にバイト単位で電気的にデータ消去を行なうことができ
る不揮発性半導体メモリを提供することを目的としてい
る。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when attempting to electrically erase data in units of bytes, there is a drawback in that the high integration of cells is impaired. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory in which data can be electrically erased in units of bytes without impairing the high integration of cells.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明の不揮発性半導体メモリは、それぞれイレース
ゲート電極を有し電気的にデータ消去が行われる不揮発
性トランジスタからなるメモリセルが2個以上直列接続
され、各イレースゲート電極が共通接続された直列回路
と、消去時に消去電圧が印加される消去線と、上記直列
回路の共通イレースゲート電極と上記消去線との間に接
続されデータ消去時に選択的に導通制御されるスイッチ
用のトランジスタとから構成されている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The nonvolatile semiconductor memory of the present invention includes two or more memory cells each consisting of a nonvolatile transistor having an erase gate electrode and electrically erasing data. A series circuit connected in series with each erase gate electrode connected in common, an erase line to which an erase voltage is applied during erasing, and an erase line connected between the common erase gate electrode of the series circuit and the erase line when erasing data. It is composed of a switching transistor whose conduction is selectively controlled.

(作用) この発明の不揮発性半導体メモリでは、直列回路と消去
線との間に接続されたスイ・ツチ用のトランジスタが選
択的に導通制御されることにより、特定の直列回路内の
メモリセルのイレースゲート電極にのみ消去電圧が印加
され、これによりバイト単位のデータ消去が行われる。
(Function) In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the switching transistor connected between the series circuit and the erase line is selectively turned on, so that the memory cells in a specific series circuit are An erase voltage is applied only to the erase gate electrode, thereby erasing data in units of bytes.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明を22 FROM (以下、単にメモ
リと称する)に実施した場合のメモリセルアレイ部分の
等価回路図である。図において、10はそれぞれメモリ
セル11が8個直列接続されて構成された直列回路であ
る。これら各直列回路10内の各メモリセル11は、そ
れぞれソース、ドレイン領域、このソース、ドレイン領
域間のチャネル領域上に設けられたフローティングゲー
ト電極、このフローティングゲート電極と重なるように
設けられたイレースゲート電極及びコントロールゲート
電極とからなり、電気的にデータ消去が可能な不揮発性
トランジスタで構成されている。これら直列回路10は
行列状に複数個配置されており、各直列回路10の一端
は複数のビット線121.・・・12Nのいずれかに接
続されており、他端はそれぞれO■の電圧が印加される
複数の接地線13里、・・・13Mのいずれかに接続さ
れている。また、直列回路10内の各8個のメモリセル
11のコントロールゲート電極は各8本の行線1411
 、1421 、・・・1481〜14、 M、 14
2 M、・・・148Mのそれぞれに接続されており、
これら各8本の行線ilb 、 142 、・・・14
8は図中の横方向である行方向に配置された複数の直列
回路10に対して共通に配線されている。さらに、各直
列回路10内の8個のメモリセル11のイレースゲート
電橿は共通に接続されており、同一列に配置された各直
列回路10の共通イレースゲート電極は各列毎に設けら
れた消去線151.・・・15.のいずれか1本にスイ
ッチ用の各トランジスタ1Gを介して接続されている。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array portion when the present invention is implemented in a 22 FROMM (hereinafter simply referred to as a memory). In the figure, reference numeral 10 denotes a series circuit in which eight memory cells 11 are connected in series. Each memory cell 11 in each of these series circuits 10 has a source region, a drain region, a floating gate electrode provided on a channel region between the source and drain regions, and an erase gate provided to overlap the floating gate electrode. It consists of an electrode and a control gate electrode, and is composed of a nonvolatile transistor that can electrically erase data. A plurality of these series circuits 10 are arranged in a matrix, and one end of each series circuit 10 is connected to a plurality of bit lines 121 . . . 12N, and the other end is connected to one of a plurality of grounding wires 13ri, . . . 13M to which a voltage of O■ is applied, respectively. Further, the control gate electrodes of each of the eight memory cells 11 in the series circuit 10 are connected to each of the eight row lines 1411.
, 1421 , ... 1481-14, M, 14
It is connected to each of 2M,...148M,
Each of these eight row lines ilb, 142,...14
8 is wired in common to a plurality of series circuits 10 arranged in the row direction, which is the horizontal direction in the figure. Furthermore, the erase gate electrodes of the eight memory cells 11 in each series circuit 10 are connected in common, and the common erase gate electrodes of the series circuits 10 arranged in the same column are provided for each column. Erasure line 151. ...15. is connected to any one of the transistors 1G for switching.

また、同一行に配置された直列回路10の共通イレース
ゲード電極に接続されたトランジスタ16のコントロー
ルゲート電極は、各行毎に設けられた消去選択線17!
、・・・17Mのいずれか1本に共通に接続されている
Furthermore, the control gate electrode of the transistor 16 connected to the common erase gate electrode of the series circuits 10 arranged in the same row is connected to the erase selection line 17! provided for each row.
, . . . 17M in common.

このような回路構成のメモリを実際に半導体チップ上に
実現した場合の素子構造を第2図のパターン平面図に示
す。さらに、第2図中のI−I’線に沿った断面構造を
第3図の断面図に、第2図中のII−I’線に沿った断
面構造を第4図の断面図に、第2図中のm−m’線に沿
った断面構造を第5図の断面図にそれぞれ示す。このメ
モリは基板20として例えばP型シリコン半導体基板が
使用される。この基板20の表面領域には上記各直列回
路10を構成する8個のメモリセル11のソース、ドレ
イン領域となるN+型領領域21それぞれ分離して形成
されている。そして第2図中、最上部と中央部にそれぞ
れ位置するNゝ型領Fa21A、 2113はそれぞれ
互いに隣合う直列回路で共通にされており、最上部に位
置している一方のN4″型領域21Aは前記接地線13
として使用される。また上記N1型領域21Bには、そ
れぞれコンタクトホール22を介して例えばアルミニュ
ームで構成された金属配線23が接続されている。この
金属配線23はそれぞれ前記ビット線12として使用さ
れる。また、各N+梨型領域1相互間には、絶縁膜を介
して第1層目の多結晶シリコン層で構成され、電気的に
浮遊状態にされた電極24が形成されている。これらの
電極24は各メモリセル11の70−ティングゲート電
極を構成している。さらに第2図中、横方向に配置され
た複数の電極24上に渡って第3層目の多結晶シリコン
層で構成された電極25が絶縁膜を介して形成されてい
る。これらの電極25は各メモリセル11のコントロー
ルゲート電極と行線14を構成している。ざらに各列に
配置された直列回路の相互間には第2層目の多結晶シリ
コン層で構成された電極26が絶縁膜を介して形成され
ており、この電極26は上記第1層目の多結晶シリコン
層で構成された各電極24の一部と重なっている。この
電橋26は前記直列回路の各メモリセル11の共通イレ
ースゲート電極を構成している。
The element structure when a memory having such a circuit configuration is actually realized on a semiconductor chip is shown in the pattern plan view of FIG. Furthermore, the cross-sectional structure taken along the line II-I' in FIG. 2 is shown in the cross-sectional view in FIG. 3, and the cross-sectional structure taken along the line II-I' in FIG. 2 is shown in the cross-sectional view in FIG. The cross-sectional structure along line mm' in FIG. 2 is shown in the cross-sectional view of FIG. 5, respectively. In this memory, a P-type silicon semiconductor substrate, for example, is used as the substrate 20. In the surface region of the substrate 20, N+ type regions 21 which become the source and drain regions of the eight memory cells 11 constituting each of the series circuits 10 are formed separately. In FIG. 2, the N-type regions Fa21A and 2113 located at the top and center, respectively, are shared by adjacent series circuits, and one N4"-type region 21A located at the top. is the ground wire 13
used as. Furthermore, metal interconnections 23 made of aluminum, for example, are connected to the N1 type regions 21B through contact holes 22, respectively. The metal wirings 23 are used as the bit lines 12, respectively. Further, between each N+ pear-shaped region 1, an electrode 24 is formed with an electrically floating state and made of a first layer of polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween. These electrodes 24 constitute the 70-digit gate electrode of each memory cell 11. Further, in FIG. 2, an electrode 25 made of a third layer of polycrystalline silicon is formed over a plurality of electrodes 24 arranged laterally with an insulating film interposed therebetween. These electrodes 25 constitute the control gate electrode of each memory cell 11 and the row line 14. Electrodes 26 made of a second layer of polycrystalline silicon are formed between the series circuits arranged roughly in each column with an insulating film interposed therebetween. It overlaps with a part of each electrode 24 made of a polycrystalline silicon layer. This bridge 26 constitutes a common erase gate electrode for each memory cell 11 in the series circuit.

上記N+梨型領域1B相互間にはN+型領領域21Gそ
れぞれ形成されており、このN+型領領域21G離間す
るように図中の上下方向に一対のN+型領領域21D形
成されている。上記N+型領領域1Cと21Dは前記ス
イッチ用トランジスタ16のソース。
N+ type regions 21G are formed between the N+ pear-shaped regions 1B, and a pair of N+ type regions 21D are formed in the vertical direction in the figure so as to be spaced apart from each other. The N+ type regions 1C and 21D are the sources of the switching transistor 16.

ドレイン領域を構成しており、その相互間には第3層目
の多結晶シリコン層で構成された電極27が絶縁膜を介
して形成されている。この電極21はこのトランジスタ
16のコントロールゲート電極と前記消去選択線17を
構成している。そして、上記共 ′通イレースゲート電
極となる電極26はダイレクトコンクタト部を介して上
記N+型領領域1Dと接続されており、上記N+型領領
域1Cにはコンタクトホール28を介して例えばアルミ
ニュームで構成された金属配線29が接続されている。
A drain region is formed, and an electrode 27 made of a third polycrystalline silicon layer is formed between the drain regions with an insulating film interposed therebetween. This electrode 21 constitutes the control gate electrode of this transistor 16 and the erase selection line 17. The electrode 26, which serves as the common erase gate electrode, is connected to the N+ type region 1D through a direct contact portion, and the N+ type region 1C is connected to the N+ type region 1C through a contact hole 28, for example, using aluminum. A metal wiring 29 made up of is connected.

この全屈配線29は前記消去線15として使用される。This fully bent wiring 29 is used as the erase line 15.

すなわち、このメモリは直列接続されたそれぞれ8個の
メモリセル11で各直列回路10を構成し、各直列回路
10の一端を金属配$923からなるビット1i112
に接続し、他端をN+型領領域21Aらなる接地線13
に接続し、各メモリセル11のコントロールゲート電極
を電極25で構成された行線14に接続すると共に各メ
モリセル11の共通イレースゲート電極をそれぞれ消去
選択線17の信号で導通制御されるトランジスタ16を
介して消去線15に接続するようにしたものである。
That is, in this memory, each series circuit 10 is composed of eight memory cells 11 connected in series, and one end of each series circuit 10 is connected to a bit 1i112 made of a metal wire 923.
and the other end is connected to a grounding line 13 consisting of an N+ type region 21A.
The control gate electrode of each memory cell 11 is connected to the row line 14 constituted by the electrode 25, and the common erase gate electrode of each memory cell 11 is connected to the transistor 16 whose conduction is controlled by the signal of the erase selection line 17. The erase line 15 is connected to the erase line 15 via the erase line 15.

次に上記構成でなるメモリの動作を説明する。Next, the operation of the memory having the above configuration will be explained.

まず、データ書込み時の動作を第6図のタイミングチャ
ートを用いて説明する。このときは、選択すべきセルを
含む直列回路10に接続されている8本の行1114の
うち、選択セルのコントロールゲート電極が接続されて
いる行線のみに10Vの電圧が印加され、残り7本の行
線には20Vの電圧が印加される。なお、他の行線は全
てOVにされる。ここで例えば選択すべきセルを含む直
列回路10がビット線121と8本の行線1411〜1
4B1に接続されたものであり、かつ選択すべきセルが
行線1421に接続されたものであるとすると、8本の
行線1411〜1481うち行線1421のみに10V
の電圧が印加され、残り7本の打線には20Vの電圧が
印加される。また、−このデータ書込み時では対応する
ビット線121にはそのときの書込みデータに基づいて
異なる2種類の電圧が印加される。例えば“1”のデー
タを書込む場合には10■の電圧が、他方、′0”のデ
ータを−込む場合には0■の電圧がビット線121に印
加される。このとき他のビット線は全てOVにされる。
First, the operation during data writing will be explained using the timing chart of FIG. At this time, of the eight rows 1114 connected to the series circuit 10 including cells to be selected, a voltage of 10V is applied only to the row line to which the control gate electrode of the selected cell is connected, and the remaining 7 A voltage of 20V is applied to the row line of the book. Note that all other row lines are set to OV. Here, for example, the series circuit 10 including cells to be selected is connected to a bit line 121 and eight row lines 1411 to 1.
4B1 and the cell to be selected is connected to the row line 1421, then 10V is applied to only the row line 1421 of the eight row lines 1411 to 1481.
A voltage of 20V is applied to the remaining seven batting lines. Furthermore, during this data write, two different voltages are applied to the corresponding bit line 121 based on the write data at that time. For example, when writing data of "1", a voltage of 10 cm is applied to the bit line 121, while when writing data of '0', a voltage of 0 cm is applied to the bit line 121. are all made OV.

ここで行線1421を除く7本の行線14. 、 。Here, seven row lines 14. except row line 1421. , .

1431〜1481に印加された20Vの電圧がコント
ロールゲート電極に供給される7個のメモリセル11は
それぞれ3極管動作するため、選択セルのソース、ドレ
イン領域にはビット線121と接地線131それぞれの
電圧がほぼそのまま印加される。
Each of the seven memory cells 11 whose control gate electrodes are supplied with a voltage of 20V applied to 1431 to 1481 operates as a triode, so a bit line 121 and a ground line 131 are connected to the source and drain regions of the selected cell, respectively. voltage is applied almost as is.

このとき、ビット@ 12.に10Vの電圧が印加され
ているならば、上記選択セルのソース領域からドレイン
領域に向かって電子が走行する。そして、特にドレイン
領域の近傍に生じる空乏層に電界が集中し、これにより
電子が加速されて前記第3図中の基板20の表面から絶
縁膜のエネルギー障壁を越えるに十分なエネルギーが与
えられる。このような電子はホット・エレクトロンと呼
ばれ、この電子は10Vの高電圧に設定されている選択
セルのコントロ−ルゲート電極に引かれてフローティン
グゲート電極に飛び込み、ここに捕獲される。
At this time, bit @ 12. If a voltage of 10 V is applied to the selected cell, electrons travel from the source region to the drain region of the selected cell. Then, the electric field is concentrated particularly in the depletion layer generated near the drain region, thereby accelerating electrons and imparting enough energy to overcome the energy barrier of the insulating film from the surface of the substrate 20 in FIG. 3. Such electrons are called hot electrons, and these electrons are attracted to the control gate electrode of the selected cell, which is set at a high voltage of 10V, jump into the floating gate electrode, and are captured there.

この結果、選択セルのフローティングゲート電擾が負に
帯電し、閾値電圧が上昇して高くなる。他方、ビット$
3121にOVの電圧が印加されているならば、上記の
ような電子の走行は発生せず、閾値電圧は元の低い状態
のままである。このようにして1個のセル毎にデータの
書込みが行われる。
As a result, the floating gate voltage of the selected cell becomes negatively charged, and the threshold voltage increases. On the other hand, bit $
If a voltage of OV is applied to 3121, the electrons do not travel as described above, and the threshold voltage remains in its original low state. In this way, data is written for each cell.

次にデータ読出し時の動作を第7図のタイミングチャー
トを用いて説明する。このときは選択すべきセルを含む
直列回路10に接続されている8本の行線14のうち、
選択セルのコントロールゲート電極が接続されている行
線のみに2v〜5■の範囲の電圧が印加され、残り7本
の行線には5V〜10Vの範囲の電圧が印加される。こ
のとき、他の打線は全てOvにされる。ここで例えば、
選択すべきセルを含む直列回路10が上記データ書込み
時と同様にビット@ 12.と8本の行線1411〜1
481に接続されたものであり、かつ選択すべきセルが
行線1421に接続されたものであるとすると、8本の
行線1411〜1481うち行線1421のみに2V〜
5Vの範囲の電圧が印加され、残り7本の行線には5■
〜10Vの範囲の電圧が印加される。ここで、各メモリ
セル11は予めデータの書込み時の書込み状態に応じて
それぞれ閾値電圧が設定されており、上記2V〜5Vの
範囲の電圧は例えば消去状態のままのセルの低い閾値電
圧よりも高くかつ例えば“1”が書込まれた後の高い閾
値電圧よりも低い電圧であり、上記5V〜10Vの範囲
の電圧は“11Plが書込まれた後の高い閾値電圧より
も充分に高い電圧である。従って、このような電圧が8
本の行ね1411〜1481に印加されることにより、
行線1421を除く7本の行線141 t 、 14i
 s〜1461にコントロールゲート電極が接続されて
いる7個のメモリセル11は充分にオン状態になる。他
方、行1!1421にコントロールゲート電極が接続さ
れている選択セルはその閾値電圧に応じてオン、オフ状
態が決定される。
Next, the operation during data reading will be explained using the timing chart of FIG. At this time, among the eight row lines 14 connected to the series circuit 10 including the cell to be selected,
A voltage in the range of 2V to 5V is applied only to the row line to which the control gate electrode of the selected cell is connected, and a voltage in the range of 5V to 10V is applied to the remaining seven row lines. At this time, all other batting lines are set to Ov. For example,
The series circuit 10 including the cell to be selected receives bits @12. as in the case of data writing. and eight row lines 1411-1
481, and the cell to be selected is connected to the row line 1421, then 2V to 2V is applied only to the row line 1421 among the eight row lines 1411 to 1481.
A voltage in the range of 5V is applied, and the remaining 7 row lines have a voltage of 5V.
A voltage in the range ˜10V is applied. Here, each memory cell 11 has a threshold voltage set in advance according to the write state at the time of writing data, and the voltage in the range of 2V to 5V is, for example, lower than the lower threshold voltage of the cell in the erased state. For example, the voltage in the range of 5V to 10V is a voltage that is sufficiently higher than the high threshold voltage after “11Pl” is written. Therefore, such a voltage is 8
By applying the voltage to the book rows 1411 to 1481,
Seven row lines 141 t, 14i except row line 1421
The seven memory cells 11 whose control gate electrodes are connected to s~1461 are fully turned on. On the other hand, the selected cell whose control gate electrode is connected to row 1!1421 is turned on or off depending on its threshold voltage.

このデータ読出し時には対応するビット線121のみに
1■の読み出し電圧が印加される。ここで上記選択セル
の閾値電圧が低くされており、前記行線1421の電圧
でオン状態にされるならば、ビット線121に印加され
た1Vの読み出し電圧は選択セルを含むこの直列回路1
0を介してOvの接地線131に放電される。他方、上
記選択セルの閾値電圧が高くされており、前記行線14
21の電圧が印加されてもオフ状態のままであるならば
、ビット線121に印加された1vの読み出し電圧はそ
のまま維持される。このようにビット線12の電圧は選
択セルの閾m電圧の高低に応じて異なり、その電位差を
ビットl!12に接続されている図示しないセンスアン
プ回路で増幅することにより、論理的な“1°′、“0
″の判定を行なう。なお、このデータ読出し時に非選択
セルが接続された行線に印加される電圧は7v程度に、
また選択セルが接続された打線に印加される電圧は2v
程度に設定することが特性上及び信頼性上から望ましい
When reading this data, a read voltage of 1 is applied only to the corresponding bit line 121. Here, the threshold voltage of the selected cell is set low, and if it is turned on by the voltage of the row line 1421, the read voltage of 1V applied to the bit line 121 will be applied to this series circuit including the selected cell.
0 to the ground wire 131 of Ov. On the other hand, the threshold voltage of the selected cell is increased, and the row line 14
If the bit line 121 remains off even after the voltage of 21 is applied, the read voltage of 1v applied to the bit line 121 is maintained as it is. In this way, the voltage of the bit line 12 varies depending on the level of the threshold voltage m of the selected cell, and the potential difference is expressed as the bit l! By amplifying with a sense amplifier circuit (not shown) connected to 12, logical "1°', "0
At the time of data reading, the voltage applied to the row line to which the unselected cell is connected is approximately 7V.
Also, the voltage applied to the batting line connected to the selected cell is 2v.
From the viewpoint of characteristics and reliability, it is desirable to set it at a certain level.

次にバイト消去時の動作を説明する。すなわち、データ
のバイト消去は第8図のタイミングチャートに示すよう
に、全ての行線゛14及びビット線12がOVに設定さ
れ、かつバイト消去を行なうべき直列回路10に接続さ
れている消去選択I!17には30Vの高電圧が、消去
線15に25Vの高電圧がそれぞれ印加される。第8図
の例ではバイト消去を行なうべき直列回路10が、ビッ
ト121と8本の行線14工1〜14.1に接続された
ものである。これによりバイト消去を行なうべき直列回
路を含む同一行に配置された複数の直列回路10にそれ
ぞれ接続されたトランジスタ16がオンし、25Vの高
電圧が印加されている消去線15に接続されている直列
回路10のみの共通イレースゲート電穫に消去線15の
高電圧が印加される。これにより選択された直列回路1
0内の8個の各セル11のフローティングゲート電極と
イレースゲート電極との間にフィールド・エミッション
と呼ばれる電界放出が生じ、フローティングゲート電極
に蓄積されていた2子−がイレースゲート電極に放出さ
れる。この結果、各セルの閾値電圧は初期状態と同様に
低い状態に戻り、8ビツトの分のデータ消去、すなわち
バイト消去が行われる。
Next, the operation during byte erasing will be explained. That is, as shown in the timing chart of FIG. 8, byte erasing of data is performed by erasing selection when all row lines 14 and bit lines 12 are set to OV and are connected to the series circuit 10 where byte erasing is to be performed. I! A high voltage of 30V is applied to the line 17, and a high voltage of 25V is applied to the erase line 15. In the example of FIG. 8, the serial circuit 10 to perform byte erasing is connected to the bit 121 and eight row lines 14.1 to 14.1. As a result, the transistors 16 connected to the plurality of series circuits 10 arranged in the same row including the series circuit to be erased by byte are turned on, and the transistors 16 are connected to the erase line 15 to which a high voltage of 25V is applied. The high voltage of the erase line 15 is applied to the common erase gate voltage of the series circuit 10 only. Series circuit 1 selected by this
A field emission called field emission occurs between the floating gate electrode and the erase gate electrode of each of the eight cells 11 in 0, and the 2 electrons accumulated in the floating gate electrode are emitted to the erase gate electrode. . As a result, the threshold voltage of each cell returns to the same low state as the initial state, and data erasure for 8 bits, ie, byte erasure, is performed.

このように上記実施例のメモリでは1ビツト毎のデータ
の読出し及び自込みとバイト単位での電気的なデータ消
去を行なうことができる。しかもメモリセルアレイを構
成するに当り、1alのメモリセルを1個の不揮発性ト
ランジスタで構成することかできる。このため、この実
施例のメモリではメモリセルの高集積化を図ることがで
きる。ところで、バイト単位で電気的にデータ消去可能
な従来のメモリでは1ビツトを2個もしくは4個のトラ
ンジスタで構成するようにしているので、セルの集積密
度を高めることができず、高々、256にビット程度の
記憶容量のものしか実現できない。これに対して、上記
実施例の場合には1ビツトが1個のトランジスタで構成
されているので、前記第9図に示す一括消去型のものと
同程度もしくはそれ以上の集積度のメモリを実現するこ
とができる。すなわち、上記実施例では8個のメモリセ
ル11について1個のスイッチ用トランジスタ16を設
ける必要があるため、1ビット当り1.125個のトラ
ンジスタが必要になり、第9図に示すものに比較して1
ビット当り0.125個のトランジスタが余計に必要に
なる。ところが、第9図に示す一括消去型のものでは各
セルを対応するビット線に接続するため1ビツト毎にコ
ンタクトを形成する必要がある。ところが、上記実施例
のメモリでは8個のセル毎にコンタクトを1個形成すれ
ばよいめで、その分だけ集積度は向上する。
In this way, the memory of the above embodiment can read and write data bit by bit and electrically erase data in byte units. Moreover, in constructing a memory cell array, each memory cell of 1al can be constructed with one nonvolatile transistor. Therefore, in the memory of this embodiment, the memory cells can be highly integrated. By the way, in conventional memories that can electrically erase data in bytes, one bit is made up of two or four transistors, so it is not possible to increase the integration density of cells, and the number of cells is 256 at most. It is only possible to realize a memory capacity on the order of bits. On the other hand, in the case of the above embodiment, since one bit is constituted by one transistor, it is possible to realize a memory with a degree of integration comparable to or higher than that of the batch erasing type shown in FIG. 9 above. can do. That is, in the above embodiment, it is necessary to provide one switching transistor 16 for eight memory cells 11, so 1.125 transistors are required per 1 bit, compared to the one shown in FIG. te1
An additional 0.125 transistors are required per bit. However, in the one-time erase type shown in FIG. 9, it is necessary to form a contact for each bit in order to connect each cell to the corresponding bit line. However, in the memory of the above embodiment, it is only necessary to form one contact for every eight cells, and the degree of integration is improved accordingly.

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
上記実施例ではデータ消去がバイト単位で行われる場合
について説明したが、これはデータ消去の際に全ての消
去選択線17に30Vの電圧を、全ての消去線15に2
5Vの電圧をそれぞれ同時に印加することにより、従来
メモリの場合と同様に全セル一括してデータ消去を行な
うことも可能である。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and that various modifications can be made. For example, in the above embodiment, a case has been described in which data erasure is performed in byte units;
By simultaneously applying a voltage of 5 V to each cell, it is also possible to erase data from all cells at once, as in the case of conventional memories.

また、データ読出し時にビット線12には1vの読出し
電圧を印加する場合について説明したが、この読出し電
圧はいわゆるソフトライ″ト現象(読出しモード時にお
ける弱い書込み)を抑制するためにはできるだけ低く設
定することが好ましい。
Furthermore, although we have explained the case where a read voltage of 1V is applied to the bit line 12 when reading data, this read voltage is set as low as possible in order to suppress the so-called soft write phenomenon (weak write in the read mode). It is preferable to do so.

さらに上記実施例において、データ調造み時に8本の行
線14のうち選択セルが接続された行線のみに10Vの
電圧を印加し、残り7本の行線には20Vの電圧を印加
する場合について説明したが、これは選択セルのフロー
ティングゲート電極に十分な量の電子が注入され、かつ
非選択セルが3極管動作するような高い電圧であればよ
い。
Furthermore, in the above embodiment, when data is adjusted, a voltage of 10 V is applied to only the row line to which the selected cell is connected among the eight row lines 14, and a voltage of 20 V is applied to the remaining seven row lines. Although the case has been described, it is sufficient that the voltage is high enough to inject a sufficient amount of electrons into the floating gate electrode of the selected cell and to cause the non-selected cell to operate as a triode.

また、上記実施例では各セルのコントロール電極及び行
線14として使用される第2図中の電極25を多結晶シ
リコンで構成する場合について説明したが、これはその
他に高融点金属シリサイド、例えばチタン・シリサイド
、モリブデン・シリサイド等や、高融点金属のみで構成
するようにしてもよい。
In the above embodiment, the electrode 25 in FIG. 2 used as the control electrode and row line 14 of each cell is made of polycrystalline silicon. - It may be composed only of silicide, molybdenum silicide, etc., or a high melting point metal.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、セルの^集積化
を損わずにバイト単位で電気的にデータ消去を行なうこ
とができる不揮発性半導体メモリを提供することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory that can electrically erase data in byte units without impairing the integration of cells.

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

第1図はこの発明の一実施例のメモリのメモリセルアレ
イ部分の等価回路図、第2図は上記第1図回路を半導体
チップ上に実現した場合の素子構造を示すパターン平面
図、第3図、第4図及び第5図はそれぞれ上記第2図素
子の一部の断面図、第6図はないし第8図はそれぞれ上
記実施例のメモリのタイミングチャート、第9図は従来
メモリのメモリセルアレイ部分の等価回路図である。 10・・・直列回路、11・・・メモリセル、12・・
・ビット線、13・・・接地線、14・・・行線、15
・・・消去線、16・・・スイッチ用のトランジスタ、
17・・・消去選択線、20・・・基板、21、21A
、 21B、 2IC,210・N+型[,22゜28
・・・コンタクトホール、23.29・・・全屈配線、
24゜25、26.27・・・電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第6図 全てのfT九良  □0■
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array portion of a memory according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a pattern plan view showing an element structure when the circuit shown in FIG. 1 is implemented on a semiconductor chip, and FIG. , FIGS. 4 and 5 are respectively cross-sectional views of a part of the device shown in FIG. 2, FIGS. 6 to 8 are timing charts of the memory of the above embodiment, and FIG. 9 is a memory cell array of a conventional memory It is an equivalent circuit diagram of a part. 10...Series circuit, 11...Memory cell, 12...
・Bit line, 13... Ground line, 14... Row line, 15
... Erasing line, 16... Transistor for switch,
17... Erase selection line, 20... Substrate, 21, 21A
, 21B, 2IC, 210・N+ type [, 22° 28
...Contact hole, 23.29...Fully bent wiring,
24°25, 26.27... Electrode. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 6 All fT Kura □0■

Claims (1)

【特許請求の範囲】  それぞれイレースゲート電極を有し電気的にデータ消
去が行われる不揮発性トランジスタからなるメモリセル
が2個以上直列接続され、各イレースゲート電極が共通
接続された直列回路と、消去時に消去電圧が印加される
消去線と、 上記直列回路の共通イレースゲート電極と上記消去線と
の間に接続されデータ消去時に選択的に導通制御される
スイッチ用のトランジスタとを具備したことを特徴とす
る不揮発性半導体メモリ。
[Scope of Claims] A series circuit in which two or more memory cells each consisting of a non-volatile transistor having an erase gate electrode and electrically erasing data are connected in series, and each erase gate electrode is commonly connected; An erase line to which an erase voltage is sometimes applied, and a switch transistor connected between the common erase gate electrode of the series circuit and the erase line and whose conduction is selectively controlled when data is erased. Non-volatile semiconductor memory.
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US07/900,509 US5245566A (en) 1987-04-24 1992-06-17 Programmable semiconductor
US08/212,828 US5812453A (en) 1987-04-24 1994-03-15 Programmable semiconductor memory
US09/134,558 US6233176B1 (en) 1987-04-24 1998-08-14 Programmable semiconductor memory array having series-connected memory cells
US09/835,521 US6434043B2 (en) 1987-04-24 2001-04-17 Programmable semiconductor memory array having series-connected memory
US10/118,335 US6728139B2 (en) 1987-04-24 2002-04-09 Programmable semiconductor memory
US10/771,320 US20040156236A1 (en) 1987-04-24 2004-02-05 Programmable semiconductor memory

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