JPS6345862A - 半導体不揮発性メモリ - Google Patents
半導体不揮発性メモリInfo
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- JPS6345862A JPS6345862A JP18991786A JP18991786A JPS6345862A JP S6345862 A JPS6345862 A JP S6345862A JP 18991786 A JP18991786 A JP 18991786A JP 18991786 A JP18991786 A JP 18991786A JP S6345862 A JPS6345862 A JP S6345862A
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- Japan
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- channel
- gate electrode
- insulating film
- drain
- gate insulating
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- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Non-Volatile 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はM I S (Metal In5ulat
er Se+l1icon−ductor)構造の浮遊
ゲート型不揮発性メモリに関する。
er Se+l1icon−ductor)構造の浮遊
ゲート型不揮発性メモリに関する。
この発明は、浮遊ゲート電極端からドレイン領域におけ
る半導体基板表面にチャネルを設け、このチャネルの導
電状態と浮遊ゲート電極の電位を同−の制御ゲート電極
でコントロールすることにより、保持特性を改善した高
集積可能な半導体不揮発性メモリである。
る半導体基板表面にチャネルを設け、このチャネルの導
電状態と浮遊ゲート電極の電位を同−の制御ゲート電極
でコントロールすることにより、保持特性を改善した高
集積可能な半導体不揮発性メモリである。
従来の書込み効率が高く、低電圧書込み可能な半導体不
揮発性メモリの構造断面図を第2図に示す。P型基板1
の表面近傍に設けられたN°形のソース領域2及びドレ
イン領域3との間に、選択ゲート絶縁膜5を介して選択
ゲート電極6により制御される第1チャネル1)と、注
入ゲート絶縁膜7を介して浮遊ゲート電極10により制
御される第2チャネル12が構成されている。さらに浮
遊ゲート型i10は層間絶縁膜9を介して制御ゲート電
極8と容量結合されている。
揮発性メモリの構造断面図を第2図に示す。P型基板1
の表面近傍に設けられたN°形のソース領域2及びドレ
イン領域3との間に、選択ゲート絶縁膜5を介して選択
ゲート電極6により制御される第1チャネル1)と、注
入ゲート絶縁膜7を介して浮遊ゲート電極10により制
御される第2チャネル12が構成されている。さらに浮
遊ゲート型i10は層間絶縁膜9を介して制御ゲート電
極8と容量結合されている。
このメモリの動作原理を節単に説明する。まず制御ゲー
ト電極8に書込み電圧Vw(4〜8V)を印加し、浮遊
ゲート電極10の電位を上げ第2チャネル12をオン(
強反転状態)させる0選択ゲート電極6には第1チャネ
ルのしきい値電圧(Vysc )より僅かに(061〜
0.2V)高い電圧Vyss’)を印加する。この状態
でドレイン3に書込み信号(5■)が印加されると、チ
ャネル電流が流れ、第1チャネル1)と第2チャネル1
2間の電位差でキャリアが加速されホットエレクトロン
を発生し、薄い注入ゲート絶縁膜7を飛び越して浮遊ゲ
ート電極lO中に注入され、書込みが行われる。消去は
、紫外線消去法あるいは、消去電極を設けFowler
−Nordheii+電流を利用したトンネル電流消去
法により行う。
ト電極8に書込み電圧Vw(4〜8V)を印加し、浮遊
ゲート電極10の電位を上げ第2チャネル12をオン(
強反転状態)させる0選択ゲート電極6には第1チャネ
ルのしきい値電圧(Vysc )より僅かに(061〜
0.2V)高い電圧Vyss’)を印加する。この状態
でドレイン3に書込み信号(5■)が印加されると、チ
ャネル電流が流れ、第1チャネル1)と第2チャネル1
2間の電位差でキャリアが加速されホットエレクトロン
を発生し、薄い注入ゲート絶縁膜7を飛び越して浮遊ゲ
ート電極lO中に注入され、書込みが行われる。消去は
、紫外線消去法あるいは、消去電極を設けFowler
−Nordheii+電流を利用したトンネル電流消去
法により行う。
このようなソース側に選択ゲート電極6を持つ浮遊ゲー
ト型メモリでは、ドレインには信号線Qが接続され、電
源電圧VDn(5V)あるいはグランド電位のいずれか
の状態にある。浮遊ゲート電極10に電子が注入された
状態でドレインにV、が長い時間印加されると、浮遊ゲ
ート電極10中の電子がFo@1er−Nordhei
+a電流機構によりドレインにリークしてしまい保持特
性が悪くなる。最も簡単な対策として、ドレイン側に絶
縁用トランジスタを直列に接続し、保持状態ではこのト
ランジスタをオフし、ドレインに5■がかからないよう
にすれば良いが、セル面積が大きくなることと書込み時
のドレイン電圧がこのトランジスタの電圧降下分だけ低
くなるという問題がある。
ト型メモリでは、ドレインには信号線Qが接続され、電
源電圧VDn(5V)あるいはグランド電位のいずれか
の状態にある。浮遊ゲート電極10に電子が注入された
状態でドレインにV、が長い時間印加されると、浮遊ゲ
ート電極10中の電子がFo@1er−Nordhei
+a電流機構によりドレインにリークしてしまい保持特
性が悪くなる。最も簡単な対策として、ドレイン側に絶
縁用トランジスタを直列に接続し、保持状態ではこのト
ランジスタをオフし、ドレインに5■がかからないよう
にすれば良いが、セル面積が大きくなることと書込み時
のドレイン電圧がこのトランジスタの電圧降下分だけ低
くなるという問題がある。
一方、ドレインの不純物濃度を低くすると薄い酸化膜中
の電界強度を緩和させることができるので、従来は第2
図に示すようなN−ドレイン領域4を設けたL D D
(Lightly Doped Drain)構造を
採用することにより保持特性を改善している(神谷、小
島、田中、林rLDD構造による不揮発性メモリの保持
特性の改良」第31回応用物理学関係連合講演会予稿集
I P −B−13,1984年)。
の電界強度を緩和させることができるので、従来は第2
図に示すようなN−ドレイン領域4を設けたL D D
(Lightly Doped Drain)構造を
採用することにより保持特性を改善している(神谷、小
島、田中、林rLDD構造による不揮発性メモリの保持
特性の改良」第31回応用物理学関係連合講演会予稿集
I P −B−13,1984年)。
しかし、LDD構造のN−ドレイン領域4の不純物濃度
を下げすぎると、ドレイン抵抗が高(なり、書込み時に
、ドレイン領域での電位降下により書込み効率が低下し
たり、続出し時のドレイン電流が制限される等により設
計が難しいという問題があった。
を下げすぎると、ドレイン抵抗が高(なり、書込み時に
、ドレイン領域での電位降下により書込み効率が低下し
たり、続出し時のドレイン電流が制限される等により設
計が難しいという問題があった。
この発明は、上述の点に鑑みなされたもので、浮遊ゲー
ト電極端からドレインにかけてチャネルを設け、制御ゲ
ート電極によりこのチャネルの導電状態を制御するもの
である。
ト電極端からドレインにかけてチャネルを設け、制御ゲ
ート電極によりこのチャネルの導電状態を制御するもの
である。
浮遊ゲート電極とドレインが絶縁用チャネルによって電
気的に分離されるので、浮遊ゲート電極からのトンネル
リーク電流を抑えることができ、保持特性が改善される
。
気的に分離されるので、浮遊ゲート電極からのトンネル
リーク電流を抑えることができ、保持特性が改善される
。
第1図に、この発明の実施例である不揮発性メモリの構
造断面図を示す、第2図のLDD構造のメモリと比較し
てN−ドレイン領域4の代わりに、分離ゲート絶縁膜1
4と制御ゲート電極8より成る第3チャネル13を形成
している点が異なる。制御ゲート電極8は層間絶縁膜9
を介して浮遊ゲート電極と容量結合している。第1図の
この発明の実施例のセル面積は、制御ゲートをオーバー
ランプさせるだけなので、第2図の従来のLDD構造の
セル面積とほとんど同じである。
造断面図を示す、第2図のLDD構造のメモリと比較し
てN−ドレイン領域4の代わりに、分離ゲート絶縁膜1
4と制御ゲート電極8より成る第3チャネル13を形成
している点が異なる。制御ゲート電極8は層間絶縁膜9
を介して浮遊ゲート電極と容量結合している。第1図の
この発明の実施例のセル面積は、制御ゲートをオーバー
ランプさせるだけなので、第2図の従来のLDD構造の
セル面積とほとんど同じである。
この発明の不揮発性メモリは第1チャネルと第3チャネ
ルのしきい値電圧により3つの型がある。
ルのしきい値電圧により3つの型がある。
すなわち、第1.第3チャネルともエンハンスメント形
の場合と、第1チャネルがエンハンスメント形で第3チ
ャネルがデプリーション形の場合と、第1チャネルがデ
プリーション形で第3チャネルがエンハンスメント形の
場合である。
の場合と、第1チャネルがエンハンスメント形で第3チ
ャネルがデプリーション形の場合と、第1チャネルがデ
プリーション形で第3チャネルがエンハンスメント形の
場合である。
従来とこの発明の3つの実施例について、書込み/続出
し時のバイアスパルスのタイムチャートの一例を第3図
fat〜[d+に示す。
し時のバイアスパルスのタイムチャートの一例を第3図
fat〜[d+に示す。
第3図ialは従来のLDD構造のもので、通常動作(
WORK)時は選択ゲート電極(略号SG)及び制御ゲ
ート電極(略号CG)はグランド電位でドレインには5
■あるいはQVの書込み信号Qが印加されている。書込
み時(WRITE)時は選択ゲート電極に第1チャネル
のしきい値電圧よりわずかに高い電圧vTS ’ G
%制御ゲート電極に書込み電圧V。を印加する。Q−H
(5V)の場合はチャネル電流が流れ、浮遊ゲート電極
中に電子が注入される。Q−L (OV)の場合は、チ
ャネル電流が流れず電子の注入が行われない、書込み後
の通常動作時にQ=Hの状態で長い時間ドレインに5■
がかかると、浮遊ゲート電極中の電子がドレインにリー
クする。電源切断(POWER0FF)後の読出しくR
ECALL)は選択ゲート電極に5■を印加し、第1チ
ャネルを完全にオン状態とする。制御ゲート電極はグラ
ンド電位とし、浮遊ゲート電極中に電子が注入されてい
れば、第2チャネルはオフ状態なのでドレインの電位が
上がってもドレイン電流は流れない。電子が注入されて
いなければ、第2チャネルはオン状態なので、ドレイン
電流が流れる。
WORK)時は選択ゲート電極(略号SG)及び制御ゲ
ート電極(略号CG)はグランド電位でドレインには5
■あるいはQVの書込み信号Qが印加されている。書込
み時(WRITE)時は選択ゲート電極に第1チャネル
のしきい値電圧よりわずかに高い電圧vTS ’ G
%制御ゲート電極に書込み電圧V。を印加する。Q−H
(5V)の場合はチャネル電流が流れ、浮遊ゲート電極
中に電子が注入される。Q−L (OV)の場合は、チ
ャネル電流が流れず電子の注入が行われない、書込み後
の通常動作時にQ=Hの状態で長い時間ドレインに5■
がかかると、浮遊ゲート電極中の電子がドレインにリー
クする。電源切断(POWER0FF)後の読出しくR
ECALL)は選択ゲート電極に5■を印加し、第1チ
ャネルを完全にオン状態とする。制御ゲート電極はグラ
ンド電位とし、浮遊ゲート電極中に電子が注入されてい
れば、第2チャネルはオフ状態なのでドレインの電位が
上がってもドレイン電流は流れない。電子が注入されて
いなければ、第2チャネルはオン状態なので、ドレイン
電流が流れる。
このように、浮遊ゲート電極中への電子の注入の有無に
対応したドレイン電流の変化により読出しが行われる。
対応したドレイン電流の変化により読出しが行われる。
第3図(blは、この発明の第1.第3チャネルが共に
エンハンスメント形の場合で、書込み時のバイアスパル
スは従来と同じである。読出し時は、第3チャネルのし
きい値電圧v tcsより065V程度高い電圧VtC
′。を制御ゲート電極に印加し、第3チャネルをオンさ
せている。書込み、読出し時以外は制御ゲート電極はグ
ランド電位なので第2チャネルのドレイン側に5vが印
加されることはない。
エンハンスメント形の場合で、書込み時のバイアスパル
スは従来と同じである。読出し時は、第3チャネルのし
きい値電圧v tcsより065V程度高い電圧VtC
′。を制御ゲート電極に印加し、第3チャネルをオンさ
せている。書込み、読出し時以外は制御ゲート電極はグ
ランド電位なので第2チャネルのドレイン側に5vが印
加されることはない。
第3図(C1は、この発明の第1チャネルがエンハンス
メント形で第3チャネルがデプリーションの場合である
。書込み、読出し時のバイアスパルスは従来と全く同じ
であるが、書込み時に第3チャネルが完全にオン状態に
なるので、ドレインでの電位降下は従来のものより小さ
くできる。保持特性は第3チャネルのデプレッション抵
抗により薄い酸化膜にかかる電界を緩和するので従来の
LDD構造のものとほぼ同じである。
メント形で第3チャネルがデプリーションの場合である
。書込み、読出し時のバイアスパルスは従来と全く同じ
であるが、書込み時に第3チャネルが完全にオン状態に
なるので、ドレインでの電位降下は従来のものより小さ
くできる。保持特性は第3チャネルのデプレッション抵
抗により薄い酸化膜にかかる電界を緩和するので従来の
LDD構造のものとほぼ同じである。
第3図+dlはこの発明の第1チャネルがデプリーショ
ン形で第3チャネルがエンハンスメント形の場合である
。第1チャネルのしきい値によりチャネル電流が決まる
ので、書込み時のvvss ′という駆動パルスが不
要である。読出し時の動作は第3図中)と同様である。
ン形で第3チャネルがエンハンスメント形の場合である
。第1チャネルのしきい値によりチャネル電流が決まる
ので、書込み時のvvss ′という駆動パルスが不
要である。読出し時の動作は第3図中)と同様である。
パルス用の定電位源としてはV TSG ′の方がV
?eG ′より高い電圧精度が必要なのでVtS。′
が不要となれば周辺回路とじては大幅に簡略化できる。
?eG ′より高い電圧精度が必要なのでVtS。′
が不要となれば周辺回路とじては大幅に簡略化できる。
以上述べた通り、この発明の第3チャネルを設は制御3
1Iゲート電掻で制御することにより、セル面積を増加
させることなく、保持特性の改善、ドレイン電圧降下の
低減、あるいは、周辺回路の簡略化の効果がある。
1Iゲート電掻で制御することにより、セル面積を増加
させることなく、保持特性の改善、ドレイン電圧降下の
低減、あるいは、周辺回路の簡略化の効果がある。
第1図はこの発明の分離チャネルを用いた不揮発性メモ
リの構造断面図、第2図は従来のLDDを用いた不揮発
性メモリの構造断面図、第3図は書込み/続出し時のバ
イアスパルスのタイムチャートを示す。 1・・・P基板 2・・・N°ソース領域3・・・
No ドレイン領域 4・・・N−ドレイン領域 5・・・選択ゲート絶縁膜 6・・・選択ゲート電極 7・・・注入ゲート絶縁膜 8・・・制御ゲート電極 9・・・層間絶縁膜 lO・・・浮遊ゲート電極 1)・・・第1チ中ネル 12・・・第2チャネル 13・・・第3チャネル 14・・・分離ゲート絶縁膜 以上 出 願 人 新技術開発事業団 工業技術院長 セイコー電子工業株式会社 指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所所長弁II
IIIすマキルと用いに不揮発狂メモリの構ミ眸面図第
1図 従来のLDDε用いは奎揮火牙生メ七すの構造断面図
゛第2図
リの構造断面図、第2図は従来のLDDを用いた不揮発
性メモリの構造断面図、第3図は書込み/続出し時のバ
イアスパルスのタイムチャートを示す。 1・・・P基板 2・・・N°ソース領域3・・・
No ドレイン領域 4・・・N−ドレイン領域 5・・・選択ゲート絶縁膜 6・・・選択ゲート電極 7・・・注入ゲート絶縁膜 8・・・制御ゲート電極 9・・・層間絶縁膜 lO・・・浮遊ゲート電極 1)・・・第1チ中ネル 12・・・第2チャネル 13・・・第3チャネル 14・・・分離ゲート絶縁膜 以上 出 願 人 新技術開発事業団 工業技術院長 セイコー電子工業株式会社 指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所所長弁II
IIIすマキルと用いに不揮発狂メモリの構ミ眸面図第
1図 従来のLDDε用いは奎揮火牙生メ七すの構造断面図
゛第2図
Claims (4)
- (1)第1導電型の半導体基板表面部分に互いに間隔を
おいて設けられ、前記第1導電型と異なる第2導電型の
ソース及びドレイン領域と、前記ソース領域から前記ド
レイン領域にかけて直列に接続して設けられた第1から
第3のチャネル領域と、前記第1チャネル上に設けられ
た選択ゲート絶縁膜と、前記第2チャネル上に設けられ
た注入ゲート絶縁膜と、前記第3チャネル上に設けられ
た分離ゲート絶縁膜と、前記注入ゲート絶縁膜上に設け
られた浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極上の層間
絶縁膜と、前記選択ゲート絶縁膜上に設けられた選択ゲ
ート電極と、前記浮遊ゲート電極上から前記分離ゲート
絶縁膜上にかけて設けた制御ゲートから成る半導体不揮
発性メモリ。 - (2)前記第1チャネルがエンハンスメント形で、前記
第3チャネルがデプリーション形であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体不揮発性メモリ。 - (3)前記第1チャネルがデプリーション形で、前記第
3チャネルがエンハンスメント形であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体不揮発性メモリ。 - (4)前記第1チャネルと前記第3チャネルがエンハン
スメント形であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体不揮発性メモリ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18991786A JPS6345862A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 半導体不揮発性メモリ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18991786A JPS6345862A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 半導体不揮発性メモリ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6345862A true JPS6345862A (ja) | 1988-02-26 |
JPH0451072B2 JPH0451072B2 (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=16249371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18991786A Granted JPS6345862A (ja) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | 半導体不揮発性メモリ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6345862A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5053841A (en) * | 1988-10-19 | 1991-10-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory |
US5394360A (en) * | 1990-07-06 | 1995-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Non-volatile large capacity high speed memory with electron injection from a source into a floating gate |
US5422504A (en) * | 1994-05-02 | 1995-06-06 | Motorola Inc. | EEPROM memory device having a sidewall spacer floating gate electrode and process |
JP2006191049A (ja) * | 2004-12-30 | 2006-07-20 | Samsung Electronics Co Ltd | 不揮発性記憶素子、その製造方法及び動作方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51147928A (en) * | 1975-06-13 | 1976-12-18 | Nec Corp | Non-volatile semiconductor memory |
JPS5292668U (ja) * | 1975-12-31 | 1977-07-11 | ||
JPS61265869A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-25 | ザイコ−ル・インコ−ポレ−テツド | 電気的に変更可能な不揮発性フローティングゲートデバイス及び集積回路メモリデバイス |
-
1986
- 1986-08-13 JP JP18991786A patent/JPS6345862A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51147928A (en) * | 1975-06-13 | 1976-12-18 | Nec Corp | Non-volatile semiconductor memory |
JPS5292668U (ja) * | 1975-12-31 | 1977-07-11 | ||
JPS61265869A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-25 | ザイコ−ル・インコ−ポレ−テツド | 電気的に変更可能な不揮発性フローティングゲートデバイス及び集積回路メモリデバイス |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5053841A (en) * | 1988-10-19 | 1991-10-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory |
US5394360A (en) * | 1990-07-06 | 1995-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Non-volatile large capacity high speed memory with electron injection from a source into a floating gate |
US5422504A (en) * | 1994-05-02 | 1995-06-06 | Motorola Inc. | EEPROM memory device having a sidewall spacer floating gate electrode and process |
US5494838A (en) * | 1994-05-02 | 1996-02-27 | Motorola, Inc. | Process of making EEPROM memory device having a sidewall spacer floating gate electrode |
JP2006191049A (ja) * | 2004-12-30 | 2006-07-20 | Samsung Electronics Co Ltd | 不揮発性記憶素子、その製造方法及び動作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0451072B2 (ja) | 1992-08-18 |
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