TW201443898A - 非揮發性記憶體電路 - Google Patents

Abstract

[課題]提供提升寫入效率的能在低電壓寫入的記憶體電路。[解決手段]藉由被連接於P通道型非揮發性記憶體元件之控制閘極之由兩個電阻體所構成之電阻分壓器，和與上述兩個電阻體並聯連接之兩個開關電晶體，進行控制閘極之電位之調整，使於寫入時，浮動閘極之電位成為記憶體單元之臨界值附近，依此P通道型非揮發性記憶體元件藉由浮動閘之電位成為記憶體單元之臨界值附近，夾止點-汲極間之電場變強，容易產生熱載體，寫入效率變高，能在低電壓寫入。

Description

非揮發性記憶體電路

本發明係關於可電性地進行寫入、讀出之非揮發性記憶體電路。

所知的有具備可藉由記憶體進行修整之分洩電阻電路的半導體積體電路。以往，分洩電阻器之調整係使用利用雷射光等機械性地切斷與分洩電阻器並列而形成之熔絲的手法。因此，分洩電阻器之修整只能在組裝於封裝體之前進行。另外，當分洩電阻器之修整使用記憶體之時，即使在組裝後也可電性修整，就以代表性之效果而言，可舉出下述兩點。

1.因能在封裝體之狀態下進行修整並出貨，故能對應於客戶要求的短交期。

2.由於可以進行也包含封裝體組裝時所產生的導致封裝體之位移的修整，故可成為高精度化。

通常，若分洩電阻器之修整進行一次修整時，因不需要重寫資訊，故就以修整用之記憶體而言，紫外線消去型 非揮發性EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)當作OTP(One Time Programmable)記憶體被使用。再者，分洩電阻器之修整用之記憶體因與記憶體IC不同，記憶體容量少量即可，故當比起記憶體IC時，不會被要求記憶體單元之高積體化或高速動作。因此，就以修整用之記憶體所要求之代表性課題而言，則有用以控制記憶體之周邊電路的縮小化、低電壓動作化、既有之製造工程之活用等。

就以以往之紫外線消去型非揮發性EPROM而言，所知的有使用熱載體而進行資訊之寫入的非揮發性EPROM。尤其在現在使用熱載體而進行資訊之寫入的非揮發性記憶體，係以N通道型非揮發性EPROM為主流。就以理由之一，該可舉出N通道型非揮發性EPROM之一方比起P通道型EPROM，動作速度較快。

但是，分洩電阻器之修整用之記憶體，如上述般，因為容量少，並且於修整時當一次被寫入時，不需要重寫資訊，故即使比起記憶體IC，動作速度慢，也不會造成問題。再者，由於P通道型EPROM不施加會在基板-汲極間產生突崩潰之高電位，以比較低電壓產生DAHE(Drain Avalanche Hot Electron)，注入至浮動閘，依此可以使臨界電壓變化且進行寫入，故亦可想像分洩電阻器之修整用之記憶體以P通道型非揮發性EPROM之一方較適合。

使用圖3所示之剖面圖說明使用以往之熱載體而進行資訊之寫入的P通道型非揮發性EPROM之構造。

在圖3中，沿著選擇性地形成元件分離區域9之P型半導體基板7之一主面，形成有N型井8。在上述N型井8內，藉由使高濃度之P型之雜質擴散，形成源極區域10及汲極區域11。在形成有上述源極區域10及上述汲極區域11的基板上，隔著閘極氧化膜12，形成有浮動閘13。在上述浮動閘13上，隔著上述第二絕緣膜14形成控制閘極15，構成以往之非揮發性EPROM。在此，電極配線之後(金屬配線或保護膜)之構造，因與一般的半導體裝置相同，故省略詳細說明。

在以往之非揮發性EPROM中，為了產生注入於浮動閘之熱載體，於寫入時必須對汲極和控制閘極施加高的電壓。如同也在上述修整用之記憶體所要求課題中敘述般，當寫入時之電壓高時，必須使周邊電路高耐壓化，為了實現高耐壓，元件構造變得複雜，有面積擴大或工程數增大之問題。因此，要求動作電壓之低電壓化。但是，當使寫入電壓低電壓化時，因低動作電壓，使得有熱載體之產生效率下降，寫入時間或消去時變長之課題。因此，被要求提升在低電壓動作的寫入特性。

就以提升寫入特性之手段而言，揭示有藉由在浮動閘上面設置凹凸，增大浮動閘和控制閘極間之電容，提高浮動閘之電位，提高寫入特性之技術(參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平05-55605號公報

[專利文獻2]日本特開2001-257324號公報

但是，在專利文獻1所記載之手法中，於提升寫入特性之時，雖然對N通道型EPROM確實可提升寫入特性，具有效果，但是對P通道型EPROM無效果。

至今，P通道型EPROM也與N通道型EPROM相同，於寫入時，對汲極及控制閘極施加高電壓(例如參考專利文獻2)，但是最適合於P通道型EPROM之寫入之浮動閘電壓，因在記憶體元件之臨界值附近，故在P通道型EPROM，即使於寫入時提高浮動閘電壓，也無法達到提升寫入特性。

於是，本發明之目的在於提供提升寫入效率，可在低電壓進行資料寫入的P通道型EPROM電路。

在本發明中，為了達成上述目的，使用下述手段。

藉由被連接於P通道型EPROM控制閘極之由兩個電阻體所構成之電阻分壓器，和與上述兩個電阻體並聯連接的兩個開關電晶體，進行控制閘極之電位調整，使於寫入時，浮動閘之電位成為記憶體單元之臨界值附近。

藉由上述手法，P通道型非揮發性記憶體元件藉由浮 動閘極之電位成為記憶體單元之臨界值附近，夾止點-汲極兼之電場變強，容易產生熱載體，依此提升寫入效率，可在低電壓寫入。

若藉由本發明，在非揮性記憶體電路中，使用被連接於P通道型EPROM之控制閘極的由兩個電阻體所構成之電阻分壓器，和與上述兩個電阻體並聯連接之兩個開關電晶體，進行控制閘極之電位調整，使於寫入時，浮動閘之電位成為記憶體單元之臨界值附近，依此提供藉由浮動閘之電位成為記憶體單元之臨界值附近，提升寫入效果，可在低電壓進行資料寫入的非揮發性記憶體電路。

1‧‧‧P通道型非揮發性記憶體元件

2‧‧‧第一電阻體

3‧‧‧第二電阻體

4‧‧‧電阻分壓器

5‧‧‧P通道型開關電晶體

6‧‧‧N通道型開關電晶體

V5‧‧‧P通道型開關電晶體之閘極輸入電位

V6‧‧‧N通道型開關電晶體之閘極輸入電位

7‧‧‧P型半導體基板

8‧‧‧N型井

9‧‧‧元件分離區域

10‧‧‧源極區域

11‧‧‧汲極區域

12‧‧‧閘極氧化膜

13‧‧‧浮動閘

14‧‧‧第二絕緣膜

15‧‧‧控制閘極

圖1為表示為本發明之實施型態之非揮發性記憶體電路之概要的概略圖。

圖2為表示為本實施型態之非揮發性記憶體電路內之各電位關係的表。

圖3為表示以往之P通道型EPROM之構造的剖面圖。

以下，針對本發明之實施型態予以詳細說明。

圖1為表示本發明之實施型態的非揮發性記憶體電 路。使用圖1，說明本發明之非揮發性記憶體電路。

在本實施型態中，如圖1所示般，在具有與浮動閘及浮動閘電容性地耦合之控制閘極之P通道型非揮發性記憶體元件1之控制閘極，連接有對電源電壓和接地電壓之間的電壓差進行分壓的以第一電阻體2及第二電阻3所構成之電阻分壓器4之分壓輸出，和與上述第一電阻體2並聯連接之P通道型開關電晶體5，和與上述第二電阻體3並聯連接之N通道型開關電晶體6。

接著，說明本實施型態之非揮發性記憶體電路之動作。

將上述第一電阻體2之電阻值設為R2，將上述第二電阻體3之電阻值設為R3。再者，將上述P通道型開關電晶體5之閘極輸入電位設為V5，將上述N通道型開關電晶體6之閘極輸入電位設為V6，將控制閘極之電位設為Vcg。

圖2表示各電位之關係。藉由於寫入時，使上述P通道型開關電晶體之閘極輸入電位成為V5=High，使上述N通道型開關電晶體之閘極輸入電位成為V6=Low，當將Vss設為0V時，在上述電阻分壓器之兩端施加Vdd。

因此，上述控制閘極之電位Vcg係由上述第一電阻體2之電阻值R1，和上述第二電阻體3之電阻值R2之電阻分壓比來決定。此時之上述控制閘極之電位Vcg如式(1)所示。

再者，此時之浮動閘之電位Vfg與記憶體單元之CR(電容耦合比)呈比例，如式(2)所示般。

P通道型非揮發性記憶體元件係浮動閘之電位成為被紫外線消去之狀態之臨界電壓附近之時，因夾止點-汲極間之電場變得最強，最易產生熱載體之條件，故如式(2)所示，以浮動閘之電位Vfg成為被紫外線消去之狀態之臨界電壓附近之方式，設定上述電阻值R1及上述電阻值R2。藉由浮動閘之電位Vfg被調整至紫外線消去之狀態的臨界電壓附近，提升寫入特性。

接著，寫入時及保持狀態(電源被接通，但是並無寫入或讀出之狀態)時，藉由使上述P通道型開關電晶體之閘極輸入電位V5=Low，使上述N通道型開關電晶體之閘極輸入電位V6=Low，成為P通道型非揮發性記憶體元件之控制閘極之電位Vcg=Vdd。依此，與以往之P通道型非揮發性記憶體元件相同，可以判定“1”、“0”。

針對上述CR(電容耦合比)，於考慮讀出、保持狀態之時之錯誤寫入特性之時，以大為理想，因與本實施型態無直接關係，故並不特別加以限制。

再者，雖然將本實施型態之開關電晶體設為P通道型 開關電晶體5及N通道型開關電晶體6，但是若為構築同樣之電位關係者，即使使用不同手段亦可。

本實施型態之最大特徵在於藉由上述電阻分壓器，和與上述電阻分壓器並聯連接之開關電晶體，控制P通道型非揮發性記憶體元件之控制閘極電位Vcg及浮動閘電位Vfg。因此，針對在本實施型態中說明之外的電路，對詳細動作或構成不加以限制。

以上為本實施型態之非揮發性記憶體電路。

藉由以上所說明之本實施型態可以取得下述般之效果。

藉由調整被連接於P通道型非揮發性記憶體單元之控制閘極之兩個電阻體所構成電阻分壓器，和與上述電阻分壓器之兩個各電阻體並聯連接之兩個開關電晶體，使P通道型非揮發性記憶體元件之浮動閘之電位Vfg成為P通道型非揮發性記憶體元件之臨界電壓附近，依此在P通道型非揮發性記憶體元件，夾止點-汲極間之電場成為最強，成為最容易產生熱載體之條件，可提升寫入效率。因此，可以提供提升能夠在低電壓的資料寫入的非揮發性記憶體電路。

1‧‧‧P通道型非揮發性記憶體元件

2‧‧‧第一電阻體

3‧‧‧第二電阻體

4‧‧‧電阻分壓器

5‧‧‧P通道型開關電晶體

6‧‧‧N通道型開關電晶體

V5‧‧‧P通道型開關電晶體之閘極輸入電位

V6‧‧‧N通道型開關電晶體之閘極輸入電位

Claims (2)

1. 一種非揮發性記憶體電路，其特徵為具有：非揮發性記憶體單元，其具有浮動閘，和與上述浮動閘電容耦合之控制閘極；由第一電阻體及第二電阻所構成之電阻分壓器的分壓輸出，其係被連接於上述控制閘極，對電源電壓和接地電壓之間的電壓差進行分壓；與上述第一電阻體並聯連接的第一開關；和與上述第二電阻體並聯連接的第二開關，控制上述第一開關及上述第二開關，使於寫入時，上述控制閘極之電壓成為上述分壓輸出之電壓，在讀出時及保持狀態中，上述控制閘極之電壓成為上述電源電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之非揮發性記憶體電路，其中以於上述寫入時被供給至上述控制閘極之電壓，成為被紫外線消去之狀態的上述非揮發性記憶體元件之臨界值附近之方式，選擇上述第一電阻體及上述第二電阻體之電阻值。