TW411468B - Non-volatile semiconductor device - Google Patents

Description

五'發明說明（1) -- [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種可實行穩定寫入動作的非揮發性半 導體記憶裝置。 [以往之技術] 在電氣式可除拭可程式僅讀記憶體（Electr icaUy Erasable pr0grammable R〇M，以後簡稱為EEpR〇M)中用 具有浮動閘極與控制閘極之雙重閘極構造之電晶體來形成 π己隐細胞在該種雙重閘極構造之記憶細胞電晶體時，將 發生在浮動閘極之汲極領域侧所發生的熱電子向源極侧加 速並將（P-2)該加速電子之一部分注入於浮動閘極來實 打資料之寫入。然後，檢測出對浮動閘極有無注入電荷所 致之記憶細胞電晶體之動作特性之差，換言之以檢測出 臨界值之變化來實行資料之讀出。 =3圖係顯示具有雙重閘極構造之記憶體細胞電晶體 之置之構成之電路囷。I該圖中，係顯示將 "己叫1細胞配置成為4行Χ 1列的情形而省略列選擇之電 路°己隐體細胞電晶體1具有電氣式獨立之浮動閘極及其 二部Α重疊於浮動閘極之控制閘帛。該記憶體細胞電晶體 ' *施加於控制閘極之電位而ΟΝ/OFF者，係相應於蓄存 ::閘極之電街之量而變動其臨界值。字線2係對應於 憶體細胞電晶體^ .^ H ^ 之各仃而配置，分別連接於各記憶體 細胞電晶體1之控制貼 曰撕， , 制閘極。位元線3係對應於記憶體細胞電 晶體1之列而配置，夂扣比_ 接之同時，連接於做體細胞電晶體1之汲極為共同連 、做為電流控制元件之電晶體5。源極線4

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11 ί & 胞電晶艘1之間，共同連接各記憶體 格2晶體1之源極。該源極線4係在寫入動作時，對各記 胞電a曰體1供給寫入電位Vp。電流控制電晶體5係連 二立7線3與接地點之間，相應施加於閘極的電位Vc i而 =制從位元線3向接地點流出的寫人電流。。換言之，在 二=Ϊ作時對源極線4施加寫入電位Vp，而當位元線3介 Γ ^ ^制電晶體5而接地時，通過在選擇狀態之記憶體 二 明體1而有寫入電流i p流動。電流控制電晶體5係控 寫入，流ip之量使之維持成為一定行選擇電路6係 ’於各字線2，將根據低位址情報所形成之行選擇訊號 至LS4供給於各字線2。該行選擇訊號LS1至LS4係對選 擇時鐘4c反應，選擇性地活性化其4行之字線2當争之任 何—條，而將連接於活性化的字線2的記憶體細胞電晶體1 f控制閘極予以ON。又，在要配置複數列的記憶體細胞電 BS體1時’係構成為根據列位址情報來選擇所要的列。因 此，複數之記憶體細胞電晶體丨内之一個將為按低位址情 報所選擇而連接於位元線3。 選擇時鐘4c係同步於位址情報之切換之時序而生成 者；如第4圖所示，設定切換位址情報之第1之期間ρι及對 記憶體細胞電晶體i實行寫入之第2之期間p2。在第}之期 間P1時’於完成位址情報之切換為止之期間内，行選擇訊 號LSI至LS4將使所有記憶體細胞電晶體1之控制閘極成為 非選擇。在該期間内’位元線3為在電性方面成為浮動狀 態’可保持到該時為止之電位。在第2之期間P2時，按照

^11468 五、發明說明（3) ~ 切換完成的位址情報，上升行選擇訊號LS1至134中之任何 一個而選擇記憶體細胞電晶體1中之一個。經選擇特定之" 記憶體細胞電晶體1之後，通過該記憶體細胞電晶體1， 寫入電流ip從源極線4向位元線3之一方流動。該時，位-線3之電位VBL為，因有寫入電流i p流動的關係而慢慢地 升，經過了預定時間之後，成為由記憶體細胞電 =制電晶體5之驅動能力之比所決定之預定之電：而 構疋之。 4 [發明所欲解決之問題] J記憶體細胞電晶體i中， 1£>之值及寫入電流ip流動的時間等來決定寫入番寫入電流 定對浮動開極之電荷之寸入：間等來決疋寫入*，亦即決 寫入動作，需要正確地控。為了要實行穩定之 期間中要保持寫入電位“c:間之同時，在該 然而，如第4圖所厂、，、寫電流lp為一定為宜。 地電位附近之狀態不’以位元線3之電位VBL下降至接 4與位元線3之間之電位^二入動作時，在開始時因源極線 體1内流動的寫入電流丨 大的關係，在記憶體細胞電晶 ip之暫時性的增加為有暫時性的增加。該種寫入電流 作為不穩定，使寫入量2圮憶體細胞電晶體丨之寫入動 時或使記憶體細胞 句句。尤其是用低電盤驅動裝 均勻容易導致寫入錯^體1記憶多值資料時，寫入量之不 本發明之目的， 的寫入者。 在於對記憶體細胞電晶體可實行穩定

3 1 〇 34 5 ' $ 6頁 五 脊明說明（4) [解決問題的手段] 本發明係為解決上述問題所成；其特徵為· 具備有： ” · 極之立的浮動㈣，相應蓄存於該浮動閘 之電荷之量而使0Ν電阻值變化之記憶體細胞電晶體及， 晶體Ϊ有與上述記憶體細胞電晶體相同構造的虛擬細胞電 連接於上述記憶體細胞電晶體及上述虛擬細胞電晶體 之汲極之位元線及， 連接於上述位元線之電流控制元件； 一而在第1之期間内，使上述位元線介由上述電流控制 凡件而連接於第1之電位之同時， 介由上述虛擬細胞電晶體而連接於第2之電位而使上 述位元線預充電成為預定之電位， _而在第2之期間内’使上述位元線介由上述電流控制 =件連接於第1之電位之同時，介由上述記憶體細胞電晶 而連接於第2之電位而對上述記憶體細胞電晶體流通以 罵入電流者。 根據本發明，在第1之期間内將位元線預充電之 連續肖第㈣間實行寫入動作的關係、，位元線之電 制耷.入動作之開始時點不會有較大的變動。S此，可抑 維；增減’可將對記憶體細胞電晶體之寫入量略 [發明之實施形態] 第7頁 3 1 0 34 5 4114Q8 五、發明說明（5) 第1圖係顯不本發明之非括 實施形態之方塊圖。在該圖揮^半導鍾記憶體裝置之 ^ Λ 阁甲 記憶體細胞雷系雜1，玄 線2 ’位元線3，源極線4及電流控制電晶體5為盘圖相 同，因此省略其說明。 和电曰曰遐b為與第3圖相 本發明之特徵為，在於對

Uf位線連接虛擬細胞電晶體 ^ ^ ^ ^ t ,,νρ 1 ^ # ^ 線4對記憶體細胞電晶體丨供給寫入電位Vp而°寫之入’資從:時極 使位π線3成為預充電之狀態，藉以構成為在寫入動作之 開始時點防止位元線3之電位有大變動。 _虛擬細胞電晶體11為，具有與記憶體細胞電晶體1相 同之構造，與記憶體細胞電晶體1並列地連接於位元線3與 寫入電位Vp之間。在該虛擬細胞電晶體丨丨申將浮動閘極固 定成為一定之電位以便可維持消除狀態。具體而言，係構 成為對浮動閘極連接配線’藉該配線而可施加電源電位Vd 者。然後，對虛擬細胞電晶體丨】之控制閘極，施加控制訊 號LSO ’係為具有對記憶體細胞電晶體1之控制閘極施加之 行選擇訊號LSI至LS4之選擇時同一位準者。該控制訊號 LSO為，先於行選擇訊號LSI至LS4而上升，在行選擇訊號 LSI至LS4上升之前下降之。因此，將虛擬細胞電晶體丨丨之 ON電阻值控制成為與寫入開始時點之記憶體細胞電晶體1 之ON電阻值相同的狀態下，介由虚擬細胞電晶體丨丨而對位 元線3施加寫入電位Vp。因此，位元線3之預充電電位為， 略一致於在寫入動作之開始時點最初穩定的位元線3之電

第8頁 3 1 0 34 5 411468 五、發明說明（6) -- 位 V B L。 行選擇電路6為連接於各字線2及虛擬細胞電晶體n， 對各字線2供給行選擇訊號LSI至LS4之同時，將控制訊號 LSO供給於虛擬細胞電晶餿丨丨之控制閘極。行選擇訊號ui 至LS4係與在第3圖所示者相同，對選擇時鐘0c反應，在 第2之期間P2選擇性地活性化4行之字線2當申之任何一 條。控制訊號LSO係其波高值設定成為與選擇訊號LS1至 LS4相同，如在第2圖所示，在初期設定用之第1之期間 内上升，使虛擬細胞電晶體11為0N。 選擇時鐘0c係同步於位址情報切換之時序而生成， 如第2圖所示，用以設定實行初期設定用之第工之期間？1及 對6己憶體細胞電晶艘1實行寫入用之第2之期間p2。在第1 之期間P1中’行選擇訊號LSI至LS4之任何一個均未上升， ，所有的記憶體細胞電晶體1成為非選擇。該時，控制訊 號LSO上升而使虛擬細胞電晶體丨丨為⑽的關係，介由該虛 擬細胞電晶體11而供給寫入電位Vp於位元線3。因此在 第1之期間P1時，位元線3之電位VBL被預充電成為比寫入 電位Vp低相當於虛擬細胞電晶體丨丨之電壓下降量之電位。 在第2之期間P2中’行選擇訊號!^!至LS4當中之住何 —個被上升而選擇記憶體細胞電晶體1中之一個，從源極 線4通過該記憶體細胞電晶體丨而向位元線3側有寫入電'流 ip流動。在此，位元線3之電位VBL為，在第1之期間ρι 1 終了，亦即在第2期間之開始時，成為在第2之期間内最終 成為穩定狀態時之電位附近。因此，在第2之期間p2之開、

I^H 411468 五、發明說明σ) 始時不必將位元線3從接地電位充電至成為穩定狀態，記 憶體細胞電晶體1不會有過多的寫入電流流動。 虛擬細胞電晶體11為如同選擇狀態之記憶體細胞電晶 體1，有設定控制閘極之電位的關係，有電源電位等之變 動時，預先充電之電位也相應於其變動而變動。同此，可 不受電源電位之變動之影響，能夠實現經常穩定的寫入動 作。 在上述之實施形態中，例示將記憶體細胞電晶體1配 置1列時的情形，但記憶體細胞電晶體1也可以與位元線3 一起配置成為複數列。該時，字線2及源極線4為*在各列 中同一行連接為共同，在所有的列中可同時選擇同一行之 記憶體細胞電晶體1。 [發明之效果] 根據本發明，將位元線預先充電至接近穩定電位的關 係，可防止位元線之電位在寫入動作之開始時點有大的變 動。因此，可在短時間内穩定寫入動作，而減低寫入量之 不均勻D該等效果為，當隨著記憶體細胞數之增加而位元 線之容量變大時，或將驅動電源之電壓設定為低時尤為有 效。 [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示本發明之非揮發性半導體記憶裝置之實 施形態之方塊圖。 第2圖係顯示說明本發明之非揮發性半導體記憶裝置 之動作之波形圖。 11^1 1^1 第 10 頁 3 1 0 34 5 411468 五、發明說明（8) 第3圖係顯示以往之非揮發性半導體記憶裝置之構成 之電路圖。 第4圖係顯示說明以往之非揮發性半導體記憶裝置之 動作之波形圖。 [符號之說明] 1 記憶體細胞電晶體 2 字線 源極線 行讀出控制電路 3 位元線 4 5 電流控制電晶體 6 ’ 6 1 1虛擬細胞電晶體

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Claims (1)

1. 申請專利範圍 一種非揮發性半導體記憶裝置，其特徵為：具 具有電性方面獨立的浮動閘極’相應蓄存爷 =之電荷之量而使⑽電阻值變化之記憶體細：電 晶體及， 具有與上述記憶體細胞電晶艏相面姓^ 胞電晶體及， 電晶體相同構造的虛擬細 連接於上述記憶體細胞電晶體及上 晶體之汲極之位元線及， I嚴擬細胞電 連接於上述位元線之電流控制元件· 制元：ίΓ之期間内，使上述位元線介由上述電流控 制疋件而連接於，第丨之電位之同時， 上τ Γ由t述虛擬細胞電晶體而連接於第2之電位而使 上述位7C線預充電成為預定之電位， 而在第2之期間内，使上述位元線介由上述電流控 電晶體而連接：第2:電：同時’介由上述記憶體細胞 流通以寫入；之電位而對上述記憶體細胞電晶想 對：：J 2:: :1項之非揮發性半導體記憶體裝置’ 晶想維持成為消除狀ί者之。電位而將上述記憶想細胞電 第12頁 3 1 0 34 5