TW531879B - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents
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Description
531879 A7 B7 五、發明説明(! 發明之技術 本發明係關於電子可重寫之非揮發性半導體記憶裝置 (EEPROM ;電子可抹除可程式唯讀記憶體),尤其關於使 用NAND(反及)型單元陣列(cell array)構造之EEpR〇M。 先前技#f 向來可達成高度積體化之EEPROM,已以NAND型快閃 EEPROM為眾所知。NAND型快閃£EpR〇M之記憶電晶體 (memory transistor)具有在半導體基板上介以絕緣膜使電 荷蓄積層(漂浮閘)與控制閘予以疊層形成而成之疊閘 (stacked gate)構造。複數個記憶電晶體係以使相鄰接的彼 此來通用源極或汲極之形態予以串聯連接,在其兩端則配 置選擇閘電晶體,以構成NAND細胞單元(NAND cell unit)。 記憶電晶體係依漂浮閘之電荷蓄積狀態即可以非揮發性 方式記憶資料。具體而言,其係將電子經由通道注入於漂 浮閘的高閾值電壓狀態作為例如資料,,〇”,並將漂浮閘之電 子放出於通道的低閾值電壓狀態作為例如資料"丨,,而進行二 進制資料記憶。惟最近也採用一種將閾值分布控制更加以 片段化(fragmenting),以實施四值(four value)記憶等之 多值記憶方式。 進行資料寫入時,則預先將NAND單元塊内匯集起來而 抹除資料。這是將被選擇之NAND單元塊之全控制閘線(字 線)保持於Vss,而對細單元陣列之p型井供給經予升壓的正 電壓Vera(抹除電壓),使漂浮閘之電子釋放於通道即可。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明 藉此,NAND單元塊之資料全部就變成全”丨”狀態(抹除狀 態)。 資料寫入,則在經上述匯集抹除資料後,自源極側依序 對於沿著被選擇之控制閘線的複數個記憶電晶體匯华實^ 施。當對於被選擇之字線供給經予升壓的正之寫入電壓 Vpgm 0^,在” 〇 ”資料之情況下’電子即自通道注入於漂浮 閘(所謂的”0”寫入),在"1”資料之情況下,則禁止電子注入 (所謂的寫入禁止或”1”寫入)而實施資料寫入。 在進行如上述在沿著控制閘線的記憶電晶體之匯集資料 寫入時,乃需要按照資料而控制記憶電晶體之通道電位。 例如在資料,,〇,,之情況下,則將通道電位固定於低位,期能 於寫入電壓施加到控制閘時,對於漂浮閘下面之閘絕緣膜 施加大的電場。在”1”資料寫入(亦即寫入禁止)之情況下, 則將通道電位予以升壓以禁止對於標浮閘之電子注入。 進行上述資料寫入時之通道電位控制方式雖有多種,惟 有一種在進行”1”資料寫入時使通道成為漂浮狀態而以來自 於控制閘之電容耦合使通道電位升壓之自動升壓方式,向 來即為眾所周知。亦即’其係在對控制閘線施加寫入電壓 之前,按照資料”0”、”1”對位元線供給Vss、Vdd,使位元 線側之選擇閘電晶體接通,使源極側之選擇閘電晶體斷 開,在”0”資料之情況下,則將Vss轉送給NAND單元之通 道。在”1”資料之情況下,則將NAND單元之通道預充電至 自供給選擇閘電晶體之閘門的電壓下降至相當於選擇閘電 晶體之閾值電壓部分之電位,以使其成為漂浮狀態。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明(3 ) 然後當在被選擇之控制閘線施加寫入電壓時,在資料 之情況下,由於通道係固定於V s s之低電位,大的電場就施 加在漂浮閘下面之閘絕緣膜,使電子以隧道效應注入於漂 浮閘。關於"1”資料之記憶電晶體,漂浮閘之通道將因來自 於控制閘之電容耦合而使其電位上升。具體而言,當通道 電位因施加在被選擇的控制閘線之一個寫入電壓(例如 20V(伏特)),與施加在非選擇的複數個中間電壓(例如10V) 之電容耦合而上升至6 V時,通道與被選擇的控制閘間之電 位差就成為14V,以禁止寫入。 作為自動升壓方式之例子,例如也有一種以NAND單元 内被選擇的記憶電晶體使位元線側之所有記憶電晶體通道 予以一體升壓之特殊方式(請參閱日本專利特開平第10-283788號公報)。此種情形下,鄰接於被選擇記憶電晶體的 源極側之記憶電晶體即將Vss供給於控制閘以切斷(cut off) 通道,使寫入電壓施加於被選擇的記憶電晶體之控制閘, 惟對於其他記憶電晶體之控制閘則施加以中間電壓。 因此寫入己結束的源極側記憶電晶體之通道,即可使之 切離於被選擇的記憶電晶體。並且在將要寫入於被選擇的 記憶電晶體之寫入資料為之情況下,則將Vss轉送至該 通道,便可使電子注入於被選擇的記憶電晶體之漂浮閘。 在比選擇記憶電晶體位於位元線側之記憶電晶體,供給控 制閘之電壓為中間電壓,因而電子注入不會發生。另外在 將要寫入之資料為”1”之情況下,則使其通道與位元線側之 其他記憶電晶體之通道一起,以來自於控制閘之電容耦合 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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一體升壓,便可禁止電子注入。 最近一般k用的自動升壓方式,則有局部自動升壓(LSB ; Local Self-Boost)方式。其係在”丨,,資料之情況下,使被 選擇的記憶電晶體兩旁邊之記憶電晶體成為斷開,並只使 被選擇的記憶電晶體之通道部成為從其他切離的漂浮狀態 而升壓者。惟對於被選擇的記憶電晶體與其兩旁邊之記憶 電晶體以外的§己憶電晶體之控制閘則施加以中間電壓。 此種情況下,在0寫入之位元線,γ s s也自位元線轉送 至被選擇的記憶電晶體之通道。並且當使寫入電壓施加於 被選擇的控制閘時,即對於漂浮閘進行電子注入。在”i,,寫 入位元線之情況下,被選擇的記憶電晶體之兩旁邊記憶電 晶體之通道就變成斷開,而只使被選擇的記憶電晶體之通 道部,以來自於控制閘之電容耦合予以升壓而禁止電子注 入。 如上述,NAND型快閃EEPR0M之資料記憶方式,也使 用多值方式。此方式,相對於二進制方式而言,雖具有在 同一面積之記憶單元陣列上可記錄兩倍資料之長處,但另 方面卻因用於資料記錄的記憶電晶體之閾值電壓範圍擴 大,致有必然會導致寫入控制困難之短處。例如由於”丨,,寫 入的記憶電晶體之通道電位升壓不夠,以致設法防止如誤 將電子注入於漂浮閘等錯誤寫入之對策即顯得重要,而 LSB方式則特別在採用多值記憶方式時以具有能防止錯誤 寫入之特徵而被認為有前途。 發明所欲解決之課題 -7-
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 五、發明説明(5 ) 如上述在LSB方式,則採取對於在進行”丨,,資料寫入時所 注目的記憶電晶體之通道,施予使其兩旁邊之記憶電晶體 成為斷開下而進行升壓之控制。此時,若能完全切斷所注 目的記憶電晶體兩旁邊之記憶電晶體,便可使升壓區域限 定於所注目的記憶電晶體之通道與擴散層,結果只以寫入 電壓Vpgm來升壓狹窄的區域即可,因而有可能可有效率地 升壓通道。 然在該LSB方式之情形下,關於對於自位元線及共同源極 線起第二個之記憶電晶體的” 1 ”寫入,卻存在著與其他記憶 電晶體的”1”寫入有所不同之事情,致有可能發生通道部之 升壓不足之問題。關於這一點,用圖12及圖13具體說明如 下。 圖12及圖13係分別顯示N AND單元内之第三個記憶電晶 體被選擇之情形,及第二個記憶電晶體被選擇時在”丨,,寫入 時之電壓關係與通道部升壓情形。如圖i 2所示,經由控制 閘線CG2第三個之記憶電晶體被選擇時,對於其兩旁邊之 控制閘線C G1、C G 3則供給V s s = Ο V,對於除其以外之控 制閘線CGO、CG4、…則施加以中間電壓vpass。 此時,假設中間電壓Vpass為例如10V,電容耦合比為 50%時,控制閘線CGO正下方之通道部便可使之升壓至約 5V。若將控制閘線CG0正下方之通道部視為施加vss的第 一個記憶電晶體之源極時,則該記憶電晶體之源極•汲極 間電壓將為-5V,抹除狀態之閾值若高於_5V,該記憶電晶 體即將變成斷開。同樣地,由控制閘線CG3控制之第四個 -8 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21GX297公爱)-- 531879 A7 B7 五、發明説明(6 ) 記憶電晶體之通道亦將變成斷開。 因而施加寫入電壓Vpgm的第三個記憶電晶體之通道部 (如以斜線所示包含源極、汲極)就變成漂浮狀態,而可由寫 入電壓Vpgm加以升壓。 與此相對,自位元線起第二個記憶電晶體被選擇時,即 將變成如圖13所示之情形。對於鄰接於位元線側之控制閘 線CGO則施加以Vss,對於該記憶電晶體來說將充當源極之 選擇閘電晶體側之擴散層,係將Vdd施加於選擇閘線 SGD,而成為VDD-Vth(Vth為選擇閘電晶體之閾值電 壓)。例如,Vdd = 3V,Vth = IV時,控制閘線CGO的記憶 電晶體之源極•汲極間電壓為-2V。若抹除狀態的記憶電晶 體之閾值電壓比此為低,經由控制閘線CGO施加Vss之第一 個記憶電晶體就不會變成斷開。 於是,應依施加於被選擇的控制閘線CG1之寫入電壓 Vpgm而升壓之通道部,就變成使控制閘線CGO、CG1之二 記憶電晶體通道合成為一體之以斜線所示範圍。亦即,與 圖12之情形相較,則須以寫入電壓Vpgm升壓兩倍面積之通 道部,使得升壓效率變得不佳而造成電子誤闖入漂浮閘的 錯誤寫入之原因。 同樣事情在選擇共同源極側之第二個記憶電晶體時亦會 發生。 目前因微小化趨向使然,致記憶電晶體之閘長度己進入 亞微米領域,使得良好的切斷特性正在變得實際上不能獲 得之地步。加上在製程上,如在實施微影術時N AND單元 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明(7 ) 兩端之記憶電晶體之閘長度會變細等閘長度之加工偏差, 也會造成使切斷特性惡化之一因素。因此上述諸問題今後 會變得更突顯。 有鑑於此,本發明之目的在於提供一種具有能確實防止 錯誤寫入的寫入模式之非揮發性半導體記憶裝置。 課題之解決手段 本發明之非揮發性半導體記憶裝置,具有:NAND單 元,其係將電荷蓄積層與控制閘疊層而成的複數個記憶電 晶體連接成串聯,其一端係介以第一選擇閘電晶體連接於 位元線,另一端係介以第二選擇閘電晶體連接於共同源極 線;以及寫入模式,其係在NAND單元之被選擇的記憶電 晶體之控制閘施加以寫入電壓,在其兩旁邊之非選擇記憶 電晶體之控制閘施加以用以按照施加於位元線之資料使通 道作接通•斷開之基準電壓,而以被選擇的記憶電晶體執 行寫入;其特徵為:在上述寫入模式,當自位元線側起第 二個記憶電晶體被選擇時,則在該第二個記憶電晶體之控 制閘施加以寫入電壓,在自位元線BL側起第三個之非選擇 記憶電晶體之控制閘施加以基準電壓,在自位元線側起第 一個之非選擇記憶電晶體之控制閘施加以低於上述寫入電 壓且高於上述基準電壓之第一中間電壓,在其餘之非選擇 記憶電晶體中至少一個控制閘施加以低於上述寫入電壓且 高於上述基準電壓之第二中間電壓而構成者。 若依照本發明,則在進行依LSB方式之寫入時,自位元線 BL側起第二個記憶電晶體被選擇時,則在第一個之非選擇 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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531879 A7 B7 五、發明説明(8 ) 記憶電晶體之控制閘施加以中間電壓,俾能使通道部與選 擇記憶電晶體之通道一體升壓。因此可進行確實而不致於 發生錯誤寫入之資料寫入。 此時,對於自位元線BL側起第三個以後之非選擇記憶電 晶體至少可在一個控制閘施加以第二中間電壓。
裝 另外自共同源極線侧起第二個記憶電晶體被選擇時,若 也同樣地構成為在該第二個記憶電晶體之控制閘施加以寫 入電壓,在自位元線BL側起第三個之非選擇記憶電晶體之 控制閘施加以基準電壓,在自位元線側起第一個之非選擇 記憶電晶體之控制閘施加以第一中間電壓,在其餘之非選 擇記憶電晶體中至少一個控制閘施加以第二中間電壓時, 便能確實防止自共同源極線側起第二個記憶電晶體被選擇 時之錯誤寫入。
線 此時,對於自共同源極線侧起第三個以後之非選擇記憶 電晶體至少可在一個控制閘施加以第二中間電壓。 在本發明中,第二中間電壓可設定為與第一中間電壓相 等,也可設定為互異之值。 在本發明,具體而言,分別連接於不同位元線而排列於 行方向之複數個NAND單元係構成一個NAND單元塊(cell block)。此時第一選擇閘電晶體之閘係共同連接於第一選 擇閘線’第一選擇閘電晶體之閘係共同連接於第二選擇問 線,各自對應的記憶電晶體之控制閘係共同連接於控制閘 線。並且寫入模式為經按照供給各位元線之資料而使各 NAND單元之通道加以預充電後,以沿被選擇的控制閘線 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 531879 A7
531879 A7 B7 五、發明説明(10 元’其係將電荷蓄積層與控制閘疊層而成的複數個記憶電 晶體連接成串聯,其一端係介以第一選擇閘電晶體連接於 位元線’另一端係介以第二選擇閘電晶體連接於共同源極 線’其特徵為具有如下列寫入模式:對於NAND單元之自 位元線起第K個之被選擇的記憶電晶體之控制閘施加以寫入 電壓,對於以由兩側夾住該被選擇的記憶電晶體與鄰接於 此的至少一個非選擇記憶電晶體之方式,自位元線起第κ-m個及自位元線起第κ +η個(其中m、η為正之整數且至少其 中之一方為2以上)之兩個非選擇記憶電晶體之控制閘,施 加用以按照供給位元線之資料使通道作接通•斷開的基準 電壓,對於位於由上述兩個非選擇記憶電晶體所夹住範圍 内的非選擇記憶電晶體之控制閘,施加以低於上述寫入電 壓且高於上述基準電壓之第一中間電壓,對於比第K-m個 位於位元線側及比第Κ +η個位於共同源極線側之至少各一 個非選擇記憶電晶體之控制閘,施加以低於上述寫入電壓 且高於上述基準電壓之第二中間電壓,而以被選擇的記憶 電晶體執行資料寫入。 若依照本發明,則在進行” 1 ”資料寫入時之通道升壓方 式,係將傳統LSB方式加以變形而採取將NAND單元内兩 個以上記憶電晶體之通道匯集起來而升壓之方式。此種情 況下’對於供給寫入電壓的選擇記憶電晶體之鄰接記憶電 晶體則施加以中間電壓。若採取這樣的通道升壓方式,便 可減少鄰接單元間的電容耦合之負面影響。亦即,對於在 供給寫入電壓之記憶電晶體的鄰接記憶電晶體之控制閘施 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱)
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加基準電壓之通常LSB方式而言,選擇記憶電晶體之漂浮 閘電位即將因來自於鄰接的經予施加基準電壓之電容輕合 而導致電位上升變得不足,使得"0,,寫入單元之寫入速度變 慢。此種情況下,如欲使”〇,,寫入速度變得夠快,則需施加 以更高的寫入電壓,但如此一來必將招致周邊電路面積增 加與成本上升。 與此相對,如依本發明方式,而對於鄰接於選擇記憶電 晶體的記憶電晶體之控制閘供給比基準電壓更高的中間電 壓時,即能使選擇記憶電晶體之漂浮閘電位上升變大,可 在不必那麼提高寫入電壓下即也能使” 0 ”寫入單元之寫入速 度變快。 另一項效果為能抑制施加0V等基準電壓的非選擇控制閘 之電位浮動現象。亦即,因為眾多的控制閘係共同連接於 長的控制閘線,所以即使使其一端固定於〇v,但實際上在 距自驅動端較遠之位置卻有因來自於鄰接控制閘線之電容 耦合所造成之電位浮動現象。鄰接控制閘線若處於高的寫 入電壓,則施加0V的控制閘線之電位浮動大。與此相對, 若構成為對於鄰接於供給寫入電壓的控制閘線之控制閘線 則施加以中間電壓,且對於其旁邊之控制閘線則施加以基 準電壓,即能抑止來自於施加基準電壓的控制閘線之鄰接 控制閘線電容耦合所造成電位浮動現象。 在本發明中,K = 2時,對於比被選擇的記憶電晶體位於 位元線側的記憶電晶體之控制閘,仍以施加以第一或第二 中間電壓為宜。同樣地,Κ為自共同源極線起第二個時,對 -14 -
531879 A7 B7 五、發明説明( 於比被選擇的記憶電晶體位於共同源極線侧的記憶電晶體 之控制閘,則以施加以第一或第二中間電壓為宜。 對於比第K-m個位於位元線側及比第κ + η個位於共同源 極線侧的非選擇記憶電晶體之控制閘,也可對其全部施加 以第二中間電壓。 第一中間電壓可設定為與第二中間電壓相等,也可設定 為互異之值。 在本發明之情況下具體而言,分別連接於不同位元線而 排列於行方向之複數個NAND單元也構成一個NAND單元 塊(cell block),第一選擇閘電晶體之閘係共同連接於第一 選擇閘線,第二選擇閘電晶體之閘係共同連接於第二選擇 閘線’各自對應的記憶電晶體之控制閘係共同連接於控制 閘線。並且寫入模式為經按照供給各位元線之資料而使各 N AND單元之通道加以預充電後,以沿被選擇的控制閘線 之複數個記憶電晶體執行匯集寫入者,其在自位元線側起 第K個之控制閘線被選擇時,則以由兩側夹住該被選擇的控 制閘線與與此相鄰接的只少一個非選擇的控制閘線之方 式,對於自位元線起第K-m個及自位元線起第κ + η個(但 m、η為正之整數且至少其一方為2以上)之兩個非選擇控制 閘線施加以基準電壓,對於為上述兩個非選擇控制閘線所 夾著範圍内之非選擇控制閘線則施加以上述第一中間電 壓,在比第K-m個位於位元線侧及比第Κ + η個位於共同源 極線側的至少各一個之非選擇閘控制線則施加以第二中間 電壓而執行。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明 13 ) 發明之實施形態 茲參閱圖式將本發明之實施形態說明如下。 圖1係顯示本發明NAND型EEPROM之構成。如圖2所 示,記憶單元陣列1係由複數個(圖上之例子為16個)記憶電 晶體MC(MCO〜MC15),以使其這些源極、汲極擴散層以 相鄰接的彼此通用下串聯連接而成的NAND細胞單元(cel1 unit)所構成。記憶電晶體MC為將漂浮閘與控制閘疊層形成 之疊閘(stacked gate)構造之MOS F ET(金屬氧半導體場效 應電晶體)。NAND單元之一端係介以選擇閘電晶體SG1連 接於位元線BL,另一端係同樣地介以選擇閘電晶體SG2連 接於共同源極線SL。 排列於行方向的記憶電晶體MC之控制閘係共同連接於控 制閘線CG(CGO〜CG15)。選擇閘電晶體SGI、SG2之閘也 同樣地作為選擇閘線SGD、SGS而共同連接於行方向。 連接於一條控制閘線CG的記憶電晶體之範圍,就是將要 匯集而實施寫入之範圍,這就是一個頁(page)。另外排列 於^亍方向之N AND細胞早元之範圍’係構成將作為資料匯 集抹除的單位之NAND單元塊。 記憶單元陣列1之位元線BL係連接於用以感測要讀出之資 料並鎖存將要寫入的資料之感測放大/資料鎖存電路2。感 測放大器/資料鎖存電路2係介以由行解碼器5驅動之行閘3 連接於1/〇(輸入輸出)緩衝器9。 用以執行記憶單元陣列1的控制閘線之選擇及驅動者,就 是列解碼器/字線驅動電路4。外部位址係保持於位址鎖存 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂
線 531879 A7 B7 五、發明説明(14 ) 器6,然後供給於行解碼器5及列解碼器/字線驅動電路4。 内部電壓產生電路8係用以產生··寫入時供給於被選擇的控 制閘線之寫入電壓Vpgm、抹除資料時供給於井之抹除電壓 Vera、以及雖比這些為低但比電源電壓Vdd為高的中間電 壓Vpass等之升壓電壓。控制電路7係用於根據命令而控制 資料寫入與以後之驗證讀出操作以及資料抹除與以後之驗 證讀出等。 在本實施形態中,對於”1”資料寫入時之通道升壓,則以 使用LSB方式為其基本。但只限於選擇自位元線BL起第二 個之記憶電晶體之情形,及選擇自共同源極線SL起第二個 記憶電晶體之情形,即施予與選擇其他記憶電晶體之情形 不同之通道升壓控制方式。以下說明其具體實施形態。 [實施形態1] 圖3係就兩條位元線BLO、BL1,顯示其在選擇自位元線 BL起第二個之記憶電晶體的資料寫入時之NAND單元電位 關係。其係顯示對於位元線BLO、BL1分別供給”0”、”1”資 料之情形。 在進行資料寫入之前,NAND單元塊之資料則予以匯集 抹除,使塊内所有記憶電晶體變成為低閾值電壓之(例如負 的閾值電壓之)全"Γ’狀態。之後,由感測放大器/資料鎖存 電路2對位元線BL供給寫入資料,而由共同源極線SL側之 頁起依序進行資料寫入。在圖3係顯示控制閘線CG1被選擇 之情況,此時在施加寫入電壓之前,則對於位元線B L 0、 BL1各自供給Vss = 0V、經由Vdd升壓之電位Vpre,使位 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
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元線侧之選_線_成為Vdd+ α,使共同源極線认側 之選擇閘線SGS成為Vss,藉以使位元線Bl〇、bli側之 NAND單tl通道各自預充電成低位準與高位準。 因而供給”0”資料之位元線BLO側NAND單元之通道,便 可使之設定為Vss之低位準,而供給,,1”資料之位元線Bu 側NAND單元之通道,便可使之預充電成Vdd或大於Vdd 者。在位元線BLl側,即將因此而使選擇閘電晶體5(;}11變 成斷開,NAND單元之通道就變成高位準之漂浮狀態。' 經施加如此之通道預充電後,如圖3所示,對於被選擇的 第二個控制閘線CG1供給寫入電壓Vpgm(例如2〇v)。此 時,相對於對於自位元線起第三個之控制閘線CG2施加以 Vss ’對於鄰接於位元線BL侧之控制閘線(:(}〇,卻施加以 低於寫入電壓Vpgm之中間電壓Vpass(例如10V),這一點 就是與通常LSB方式不同之處。對於第三個以後之控制閘 線CG3、CG4、··.、CG15,則全部供給以中間電壓 Vpass 〇 對於控制閘線CG3、CG4、…、CG15供給以中間電壓 Vpass之理由乃在於為了供給來自於控制閘之電容耗合所產 生基板偏壓,俾能確實地切斷鄰接於選擇記憶電晶體MC11 的非選擇記憶電晶體MC21通道之故。因而並非必須對這些 之全部供給中間電壓Vpass,而也可採取至少有一個是供給 中間電壓Vpass,其餘則供給Vss之方式。 若採取如上述寫入條件,則在供給”〇”資料的位元線BLO 側之NAND單元,至少可使自位元線BL起直至被選擇的記 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 531879 A7 B7 五、發明説明(16 ) 憶電晶體MC10之通道部在低電位狀態下使之接通,在被選 擇的記憶電晶體MC 10則有大的電場施加於漂浮閘下面之閘 絕緣膜,以供電子從通道注入於漂浮閘。亦即執行寫 入。記憶電晶體MC20雖會因應資料而呈接通或斷開,但在 任一種情況均不會執行寫入。並且大的電場也不會施加於 由此起位於源極線侧之記憶電晶體MC30〜MC150,因此 不會執行寫入。 在供給"Γ ’資料的位元線B L 1侧之N A N D單元中被選擇的 記憶電晶體MC11,其浮動的通道部將因電容耦合而升壓, 以阻止對於漂浮閘之電子注入而保持’’ 1”資料。此時在 N AND單元通道之升壓情形,則將之對應於傳統方式之圖 13而顯示於圖4。如上述,自位元線BL起第二個記憶電晶 體MC 11被選擇時,位於位元線側第一個之記憶電晶體 MC01,有可能即使供給Vss於控制閘也不會變成斷開之情 形會發生。因此與圖13之情況同樣地必須使記憶電晶體 MCI 1、MC01之兩個部分通道部連續地成為浮動而使之一 體升壓。 在本實施例之情況下,由於對於記憶電晶體撾^丨施加寫 入電壓VPgm,對於鄰接於位元線侧之記憶電晶體 施加以中間電壓Vpass,固此可將以斜緩所示升壓區域升壓 至比以往更高之電位。因而能確實地禁止在選擇記憶電晶 體MCU之電子注人。選擇控制閘線吻的源極線側之沿鄰 接控制閘線CG2之記憶電晶體MC21,雖p * 士、命 *匕疋成寫入,惟由 於在鄰接於更位於其源極線側之控制間線cg3供給以中間 -19- 本纸張尺度適用中國國豕榡準(CNS) A4規格(210X297公釐) 531879 A7 B7 五、發明説明(17 ) 電壓Vpass,因此其將因施加VSS而會變成斷開之情形仍與 傳統者相同。 自位元線BL起第二個之控制閘線CG1被選擇時,由於將 中間電壓Vpass供給於第一個之控制閘線CGO,故也有能降 低鄰接耦合效應之效果。亦即,對於選擇控制閘線CG1供 給以寫入電壓Vpgm,對於其位元線側之鄰接控制閘線CGO 供給以Vss時,沿控制閘線CG1的記憶電晶體之漂浮閘則因 來自於控制閘線CGO之電容耦合而不能到達足夠於寫入的 高電位,導致在"0 ”寫入單元之寫入速度變慢。與此相對, 若對於控制閘線CGO供給中間電壓Vpass,即可使被選擇的 控制閘線CG1之記憶電晶體漂浮閘電位變高,而獲得完善 的"0”寫入速度。 茲將自位元線BL起第三個記憶電晶體被選擇時之寫入條 件,對應於圖3而顯示於圖5,以作為參考。此種情況下, 則按照通常方式在被選擇的控制閘線CG2施加以寫入電壓 Vpgm,對於其兩旁邊之控制閘線CGI、CG3則供給以 Vss。因此在供給”1”資料之位元線側N AND單元,則只有 選擇記憶電晶體MC21之通道部被從其他分離,變成浮動 (請參閱圖12),而以寫入電壓Vpgm之電容耦合升壓之。 圖6係將自共同源極線SL起第二個記憶電晶體被選擇時之 寫入條件,對應於圖3而顯示者。其係對於被選擇的控制閘 線CG14供給以寫入電壓Vpgm,對於鄰接於其位元線BL侧 且自共同源極線SL側起第三個之控制閘線CG13供給以 Vss,對於鄰接於共同源極線SL側且自共同源極線SL起第 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明(18 )
一個之控制閘線CG15供給以中間電壓Vpass。對於其餘之 控制閘線則全部供給中間電壓Vpass。 此種情況下,沿控制閘線CG15之記憶電晶體係已寫入資 料。然關於”1”資料寫入的位元線BL1侧NAND單元,若已 寫在記憶電晶體MC 151之資料為”1”時,則有可能即使對於 其控制閘供給Vss也不會變成斷開之情況,仍與選擇自位元 線BL側起第二個記憶電晶體MC 11時的第一個記憶電晶體 M C 01之情況相同。 因此對於共同源極線SL側第一個控制閘線CG15,並非供 給Vss而係供給中間電壓Vpass。對於第三個控制閘線 CG13供給Vss,即可使記憶電晶體MC131變成斷開。因而、 可使被選擇的第二個記憶電晶體MC141與第一個記憶電晶 體MC151之通道部一體成為漂浮狀態而予以升壓。 在圖6中,則將比供給Vss的控制閘線CG13位於位元線侧 之非選擇控制閘線全部設定為中間電壓Vpass,但這是為使 ”1”資料侧非選擇記憶電晶體MC 131之切斷能確實執行所需 之基板偏壓用者。因而可不必對其全部供給中間電壓 Vpass,而至少對其中之一供給中間電壓Vpass即可。 在LSB方式,若自位元線BL側起第一個控制閘線被選擇 時,在兩側並無記憶電晶體存在,其一方就是選擇閘電晶 體SG1。”1”寫入之位元線BL1側之選擇閘電晶體SG11,即 被供給Vdd並因NAND單元預充電而變成斷開,因此自共同 源極線SL起第一個控制閘線被選擇時,也同樣地選擇閘電 晶體SG21為呈斷開’而只能使所著目的記憶電晶體mc 151 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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線 531879 A7 ___B7 ____ 五、發明説明(19 ) 之通道在漂浮狀態下予以升壓。 [實施形態2] 在上述實施形態係使用一種的中間電壓Vpass,惟若以圖 3之情形為例,自位元線侧起第二個控制閘線CG1被選擇時 所供給第一個控制閘線CGO之中間電壓Vpass,乃是為使 ”1”資料寫入側之二記憶電晶體MC01、MC11之通道區域 一體升壓所需之輔助性電壓。基於此理念,具體性電壓值 有時也可為例如電源電壓Vdd之情況,因此可選擇大於其之 適當值。但是必須避免不致於以”0”寫入之位元線BLO側之 非選擇的記憶電晶體MC00來執行”〇”寫入,基於此理由應 為比寫入電壓Vpgm為低。 另方面在圖3之例子中,供給於已完成寫入的範圍之控制 閘線CG3〜CG15之中間電壓Vpass,其理念則與供給於控 制閘線CG0者不同,而係用以對於應加以切斷之記憶電晶 體MC20、MC21供給適當的負偏壓(back bias)所需者。如 上述基於中間電壓之理念上差異,在圖3中也可使供給控制 閘線CG3〜CG15之中間電壓Vpass與供給控制閘線CG0之 中間電壓Vpass,設定為互異。 將這樣的實施形態在寫入時之電壓關係,對應於圖3而顯 示於圖7。其係假設供給控制閘線CG0之中間電壓為 Vpassl,而供給控制閘線CG3〜CG15之中間電壓為 Vpass2。為使沿控制閘線CG2且鄰接於選擇記憶電晶體之 非選擇記憶電晶體MC20、MC21能使之確實地切斷, Vpass2則以較高者為宜,基於此論點則可使之設定為例如 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐〉 531879 A7 B7 五、發明説明(20 )
Vpass2 > Vpass 1 〇 再者,為使選擇記憶電晶體MC 10、MCI 1之通道升壓得 以確實進行且緩和位元線側未完成寫入的記憶電晶體之應 力,作為通道升壓輔助用之中間電壓Vpassl仍以使用高者 為宜。若重視這一論點則可設定為V p a s s 1 > V p a s s 2。 茲將到此為止之實施形態中寫入模式之操作時序,以圖3 之實施形態為例,顯示於圖8。在寫入循環開始之時刻t0, 對於位元線側選擇閘線SGD供給Vdd + α,對於共同源極 線側選擇閘線SGS供給Vss,對於被選擇之控制閘線CG1與 鄰接於其位元線側之控制閘線CG0供給Vdd,對於鄰接於 其共同源極線側之控制閘線CG2供給Vss,而對於其餘之控 制閘線CG3〜CG15則供給Vdd。 對於位元線BL則因應資料而供給Vss(”0”資料之情況)、 Vpre(”l”資料之情況),以使按照資料的電位轉送至經由該 位元線資料選擇之記憶電晶體通道。被供給”1”資料之位元 線,之後使選擇閘線SGD回至Vdd,便可使預充電成Vdd程 度之通道呈漂浮狀態。 然後,在時刻tl施加以寫入脈衝電壓。亦即,被選擇之控 制閘線CG1即將自Vdd升壓至寫入電壓Vpgm,鄰接於位元 線側之控制閘線CG0即將自Vdd升壓至中間電壓Vpass,鄰 接於共同源極線側之控制閘線CG2仍被保持於Vss,其餘之 控制閘線CG3〜CG15即將自Vdd升壓至中間電壓Vpass。 因而如上述,在選擇記憶電晶體即將按照資料而進行電子 注入,或阻止電子注入。在時刻t2 —次之寫入操作就結 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明(21 ) 束。 圖上雖從略,通常經時刻t2後,即執行寫入驗證之讀取, 若有寫入不完全之記憶電晶體存在,則反復執行寫入操 作。如此反復進行寫入操作與驗證操作,便可使寫入資料 逼進於特定的閾值電壓分布範圍内。 [實施形態3] 到此為止之實施形態係以在”1”資料寫入時,使被選擇的 記憶電晶體的鄰接記憶電晶體之通道成為斷開之傳統LSB 方式為基本而只限於NAND單元之自位元線及共同源極線 起第二個記憶電晶體被選擇時,才使基本的LSB方式加以 變形者。 相對地,下面則就將作為基本的LSB方式本身加以變形之 實施形態說明如下。 本實施形態之寫入模式,係基於如下列理念:NAND單 元内之某一控制閘線被選擇時,用以為進行通道升壓而使 通道成為切斷之記憶電晶體,並非一定為選擇記憶電晶體 之鄰接記憶電晶體,而只要其為可使選擇記憶電晶體中介 於其間的任意二記憶電晶體即可。此種情況下,對於在用 以切斷通道之記憶電晶體間,與選擇記憶電晶體一起被夾 著的非選擇記憶電晶體之控制閘線,則施加以中間電壓, 以輔助在選擇記憶電晶體之通道升壓即可。 依照此實施形態,其在"1”資料寫入時之通道升壓,即可 使複數個記憶電晶體之通道區域成為一體而進行。並且對 於選擇記憶電晶體之控制閘供給以寫入電壓,對於與此成 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 B7 五、發明説明(22 ) 一體升壓通道的非選擇記憶電晶體之控制閘則供給以中間 電壓,便能較之對於鄰接於用來供給寫入電壓的選擇記憶 電晶體之非選擇控制閘供給Vss之通常LSB方式,使鄰接於 選擇記憶電晶體的非選擇記憶電晶體造成之電容耦合效 應。 亦即,在供給寫入電壓Vpgm之選擇控制閘,若供施加 Vss之非選擇控制閘與此相鄰接時,被選擇的記憶電晶體之 漂浮閘電位上升將因來自於供給Vss的鄰接非選擇控制閘線 之電容耦合而變得不足,有可能導致”0”寫入速度下降。與 此相對,若在Vpgm兩側隔著中間電壓Vpass而供給如 Vss、Vpass、Vpgm、Vpass、Vss之施加電壓時,即使寫 入電壓Vpgm為與傳統方式相同者,但仍可使施加Vpgm的 選擇記憶電晶體之漂浮閘電位變得十分高,使得”0”寫入速 度變快。 再者,經予施加Vss之非選擇控制閘線,由於寄生電阻與 寄生電容,自驅動端離遠部分之電位並非一定能使之固 定,若鄰接的控制閘線處於高的電壓Vpgm,則將因其電容 耦合而造成電位浮動現象。相對地若在供施加以Vss的控制 閘線與供施加以Vpgm的控制閘線間佈置供施加以Vpass的 控制閘線時,即可抑制施加Vss的控制閘線之電位浮動現 象。 圖9係顯示本實施形態在進行寫入操作時,在一個NAND 單元内之電壓關係。其係顯示NAND單元内自位元線BL側 起第K個之控制閘線CG(K)被選擇時之一般性情況。如曾於 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝
線 531879 A7 B7 五、發明説明(23 ) 以前之實施形態所說明,在進行寫入操作之前,則自位元 線BL直至NAND單元之選擇記憶電晶體通道,按照資料 ”0”、”1”施予Vss、Vdd之預充電。在”1”資料之情況下, 因預充電選擇閘電晶體SG1即將呈斷開,NAND單元之通 道即將呈漂浮狀態。位元線側之選擇閘線SGS則與以前之 實施形態同樣地為Vss。 對於被選擇的控制閘線CG (K)則供給寫入電壓Vpgm, 並以除該選擇記憶電晶體之外至少含有一個非選擇記憶電 晶體之方式對於適當的兩條控制閘線CG (K-m)與CG(K + η),供給Vss。其中,m、n為正的整數,且至少有一方為2 以上者。 對於為供給Vss之控制閘線CG (K-m)、CG (K + n)所夾 著之非選擇控制閘全部則供給以中間電壓Vpassl。另外比 控制閘線CG (K-m)位於位元線BL側之非選擇控制閘線, 及比控制閘線CG (K +η)位於共同源極線SL側之非選擇控 制閘線,則供給以中間電壓Vpass2。 在圖9係對於比控制閘線CG (K-m)位於位元線BL側之所 有非選擇控制閘線,及比控制閘線CG (K +η)位於共同源 極線SL側之所有非選擇控制閘線則供給以中間電壓 Vpass2,惟也可採取各自至少只選取其中之一而供給以中 間電壓Vpass2之方式,這一點仍與前面實施形態之情況相 同。但是若欲在位元線侧及源極線側各自只選擇一個要供 給Vpass2之非選擇控制閘線,則以選擇鄰接於供給Vss的 控制閘線CG (K-m)之位元線BL側的非選擇控制閘線,及 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 531879 A7 ______B7 五、發明説明(24 ) " 鄰接於控制閘線CG (Κ +η)之共同源極線SL側之非選擇控 制閘線為宜。 圖9之例子為!!! = 2、n = 3之情況,在此種情況下,則將 以〇標誌包圍之選擇記憶電晶體,與對於其在位元線側相 鄰接之一個非選擇記憶電晶體,與在共同源極線侧相鄰接 的兩個非選擇記憶電晶體範圍之通道部,成為一體而進行 升壓。此時,由於對於一體進行升壓範圍之非選擇控制閘 線係供給中間電壓Vpassl,因此通道部之升壓可確實完 成。另外為切斷通道而供給Vss = OV之控制閘線〇0(1〇 m)、CG (K +η)之記憶電晶體,並非位於選擇記憶電晶體 之正近旁,而在其間需隔著以被供給中間電壓Vpassl之非 選擇控制閘線,因此可減少供給於選擇控制閘線(κ)之 寫入電壓所造成對於非選擇記憶電晶體之鄰接耦合效應。 兹將本實施形態之更具體態樣列舉顯示於圖l〇(a)、0)。 圖10(a)係將選擇記憶電晶體與在其共同源極線側對於此相 鄰接的一個非選擇記憶電晶體一體升壓而構成之例子。因 而對於選擇控制閘線CG (K)供給以寫入電壓Vpgm,對於 與此相鄰接的非選擇閘線CG (K + 1)供給以中間電壓 Vpassl,對於隔著這些之非選擇控制閘線CG (K-1)及CG (K +2)則供給以Vss。因而可使兩個記憶電晶體範圍之通道 部一體升壓。 在圖10(a)中,在進行選擇控制閘線與鄰接於此之一個非 選擇控制閘線範圍之升壓時,則使在共同源極線側相鄰接 的非選擇控制閘線成為中間電壓Vpass,但也可使中間電壓 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 531879 A7 B7 五、發明説明(25 )
Vpass供給於在位元線側相鄰接的非選擇控制閘線。若考量 施加中間電壓Vpass所造成應力引起之錯誤寫入問題時,仍 以採取對於在位元線側相鄰接的非選擇控制閘線供給中間 電壓Vpass之方式為宜。其理由乃在於由於自被選擇的控制 閘線偏共同源極線側係已完成寫入,故必須避免閾值變 動,但因位元線側卻才要開始執行寫入操作,所以因施加 Vpass引起之閾值變動並非那麼會成問題之故。 圖10(b)係構成為可使選擇記憶電晶體與夾著其之兩個非 選擇記憶電晶體一體升壓之例子。因此對於選擇閘線CG(K) 供給以寫入電壓Vpgm,對於與此相鄰接的兩個非選擇閘線 CG (K-1)及CG (K+1)供給以中間電壓Vpassl,且對於這 些的外側之非選擇控制閘線CG (K-2)及CG (K + 2)供給以 Vss。因此可使三個記憶電晶體範圍之通道部一體升壓。 在本實施形態中,經選擇的控制閘線若為位於自位元線 B L第一個(K == 1)之情況及第二個(K = 2)之情況,則因在位 元線BL側非選擇控制閘線就消失或變少,所以將變成為例 外。將這些情形顯示於圖ll(a)(b)。 圖11(a)為圖10(a)或(b)方式之情況,係K=1亦即第一個 控制閘線CG(1)被選擇之情況。此時,位元線側則對於選擇 閘線SGD供給以Vdd,而在”1”資料之情形時即予以切斷。 並且對於被選擇的控制閘線CG (1)施加以寫入電壓Vpgm, 對於鄰接於其共同源極線SL側的非選擇控制閘線CG (2)供 給以中間電壓Vpassl,且對於其旁邊之控制閘線CG (3)供 給以Vss。在位元線BL側並無可供施加Vss之非選擇控制閘 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 531879 A7 B7 五、發明説明(26 ) 線存在。因此可將兩個記憶電晶體範圍之通道部一體升 壓。 圖11(b)係同樣地K = 2亦即第二個控制閘線CG (2)被選 擇之情況。此時,位元線側則對於選擇閘線SGD供給 Vdd,而在”1”資料之情形時即予以切斷。並且對於被選擇 的控制閘線CG (2)供給以寫入電壓Vpgm,對於其兩邊之控 制閘線CG (1)、CG (3)供給以中間電壓Vpassl,且對於其 旁邊之控制閘線CG (4)供給以Vss。此種情況下,在位元 線BL側也無可供施加Vss之非選擇控制閘線存在。該圖 11(b)之方式,在位元線側之第二個控制閘線被選擇時則對 於第一個控制閘線施加中間電壓之部分,係與前面之實施 形態1相同。因此可將三個記憶電晶體範圍之通道部一體升 壓。 圖11(a)、(b)係選擇自位元線BL側起第一個及第二個記 憶電晶體時之情形,但選擇自共同源極線5[侧起第一個及 第二個記憶電晶體時,情形亦同。選擇自共同源極線S]L側 起第一個控制閘線時,在自其更位於共同源極線S]L側者只
有被斷開驅動之選擇閘線SGS而已。選擇自共同源極線SL 側起第二個控制閘線時,在自其更位於共同源極線SL側, 非選擇控制閘線則有一條,惟可使之設定為中間電壓 Vp ass 1 即可。 在圖9中,則將對於位於施加了 Vss的控制閘線間之非選 擇控制閘線所供給之中間電壓,設定為Vpassl,對於施加 Vss的控制閘線外侧之非選擇控制閘線所供給之中間電壓, -29-
531879 A7 B7 五、發明説明( 27 設定為VpaSS2,但這些兩個中間電壓也可選擇為相等或互 異之值。 亦即,由於中間電壓Vpassl係與寫入電壓Vpgm 一起用 以使包含被選擇記憶電晶體通道在内的周圍通道部一體升 壓所需之輔助性電壓,而中間電壓¥?^32係用以供作切斷 施加了 Vss的記憶電晶體通道所需基板偏壓(更詳而言,係 其記憶電晶體之源極偏壓)用之電壓,因此,依各自用途之 別而採取最適當設定即可。這些中間電壓Vpassi、vpass2 若採用相同電壓,便能減少寫入所需控制電壓之種類。 再者,在上述各實施形態中,寫入時供給於控制閘之 V s s,係供作對於由位元線b L所供給” ”” 1 ”資料之電 位,若其在”1”資料電位時則予以切斷通道,在,,〇”資料時 則允許通道轉送之目的而控制通道升壓時之基準電壓用, 因此並非必須為0V。 發明之效果 如上述若依照本發明,則在NAND型EEPROM中,改良 傳統自動升壓方式便可在使用微小單元時,也能確實防止 錯誤寫入。 圖式之簡要說明 圖1係依本發明之EEPROM構成圖。 圖2係同EEPROM之記憶單元陣列構成圖。 圖3係依本發明實施形態之選擇CG1時之寫入操作時之電 壓關係圖。 圖4係同實施形態之”1”寫入侧通道之升壓情形圖。 -30-
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線 531879 A7 B7 五、發明説明(28 ) 圖5係同實施形態之選擇CG2時之寫入操作時之電壓關係 圖。 圖6係同實施形態之選擇CG14時之寫入操作時之電壓關 係圖。 圖7係其他實施形態之選擇CG2時之寫入操作時之電壓關 係圖。 圖8係各實施形態之寫入操作時序波形圖。 圖9係依其他實施形態之寫入操作時之電壓關係圖。 圖10(a)、(b)係同實施形態之具體例中在寫入操作時之電 壓關係圖。 圖11(a)、(b)係同實施形態之位元線側第一個及第二個被 選擇時在寫入操作時之電壓關係圖。 圖12係傳統方式在選擇CG2時之通道升壓情形圖。 圖13係傳統方式在選擇CG1時之通道升壓情形圖。 元件符號之說明 1…記憶單元陣列,2…感測放大器/資料鎖存電路,3… 行閘,4…列解碼器/字線驅動電路,5…行解碼器,6…位 址鎖存器,7…控制電路,8…内部電壓產生電路,9…I/O 緩衝器,MC0〜MC15…記憶電晶體,SGI、SG2…選擇閘 電晶體’ BL0、BL4223,SL…共同源極線,CG0〜 CG15…控制閘線,SGD、SGS···選擇閘線。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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- 531879 第091104129號專利申請案 A8 中文申請專利範圍替換本(92年3月)¾ _92. 8, 1 2 D8_ 六、申請專利範圍 1. 一種非揮發性半導體記憶裝置,其特徵為具有下列各項: 記憶單元陣列,(具有NAND單元,該NAND單元係以 如下列方式構成之: •複數個記憶電晶體(具有電荷蓄積層與控制閘)係串聯 連接 •一端係介以第一選擇閘電晶體而連接於位元線 •另一端係介以第二選擇閘電晶體而連接於共同源極線 •在寫入模式係以如下列方式施加電壓··對於在NAND 單元中被選擇的記憶電晶體之控制閘施加寫入電壓,對於 在兩旁邊之非選擇的雨個記憶電晶體之控制閘各自施加基 準電壓,藉此使上述兩個記憶電晶體中位於共同源極線側 者斷開,位於位元線側者則按照供給於位元線之資料1或0 而作斷開或接通);以及 電壓施加電路(其係在上述寫入模式中以如下列方式操 作者: •在上述NAND單元之上述複數個記憶電晶體中,選擇 自上述位元線側起第二個之上述記憶電晶體時,對於該第 二個記憶電晶體之控制閘施加寫入電壓,對於自位元線側 起第三個之非選擇的記憶電晶體之控制閘施加基準電壓, 對於自位元線側起第一個之非選擇的記憶電晶體之控制閘 施加低於上述寫入電壓且高於上述基準電壓之第一中間電 壓,對於其餘之非選擇記憶電晶體中至少一個控制閘則施 加低於上述寫入電壓且高於上述基準電壓之第二中間電 壓)。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A BCD 531879 六、申請專利範圍 2. 如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之電壓施加電路係構成為可以如下列方式而操作: •對於上述NAND單元中複數個上述其餘之非選擇記憶 電晶體的所有控制閘各自施加上述第二中間電壓。 3. 如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之電壓施加電路係構成為如下列: •在上述寫入模式中,自共同源極線側起第二個記憶電 晶體被選擇時,對於該第二個記憶電晶體之控制閘施加寫 入電壓,對於自上述共同源極線側起第三個之非選擇記憶 電晶體之控制閘施加基準電壓,對於自上述共同源極線側 起第一個之非選擇記憶電晶體之控制閘施加上述第二中間 電壓,而對於其餘之非選擇記憶電晶體中至少一個控制閘 則施加上述第二中間電壓。 4. 如申請專利範圍第3項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之電壓施加電路係構成為可以如下列方式而操作·· •對於上述NAND單元中複數個上述其餘之非選擇記憶 電晶體的所有控制閘各自施加上述第二中間電壓。 5. 如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之第一中間電壓係設定為與上述第二中間電壓相同電壓。 6. 如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之第一中間電壓係設定為大於上述第二中間電壓之值。 7. 如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之第一中間電壓係設定為小於上述第二中間電壓之值。 8. 如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)8 8 8 8 A B c D 531879 六、申請專利範圍 之記憶單元陣列係構成為如下列: •複數個上述NAND單元係排列於行方向 •上述各NAND單元係各自連接於互異的位元線 •具有第一選擇閘線與第二選擇閘線 •上述複數個NAND單元中上述第一選擇閘電晶體之閘 係共同連接於上述第一選擇閘線 •上述複數個NAND單元中上述第二選擇閘電晶體之閘 係共同連接於上述第二選擇閘線 • NAND單元塊係由上述複數個NAND單元構成,其中 在上述寫入模式中則將各NAND單元之通道按照供給各位 元線之資料而予以預充電後,使連接於被選擇之控制閘線 之複數個記憶電晶體係匯集後而被窝入。 9.如申請專利範圍第8項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 構成為如下列者: 具有先於上述寫入模式而實施之抹除模式(其係用以將 上述NAND單元内之複數個記憶電晶體匯集而抹除資料, 並設定於閾值低的第一資料狀態) 上述寫入模式中之寫入係以如下列方式而實行: 將經匯集抹除之上述各NAND單元之通道,按照由對應 於該通道的上述各位元線所傳送之要寫入的第一或第二資 料,而施予預充電,藉此便可得下列結果: •在經由上述第一資料施予預充電之上述各NAND單 元,其連接於被選擇的上述控制閘線之上述各記憶電晶體 之通道將變成漂浮狀態,因此施加上述寫入電壓時,因與 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)A BCD 531879 六、申請專利範圍 控制閘之電容耦合,上述處於漂浮狀態之通道將升壓以禁 止對於電荷蓄積層之電荷注入, •在經由上述第二資料施予預充電之上述各N AND單 元,其連接於被選擇的上述控制閘線之上述各記憶電晶體 之通道係保持於低電壓,因此便可使電荷注入於電荷蓄積 層。 10. —種非揮發性半導體記憶裝置,其特徵為具有下列各項: 記憶單元陣列,(具有NAND單元,該NAND單元係以 如下列方式構成之: •複數個記憶電晶體(具有電荷蓄積層與控制閘)係串聯 連接 •一端係介以第一選擇閘電晶體而連接於位元線 •另一端係介以第二選擇閘電晶體而連接於共同源極線 •在寫入模式係以如下列方式施加電壓:對於在N AND 單元中被選擇的記憶電晶體之控制閘施加以寫入電壓,對 於在兩旁邊之非選擇的雨個記憶電晶體之控制閘各自施加 以基準電壓,藉此以使上述兩個記憶電晶體中位於共同源 極線側者斷開,位於位元線側者則按照供給於位元線之資 料1或0而作斷開或接通);以及 電壓施加電路(其係在上述寫入模式中以如下列方式操 作者: •在上述NAND單元之上述複數個記憶電晶體中,選擇 自上述共同源極線側起第二個之上述記憶電晶體時,對於 該第二個記憶電晶體之控制閘施加寫入電壓,對於自共同 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)8 8 8 8 A B c D 531879 六、申請專利範圍 源極線側起第三個之非選擇的記憶電晶體之控制閘施加基 準電壓,對於自共同源極線側起第一個之非選擇的記憶電 晶體之控制閘施加低於上述寫入電壓且高於上述基準電壓 之第一中間電壓,對於其餘之非選擇記憶電晶體中至少一 個控制閘則施加低於上述寫入電壓且高於上述基準電壓之 第二中間電壓)。 11. 如申請專利範圍第10項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之第一中間電壓與上述第二中間電壓係設定為相同電壓。 12. 如申請專利範圍第10項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之第一中間電壓與上述第二中間電壓係設定為互異之值。 13. 如申請專利範圍第10項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 之記憶單元陣列係構成為如下列: •複數個上述NAND單元係排列於行方向 •上述各NAND單元係各自連接於互異的位元線 •具有第一選擇閘線與第二選擇閘線 •上述複數個NAND單元中上述第一選擇閘電晶體之閘 係共同連接於上述第一選擇閘線 •上述複數個NAND單元中上述第二選擇閘電晶體之閘 係共同連接於上述第二選擇閘線 • NAND單元塊係由上述複數個NAND單元構成,其中 在上述寫入模式中則將各NAND單元之通道按照供給各位 元線之資料而予以預充電後,使連接於被選擇的控制閘線 之複數個記憶電晶體匯集而寫入。 14. 如申請專利範圍第10項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)531879 圍 利一專 請中 A B c D 構成為如下列者·· 具有先於上述寫入模式而實施之抹除模式(其係用以將 上述NAND單元内之複數個記憶 電晶體匯集而抹除資料, 並设定於閾值低的第一資料狀態) 上述寫入模式中之寫入係以如下列方式而實行: 將、’’二匯集抹除之上述各Nand單元之通道,按照由對應 於琢通道的上述各位元線所傳送之要寫入的第一或第二資 料,而施予預充電,藉此便可得下列結果: •在經由上述第一資料施予預充電之上述各NaND單 70 ,其連接於被選擇的上述控制閘線之上述各記憶電晶體 之通道將^:成漂浮狀態,因此施加上述寫入電壓時,因與 控制閘之電容耦合,上述處於漂浮狀態之通道將升壓以禁 止對於電荷蓄積層之電荷注入, •在經由上述第二資料施予預充電之上述各N AND單 元’其連接於被選擇的上述控制閘線之上述各記憶電晶體 又通道即可使之保持於低電壓,因此便可使電荷注入於電 何畜積層。 15·如申請專利範圍第1〇項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 疋第一中間電壓係設定為小於上述第二中間電壓之值。 16· 一種非揮發性半導體記憶裝置,其特徵為具有下列各項: (具有NAND單元,該NAND單元係以 如下列方式構成之: •複數個記憶電晶體(具有電荷蓄積層與控制閘)係串聯 連接 _ -6- 本紙張尺度適财國®家標準(CNS) Μ規格( χ 297公董) 8 8 8 8 A B c D 531879 六、申請專利範圍 •一端係介以第一選擇閘電晶體而連接於位元線 •另一端係介以第二選擇閘電晶體而連接於共同源極 線);以及 電壓施加電路(其係在寫入模式中以如下列方式操作 者: •在上述NAND單元之上述複數個記憶電晶體中,選擇 自上述位元線側起第K個之記憶電晶體時,對於該選擇記 憶電晶體之控制閘施加寫入電壓,對於自上述位元線側起 第K-m個及自上述位元線起第K + n個(m、η為正之整數, 其中至少有一方為2以上)之兩個非選擇記憶電晶體之控制 閘施加基準電壓,藉此便可使第K + n個之記憶電晶體斷 開,使第K-m個之記憶電晶體按照供給於位元線之資料 ”1”或0而作斷開或接通, •上述兩個非選擇記憶電晶體,係夾著上述選擇記憶電 晶體,與上述記憶電晶體中至少在上述選擇記憶電晶體兩 旁邊之兩個上述記憶電晶體中之一方, •對於為上述兩個非選擇記憶電晶體所夾著的非選擇記 憶電晶體之控制閘各自施加低於上述寫入電壓且高於上述 基準電壓之第一中間電壓, •對於較第K-m個記憶電晶體位於位元線側之至少一個 非選擇記憶電晶體之控制閘,及對於較第K + n個記憶電 晶體位於共同源極線側之至少一個非選擇記憶電晶體之控 制閘各自施加低於上述寫入電壓且高於上述基準電壓之第 二中間電壓)。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)A BCD 531879 六、申請專利範圍 17. 如申請專利範圍第16項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 K為2,而構成為對於比上述選擇記憶電晶體位於上述位 元線側之上述記憶電晶體之上述控制閘之各個施加上述第 一或第二中間電壓。 18. 如申請專利範圍第16項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 選擇電晶體為自上述共同源極線側數起為第K個之上述記 憶電晶體,且構成為上述K為2時,則對於比上述選擇記 憶電晶體位於上述共同源極線側之非選擇的上述記憶電晶 體之控制閘之各個施加上述第一或第二中間電壓。 19. 如申請專利範圍第16項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 構成為在複數個上述記憶電晶體中,對於比第(K-m)個之 上述記憶電晶體位於上述位元線側之複數個上述記憶電晶 體,與比第(K + n)個之上述記憶電晶體位於上述共同源極 線側之複數個上述記憶電晶體施加上述第二中間電壓。 20. 如申請專利範圍第16項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 第一中間電壓與上述第二中間電壓係設定為相同電壓。 21. 如申請專利範圍第16項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 第一中間電壓與上述第二中間電壓係設定為互異之值。 22. 如申請專利範圍第16項之非揮發性半導體記憶裝置,其中 記憶單元陣列係構成為如下列: •複數個上述NAND單元係排列於行方向 •上述各NAND單元係各自連接於互異的位元線 •具有第一選擇閘線與第二選擇閘線 •上述複數個NAND單元中上述第一選擇閘電晶體之閘 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)531879 A B c D 六、申請專利範圍 極係共同連接於上述第一選擇閘線 •上述複數個NAND單元中上述第二選擇閘電晶體之閘 極係共同連接於上述第二選擇閘線 • NAND單元塊係由上述複數個NAND單元構成 •其中在上述寫入模式中則將各NAND單元之通道按照 供給各位元線之資料而予以預充電後,使連接於被選擇的 控制閘線之複數個記憶電晶體匯集而寫入。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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