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JP2000276889A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

Info

Publication number
JP2000276889A
JP2000276889A JP11078671A JP7867199A JP2000276889A JP 2000276889 A JP2000276889 A JP 2000276889A JP 11078671 A JP11078671 A JP 11078671A JP 7867199 A JP7867199 A JP 7867199A JP 2000276889 A JP2000276889 A JP 2000276889A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
line
control gate
bit
semiconductor memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11078671A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichiro Noda
田 潤一郎 野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11078671A priority Critical patent/JP2000276889A/en
Publication of JP2000276889A publication Critical patent/JP2000276889A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-volatile semiconductor memory in which an arbitrary bit can be rewritten without increasing area. SOLUTION: Control gates CG of a memory transistor MT are commonly connected in each row, potentials supplied to these control gate lines, bit lines, word lines are controlled by a potential control means (30, 40, 60, 100). Thereby, a switch transistor having large area is omitted, rewriting data can be performed with less area and with an arbitrary bit unit or a bite unit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体メ
モリに関するもので、特に1バイトから数バイト程度の
小規模単位で書き換え可能なEEPROMに使用される
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory, and more particularly to an EEPROM which can be rewritten in small units of about one byte to several bytes.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、従来の1バイト単位での書換
が可能なEEPROMのセルマトリクスの例を示す回路
図である。同一の行にビット0からビット7までの8ビ
ット(1バイト)分のセルが1記憶単位として設けられ
ており、各セルは、薄いトンネル酸化膜を一部に有し、
フローティングゲートFGおよび制御ゲートCGを有す
るメモリトランジスタMTと、これにソースが接続され
た選択トランジスタSTとから構成され、この選択トラ
ンジスタのドレインは列方向に配置された各セルに対応
して配設されたビット線BLに接続されている。また、
1バイト分のメモリトランジスタの他端(ソース)は共
通接続されている。同一行に属する選択トランジスタの
ゲートはワード線WLに接続され、同一行に属するメモ
リトランジスタの制御ゲートは1バイトごとに共通接続
され、かつワード線WLにゲートが接続された制御ゲー
ト用スイッチトランジスタSWTのドレインに接続され
ている。このトランジスタのソースはバイト単位で設け
られたプログラム線PLに接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a conventional EEPROM cell matrix which can be rewritten in 1-byte units. In the same row, cells of 8 bits (1 byte) from bit 0 to bit 7 are provided as one storage unit, and each cell partially has a thin tunnel oxide film,
It comprises a memory transistor MT having a floating gate FG and a control gate CG, and a select transistor ST having a source connected to the memory transistor MT. The drain of the select transistor is arranged corresponding to each cell arranged in the column direction. Connected to the bit line BL. Also,
The other end (source) of the memory transistor for one byte is commonly connected. The gates of the select transistors belonging to the same row are connected to the word line WL, the control gates of the memory transistors belonging to the same row are commonly connected for each byte, and the control gate switch transistor SWT whose gate is connected to the word line WL. Connected to the drain of The source of this transistor is connected to a program line PL provided in byte units.

【0003】図10に示すセルマトリクスにおける消去
および書き込み動作を図11及び図12を参照して説明
する。以下の動作図においては、選択トランジスタおよ
び制御ゲート用スイッチトランジスタについては実線の
丸で囲んだトランジスタはオン状態、また、×印を付け
たトランジスタはオフ状態にあることを示す。さらに、
メモリセルのうち破線の丸で囲んだものは消去あるいは
書き込み対象セルである。また、選択はすべてブロック
1で行われるものとする。
The erasing and writing operations in the cell matrix shown in FIG. 10 will be described with reference to FIGS. In the following operation diagrams, regarding the selection transistor and the control gate switch transistor, the transistor encircled by a solid line indicates that the transistor is on, and the transistor marked with x indicates the off state. further,
Of the memory cells, those surrounded by a broken-line circle are cells to be erased or written. It is assumed that all selections are made in block 1.

【0004】図11は、従来のバイト単位の消去を行う
場合の各部の電位関係を表した図である。選択されたワ
ード線WL1およびプログラム線PL1にはトンネル電
流を流すための20V程度の高電圧(Vpp)を印加
し、非選択のワード線、非選択のプログラム線、全ビッ
ト線およびメモリトランジスタのソースは接地電位すな
わち0Vとする。
FIG. 11 is a diagram showing a potential relationship of each part when erasing data in a conventional byte unit. A high voltage (Vpp) of about 20 V for applying a tunnel current is applied to the selected word line WL1 and program line PL1, and the unselected word lines, unselected program lines, all bit lines, and the source of the memory transistor Is a ground potential, that is, 0V.

【0005】この様な電位を印加することにより、選択
されたバイトの制御ゲートには制御ゲート用スイッチト
ランジスタを介してプログラム線より高電圧(Vpp)
が印加され、メモリトランジスタのドレインは接地電位
となり、選択されたバイトに含まれる8個のセルは消去
される。この際、非選択のバイトの制御ゲートは接地電
位またはフローティングであるため消去されない。
By applying such a potential, the control gate of the selected byte is supplied with a higher voltage (Vpp) than the program line via the control gate switch transistor.
Is applied, the drain of the memory transistor becomes the ground potential, and the eight cells included in the selected byte are erased. At this time, the control gate of the unselected byte is not erased because it is at the ground potential or floating.

【0006】図12は、図11と同じ従来例において、
バイト単位の書き込みを行う場合の各部の電位関係を表
した図である。選択されたワード線WL1および書き込
みを行うセルに接続されるビット線には高電圧(Vp
p)を印加し、非選択のワード線、書き込みを行わない
セルに接続されるビット線および全プログラム線は接地
電位とし、メモリトランジスタのソースはフローティン
グとする。
FIG. 12 shows the same conventional example as FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a potential relationship of each unit when writing is performed in byte units. A high voltage (Vp) is applied to the selected word line WL1 and the bit line connected to the cell for writing.
p) is applied, the unselected word lines, the bit lines connected to the cells where no writing is performed, and all the program lines are set to the ground potential, and the sources of the memory transistors are set to be floating.

【0007】このような電位を印加することにより選択
されたセルのメモリトランジスタのドレインには高電圧
が印加され、さらに制御ゲートは接地電位となるため、
選択セルに書き込みが行われる。この際、非選択のセル
に接続されるビット線は接地電位であるため、非選択セ
ルへの書き込みは行われない。
By applying such a potential, a high voltage is applied to the drain of the memory transistor of the cell selected and the control gate is at the ground potential.
Writing is performed on the selected cell. At this time, since the bit line connected to the unselected cell is at the ground potential, writing to the unselected cell is not performed.

【0008】このように、図11および図12に示した
従来例では1バイト分のメモリトランジスタの制御ゲー
トがスイッチトランジスタを介してプログラム線に接続
されているため、データの消去および書き換えは1バイ
ト単位で行われる。この消去、書き換えの単位を数バイ
トに増やすためには、メモリトランジスタの制御ゲート
を所望バイト分スイッチトランジスタを介してプログラ
ム線に接続すればよい。
As described above, in the conventional example shown in FIGS. 11 and 12, since the control gate of the 1-byte memory transistor is connected to the program line via the switch transistor, data is erased and rewritten in 1 byte. Performed in units. In order to increase the unit of erasing and rewriting to several bytes, the control gates of the memory transistors may be connected to the program lines via switch transistors for desired bytes.

【0009】以上説明した従来例では、バイトごとまた
は数バイトごとの書き換えを実現するため、制御ゲート
を1バイトごとまたは数バイトごとに分割し、制御ゲー
ト用スイッチトランジスタを1バイトまたは数バイトに
1つ必ず必要である。
In the conventional example described above, in order to realize rewriting every byte or every several bytes, the control gate is divided into every one byte or every few bytes, and the control gate switch transistor is divided into one byte or several bytes. One is always necessary.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この制
御ゲート用スイッチトランジスタは、通常1ビットセル
の1〜2倍程度の面積を必要とするため、セルマトリク
スサイズは純粋なセル面積の1〜2割ほど増大してしま
うという問題がある。また、セルのパターンが1バイト
ごとに分割されることになり、バイト間に制御ゲート用
スイッチが入るため、完全な繰り返しパターンとなら
ず、1バイトの中でプロセス条件が変化してしまい、セ
ル特性のばらつきが大きくなるという問題もある。
However, since this control gate switch transistor usually requires an area of about 1 to 2 times that of a 1-bit cell, the cell matrix size is about 10 to 20% of the pure cell area. There is a problem that it increases. In addition, since the cell pattern is divided for each byte, and the control gate switch is inserted between the bytes, a complete repetition pattern is not obtained, and the process conditions change within one byte, and There is also a problem that the characteristics vary greatly.

【0011】本発明はこのような問題を解決するもの
で、面積増加を招くことなく、任意のビットについて書
き換えが可能な不揮発性半導体メモリ装置を提供するこ
とを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device which can rewrite an arbitrary bit without increasing an area.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる不揮発性
半導体メモリ装置によれば、制御ゲートおよびフローテ
ィングゲートを有する不揮発性メモリトランジスタおよ
びこれに直列に一端が接続された選択トランジスタより
成るメモリセルがマトリクス状に配設されたメモリセル
アレイと、各行の前記メモリトランジスタの前記制御ゲ
ートを共通接続する制御ゲート線と、各行の前記選択ト
ランジスタのゲートを共通接続するワード線と、各列の
前記メモリセルに対して設けられ、前記選択トランジス
タの他端が接続されたビット線と、前記ビット線に選択
的に所望電位を与える第1の電位供給手段と、前記ワー
ド線に選択的に所望電位を与える第2の電位供給手段
と、前記制御線に選択的に所望電位を与える第3の電位
供給手段とを備えたことを特徴とする。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, there is provided a nonvolatile memory transistor having a control gate and a floating gate, and a memory cell comprising a selection transistor having one end connected in series to the nonvolatile memory transistor. A memory cell array arranged in a matrix, a control gate line commonly connecting the control gates of the memory transistors in each row, a word line commonly connecting the gates of the select transistors in each row, and the memory cells in each column And a first potential supply means for selectively applying a desired potential to the bit line, and a first potential supply means for selectively applying a desired potential to the bit line. A second potential supply means, and a third potential supply means for selectively applying a desired potential to the control line. And wherein the door.

【0013】この第1ないし第3の電位供給手段は、選
択された制御ゲート線、選択されたワード線および非選
択のビット線にプログラム電圧を印加し、選択されたビ
ット線に接地電位付近の電位を与えることによって、1
ビット以上の任意のビット数単位でデータの消去を行う
ように電位の供給を行うもの、選択された制御ゲート線
に高電圧を、選択されたワード線および非選択のビット
線に電源電圧付近の電位を、選択されたビット線に接地
電位付近の電位を与えることによって、1ビット以上の
任意のビット数単位でデータの消去を行うように電位の
供給を行うもの、選択された制御ゲート線に高電圧を、
選択されたワード線に高電圧または電源電圧付近の電位
を、選択されたビット線に接地電圧付近の電位を与え、
非選択のビット線をフローティングとすることによっ
て、1ビット以上の任意のビット数単位でランダムにデ
ータの消去を行うように電位の供給を行うものとするこ
とができる。
The first to third potential supply means apply a program voltage to a selected control gate line, a selected word line and a non-selected bit line, and apply a program voltage near the ground potential to the selected bit line. By applying a potential,
A device that supplies a potential so that data is erased in an arbitrary number of bits equal to or greater than the number of bits, a high voltage is applied to the selected control gate line, and a voltage near the power supply voltage is applied to the selected word line and unselected bit lines. By applying a potential near the ground potential to a selected bit line, a potential is supplied so that data is erased in an arbitrary bit number unit of one bit or more, and a potential is supplied to a selected control gate line. High voltage,
Applying a potential near the high voltage or the power supply voltage to the selected word line, and a potential near the ground voltage to the selected bit line,
By setting the unselected bit lines to a floating state, the potential can be supplied so that data is erased randomly in units of one or more bits.

【0014】また、前記第1の電位供給手段はプログラ
ム電圧発生手段および列デコーダを含み、前記第2の電
位供給手段は前記プログラム電圧発生手段および行デコ
ーダを含み、前記第3の電位供給手段は、前記プログラ
ム電圧発生手段および制御デコーダを含むことが好まし
い。
Further, the first potential supply means includes a program voltage generation means and a column decoder, the second potential supply means includes the program voltage generation means and a row decoder, and the third potential supply means comprises , A program voltage generating means and a control decoder.

【0015】このような構成を採用することにより、制
御線用のスイッチトランジスタを省略して制御ゲートラ
インを1行で共通とすることができるため、バイト単位
あるいはビット単位での書き換え機能を持ったまま、セ
ルマトリクスサイズを1〜2割減少できる。また、セル
パターンの連続性(均一性)が高くなり、プロセス条件
が一定化してセル特性のばらつきが少なくなる。
By adopting such a configuration, the control gate line can be shared in one row by omitting the switch transistor for the control line, so that a rewriting function in a byte unit or a bit unit is provided. The cell matrix size can be reduced by 10 to 20% as it is. In addition, the continuity (uniformity) of the cell pattern is increased, the process conditions are stabilized, and variations in cell characteristics are reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態につき説明する。図1は本発明にかかる不揮発
性半導体メモリ装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【0017】入力されたアドレスデータはアドレスレジ
スタ20で保持され、行デコーダ30、列デコーダ4
0、制御デコーダ60によりそれぞれデコードされ、本
発明において特徴的なセルアレイ10に供給される。す
なわち、行デコーダ30の出力である行選択信号はセル
アレイ10のワード線に、制御デコーダ60の出力であ
る制御線選択信号はセルアレイ10の制御ゲート線に、
列デコーダ40の出力である列選択信号はY選択回路5
0を介してセルアレイ10のビット線に供給される。ビ
ット線はセルの選択とともに記憶データの読み出し線で
もあるため、Y選択回路50を介してセルアレイ10に
供給される。
The input address data is held in the address register 20, and the row decoder 30 and the column decoder 4
0, which is decoded by the control decoder 60 and supplied to the cell array 10 characteristic of the present invention. That is, the row selection signal output from the row decoder 30 is applied to the word line of the cell array 10, the control line selection signal output from the control decoder 60 is applied to the control gate line of the cell array 10,
The column selection signal output from the column decoder 40 is applied to a Y selection circuit 5
0 is supplied to the bit line of the cell array 10 via 0. The bit line is also supplied to the cell array 10 via the Y selection circuit 50 because the bit line is also a read line for storage data as well as cell selection.

【0018】データの入出力に関しては、入出力バッフ
ァ90から入力されたデータはデータ入力レジスタ70
およびY選択回路50を介してセルアレイ10に供給さ
れ、セルアレイ10から出力されたデータはY選択回路
50、センスアンプ80、入出力バッファ90を経て外
部に出力される。
As for data input / output, data input from the input / output buffer 90 is transmitted to the data input register 70.
Then, the data is supplied to the cell array 10 via the Y selection circuit 50, and the data output from the cell array 10 is output to the outside via the Y selection circuit 50, the sense amplifier 80, and the input / output buffer 90.

【0019】なお、不揮発性半導体メモリではデータの
消去、書き込みのためにビット線等に20V程度の高い
プログラム電圧を供給する必要があるが、このためにプ
ログラム電圧発生回路100が設けられており、行デコ
ーダ30、列デコーダ40、制御デコーダ50にそれぞ
れ供給される。
In a nonvolatile semiconductor memory, it is necessary to supply a high program voltage of about 20 V to bit lines and the like for erasing and writing data. For this purpose, a program voltage generating circuit 100 is provided. The signals are supplied to the row decoder 30, the column decoder 40, and the control decoder 50, respectively.

【0020】図2は図1におけるセルアレイ10の一部
の構成を示す回路図であり、ここでは2行2列のマトリ
クス部分(ブロック1〜4)について示している。従来
の図10の場合と異なり、制御ゲート用スイッチトラン
ジスタは存在せず、各行のメモリトランジスタの制御ゲ
ートは制御ゲート線に共通接続されている。例えば、ブ
ロック1とブロック2に着目すると、ブロック1のメモ
リトランジスタMT10〜MT17およびブロック2の
メモリトランジスタMT20〜MT27の制御ゲートは
共通接続されて制御ゲート線CG1に接続されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a part of the configuration of the cell array 10 in FIG. 1. Here, a matrix portion (blocks 1 to 4) of 2 rows and 2 columns is shown. Unlike the conventional case of FIG. 10, there is no control gate switch transistor, and the control gates of the memory transistors in each row are commonly connected to a control gate line. For example, focusing on the blocks 1 and 2, the control gates of the memory transistors MT10 to MT17 of the block 1 and the memory transistors MT20 to MT27 of the block 2 are commonly connected and connected to the control gate line CG1.

【0021】このような構成のセルアレイにおける動作
を説明する。以下の図面においてトランジスタに付けら
れた実線の丸印、破線の丸印、×印の意味は図11およ
び図12における従来例と同じである。
The operation of the cell array having such a configuration will be described. In the following drawings, the meanings of solid circles, broken circles, and crosses attached to transistors are the same as those of the conventional example in FIGS.

【0022】(1) 消去動作1 図3は、図2のブロック1においてバイト単位の消去動
作の第1の例における各部の電位関係を示す図である。
(1) Erasing Operation 1 FIG. 3 is a diagram showing the potential relationship of each part in the first example of the erasing operation in byte units in the block 1 of FIG.

【0023】選択されたワード線WL1、選択された制
御ゲート線CG1および非選択のビット線BL20〜B
L27に20V程度の高電圧(Vpp)を印加し、非選
択のワード線WL2、非選択の制御ゲート線CG2およ
び選択されたビット線BL10〜BL17を接地電位と
する。またバイトごとに共通接続されたメモリトランジ
スタのソースはフローティングとする。
The selected word line WL1, the selected control gate line CG1, and the unselected bit lines BL20 to BL20
A high voltage (Vpp) of about 20 V is applied to L27, and the unselected word line WL2, the unselected control gate line CG2, and the selected bit lines BL10 to BL17 are set to the ground potential. The sources of the memory transistors commonly connected for each byte are floating.

【0024】図4は非選択のビットラインと選択された
制御ゲートが同時に立ち上がって同じVppに達する様
子を示している。
FIG. 4 shows a state in which an unselected bit line and a selected control gate rise simultaneously and reach the same Vpp.

【0025】この様な電位関係を与えることにより、選
択されたブロック(バイト)の各部の電位は従来例と同
様となり、同ブロック中のセルは消去され、他のブロッ
ク中の非選択バイトのセルは消去されない。
By giving such a potential relation, the potential of each part of the selected block (byte) becomes the same as that of the conventional example, cells in the same block are erased, and cells of unselected bytes in other blocks are erased. Is not erased.

【0026】例えば、図4において“ブロック2”と記
した非選択バイトのセルの制御ゲートは高電圧(Vp
p)であるが、ビット線BL20〜BL27にも高電圧
が印加されており、同バイト中のメモリトランジスタド
レインにも高電圧が伝達されるため、ドレインと制御ゲ
ートの電位差がほとんど無くなり、消去は行われない。
また、“ブロック4”においてはビット線には高電圧が
印加されるものの、ワード線が接地電位となっているた
め、メモリトランジスタのドレインはフローティングで
あり、消去も書き込みも行われない。さらに、“ブロッ
ク3”と記した非選択バイトでは、ビット線、制御ゲー
ト線ともに接地電位であるから、当然消去も書き込みも
行われない。
For example, in FIG. 4, the control gate of the cell of the non-selected byte indicated by "block 2" is high voltage (Vp
p), a high voltage is also applied to the bit lines BL20 to BL27, and a high voltage is also transmitted to the drain of the memory transistor in the same byte, so that the potential difference between the drain and the control gate is almost eliminated, and erasure is not performed. Not done.
In the “block 4”, although a high voltage is applied to the bit line, the word line is at the ground potential, so that the drain of the memory transistor is floating and neither erasing nor writing is performed. Further, in the non-selected byte described as “block 3”, neither the bit line nor the control gate line is at the ground potential, so that neither erase nor write is performed.

【0027】この様にこの第1の実施の形態では、消去
時に非選択のビット線を高電圧(Vpp)とすること
で、バイト単位の消去を実現する。また同様の方法によ
って1ビット単位の消去も可能である。
As described above, in the first embodiment, erasing in units of bytes is realized by setting the non-selected bit lines to a high voltage (Vpp) during erasing. Also, erasing in 1-bit units is possible by the same method.

【0028】なお、この実施例の場合、図4に示すよう
に非選択のビットラインと選択された制御ゲートが完全
に同時に立ち上がることが必要であり、この立ち上がり
にずれが生じると、この時間差の間、非選択のセルが消
去または書き込みされてしまうという問題がある。
In the case of this embodiment, it is necessary that the unselected bit lines and the selected control gate rise completely at the same time as shown in FIG. Meanwhile, there is a problem that unselected cells are erased or written.

【0029】図5は本発明の第1の実施例において、バ
イト単位の書き込みを行う場合の各部の電位関係を示
す。選択されたワード線および書き込みを行うセルに接
続されるビット線、例えばBL10およびBL17には
高電圧(Vpp)を印加し、非選択のワード線、書き込
みを行わないセルに接続されるビット線および全制御ゲ
ート線は接地電位とし、セルのメモリトランジスタのソ
ースはフローティングとする。このとき各セルにかかる
電圧は図12に示した従来例と全く同様となり、従来例
と同じ動作により、選択されたセルに書き込み動作が行
われる。この書き込み動作は以下の各消去動作に組み合
わせることができる。
FIG. 5 shows the potential relationship of each part when writing is performed in byte units in the first embodiment of the present invention. A high voltage (Vpp) is applied to a selected word line and a bit line connected to a cell to be written, for example, BL10 and BL17, and an unselected word line, a bit line connected to a cell not to be written, and All control gate lines are set to the ground potential, and the sources of the memory transistors of the cells are set to be floating. At this time, the voltage applied to each cell is exactly the same as in the conventional example shown in FIG. 12, and the write operation is performed on the selected cell by the same operation as the conventional example. This writing operation can be combined with the following erasing operations.

【0030】(2) 消去動作2 図6は本発明にかかる不揮発性半導体メモリの第2の消
去動作例における、バイト単位の消去を行う場合の各部
の電位関係を示す図である。
(2) Erasing Operation 2 FIG. 6 is a diagram showing the potential relationship of each part when performing erasing in byte units in the second erasing operation example of the nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.

【0031】この例では、選択された制御ゲート線CG
1に20V程度の高電圧(Vpp)を印加し、選択され
たワード線WL1および非選択のビット線BL20〜B
L27を電源電位(Vcc)に、選択されたビット線B
L10〜BL17、非選択のワード線WL2および非選
択の制御ゲート線CG2を接地電位とする。またセルの
ソースはフローティングとする。
In this example, the selected control gate line CG
1 is applied with a high voltage (Vpp) of about 20 V to select a selected word line WL1 and unselected bit lines BL20 to BL20.
L27 to the power supply potential (Vcc) and the selected bit line B
L10 to BL17, the unselected word line WL2 and the unselected control gate line CG2 are set to the ground potential. The source of the cell is floating.

【0032】この様な電位関係とすると、選択されたバ
イトの電位は、ワード線電位が電源電位であることを除
けば、従来例と同様である。ワード線電位が電源電位で
あっても、セルの選択トランジスタはオンするため、セ
ルのメモリトランジスタにかかる電圧は従来例と全く同
様となり、同バイト中のセルは消去される。
With such a potential relationship, the potential of the selected byte is the same as the conventional example except that the word line potential is the power supply potential. Even if the word line potential is the power supply potential, the selection transistor of the cell is turned on, so that the voltage applied to the memory transistor of the cell is exactly the same as in the conventional example, and the cell in the same byte is erased.

【0033】次に、図6中の“ブロック2”と記した非
選択バイトの動作を図7を参照して説明する。
Next, the operation of an unselected byte indicated as "block 2" in FIG. 6 will be described with reference to FIG.

【0034】図7の上半分は図6に記載した電位を与え
た様子を示す。すなわち、非選択ビット線および選択ワ
ード線に電源電位Vccを与えると、選択トランジスタ
とメモリトランジスタの中間ノードでは電源電位まで上
がり切らず、選択トランジスタの閾電圧Vth分だけ低
い電圧(Vcc−Vth)となる。そしてある時点で選
択制御ゲート線にプログラム電圧Vppを供給すると、
これに伴って中間ノード電位は上昇するが、プログラム
電圧よりも多少低い(Vpp−α)の値となる。
The upper half of FIG. 7 shows a state in which the potential shown in FIG. 6 is applied. That is, when the power supply potential Vcc is applied to the unselected bit line and the selected word line, the voltage at the intermediate node between the selection transistor and the memory transistor does not rise to the power supply potential. Become. When the program voltage Vpp is supplied to the selection control gate line at a certain time,
Accordingly, the intermediate node potential rises, but becomes a value (Vpp-α) slightly lower than the program voltage.

【0035】電源電位が例えば5Vのような十分高い電
圧である場合には例えば1V程度のVth分の低下があ
っても問題はないが、近年の省電力化に伴う電源電圧の
低下により電源電位は1.8Vの例も出現しており、選
択トランジスタの閾電圧Vth分の低下が無視できず、
安定した消去および書き込みが達成できない場合があ
る。
When the power supply potential is a sufficiently high voltage such as 5 V, there is no problem even if the voltage drops by Vth of about 1 V, for example. Has also appeared in the case of 1.8 V, and the decrease by the threshold voltage Vth of the selection transistor cannot be ignored.
In some cases, stable erasing and writing cannot be achieved.

【0036】図7の下半分は、このような問題を改良し
た場合における動作を示しており、非選択ビット線に例
えば電源電位Vccであるプリチャージ電位Vprch
を与えるとともに、選択ワード線にはこのプリチャージ
電位Vprchよりも選択トランジスタの閾電圧Vth
分だけ高い電圧、すなわち(Vprch+Vth)の電
位を与える。これにより、メモリトランジスタのドレイ
ン側である、選択トランジスタとメモリトランジスタの
中間ノードは確実にプリチャージ電位Vprchまで上
昇する。なお、選択ワード線はその後選択トランジスタ
の閾電圧Vth分だけ低下させることにより電位はVp
rch(Vcc)となる。
The lower half of FIG. 7 shows an operation in a case where such a problem is improved. For example, a precharge potential Vprch which is a power supply potential Vcc is applied to an unselected bit line.
And the threshold voltage Vth of the selection transistor is higher than the precharge potential Vprch on the selected word line.
A voltage higher by the amount, that is, a potential of (Vprch + Vth) is applied. Thus, the intermediate node between the selection transistor and the memory transistor, which is on the drain side of the memory transistor, reliably rises to the precharge potential Vprch. The potential of the selected word line is then reduced by the threshold voltage Vth of the selected transistor, so that the potential becomes Vp.
rch (Vcc).

【0037】その後、選択制御ゲート線にプログラム電
圧Vppを供給すると、メモリトランジスタはオンし、
浮遊ゲートを介した制御ゲートとメモリトランジスタチ
ャネル領域間の結合容量により、チャネル領域の電位が
上昇する。チャネル領域とメモリトランジスタドレイン
は同電位であるから、選択トランジスタとメモリトラン
ジスタの中間ノードであるメモリトランジスタドレイン
の電位も同時に上昇する。中間ノードの電位がプリチャ
ージ電位Vprchよりわずかに上昇すれば、選択トラ
ンジスタは完全にオフする。セルのソースはフローティ
ングであるから、この時メモリトランジスタのドレイ
ン、チャネル、ソースは全てフローティングとなり、以
降、制御ゲート電位の上昇と共にこれらの領域の電位も
上昇していく。従って最終的に制御ゲートが高電圧(V
pp)となっても、中間ノードの電位はこれよりわずか
な電位α分だけ低下した値となって電位差は僅少で、消
去動作は行われない。
Thereafter, when the program voltage Vpp is supplied to the selection control gate line, the memory transistor is turned on,
Due to the coupling capacitance between the control gate and the memory transistor channel region via the floating gate, the potential of the channel region increases. Since the channel region and the memory transistor drain have the same potential, the potential of the memory transistor drain, which is an intermediate node between the selection transistor and the memory transistor, also increases at the same time. When the potential of the intermediate node slightly rises above the precharge potential Vprch, the selection transistor is completely turned off. Since the source of the cell is floating, the drain, channel, and source of the memory transistor are all floating at this time, and thereafter, the potential of these regions also rises with the rise of the control gate potential. Therefore, finally, the control gate is driven to a high voltage (V
pp), the potential of the intermediate node is a value lower by a slight potential α than this, the potential difference is small, and the erasing operation is not performed.

【0038】この例では、選択トランジスタの閾電圧V
thの値にかかわらず、選択ワード線の電位はプリチャ
ージ電位Vprchが維持され、電源電圧が低い場合で
も選択トランジスタの閾電圧Vthの影響を受けること
がない。
In this example, the threshold voltage V of the selection transistor
Regardless of the value of th, the potential of the selected word line is maintained at the precharge potential Vprch, and is not affected by the threshold voltage Vth of the selection transistor even when the power supply voltage is low.

【0039】なお、“ブロック3”、“ブロック4”と
記した非選択バイトでは、セルの選択トランジスタがオ
フ、制御ゲート線が接地電位であるから、消去も書き込
みも行われない。
In the non-selected bytes described as "block 3" and "block 4," neither the erasing nor the writing is performed because the selection transistor of the cell is off and the control gate line is at the ground potential.

【0040】この様にこの動作例では、消去時に選択ワ
ード線と非選択ビット線を電源電位とし、非選択セルの
チャネルおよびドレイン領域の電位を、制御ゲートとと
の容量結合によって上昇させ、バイト単位の消去を実現
する。さらに同様の方法によって1ビット単位の消去も
可能である。
As described above, in this operation example, at the time of erasing, the potential of the selected word line and the unselected bit line is set to the power supply potential, the potential of the channel and drain region of the unselected cell is raised by capacitive coupling with the control gate, and Achieve unit erasure. Further, erasing in 1-bit units is possible by the same method.

【0041】なお、第1の動作例では不要な消去や書き
込みが生じないように非選択セルのドレインと制御ゲー
トを共に高電位とすることで、消去動作が起こらない様
にしていたが、この動作例では先にドレインを電源電位
とし、その後制御ゲートに高電圧を印加するようにすれ
ば、誤って非選択セルが消去されることはない。
In the first operation example, both the drain and the control gate of the non-selected cell are set to a high potential so that unnecessary erasing and writing do not occur, so that the erasing operation does not occur. In the operation example, if the drain is first set to the power supply potential and then a high voltage is applied to the control gate, the unselected cells are not erased by mistake.

【0042】(3) 消去動作3 図8は本発明にかかる不揮発性半導体メモリ装置の第2
の消去動作例における、バイト単位の消去を行う場合の
各部の電位関係を示す図である。
(3) Erase Operation 3 FIG. 8 shows a second example of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a potential relationship of each unit when erasing in byte units in the erasing operation example of FIG.

【0043】選択された制御ゲート線CG1に20V程
度の高電圧(Vpp)を印加し、選択されたワード線W
L1を電源電位(Vcc)または高電圧に、非選択のビ
ット線BL20〜BL27をフローティングに、選択さ
れたビット線BL10〜BL17、非選択のワード線W
L2および非選択の制御ゲート線CG2を接地電位とす
る。またセルのソースはフローティングとする。この様
な電位関係とすると、選択されたバイトの電位は、従来
例と同様となり、同バイト中のセルは消去される。
A high voltage (Vpp) of about 20 V is applied to the selected control gate line CG1, and the selected word line W
L1 is set to a power supply potential (Vcc) or a high voltage, unselected bit lines BL20 to BL27 are floated, selected bit lines BL10 to BL17, unselected word line W
L2 and the unselected control gate line CG2 are set to the ground potential. The source of the cell is floating. With such a potential relationship, the potential of the selected byte is the same as that of the conventional example, and the cells in the byte are erased.

【0044】“ブロック2”と記した非選択バイトのビ
ット線BL20〜BL27については、図9に示すよう
に一旦電源電位まで引き上げ、その後フローティングと
している。このため、第2の動作例と同様に、同バイト
中のセルのドレイン、チャネル、ソースが全てフローテ
ィングとなり、制御ゲート電位の上昇と共にこれらの領
域の電位も上昇していく。従って、最終的に制御ゲート
が高電圧(Vpp)となっても、制御ゲートとメモリト
ランジスタドレイン間の電位差はわずかで、消去動作は
行われない。
The bit lines BL20 to BL27 of the unselected bytes described as "block 2" are temporarily raised to the power supply potential as shown in FIG. Therefore, as in the second operation example, the drain, channel, and source of the cell in the same byte are all in a floating state, and the potential of these regions also rises with the rise of the control gate potential. Therefore, even if the control gate eventually becomes a high voltage (Vpp), the potential difference between the control gate and the drain of the memory transistor is small, and the erase operation is not performed.

【0045】また、“ブロック3”、“ブロック4”と
記した非選択バイトでは、セルの選択トランジスタがオ
フ、制御ゲート線が接地電位であるから、消去も書き込
みも行われない。
In the unselected bytes described as "block 3" and "block 4," neither the erasing nor the writing is performed because the selection transistor of the cell is off and the control gate line is at the ground potential.

【0046】この様にこの動作例では、消去時に非選択
ビット線をフローティングとし、非選択セルのチャネル
およびドレイン領域の電位を、制御ゲートととの容量結
合によって上昇させ、バイト単位の消去を実現すること
ができ、この際に制御ゲートに高電圧を印加するタイミ
ングを厳密に設定する必要はない。さらに前述したのと
同様の方法によって1ビット単位の消去も可能である。
As described above, in this operation example, the non-selected bit line is floated at the time of erasing, and the potential of the channel and drain region of the non-selected cell is increased by capacitive coupling with the control gate to realize erasing in byte units. In this case, it is not necessary to strictly set the timing of applying a high voltage to the control gate. Further, erasing in 1-bit units is possible by the same method as described above.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる不揮発性
半導体メモリによれば、各行のメモリトランジスタの制
御ゲートを共通接続し、この線、ビット線、ワード線に
供給する電位を制御することにより、面積の大きいスイ
ッチトランジスタを省略し、少ない面積で任意のビット
やバイト単位でのデータ書き換えが可能となる。
As described above, according to the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the control gates of the memory transistors in each row are commonly connected, and the potential supplied to this line, bit line and word line is controlled. Thus, a switch transistor having a large area can be omitted, and data can be rewritten in an arbitrary bit or byte unit with a small area.

【0048】また、セルパターンの均一性が向上するこ
とから、セル特性のばらつきを抑制できる。
Further, since the uniformity of the cell pattern is improved, variations in cell characteristics can be suppressed.

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

【図1】本発明にかかる不揮発性半導体メモリの概略構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.

【図2】図1におけるセルアレイの一部の構成を示す回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a part of a cell array in FIG.

【図3】本発明にかかる不揮発性半導体メモリの第1の
動作例を示す、バイト消去時の電位関係を表す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a first operation example of the nonvolatile semiconductor memory according to the present invention and showing a potential relationship at the time of byte erasing;

【図4】図3における電位の変化を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in potential in FIG.

【図5】本発明にかかる不揮発性半導体メモリにおける
バイト書き込み時の電位関係を表す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a potential relationship at the time of byte writing in the nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.

【図6】本発明にかかる不揮発性半導体メモリのバイト
消去の第2の動作例を示す、電位関係を表す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a potential relationship, showing a second operation example of byte erasing of the nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.

【図7】図6における電位の変化を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in potential in FIG. 6;

【図8】本発明にかかる不揮発性半導体メモリのバイト
消去の第3の動作例を示す、電位関係を表す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a potential relationship, showing a third operation example of byte erasure of the nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.

【図9】図8における電位の変化を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a change in potential in FIG.

【図10】従来のバイト書き換え型EEPROMのセル
マトリクスをあらわす回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a cell matrix of a conventional byte rewrite type EEPROM.

【図11】従来のEEPROMのバイト消去時の電位関
係をあらわす図である。
FIG. 11 is a diagram showing a potential relationship at the time of byte erasing of a conventional EEPROM.

【図12】従来のEEPROMのバイト書き込み時の電
位関係をあらわす図である。
FIG. 12 is a diagram showing a potential relationship at the time of byte writing in a conventional EEPROM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 セルアレイ 20 アドレスレジスタ 30 行デコーダ 40 列デコーダ 50 Y選択回路 60 制御デコーダ 70 データ入力レジスタ 80 センスアンプ 90 入出力バッファ 100 プログラム電圧発生回路 Reference Signs List 10 cell array 20 address register 30 row decoder 40 column decoder 50 Y selection circuit 60 control decoder 70 data input register 80 sense amplifier 90 input / output buffer 100 program voltage generation circuit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御ゲートおよびフローティングゲートを
有する不揮発性メモリトランジスタおよびこれに直列に
一端が接続された選択トランジスタより成るメモリセル
がマトリクス状に配設されたメモリセルアレイと、 各行の前記メモリトランジスタの前記制御ゲートを共通
接続する制御ゲート線と、 各行の前記選択トランジスタのゲートを共通接続するワ
ード線と、 各列の前記メモリセルに対して設けられ、前記選択トラ
ンジスタの他端が接続されたビット線と、 前記ビット線に選択的に所望電位を与える第1の電位供
給手段と、 前記ワード線に選択的に所望電位を与える第2の電位供
給手段と、 前記制御線に選択的に所望電位を与える第3の電位供給
手段とを備え、た不揮発性半導体メモリ。
1. A memory cell array in which memory cells each comprising a nonvolatile memory transistor having a control gate and a floating gate and a select transistor having one end connected in series thereto are arranged in a matrix, A control gate line for commonly connecting the control gates; a word line for commonly connecting the gates of the select transistors in each row; and a bit provided for the memory cells in each column and connected to the other end of the select transistor. A first potential supply means for selectively applying a desired potential to the bit line; a second potential supply means for selectively applying a desired potential to the word line; and a desired potential selectively to the control line. A non-volatile semiconductor memory comprising:
【請求項2】前記メモリセルアレイの各行の不揮発性メ
モリトランジスタのソースは8個単位で共通接続された
ことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモ
リ。
2. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the sources of the nonvolatile memory transistors in each row of the memory cell array are commonly connected in units of eight.
【請求項3】前記第1ないし第3の電位供給手段は、 選択された制御ゲート線、選択されたワード線および非
選択のビット線にプログラム電圧を印加し、選択された
ビット線に接地電位付近の電位を与えることによって、
1ビット以上の任意のビット数単位でデータの消去を行
うように電位の供給を行うものであることを特徴とする
請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ。
3. The first to third potential supply means applies a program voltage to a selected control gate line, a selected word line and an unselected bit line, and supplies a ground potential to a selected bit line. By giving a nearby potential,
2. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein a potential is supplied such that data is erased in an arbitrary number of bits of 1 bit or more.
【請求項4】前記第1ないし第3の電位供給手段は、 選択された制御ゲート線に高電圧を、選択されたワード
線および非選択のビット線に電源電圧付近の電位を、選
択されたビット線に接地電位付近の電位を与えることに
よって、1ビット以上の任意のビット数単位でデータの
消去を行うように電位の供給を行うものであることを特
徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ。
4. The first to third potential supply means selects a high voltage on a selected control gate line and a potential near a power supply voltage on a selected word line and an unselected bit line. 2. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein a potential near ground potential is applied to the bit line to supply the potential so that data is erased in an arbitrary number of bits of one bit or more. Semiconductor memory.
【請求項5】前記選択されたワード線に与えられる電位
は選択トランジスタのしきい電圧分だけ高い電位である
ことを特徴とする請求項4に記載の不揮発性半導体メモ
リ。
5. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 4, wherein the potential applied to the selected word line is a potential higher by a threshold voltage of a selection transistor.
【請求項6】前記第1ないし第3の電位供給手段は、 選択された制御ゲート線に高電圧を、選択されたワード
線に高電圧または電源電圧付近の電位を、選択されたビ
ット線に接地電圧付近の電位を与え、非選択のビット線
をフローティングとすることによって、1ビット以上の
任意のビット数単位でランダムにデータの消去を行うよ
うに電位の供給を行うものであることを特徴とする請求
項1に記載の不揮発性半導体メモリ。
6. The first to third potential supply means: applying a high voltage to a selected control gate line, a high voltage or a potential near a power supply voltage to a selected word line, and a selected bit line to a selected bit line. By applying a potential near the ground voltage and floating the unselected bit lines, the potential is supplied such that data is erased randomly in arbitrary units of one or more bits. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein
【請求項7】前記第1の電位供給手段はプログラム電圧
発生手段および列デコーダを含み、前記第2の電位供給
手段は前記プログラム電圧発生手段および行デコーダを
含み、前記第3の電位供給手段は、前記プログラム電圧
発生手段および制御デコーダを含むことを特徴とする請
求項1ないし6のいずれかに記載の不揮発性半導体メモ
リ。
7. The first potential supply means includes a program voltage generation means and a column decoder, the second potential supply means includes the program voltage generation means and a row decoder, and the third potential supply means comprises 7. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, further comprising: the program voltage generating means and a control decoder.
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