JPH01273357A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
不揮発性半導体記憶装置Info
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- JPH01273357A JPH01273357A JP63101810A JP10181088A JPH01273357A JP H01273357 A JPH01273357 A JP H01273357A JP 63101810 A JP63101810 A JP 63101810A JP 10181088 A JP10181088 A JP 10181088A JP H01273357 A JPH01273357 A JP H01273357A
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- Japan
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- voltage limiter
- control signal
- line
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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]
本発明は不揮発性半導体記憶装置に関し、特に電気的に
消去、書換え可能な読み出し専用メモリ(以下EEPR
OMという)に間する。
消去、書換え可能な読み出し専用メモリ(以下EEPR
OMという)に間する。
[従来の技術]
EEFROMにはその用途に応じて様々な構造、動作原
理のものがあるが、その中で最も大規模集積化に適する
ものに、いわゆるFLASHEEPROMがある(例え
ばl5SCC1987WPM7.4)。第4図にこのF
LASHEEPROMのメモリトランジスタの断面構造
図を示す。
理のものがあるが、その中で最も大規模集積化に適する
ものに、いわゆるFLASHEEPROMがある(例え
ばl5SCC1987WPM7.4)。第4図にこのF
LASHEEPROMのメモリトランジスタの断面構造
図を示す。
1はP型の半導体基板、2はn形のドレイン、3はソー
ス、4は厚さ200吟以下の薄い第1のゲート酸化膜、
5は浮遊ゲート、6は第2のゲート酸化膜、7は制御ゲ
ートである。書き込みは制御ゲート7に約20Vの電圧
を印加し、ドレイン2に約10Vの電圧を印加し半導体
基板1及びソース3を接地することによりトレイン近傍
で発生したホットエレクトロンを浮遊ゲート5に注入し
結果として負の電荷を蓄積する。消去は制御ゲート7と
ソース3と半導体基板1を接地しドレイン2に約19V
の電圧を印加し、Fowler−N。
ス、4は厚さ200吟以下の薄い第1のゲート酸化膜、
5は浮遊ゲート、6は第2のゲート酸化膜、7は制御ゲ
ートである。書き込みは制御ゲート7に約20Vの電圧
を印加し、ドレイン2に約10Vの電圧を印加し半導体
基板1及びソース3を接地することによりトレイン近傍
で発生したホットエレクトロンを浮遊ゲート5に注入し
結果として負の電荷を蓄積する。消去は制御ゲート7と
ソース3と半導体基板1を接地しドレイン2に約19V
の電圧を印加し、Fowler−N。
rdheim)ンネリングで浮遊ゲート5からドレイン
2ヘエレクトロンを放出し結果として正の電荷を蓄積す
る。
2ヘエレクトロンを放出し結果として正の電荷を蓄積す
る。
このメモリトランジスタで不揮発性半導体装置を構成す
る場合の回路図を第5図に示す。Q2は書き込み制御信
号PGM(オーバーパー)とデータ信号を入力とするN
OR回路N0RIの出力をゲート入力とするMIS電解
効果トランジスタ、Q3は消去特高レベル信号となる消
去制御信号EC(オーバーパー)をゲート入力とするM
I S電解効果トランジスタ、Ml、 M2. ・・
・Mnはメモリトランジスタでドレインは列線Yに接続
されソースはソース線に接続され制御ゲートは行線Xi
、 X2. ・・・Xnに接続されている。
る場合の回路図を第5図に示す。Q2は書き込み制御信
号PGM(オーバーパー)とデータ信号を入力とするN
OR回路N0RIの出力をゲート入力とするMIS電解
効果トランジスタ、Q3は消去特高レベル信号となる消
去制御信号EC(オーバーパー)をゲート入力とするM
I S電解効果トランジスタ、Ml、 M2. ・・
・Mnはメモリトランジスタでドレインは列線Yに接続
されソースはソース線に接続され制御ゲートは行線Xi
、 X2. ・・・Xnに接続されている。
[発明が解決しようとする問題点コ
上述した従来の不揮発性半導体装置には以下に述べる重
大な欠点がある。第6図で曲線A、 B、Cはメモリ
トランジスタのI−V曲線で、Aは書き込み開始時点、
B、 Cは書き込みが進行しメモリトランジスタの浮
遊ゲートにエレクトロンが注入されてオン電流が減少し
た時点での■−v曲線を示す。曲線りは負荷曲線を示し
VA、 VB、 VCはそれぞれの時点での列線電
位を表す。VEは消去動作時の列線電位、VEiは消去
可能な列線の最低電位を示す。VBDI、VBD2は書
き込まれたメモリトランジスタのドレイン−半導体基板
間降伏(アバランシェブレークダウン)電圧を示す。書
き込み動作時列線電位は書き込みの進行にともないVA
からVBを経てVCへと上昇していく。この時列線電位
が消去可能な列線の最低型(ffVEiを越えてしまう
と同じ列線に接続されている他のメモリトランジスタで
は消去が開始されてしまう。第5図において例えばメモ
リトランジスタM1を書き込むとき、書き込みが進行し
て列線電位がVEiを越えるとメモリトランジスタM2
・・・M(1ては消去が開始され書き込みマージンの減
少や誤消去が生じてしまう。
大な欠点がある。第6図で曲線A、 B、Cはメモリ
トランジスタのI−V曲線で、Aは書き込み開始時点、
B、 Cは書き込みが進行しメモリトランジスタの浮
遊ゲートにエレクトロンが注入されてオン電流が減少し
た時点での■−v曲線を示す。曲線りは負荷曲線を示し
VA、 VB、 VCはそれぞれの時点での列線電
位を表す。VEは消去動作時の列線電位、VEiは消去
可能な列線の最低電位を示す。VBDI、VBD2は書
き込まれたメモリトランジスタのドレイン−半導体基板
間降伏(アバランシェブレークダウン)電圧を示す。書
き込み動作時列線電位は書き込みの進行にともないVA
からVBを経てVCへと上昇していく。この時列線電位
が消去可能な列線の最低型(ffVEiを越えてしまう
と同じ列線に接続されている他のメモリトランジスタで
は消去が開始されてしまう。第5図において例えばメモ
リトランジスタM1を書き込むとき、書き込みが進行し
て列線電位がVEiを越えるとメモリトランジスタM2
・・・M(1ては消去が開始され書き込みマージンの減
少や誤消去が生じてしまう。
次に消去動作時の問題を述べる。書き込まれたメモリト
ランジスタのドレイン−半導体基板間降伏電圧は浮遊ゲ
ートに注入されたエレクトロンの負電荷により低下する
。したがってメモリトランジスタの書き込みレベルによ
り変動する。第6図においてドレイン−半導体基板間降
伏電圧がVBDの場合消去時列線電位VEより高いため
トレイン−半導体基板間で7バランシエブレークダウン
を生じることなく消去が進行するがドレイン−半導体基
板間降伏電圧がVBD2の場合VEより低いためアバラ
ンシェブレークダウンを生してしまう、アバランシェブ
レークダウンはドレイン近傍のゲート酸化膜へダメージ
を与え、書き込み特性の劣化、読み出し特性の劣化、消
去特性の劣化及び書換え可能回数の減少を引き起こす。
ランジスタのドレイン−半導体基板間降伏電圧は浮遊ゲ
ートに注入されたエレクトロンの負電荷により低下する
。したがってメモリトランジスタの書き込みレベルによ
り変動する。第6図においてドレイン−半導体基板間降
伏電圧がVBDの場合消去時列線電位VEより高いため
トレイン−半導体基板間で7バランシエブレークダウン
を生じることなく消去が進行するがドレイン−半導体基
板間降伏電圧がVBD2の場合VEより低いためアバラ
ンシェブレークダウンを生してしまう、アバランシェブ
レークダウンはドレイン近傍のゲート酸化膜へダメージ
を与え、書き込み特性の劣化、読み出し特性の劣化、消
去特性の劣化及び書換え可能回数の減少を引き起こす。
上述した書き込み時および消去時の問題に対し、製造バ
ラツキなどを考慮して適性化することは非常に困難であ
った。
ラツキなどを考慮して適性化することは非常に困難であ
った。
[発明の従来技術に対する相違点]
上述した従来の不揮発性半導体記憶装置に対し、本発明
は書き込み動作時の列線の電位を消去可能な列線の最低
電位より低い電圧でクラシブし、消去動作時の列線電位
をメモリトランジスタのトレインと半導体基板間の降伏
電圧より低い電位てクランプすると言う相違点を有する
。
は書き込み動作時の列線の電位を消去可能な列線の最低
電位より低い電圧でクラシブし、消去動作時の列線電位
をメモリトランジスタのトレインと半導体基板間の降伏
電圧より低い電位てクランプすると言う相違点を有する
。
[問題点を解決するための手段]
本発明はドレイン電極が列線に接続されソース電極がソ
ース線に接続されゲート電極が行線に接続された浮遊ゲ
ートを有する第1電界効果トランジスタ(メモリトラン
ジスタ)と、ドレイン電極が第1電源に接続されソース
電極が第1接続点において列線に接続され書き込み制御
信号をゲート人力とする第2電界効果トランジスタと、
ドレイン電極が第2電源に接続されソース電極が第1接
続点に接続され消去制御信号をゲート入力とする第3電
界効果トランジスタと、第1電圧リミッタ−と、ドレイ
ン電極が第1接続点に接続されソース電極が第1電圧リ
ミッタ−に接続され消去制御進行をゲート入力とする第
4電界効果トランジスタと、第1接続点に接続された第
2電圧リミッタ−とを含んで構成される。
ース線に接続されゲート電極が行線に接続された浮遊ゲ
ートを有する第1電界効果トランジスタ(メモリトラン
ジスタ)と、ドレイン電極が第1電源に接続されソース
電極が第1接続点において列線に接続され書き込み制御
信号をゲート人力とする第2電界効果トランジスタと、
ドレイン電極が第2電源に接続されソース電極が第1接
続点に接続され消去制御信号をゲート入力とする第3電
界効果トランジスタと、第1電圧リミッタ−と、ドレイ
ン電極が第1接続点に接続されソース電極が第1電圧リ
ミッタ−に接続され消去制御進行をゲート入力とする第
4電界効果トランジスタと、第1接続点に接続された第
2電圧リミッタ−とを含んで構成される。
[実施例コ
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1実施例の回路図である。
VPPIは書き込み電源、Q2は書き込み制御信号とデ
ータ信号を人力とするNOR回路NOR1の出力をゲー
ト人力とするMIS電界効果トランジスタ、VPP2は
消去電源、Q3は消去制御信号EC(オーバーパー)を
ゲート入力とするMIS電界効果トランジスタ、Jは第
1の接続点、Dlは第1のダイオード、D2は第2のダ
イオード、ECは消去制御信号でEC(オーバーパー)
の反転信号、Q4はECをゲート人力とするMIS電界
効果トランジスタ、Yは列線、Ml、M2・・・Mnは
メモリトランジスタ、Sはソース線、Xl、X2・・・
Xnは行線である。
ータ信号を人力とするNOR回路NOR1の出力をゲー
ト人力とするMIS電界効果トランジスタ、VPP2は
消去電源、Q3は消去制御信号EC(オーバーパー)を
ゲート入力とするMIS電界効果トランジスタ、Jは第
1の接続点、Dlは第1のダイオード、D2は第2のダ
イオード、ECは消去制御信号でEC(オーバーパー)
の反転信号、Q4はECをゲート人力とするMIS電界
効果トランジスタ、Yは列線、Ml、M2・・・Mnは
メモリトランジスタ、Sはソース線、Xl、X2・・・
Xnは行線である。
第1のダイオードDIはVLI〜約16Vの電圧リミッ
タ−で、第2のダイオードD2はVL2〜約2〜Vの電
圧リミッタ−である。書き込み動作時MIS電界効果ト
ランジスタQ2はオンして、書き込み電源VPPIを列
線Yに伝えるが、消去制御信号ECが高レベルであるた
めMIS電界効果トランジスタQ4がオンして列線電位
は第2のダイオードD2によりVL2でクランプされる
。
タ−で、第2のダイオードD2はVL2〜約2〜Vの電
圧リミッタ−である。書き込み動作時MIS電界効果ト
ランジスタQ2はオンして、書き込み電源VPPIを列
線Yに伝えるが、消去制御信号ECが高レベルであるた
めMIS電界効果トランジスタQ4がオンして列線電位
は第2のダイオードD2によりVL2でクランプされる
。
次に消去動作時消去制御信号EC(オーバーパー)が高
レベルになりMIS電界効果トランジスタQ3がオンし
て消去電源VPP2を列線に伝えるが列線電位は第1の
ダイオードD1によりVLIでクランプされる。この時
消去制御信号ECは低レベルであるからMIS電界効果
トランジスタQ4はオフするため第2のダイオードD2
は電圧リミッタ−として作動しない。
レベルになりMIS電界効果トランジスタQ3がオンし
て消去電源VPP2を列線に伝えるが列線電位は第1の
ダイオードD1によりVLIでクランプされる。この時
消去制御信号ECは低レベルであるからMIS電界効果
トランジスタQ4はオフするため第2のダイオードD2
は電圧リミッタ−として作動しない。
次に第2図に従って説明する。曲線A、 Cはメモリ
トランジスタのI−V曲線てAは書込開始時点を示し、
Cは書き込みが進行した時点でのI−7曲線を示す。L
は負荷曲線である。書き込みが開始すると列線電位はV
Aから上昇していくが第2のダイオードD2によりVL
2〜約2〜Vでクランプされそれ以上上がらない。VL
2は消去可能な列線の最低電位VEi〜約14Vより低
いため書込レベルの低下や誤消去の問題は一切生じない
。消去動作時列線電位は第1のダイオードで1によりV
LI〜約16Vでクランプされる。VLlはメモリトラ
ンジスタのドレイン−半導体基板間降伏電圧VBD〜1
8Vより低いためアバランシェブレークダウンは一切生
じない。したがってドレイ、ン近傍のゲート酸化膜への
ダメージはなく、書き込み特性、消去特性、読み出し特
性、書換え可能回数の劣化などの問題は生じず信頼性の
高い不揮発性半導体記憶装置が得られる。
トランジスタのI−V曲線てAは書込開始時点を示し、
Cは書き込みが進行した時点でのI−7曲線を示す。L
は負荷曲線である。書き込みが開始すると列線電位はV
Aから上昇していくが第2のダイオードD2によりVL
2〜約2〜Vでクランプされそれ以上上がらない。VL
2は消去可能な列線の最低電位VEi〜約14Vより低
いため書込レベルの低下や誤消去の問題は一切生じない
。消去動作時列線電位は第1のダイオードで1によりV
LI〜約16Vでクランプされる。VLlはメモリトラ
ンジスタのドレイン−半導体基板間降伏電圧VBD〜1
8Vより低いためアバランシェブレークダウンは一切生
じない。したがってドレイ、ン近傍のゲート酸化膜への
ダメージはなく、書き込み特性、消去特性、読み出し特
性、書換え可能回数の劣化などの問題は生じず信頼性の
高い不揮発性半導体記憶装置が得られる。
さらに第1の接続点Jと列線Yが列線選択信号をゲート
入力とするセレクト用トランジスタを介して接続されて
も本発明に包含されることは容易に類推てきる。
入力とするセレクト用トランジスタを介して接続されて
も本発明に包含されることは容易に類推てきる。
第3図は本発明の第2実施例の回路図である。
Q6はゲート電極をドレイン電極に接続したしきい値が
約16VのMIS電界効果トランジスタ、消去特電圧リ
ミッタ−として作動し、Q5はゲート電極をドレイン電
極に接続したしきい値が約12VのMIS電界効果トラ
ンジスタで書き込み時電圧リミッタ−として作動する。
約16VのMIS電界効果トランジスタ、消去特電圧リ
ミッタ−として作動し、Q5はゲート電極をドレイン電
極に接続したしきい値が約12VのMIS電界効果トラ
ンジスタで書き込み時電圧リミッタ−として作動する。
[発明の効果]
以上説明したように本発明は第1電圧リミッタ−と、ソ
ース電極を第1電圧リミッタ−に接続され、ドレイン電
極を第1接続点で列線に接続され、消去制御信号をゲー
ト入力とする電界効果トランジスタと、第1接続点で列
線に接続された第2電圧リミッタ−とを含んで構成され
ることにより、書き込み動作時の列線電位を消去可能な
列線の最低電位より低い電圧でクランプし書き込みレベ
ルの減少や誤消去を完全に防ぐことができ、さらに消去
動作時の列線電位をメモリトランジスタのトレインと半
導体基板間の降伏電圧より低い電位でクランプしアバラ
ンシェブレークダウンを防ぎ書き込み特性、消去特性、
読み出し特性、書換え可能回数などの劣化を防止し、信
頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を与える効果がある
。
ース電極を第1電圧リミッタ−に接続され、ドレイン電
極を第1接続点で列線に接続され、消去制御信号をゲー
ト入力とする電界効果トランジスタと、第1接続点で列
線に接続された第2電圧リミッタ−とを含んで構成され
ることにより、書き込み動作時の列線電位を消去可能な
列線の最低電位より低い電圧でクランプし書き込みレベ
ルの減少や誤消去を完全に防ぐことができ、さらに消去
動作時の列線電位をメモリトランジスタのトレインと半
導体基板間の降伏電圧より低い電位でクランプしアバラ
ンシェブレークダウンを防ぎ書き込み特性、消去特性、
読み出し特性、書換え可能回数などの劣化を防止し、信
頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を与える効果がある
。
第1図は本発明の第1実施例の回路図、第2図は第1実
施例の特性を示すグラフ、第3図は本発明の第2実施例
の回路図、第4図はメモリトランジスタの断面構造図、
第5図は従来例の回路図、第6図は従来の問題点を示す
グラフである。 VPPI、VPP2・・・電源、 PGM(オーバーパー)・・・書き込み制御信号、EC
(オーバーパー)、EC・・・消去制御信号、Q2.Q
3. Q4゜ Q5.Q6・・・・MI S電界効果トランジスタ、D
I、D2・・・ダイオード、 J・・・・・・・第1の接続点、 Y・・・・・・・列線、 XI、X2. ・・・Xn・・・・・・行線、S・・
・・・ソース線、 Ml、M2. ・・・Mn・・メモリトランジスタ、
1・・・・・半導体基板、 2・・・・・ドレイン、 3・ ・ ・ ・ ・ソース、 4・・・・・第1のゲート酸化膜、 5・・・・・浮遊ゲート、 6・・・・・第2のゲート酸化膜、 7・・・・・制御ゲート。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士 桑 井 清 − 「 第5図 第4図 「 第5図
施例の特性を示すグラフ、第3図は本発明の第2実施例
の回路図、第4図はメモリトランジスタの断面構造図、
第5図は従来例の回路図、第6図は従来の問題点を示す
グラフである。 VPPI、VPP2・・・電源、 PGM(オーバーパー)・・・書き込み制御信号、EC
(オーバーパー)、EC・・・消去制御信号、Q2.Q
3. Q4゜ Q5.Q6・・・・MI S電界効果トランジスタ、D
I、D2・・・ダイオード、 J・・・・・・・第1の接続点、 Y・・・・・・・列線、 XI、X2. ・・・Xn・・・・・・行線、S・・
・・・ソース線、 Ml、M2. ・・・Mn・・メモリトランジスタ、
1・・・・・半導体基板、 2・・・・・ドレイン、 3・ ・ ・ ・ ・ソース、 4・・・・・第1のゲート酸化膜、 5・・・・・浮遊ゲート、 6・・・・・第2のゲート酸化膜、 7・・・・・制御ゲート。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士 桑 井 清 − 「 第5図 第4図 「 第5図
Claims (1)
- ドレイン電極が列線に接続されソース電極がソース線に
接続されゲート電極が行線に接続されたメモリ機能を有
する第1導電型の第1の電界効果トランジスタと、ドレ
イン電極が第1電源に接続されソース電極が第1の接続
点において前記列線に接続され書き込み制御信号をゲー
ト入力とする第1導電型の第2電界効果トランジスタと
、ドレイン電極が第2電源に接続されソース電極が前記
第1の接続点に接続され消去制御信号をゲート入力とす
る第1導電型の第3電解効果トランジスタとを含む不揮
発性半導体記憶装置において、第1電圧リミッターと、
ドレイン電極が前記第1接続点に接続されソース電極が
前記第1電圧リミッターに接続され消去制御信号をゲー
ト入力とする第1導電型の第4電解効果トランジスタと
、前記第1接続点に接続された第2電圧リミッターとを
含んで構成されることを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10181088A JP2638916B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 不揮発性半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10181088A JP2638916B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 不揮発性半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01273357A true JPH01273357A (ja) | 1989-11-01 |
JP2638916B2 JP2638916B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=14310489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10181088A Expired - Fee Related JP2638916B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 不揮発性半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2638916B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993012525A1 (en) * | 1991-12-09 | 1993-06-24 | Fujitsu Limited | Flash memory improved in erasing characteristic, and circuit therefor |
US5815440A (en) * | 1992-12-03 | 1998-09-29 | Fujitsu Limited | Semiconductor memory device with electrically controllable threshold voltage |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5693A (en) * | 1979-06-15 | 1981-01-06 | Nec Corp | Write-in circuit for non-volatile semiconductor memory |
JPS6124094A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-02-01 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | 半導体記憶装置 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP10181088A patent/JP2638916B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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US6611464B2 (en) | 1992-12-03 | 2003-08-26 | Fujitsu Limited | Nonvolatile semiconductor memory device having electrically and collectively erasable characteristics |
US6618288B2 (en) | 1992-12-03 | 2003-09-09 | Fujitsu Limited | Nonvolatile semiconductor memory device having electrically and collectively erasable characteristics |
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