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JPH02232900A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device

Info

Publication number
JPH02232900A
JPH02232900A JP1053154A JP5315489A JPH02232900A JP H02232900 A JPH02232900 A JP H02232900A JP 1053154 A JP1053154 A JP 1053154A JP 5315489 A JP5315489 A JP 5315489A JP H02232900 A JPH02232900 A JP H02232900A
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JP
Japan
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bit line
data
line
timing
word line
Prior art date
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Granted
Application number
JP1053154A
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Japanese (ja)
Other versions
JP2885412B2 (en
Inventor
Seiichi Aritome
誠一 有留
Ryohei Kirisawa
桐沢 亮平
Riichiro Shirata
理一郎 白田
Ryozo Nakayama
中山 良三
Masaki Momotomi
正樹 百冨
Yasuo Ito
寧夫 伊藤
Yoshihisa Iwata
佳久 岩田
Tetsuo Endo
哲郎 遠藤
Tomoharu Tanaka
智晴 田中
Fujio Masuoka
富士雄 舛岡
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 JP5315489A priority Critical patent/JP2885412B2/en
Publication of JPH02232900A publication Critical patent/JPH02232900A/en
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Publication of JP2885412B2 publication Critical patent/JP2885412B2/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent malfunction caused by the deviation of timing by making the starting timing of a bit line earlier than that of a word line at the time of data writing operation in the EEPROM of a NAND cell system. CONSTITUTION:A memory cell M and select gate FETs S1 and S2 are provided in a block, where an Si substrate is insulated and separated, and the control gate of each cell M constitutes each word line WL. Then, adjacent drain and source are shared and M1-M8 are serially connected. In such a way, the NAND cell is constituted and a cell array is connected to bit lines BL1-BL8. When data are erased, at first, an SD1 and made +20V, a control line SS1 is made 0, the BL1 is made 20V and the WL is wholly made 0. Then, the electron of the M1 is discharged and in the following processing, the data are wholly erased in the same way. When the data are written, the writing is started from the M which is distant from the bit line and the WL8 is made 18V. Then, the WL7 is made 0 and the WL1 is made 9V which is an intermediate voltage. After wards, the gate control line SD1 is made 12V, 0 or 9V is applied to the BL in correspondence to the data and the electron is injected. By applying the prescribed deviation to the timing of writing control, erroneous writing or errone ous erasing can be prevented and the reliability is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電荷蓄積層と制御ゲートを有する電気的書替
え可能なメモリセルを用いた不揮発性半導体メモリ装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device using an electrically rewritable memory cell having a charge storage layer and a control gate.

(従来の技術) EEPR゜OMの分野で、?l! 荷蓄積層と制御ゲー
トとを持つMOSFET構造のメモリセルが広く知られ
ている。このEEFROMのメモリセルアレイは、互い
に交差する行線と列線の各交点位置にメモリセルを配置
して構成される。実際のパターン上では、二つのメモリ
セルのド−レインを共通にして、ここに列線がコンタク
トするようにしてセル占有面積をできるだけ小さくして
いる。しかしこれでも、二つのメモリセルの共通ドレイ
ン毎に列線とのコンタクト部を必要とし、このコンタク
ト部がセル占H面積の大きい部分を占めている。
(Prior art) In the field of EEPR゜OM? l! Memory cells having a MOSFET structure having a load storage layer and a control gate are widely known. The memory cell array of this EEFROM is constructed by arranging memory cells at each intersection of row lines and column lines that intersect with each other. In the actual pattern, the drains of the two memory cells are made common and the column lines are brought into contact with the drains, thereby minimizing the area occupied by the cells. However, even in this case, a contact portion with the column line is required for each common drain of two memory cells, and this contact portion occupies a large portion of the cell area.

そこでよりセル占有面積を小さくできる方式として、複
数のメモリセルをそれらのソース,ドレイン拡散層を共
用して直列接続してNANDセルを構成するものが提案
されている(例えば特願昭62−23944号)。NA
NDセルの一端部のドレインは選択ゲートを介してビッ
ト線に接続され、各メモリセルの制御ゲートはワード線
に接続される。メモリセルとしてチャネル領域仝而に薄
いトンネル絶縁膜を設けたF E TMO S(Flo
at1ng    Gate  −Tunneling
   MOS)では、データ書込みおよび消去共に、電
荷蓄積層と基板との間の電荷のやりとりを利用する。
Therefore, as a method that can further reduce the cell occupation area, a method has been proposed in which multiple memory cells are connected in series by sharing their source and drain diffusion layers to form a NAND cell (for example, Japanese Patent Application No. 62-23944 issue). NA
A drain at one end of the ND cell is connected to a bit line via a selection gate, and a control gate of each memory cell is connected to a word line. As a memory cell, FETMOS (Flo
at1ng Gate-Tunneling
In MOS), both data writing and erasing utilize the exchange of charges between the charge storage layer and the substrate.

このF E TMO Sを用いたNANDセル方式のE
EFROMでの具体的なデータ書込みおよび消去法には
、(a) II;板から電荷蓄積層への電子注入(以下
illに電子注入と呼ぶ)をデータ消去に利用し、電荷
蓄積層から基板への電子放出(以下単に電子放出と呼ぶ
)をデータ書込みに対応させる方式と、これと逆に、(
b)m子放出をデータ消去に利用して、電子注入をデー
タ書込みに対応させる方式とがある。前者(a)の方式
では、全てのワード線に高電位を与え、ビット線に低電
位を与えて、NANDセルを構成する全メモリセルで電
子注入を行なって一括消去できる。消去状態は、電子注
入によりメモリセルのしきい値が正方向に移動した状態
である。データ書込みは、ビット線から遠い方から順に
ワード線を低電位とし、これよりビット線側のワード線
は高電位とし、ビット線にデータに応じて高電位または
中間電位を与えることにより、データに応じて電子放出
を行なわせる。電子放出によりメモリセルのしきい値は
負方向に移動する。一方(b)の方式では、ビット線に
高電位を与え一選択ワード線に低電位,を与えて電子放
出させる動作をビット線側から鮎゛に行ってデータを消
去する。このとき選択ワード線よりビット線側にあるワ
ード線には高電位を与える。
NAND cell type E using this FETMOS
Specific data writing and erasing methods in EFROM include (a) II; Electron injection from the plate to the charge storage layer (hereinafter referred to as "ill") is used for data erasing, and electron injection from the charge storage layer to the substrate is used. There is a method in which electron emission (hereinafter simply referred to as electron emission) corresponds to data writing, and a method in which (
b) There is a method in which m-ion emission is used for data erasing, and electron injection is used for data writing. In the former method (a), a high potential is applied to all word lines, a low potential is applied to the bit lines, and electrons are injected into all memory cells constituting the NAND cell to perform collective erasing. The erased state is a state in which the threshold value of the memory cell moves in the positive direction due to electron injection. Data writing is performed by setting the word lines to a low potential in order from the one farthest from the bit line, setting the word lines on the bit line side to a high potential, and applying a high potential or an intermediate potential to the bit line depending on the data. Electrons are emitted accordingly. The threshold value of the memory cell moves in the negative direction due to electron emission. On the other hand, in the method (b), data is erased by applying a high potential to the bit line and applying a low potential to one selected word line to emit electrons from the bit line side. At this time, a high potential is applied to the word line located on the bit line side from the selected word line.

この場合データ消去状態はメモリセルのしきい値が負方
向に移動した状態である0データ書込みは・選択ワード
線に低電位を与え、それよりビット線よりのワード線に
は高電位を与え、ビット線にデータに応じて高電位また
は中間電位を与える。ビット線に高電位が与えられた時
にメモリセルでは電子放出が起り、書込みがなされる。
In this case, the data erase state is a state in which the threshold value of the memory cell has moved in the negative direction. For 0 data writing: - Apply a low potential to the selected word line, apply a high potential to word lines closer to the bit line, A high potential or an intermediate potential is applied to the bit line depending on the data. When a high potential is applied to the bit line, electrons are emitted from the memory cell, and writing is performed.

これらのNANDセル方式EEFROMにおいて、従来
提案されている書込み.消去法では、ビット線に与えら
れるデータの立ち上げとワード線の立ち上げが同時であ
る。しかしながら、各部の電圧の上昇タイミングは、昇
圧回路の能力や負荷の抵抗.容量等により変化し、必ず
しも同時に立上がるとは限らない。各部の電位上昇のタ
イミングにずれがあると、誤書込みや過消去等の不都合
が生じる。例えば、上記(a)の方式でのデータ書込み
動作を考える。ビット線にはデータに応じて高電位また
は中間電位が与えられ、中間電位の場合は電子放出が起
こらないようになっている。
In these NAND cell type EEFROMs, conventionally proposed writing methods. In the erasure method, the data applied to the bit line and the word line rise simultaneously. However, the timing at which the voltage rises in each part depends on the capacity of the booster circuit and the resistance of the load. They vary depending on the capacitance, etc., and do not necessarily rise at the same time. If there is a difference in the timing of the potential rise of each part, problems such as erroneous writing and overerasing may occur. For example, consider a data write operation using the method (a) above. A high potential or an intermediate potential is applied to the bit line depending on the data, and electron emission does not occur when the bit line is at an intermediate potential.

このとき選択ワード線よりビット線側のワード線に沿う
非選択のメモリセルについて見ると、それらは制御ゲー
トに高電位が与えられて電子注入モードの半選択状態に
ある。そうすると、ビット線が中間電位になるタイミン
グが遅れて、ワード線(即ち制御ゲート)が高電位にな
り、ビット線が低電位の状態ができると、完全な電子注
入モードになる。この様な非選択メモリセルでは従って
、過消去の状態になり、その後のデータ書込みで電子放
出を行なっても所望のしきい値が得られず、動作特性上
好ましくない。また、(b)の方式では、ビット線電位
の立上りが遅れると誤書込みが生じる。即ち、データ書
込み時、ビット線にはデータに応じて゜中間電位または
低電位が与えられ、選択ワード線にiQi電位が与えら
れ、ビット線が低電位のときに電子注入を起こすが、電
子注入を起こさないための中間電位をビット線に与える
際にこれが遅れると電子注入モードになってしまい、こ
れが:A書込みとなる。
At this time, unselected memory cells along the word line on the bit line side from the selected word line are in a half-selected state in electron injection mode with a high potential applied to their control gates. In this case, the timing at which the bit line becomes an intermediate potential is delayed, the word line (that is, the control gate) becomes a high potential, and when the bit line becomes a low potential state, a complete electron injection mode is established. Therefore, such an unselected memory cell is in an overerased state, and even if electrons are emitted during subsequent data writing, a desired threshold value cannot be obtained, which is unfavorable in terms of operating characteristics. Furthermore, in the method (b), if the rise of the bit line potential is delayed, erroneous writing occurs. That is, when writing data, the bit line is given an intermediate potential or a low potential depending on the data, the iQi potential is given to the selected word line, and electron injection occurs when the bit line is at a low potential. If there is a delay in applying an intermediate potential to the bit line to prevent this from occurring, the electron injection mode will be entered, resulting in :A writing.

以上の誤書込みや過消去は、ビット線の電位立ち下げの
タイミングがワード線のそれに対して早まった場合にも
同様に生じる。
The above-mentioned erroneous writing and over-erasing also occur when the timing of potential fall of the bit line is earlier than that of the word line.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来提案されているNANDセル方式のE
EFROMでは、データ書込み動作時、タイミングのず
れによって誤書込みや過消去等を生じEEFROMの信
頼性を低下させるという問題があった。
(Problem to be solved by the invention) As described above, the E
In the EFROM, there is a problem in that during a data write operation, a timing shift causes erroneous writing or over-erasing, which reduces the reliability of the EEFROM.

本発明は、この様な問題を解決した,信頼性の高い電気
的書替え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 provide a highly reliable electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device that solves these problems.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明のEEFROMは、半導体基板上に電荷蓄積層と
制御ゲートが積層され、電荷蓄積層と基板との間でトン
ネル電流による電荷の授受を利用して電気的書替えを行
なうメモリセルが複数個ずつ直列接続されてNANDセ
ルを構成してマトリクス配列され、各NANDセルの一
端部のドレインがビット線に接続され、各メモリセルの
制御ゲートがワード線に接続された基本構成を有する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The EEFROM of the present invention has a charge storage layer and a control gate stacked on a semiconductor substrate, and transfers charges between the charge storage layer and the substrate by a tunnel current. A plurality of memory cells that are used for electrical rewriting are connected in series to form a NAND cell and are arranged in a matrix.The drain at one end of each NAND cell is connected to a bit line, and the control gate of each memory cell is connected in series to form a NAND cell. It has a basic configuration connected to a word line.

この様なEEFROMにおいて本発明では、デー夕書込
み動作時、ビット線立ち上げのタイミングをワード線の
それより早くしたことを特徴とする。
In such an EEFROM, the present invention is characterized in that the bit line rise timing is earlier than that of the word line during data write operation.

(作用) 本発明によれば、データ書込み動作時、ビット線立ち上
げの遅れによる、半選択メモリセルでの過消去や選択メ
モリセルでの誤書込みが防止される。ビット線の立ち上
げ時のみならず、立ち下げ時にも同様の問題があるから
、ビット線の立ち上げタイミングを早めるだけでなく、
ビット線の立ち下げをのタイミングを遅らせればより効
果的である。
(Function) According to the present invention, during a data write operation, over-erasing in a half-selected memory cell and erroneous writing in a selected memory cell due to a delay in rising of a bit line are prevented. There is a similar problem not only when starting up the bit line but also when turning it down, so in addition to advancing the timing of starting up the bit line,
It is more effective if the timing of the falling of the bit line is delayed.

(実施例) 本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

以下の実施例は、nチャネルFETMOSを用いたNA
NDセル方式のEEPROMである。
The following example shows a NA using n-channel FETMOS.
This is an ND cell type EEPROM.

第1図は、一実施例のメモリセルアレイの一つのNAN
Dセル部を示す平面図、第2図(a)(b)はそのA−
A”およびB−B−断面図であり、第3図はメモリセル
アレイの等価回路である。
FIG. 1 shows one NAN of a memory cell array of one embodiment.
Plan views showing the D cell part, FIGS. 2(a) and 2(b) are the A-
FIG. 3 is an equivalent circuit of the memory cell array.

先ず、一つのNANDセルに着目してその構成を説明す
る。p一型シリコン基板1に素子分離絶縁膜2で区画さ
れた領域に、この実施例では8個のメモリセルM1〜M
gと2個の選択ゲートトランジスタS.,S3が形成さ
れている。各メモリセルは、基板1上に熱酸化膜からな
る第1ゲート絶縁膜3を介して第1層多結晶シリコン膜
による浮遊ゲート4(4+〜48)が形成され、この上
に第2ゲート絶縁膜5を介して第2層多結晶シリコン膜
による制御ゲート6(6.〜6l,)が形成されて構成
されている。各メモリセルの浮遊ゲート4が電荷蓄積層
である。各メモリセルの制御ゲート6G.tソtLソt
L’7−ドmWL(WL1〜WL8)を構成している。
First, focusing on one NAND cell, its configuration will be explained. In this embodiment, eight memory cells M1 to M are provided in a region defined by an element isolation insulating film 2 on a p-type silicon substrate 1.
g and two selection gate transistors S.g. , S3 are formed. Each memory cell has a floating gate 4 (4+ to 48) made of a first layer polycrystalline silicon film formed on a substrate 1 via a first gate insulating film 3 made of a thermal oxide film, and a second gate insulating film 4 (4+ to 48) made of a first layer polycrystalline silicon film is formed on a substrate 1. Control gates 6 (6. to 6l,) made of a second layer polycrystalline silicon film are formed through the film 5. The floating gate 4 of each memory cell is a charge storage layer. Control gate 6G of each memory cell. tsotLsot
It constitutes L'7-do mWL (WL1 to WL8).

メモリセルのソース,ドレインとなるn+型層9は隣接
するもの同士で共用する形で8個のメモリセルが直列接
続されている。そしてこの実施例では、ドレイン側,ソ
ース側に選択ゲートトランジスタS.,Slが接続され
て一つのNANDセルが構成されている。選択ゲートト
ランジスタS+.Siのゲート電極49.69および4
,。,61oはメモリセルの浮遊ゲートおよび制御ゲー
トを構成する第1層,第2層多結晶シリコン膜を同時に
バターニングして得られ、電極4,と69の間および電
極410と610の間はワード線方向に所定間隔でコン
タクトしている。全体はCVD絶縁[7で覆われ、メモ
リセルに対して選択トランジスタS1のドレインである
n+型層にコンタクトするビット線BLとしてのAj7
配線8が配設されている。このコンタクト部には、重ね
てn型不純物がドーブされている。
Eight memory cells are connected in series so that the n+ type layer 9 serving as the source and drain of the memory cell is shared by adjacent cells. In this embodiment, selection gate transistors S. , Sl are connected to form one NAND cell. Selection gate transistor S+. Si gate electrode 49.69 and 4
,. , 61o are obtained by simultaneously patterning the first and second layer polycrystalline silicon films constituting the floating gate and control gate of the memory cell. Contact is made at predetermined intervals in the line direction. The whole is covered with CVD insulation [7], and Aj7 as a bit line BL contacts the n+ type layer which is the drain of the selection transistor S1 for the memory cell.
Wiring 8 is provided. This contact portion is doped with n-type impurities.

各メモリセルでの浮遊ゲート4と基板1間の結合容量C
Iは、浮遊ゲート4と制御ゲート6間の結合容量C2に
比べて小さく設定されている。具体的な形状寸法を説明
すれば、浮遊ゲート4および制御ゲート6は共にチャネ
ル幅1μm,従ってメモリセルのチャネル長が1μmで
あり、浮遊ゲート4は第2図(b)に示すようにフィー
ルド領域上両側にそれぞれ1μmずつ延在させている。
Coupling capacitance C between floating gate 4 and substrate 1 in each memory cell
I is set smaller than the coupling capacitance C2 between the floating gate 4 and the control gate 6. To explain the specific dimensions, both the floating gate 4 and the control gate 6 have a channel width of 1 μm, so the channel length of the memory cell is 1 μm, and the floating gate 4 has a field region as shown in FIG. 2(b). It extends 1 μm on both sides of the top.

第1ゲート絶縁膜3は110人の熱酸化膜であり、第2
ゲート絶縁膜5は350人の熱酸化膜である。
The first gate insulating film 3 is a thermal oxide film of 110 people, and the second
The gate insulating film 5 is a 350-layer thermal oxide film.

選択ゲートトランジスタSr,Ssについては、ドレイ
ン側即ちビット線側のトランジスタSIのチャネル長を
ソース側のトランジスタS,より長く設定している。こ
れは、トランジスタS1のバンチスルー防止のためであ
る。接地電位が印加されるソース拡散層はワード線方向
に共通に形成されている。
Regarding the selection gate transistors Sr and Ss, the channel length of the transistor SI on the drain side, that is, on the bit line side is set longer than that of the transistor S on the source side. This is to prevent bunch-through of the transistor S1. A source diffusion layer to which a ground potential is applied is commonly formed in the word line direction.

第3図のメモリセルアレイは、上述した構成のNAND
セル16個が8本のビット線BL,〜BL8に接続され
た様子を示している。各ワードnWL.−WL8 , 
 ドレイン側の選択ゲートSt,S2の制御線SD.,
SD2は制御信号PROで制陣されるDタイプのnチャ
ネル選択MOS}ランジスタを介してアレイ領域から導
出され、ソース側の選択ゲートsJ,S4の制御線S8
1882は直接導出されている。
The memory cell array in FIG.
It shows how 16 cells are connected to eight bit lines BL, -BL8. Each word nWL. -WL8,
The control line SD. of the selection gate St, S2 on the drain side. ,
SD2 is led out from the array region via a D-type n-channel selection MOS transistor controlled by the control signal PRO, and is connected to the control line S8 of the selection gates sJ and S4 on the source side.
1882 is directly derived.

このように構成されたEEPROMの動作を次に説明す
る。第4図は、メモリセルM,〜M.からなるNAND
セルに着目した時のデータ消去および書込みの基本タイ
ミング図であり、第5図はデータ消去,書込みおよび読
出し時の各部電位関係を示している。ここでは、先に説
明した二つの方式のうちの(b)の方式、即ちデータ消
去モードで電子放出を利用し、データ書込みモードで電
子注入を利用する。先ずメモリセルM1〜M8のデータ
消去を、メモリセルM,から順に行なう。
The operation of the EEPROM configured in this way will be explained next. FIG. 4 shows memory cells M, -M. NAND consisting of
This is a basic timing diagram of data erasing and writing when focusing on a cell, and FIG. 5 shows the potential relationship of each part during data erasing, writing, and reading. Here, method (b) of the two methods described above is used, that is, electron emission is used in the data erase mode, and electron injection is used in the data write mode. First, data is erased from memory cells M1 to M8 in order from memory cell M.

制御線SD.に正の高電位(− 2 0 V)を与え、
制御線SSlは低電位(− 0 V)とし、ビット線に
正の高電位(− 2 0 v)を与え、ワード線をすべ
て低電位(− 0 V)として、メモリセルM,で電子
を放出させる。次に制御線SD,と共にワード線W L
 +に高電位を与え、2番目のメモリセルM2で電子を
放出させる。以下同様の動作を繰返して全面消去する。
Control line SD. Apply a positive high potential (-20 V) to
The control line SSL is set to a low potential (-0 V), the bit line is given a positive high potential (-20 V), all word lines are set to a low potential (-0 V), and the memory cell M emits electrons. let Next, the control line SD and the word line WL
A high potential is applied to +, causing the second memory cell M2 to emit electrons. Thereafter, the same operation is repeated to erase the entire area.

消去状態はメモリセルのしきい値が負方向に移動した状
態であり、これを例えば″1゜とする。データ書込みは
、逆にビット線から遠い方のメモリセルから順に行なう
。即ち選択ワード線に島電位(−18V),それよりソ
ース側のワード線は低電位(−0v),  ビット線側
のワード線は中間電位(−9V)とし、ドレイン側の選
択ゲートの制御線SD,に中間電位(−12’lを与え
、ビット線BLにデータに応じて低電位(Ov)または
中間電位(− 9 V)を与える。ビット線が低電位の
場合は選択メモリセルで電子注入が起り、″0″書込み
がなされる。
The erased state is a state in which the threshold value of the memory cell moves in the negative direction, and this is assumed to be, for example, "1°." Data is written in the memory cell in the order starting from the one farthest from the bit line. The word line on the source side is at a low potential (-0v), the word line on the bit line side is at an intermediate potential (-9V), and the control line SD of the selection gate on the drain side is connected to an intermediate potential (-18V). A potential (-12'l) is applied, and a low potential (Ov) or an intermediate potential (-9 V) is applied to the bit line BL depending on the data. When the bit line is at a low potential, electron injection occurs in the selected memory cell. "0" is written.

ビット線が中間電位の時は消去状態“l“が保たれる。When the bit line is at an intermediate potential, the erased state "1" is maintained.

データ読出しは一選択ワード線を低電位(− 0 V)
とし、非選択ワード線を中間電位(− 5 Vlとし、
ビット線に読出し電圧(− 1 V)を与えて、チャネ
ルのオン,オフを検出することにより行なう。
To read data, set one selected word line to a low potential (-0 V)
and unselected word lines are set to intermediate potential (-5 Vl,
This is done by applying a read voltage (-1 V) to the bit line and detecting whether the channel is on or off.

以上の基本タイミングにおいて、データ書込み動作時の
具体的なタイミング関係を第6図に示す。
Regarding the above basic timing, the specific timing relationship during the data write operation is shown in FIG.

第6図は、ワード線WL.を選択した場合であるが一選
択ワード線WL8,  ドレイン側の選択ゲートの11
碕線SD,および非選択ワード線に所定の電位を与える
タイミングに対して、ビット線BLの立ち上げのタイミ
ングを時間tdlだけ早める。
FIG. 6 shows word lines WL. In this case, one selected word line WL8, drain side selection gate 11
The timing of rising the bit line BL is advanced by a time tdl with respect to the timing of applying a predetermined potential to the underline SD and the unselected word line.

ビット線BLの立ち下げのタイミングは時間td2だけ
遅らせる。tdl,td2は例えば、共に0.5mse
c程度とする。ビットIIBLに与える中間電位9vは
、ここではデータ“1゜に対応し、選択メモリセルを半
選択の注入モードとして′0″書込みをしない場合、即
ち消去状態を保持する場合に与えられるものであるが、
その立上りが遅れると選択メモリセルは電子注入モード
になって誤って“0”書込みがなされてしまう。この実
施例では、この書込み動作時のビット線の立ち上げを早
めることにより、この様な誤書込みを防止することがで
きる。ビット線の立ち下がりを遅らせることも同様の意
味である。
The timing of the fall of the bit line BL is delayed by a time td2. For example, both tdl and td2 are 0.5 mse.
It should be about c. The intermediate potential 9V applied to bit IIBL corresponds to data "1°" here, and is applied when the selected memory cell is in half-selected injection mode and '0' is not written, that is, when the erased state is maintained. but,
If the rise is delayed, the selected memory cell enters the electron injection mode and is erroneously written to "0". In this embodiment, such erroneous writing can be prevented by accelerating the rise of the bit line during this writing operation. The same meaning applies to delaying the fall of the bit line.

第7図は、別の実施例でのデータ書込みタイミングの具
体例である。基本動作は先の実施例と同様第4図で示し
たタイミングに従う。この場合の書込み動作において、
ビット線BLの立ち上げタイミングを時間tdlだけ早
めることは第6図と同じである。第6図の場合と異なる
点は、先ず選択ワード線WL,に高電位を与えるに当た
って、他のワード線に中間電位を与えると同時に中間電
位を与え、その後高電位を与えるという2ステップを採
用していることである。こうすることで18Vという高
電位を比較的容易に昇圧することができる。また、立ち
下がりのタイミングについては、先ずドレイン側選択ゲ
ートの制御線SD,を最初に立ち下げ、その後時間td
3をおいてソース側選択ゲートの制御線S S rを一
旦5vまで上げてからワード線およびソース側選択ゲー
ト制陣線を立ち下げ、その後時間td2経ってからビッ
ト線BLを立ち下げる。このビット線の立ち下がりは、
SD,が下がってからある時間後なら何時でもよい。も
し、ワード線の立ち下がりがドレイン側選択ゲート制御
線の立ち下がりに先行してビット線の中間電位がNAN
Dセル内の拡散層に閉じこめられると、その後しきい値
の変動等の不都合が生じる可能性がある。上記のような
立ち下がりタイミングとすれば、ドレイン側選択ゲート
がオフになり、NANDセル内のメモリセルがオンの状
態でソース側選択ゲートをオンとなるから、NANDセ
ル内の無用の電荷を掃出すことができる。これにより、
一層信頼性の高いEEFROMが得られる。
FIG. 7 is a specific example of data write timing in another embodiment. The basic operation follows the timing shown in FIG. 4 as in the previous embodiment. In the write operation in this case,
The rise timing of the bit line BL is advanced by the time tdl, which is the same as in FIG. The difference from the case in FIG. 6 is that, in applying a high potential to the selected word line WL, two steps are adopted: first, applying an intermediate potential to the other word lines, and then applying an intermediate potential, and then applying a high potential. That is what we are doing. In this way, a high potential of 18V can be boosted relatively easily. Regarding the timing of falling, first, the control line SD of the drain side selection gate falls, and then the time td
3, the control line S S r of the source side selection gate is once raised to 5V, the word line and the source side selection gate control line are brought down, and after a time td2 has passed, the bit line BL is brought down. The falling edge of this bit line is
Any time is fine as long as it is a certain amount of time after the SD has fallen. If the fall of the word line precedes the fall of the drain side select gate control line, the intermediate potential of the bit line becomes NAN.
If it is confined in the diffusion layer in the D cell, problems such as threshold fluctuation may occur afterwards. If the falling timing is set as above, the drain side selection gate is turned off, and the source side selection gate is turned on while the memory cell in the NAND cell is on, so unnecessary charges in the NAND cell can be swept away. I can put it out. This results in
A more reliable EEFROM can be obtained.

次に、前述の二つの書込み.消去方式のうちもう一つの
(a)の方式を用いた場合の実施例を説明する。メモリ
セルアレイの構成は、先の実施例と同じであるので説明
を省略する。消去および書込みの基本タイミングを第8
図に示す。データ消去は、制御線SD,,SS,および
全てのワード線に高電位(− 2 0 V)を印加し、
ビット線を低電位(− 0 V)とする。これにより全
てのメモリセルで電子注入が起り、しきい値が正方向に
移動して消去状態となる。データ書込みは、ビット線か
ら遠い方が順に行なう。即ち先ず、制御線SD,および
ワード線WL,〜WL,に高電位(− 2 3 V)を
与え、ワードII W L 8を低電位(− 0 V)
とし、ビット線BLにデータに応じて高電位(− 2 
3 V)または中間電位(−11.5■)を与える。こ
のとき選択ワード線WLのメモリセルMk,では、ビッ
ト線BLが高電位のとき電子放出が生じ、しきい値が負
方向に移動する。以下、順次ワード線WL7,WL,,
・・・を低電位に落として同様にデータに応じて電子放
出を行なゎせる。
Next, the two posts mentioned above. An example in which another one of the erasing methods, method (a), is used will be described. The configuration of the memory cell array is the same as in the previous embodiment, so the explanation will be omitted. The basic timing of erasing and writing is
As shown in the figure. To erase data, apply a high potential (-20 V) to the control lines SD, SS, and all word lines,
The bit line is set to a low potential (-0 V). As a result, electron injection occurs in all memory cells, and the threshold voltage moves in the positive direction, resulting in an erased state. Data writing is performed in order of the distance from the bit line. That is, first, a high potential (-23 V) is applied to the control line SD and word lines WL, ~WL, and a low potential (-0 V) is applied to word II WL8.
and a high potential (-2
3 V) or an intermediate potential (-11.5 ■). At this time, in the memory cell Mk of the selected word line WL, electron emission occurs when the bit line BL is at a high potential, and the threshold value moves in the negative direction. Hereinafter, the word lines WL7, WL, .
...is lowered to a low potential and similarly emits electrons according to the data.

第9図は、そのデータ書込み動作時のより具体的なタイ
ミングである。ここでは、ワード線WL,が選択された
場合を示している。選択ゲートの制御線SD,およびビ
ット線側の非選択ワード線WL,〜WL..に高電位を
与える時刻に先だってビット線BLを立ち上げ、また制
御線SD,およびワード線WL.−WL.の立ち下げに
遅れてビット線BLを立ち下げる。このタイミング関係
は先の実施例と同様である。もしビット線BLの立ち上
がりが遅れると、高電位が与えられた非選択ワード線W
L,〜WL,のメモリセルでは消去モード即ち電子注入
モードになり、過消去の状態がもたらされる。この実施
例では、ビット線のデータ立ち上げを先行させているた
め、このような過消去がない。ビット線立ち下がりを遅
らせたことも同様に過消去を防止する趣旨である。
FIG. 9 shows more specific timing during the data write operation. Here, a case is shown in which word line WL is selected. Control line SD of the selection gate and unselected word lines WL, -WL. on the bit line side. .. The bit line BL is raised prior to the time when a high potential is applied to the control line SD and the word line WL. -WL. The bit line BL is brought down with a delay from the falling of the bit line BL. This timing relationship is similar to the previous embodiment. If the rise of the bit line BL is delayed, the unselected word line W given a high potential
The memory cells L, ~WL, enter the erase mode, that is, the electron injection mode, resulting in an over-erased state. In this embodiment, since the data on the bit line is raised in advance, such over-erasing does not occur. The purpose of delaying the fall of the bit line is to similarly prevent over-erasing.

こうしてこの実施例によっても、信頼性の高いEEPR
OMを得ることができる。
In this way, this embodiment also provides a highly reliable EEPR.
OM can be obtained.

なお第9図の実施例において、第7図の実施例で説明し
たと同様に、ワード線の高電位の立ち上げを段階的に行
なうこと、またNANDセル内に取り残される電荷をソ
ース側選択ゲート制御により排出する動作を行なうこと
は有効である。
In the embodiment shown in FIG. 9, as explained in the embodiment shown in FIG. It is effective to perform a controlled discharge operation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、データ書込み動作時
のタイミングに予め所定のずれを与えることにより、誤
書込みや過消去を防止して信頼性向上を図ったNAND
セル方式のEEFROMを得ることができる。
As described above, according to the present invention, by giving a predetermined shift in timing during data write operation, erroneous writing and over erasing are prevented and reliability is improved.
A cellular EEFROM can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のEEPROMの一つのNA
NDセルを示す平面図、第2図(a)(b)はそのA−
A″およびB−B−断面図、第3図はメモリセルアレイ
を示す等価回路図、第4図はその動作を説明するための
基本タイミング図、第5図は同じく各部電位関係を示す
図、第6図は書込み動作時の具体的なタイミングを示す
図、第7図は他の実施例での書込み動作時の具体的なタ
イミングを示す図、第8図は書込み方式の異なる他の実
施例での基本タイミング図、第9図はその書込み動作時
の具体的なタイミングを示す図である。 M1〜M8・・・メモリセル、WL.〜WL8・・・ワ
ード線、BL・・・ビット線、s,,S2・・・選択ゲ
ート、SD+,SS+・・・選択ゲート制御線、1・・
・p型シリコン基板、2・・・素子分離絶縁膜、3・・
・第1ゲート絶縁膜、4・・・浮遊ゲート、5・・・第
2ゲート絶縁膜、6・・・制御ゲート。 (a) 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (b) 第2図 [浦氏] [}戊と1 第 図 [証教17] 第6図
FIG. 1 shows one NA of an EEPROM according to an embodiment of the present invention.
Plan views showing the ND cell, Figures 2 (a) and (b) are its A-
3 is an equivalent circuit diagram showing the memory cell array, FIG. 4 is a basic timing diagram for explaining its operation, FIG. 5 is a diagram showing the potential relationship of each part, 6 is a diagram showing specific timing during a write operation, FIG. 7 is a diagram showing specific timing during a write operation in another embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing specific timing during a write operation in another embodiment with a different write method. 9 is a diagram showing the specific timing during the write operation. M1 to M8...memory cell, WL. to WL8...word line, BL...bit line, s,, S2...Selection gate, SD+, SS+...Selection gate control line, 1...
・P-type silicon substrate, 2... Element isolation insulating film, 3...
- First gate insulating film, 4... floating gate, 5... second gate insulating film, 6... control gate. (a) Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue (b) Figure 2 [Mr. Ura] [} Figure 1 Figure [Shikyo 17] Figure 6

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層さ
れ、電荷蓄積層と基板との間の電荷の授受によりデータ
書替えを行なう書替え可能なメモリセルが複数個ずつ直
列接続されてNANDセルを構成してマトリクス状に配
列され、各NANDセルの一端部のドレインがビット線
に接続され、各メモリセルの制御ゲートがワード線に接
続されて構成される不揮発性半導体メモリ装置において
一選択されたワード線に正の高電位を印加し、非選択の
ワード線に正の中間電位を与え、ビット線にデータに応
じて中間電位または低電位を与えて、選択されたメモリ
セルで基板から電荷蓄積層に電子を注入するデータ書込
み動作を有し、データ書込み時、ビット線立ち上げのタ
イミングをワード線立ち上げのそれより早くしたことを
特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
(1) A charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor substrate, and a plurality of rewritable memory cells that perform data rewriting by transfer of charge between the charge storage layer and the substrate are connected in series to form a NAND cell. In a nonvolatile semiconductor memory device, the memory cell is arranged in a matrix, the drain at one end of each NAND cell is connected to a bit line, and the control gate of each memory cell is connected to a word line. A positive high potential is applied to the word line, a positive intermediate potential is applied to unselected word lines, and an intermediate or low potential is applied depending on the data to the bit line to accumulate charge from the substrate in the selected memory cell. 1. A nonvolatile semiconductor memory device having a data write operation of injecting electrons into a layer, and characterized in that during data writing, the timing of bit line rising is earlier than that of word line rising.
(2)半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層さ
れ、電荷蓄積層と基板との間の電荷の授受によりデータ
書替えを行なう書替え可能なメモリセルが複数個ずつ直
列接続されてNANDセルを構成してマトリクス状に配
列され、各NANDセルの一端部のドレインが第1の選
択ゲートを介してビット線に接続され、他端部のソース
が第2の選択ゲートを介して接地線に接続され、各メモ
リセルの制御ゲートがワード線に接続されて構成される
不揮発性半導体メモリ装置において、第1および第2の
選択ゲートにより選択されたNANDセル内で選択され
たワード線に正の高電位を印加し、非選択のワード線に
正の中間電位を与え、ビット線にデータに応じて中間電
位または低電位を与えて、選択されたメモリセルで基板
から電荷蓄積層に電子を注入するデータ書込み動作を有
し、データ書込み時、ビット線立ち上げのタイミングを
選択ゲートの制御線およびワード線立ち上げのそれより
早くしたことを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。
(2) A charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor substrate, and a plurality of rewritable memory cells that rewrite data by transferring and receiving charge between the charge storage layer and the substrate are connected in series to form a NAND cell. The NAND cells are arranged in a matrix, and the drain at one end of each NAND cell is connected to a bit line through a first selection gate, and the source at the other end is connected to a ground line through a second selection gate. In a nonvolatile semiconductor memory device in which the control gate of each memory cell is connected to a word line, a positive high voltage is applied to the word line selected in the NAND cell selected by the first and second selection gates. Applying a potential, giving a positive intermediate potential to unselected word lines and giving an intermediate potential or a low potential depending on the data to bit lines, injecting electrons from the substrate into the charge storage layer in the selected memory cell. 1. A non-volatile semiconductor memory device having a data write operation, characterized in that the bit line rising timing is earlier than the rising timing of a control line of a selection gate and a word line during data writing.
(3)ビット線立ち下げのタイミングをワード線立ち下
げのそれより遅くしたことを特徴とする請求項1記載の
不揮発性半導体メモリ装置。
(3) The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the bit line falling timing is set later than the word line falling timing.
(4)ビット線立ち下げのタイミングを選択ゲートの制
御線およびワード線立ち下げのそれより遅くしたことを
特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体メモリ装置。
(4) The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the bit line falling timing is set later than that of the control line of the selection gate and the word line falling.
(5)半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層さ
れ、電荷蓄積層と基板との間の電荷の授受によりデータ
書替えを行なう書替え可能なメモリセルが複数個ずつ直
列接続されてNANDセルを構成してマトリクス状に配
列され、各NANDセルの一端部のドレインがビット線
に接続され、各メモリセルの制御ゲートがワード線に接
続されて構成される不揮発性半導体メモリ装置において
選択されたワード線に低電位を与え、これよりビット線
側の非選択のワード線に正の高電位を与えビット線にデ
ータに応じて高電位または中間電位または低電位を与え
て、選択されたメモリセルで電荷蓄積層の電子を基板に
放出させるデータ書込み動作を有し、データ書込み時、
ビット線立ち上げのタイミングをワード線立ち上げのそ
れより早くしたことを特徴とする不揮発性半導体メモリ
装置。
(5) A charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor substrate, and a plurality of rewritable memory cells that perform data rewriting by transfer of charge between the charge storage layer and the substrate are connected in series to form a NAND cell. A selected word in a nonvolatile semiconductor memory device configured such that the NAND cell is arranged in a matrix, the drain at one end of each NAND cell is connected to a bit line, and the control gate of each memory cell is connected to a word line. A low potential is applied to the line, a positive high potential is applied to unselected word lines on the bit line side, and a high potential, intermediate potential, or low potential is applied to the bit line depending on the data, and the selected memory cell is It has a data write operation that releases electrons from the charge storage layer to the substrate, and when writing data,
A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that the bit line startup timing is earlier than the word line startup timing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100306500B1 (en) * 1992-12-21 2001-11-30 클라크 3세 존 엠. Memory array and method by which the field oxide islands are removed
USRE41020E1 (en) 1993-09-21 2009-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Multi-state EEPROM having write-verify control circuit

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