JPH04129095A - Erasing method for semiconductor memory device - Google Patents
Erasing method for semiconductor memory deviceInfo
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- JPH04129095A JPH04129095A JP2247048A JP24704890A JPH04129095A JP H04129095 A JPH04129095 A JP H04129095A JP 2247048 A JP2247048 A JP 2247048A JP 24704890 A JP24704890 A JP 24704890A JP H04129095 A JPH04129095 A JP H04129095A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体記憶装置の消去方法の改良に関し、半導体記憶装
置の消去特性のばらつきを少なくする半導体記憶装置の
消去方法を提供することを目的とし、
nチャネルエンハンスメント型電界効果トランジスタの
制御ゲートとチャネル領域との間に浮遊ゲートが介在し
てなる不揮発性記憶素子を有する半導体記憶装置に書き
込まれている情報を電気的に消去する半導体記憶装置の
消去方法において、前記の半導体記憶装置の基板を基準
電位として、ソースとトレインとの少なくとも一方に、
前記の浮遊ゲートに舞積されている電子を、トンネル絶
縁膜を貫通して流れるトンネル電流として、前記のチャ
ネル領域に移動させるに十分な正電位を印加し、前記の
制御ゲートに前記の書き込みのなされる以前の前記の不
揮発性記憶素子のしきい値電圧より僅かに高い正電圧を
印加するように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the improvement of the erasing method of a semiconductor memory device, the purpose of this invention is to provide an erasing method of a semiconductor memory device that reduces variations in the erasing characteristics of the semiconductor memory device. In an erasing method for a semiconductor memory device that electrically erases information written in a semiconductor memory device having a nonvolatile memory element having a floating gate interposed between a control gate and a channel region of an effect transistor, With the substrate of the semiconductor memory device as a reference potential, at least one of the source and the train,
A positive potential sufficient to move the electrons accumulated in the floating gate to the channel region as a tunnel current flowing through the tunnel insulating film is applied to the control gate to perform the write operation. The configuration is such that a positive voltage slightly higher than the threshold voltage of the nonvolatile memory element before it is applied is applied.
〔産業上の利用分野1
本発明は、半導体記憶装置の消去方法の改良、詳しくは
、浮遊ゲートを有する電界効果トランジスタの浮遊ゲー
トに電子を注入してしきい値電圧を変化させることによ
って、デジタル情報を2進法で記憶する不揮発性記憶素
子において、浮遊ゲートに注入されている電子を除去す
ることによって記憶されている情報を消去する際の消去
特性のばらつきを少なくする改良に関する。[Industrial Application Field 1] The present invention aims to improve the erasing method of semiconductor memory devices, and more specifically, to improve the erasing method of semiconductor memory devices. The present invention relates to an improvement in nonvolatile memory elements that store information in binary format, which reduces variations in erase characteristics when erasing stored information by removing electrons injected into the floating gate.
第4図に半導体記憶装置を構成する不揮発性記憶素子の
断面図を示す、1は基板であり、2はソースであり、3
はトレインであり、4は制御ゲートであり、5は浮遊ゲ
ートであり、6はゲート層間絶縁膜であり、7はトンネ
ル絶縁膜である。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a nonvolatile memory element constituting a semiconductor memory device. 1 is a substrate, 2 is a source, and 3
is a train, 4 is a control gate, 5 is a floating gate, 6 is a gate interlayer insulating film, and 7 is a tunnel insulating film.
情報を書き込む場合には、トレイン3の電位をフローテ
ィングにし、ソース2を基準電位として制御ゲート4に
20V程度の正電位を印加するか、または、ソース2を
基準電位としてトレイン3と制御ゲート4とにそれぞれ
8v程度と20V程度の正電位を印加することによって
、電子をトンネル絶縁膜7を貫通して流れるトンネル電
流として浮遊ゲート5に注入する。印加電圧を除去して
も、浮遊ゲート5に注入された電子はそのま一長時間蓄
積され、半永久的に情報が記憶される。When writing information, either set the potential of the train 3 floating and apply a positive potential of about 20V to the control gate 4 with the source 2 as a reference potential, or set the source 2 as a reference potential and connect the train 3 and the control gate 4. By applying positive potentials of about 8 V and about 20 V, respectively, electrons are injected into the floating gate 5 as a tunnel current flowing through the tunnel insulating film 7. Even if the applied voltage is removed, the electrons injected into the floating gate 5 are stored for a long time, and information is stored semi-permanently.
書き込まれている情報を消去するには、浮遊ゲート5に
蓄積されている電子を除去しなければならないが、この
電子を除去する方法としては、トレイン3の電位をフロ
ーティングにし、制御ゲート4を基準電位としてソース
2に12V程度の正電位を印加して、浮遊ゲート5に蓄
積されている電子を、トンネル絶縁膜7を貫通して流れ
るトンネル電流として、ソース2に流出させる方法が使
用されている。To erase the written information, it is necessary to remove the electrons accumulated in the floating gate 5. To remove these electrons, the potential of the train 3 is made floating, and the control gate 4 is set as a reference. A method is used in which a positive potential of about 12 V is applied to the source 2 and the electrons accumulated in the floating gate 5 are caused to flow out to the source 2 as a tunnel current flowing through the tunnel insulating film 7. .
半導体記憶装置をなす不揮発性記憶素子に書き込まれて
いる情報を前記の方法を使用して消去する際の消去時間
t、wとしきい値電圧VTHの変化との関係を第3図に
示す0図において、V TMI は書き込みがなされる
以前のしきい値電圧であり、VtW友は書き込み後のし
きい値電圧である0図に示すように、書き込まれた状態
のしきい値電圧V ?lllが消去状態、すなわち、書
き込みがなされる以前のしきい値電圧V、、、に近づく
にしたがって急激に低下する特性を有するため、消去時
間の僅かな変動によって消去時のしきい値電圧が大きく
変動するという欠点がある。さらにまた、消去時間が長
過ぎるとしきい値電圧が負になり、記憶素子がディプリ
ーシコン型になるという欠点がある。FIG. 3 shows the relationship between the erasing time t, w and the change in threshold voltage VTH when erasing information written in a non-volatile memory element constituting a semiconductor memory device using the above method. , V TMI is the threshold voltage before writing, and VtW is the threshold voltage after writing. As shown in the figure, the threshold voltage V ? llll has the characteristic of rapidly decreasing as it approaches the erased state, that is, the threshold voltage V before writing, so a slight change in the erase time can cause the threshold voltage during erasing to increase. It has the disadvantage of being variable. Furthermore, if the erasing time is too long, the threshold voltage becomes negative, resulting in a disadvantage that the memory element becomes a deplesicon type.
本発明の目的は、これらの欠点を解消することにあり、
半導体記憶装置の消去特性のばらつきを少なくする半導
体記憶装置の消去方法を提供することにある。The purpose of the present invention is to eliminate these drawbacks,
An object of the present invention is to provide an erasing method for a semiconductor memory device that reduces variations in erasing characteristics of the semiconductor memory device.
上記の目的は、nチャネルエンハンスメント型電界効果
トランジスタの制御ゲート(4)とチャネル領域(8)
との間に浮遊ゲート(5)が介在してなる不揮発性記憶
素子を有する半導体記憶装置に書き込まれている情報を
電気的に消去する半導体記憶装置の消去方法において、
前記の半導体記憶装置の基板(1)を基準電位として、
ソース(2)とトレイン(3)との少なくとも一方に、
前記の浮遊ゲート(5)に蓄積されている電子を、トン
ネル絶縁膜(7)を貫通して流れるトンネル電流として
、前記のチャネル領域(8)に移動させるに十分な正電
圧を印加し、また、前記の制御ゲー十(4)に前記の書
き込みのなされる以前の前記の不揮発性記憶素子のしき
い値電圧(Vt、I+)より僅かに高い正電圧を印加す
る半導体記憶装置の消去方法によって達成される。The above purpose is to control the control gate (4) and channel region (8) of an n-channel enhancement field effect transistor.
In a semiconductor memory device erasing method for electrically erasing information written in a semiconductor memory device having a nonvolatile memory element with a floating gate (5) interposed between the
With the substrate (1) of the semiconductor memory device as a reference potential,
At least one of the source (2) and the train (3),
Applying a positive voltage sufficient to move the electrons accumulated in the floating gate (5) to the channel region (8) as a tunnel current flowing through the tunnel insulating film (7), and , by an erasing method of a semiconductor memory device in which a positive voltage slightly higher than the threshold voltage (Vt, I+) of the nonvolatile memory element before the writing is applied to the control gate (4). achieved.
書き込まれている情報を消去するために不揮発性記憶素
子のソース2またはトレイン3に高電圧を印加すると、
ソース2またはトレイン3の浮遊ゲート5に対“向する
領域′と浮遊ゲート5との間に電界が集中し、この領域
のトンネル絶縁#7にか−る電界強度が高くなるため、
浮遊ゲート5に蓄積されている電子はトンネル絶縁膜7
を貫通してトンネル電流として急速にソース2またはト
レイン3に流れ、しきい値電圧は第1図の点Aと点Bと
を結ぶ曲線のように、時間とともに急速に低下する。と
ころが、制御ゲート4に、書き込みがなされる以前の不
揮発性記憶素子のしきい値電圧V TMIより僅かに高
い正の電圧が印加されていると、しきい値電圧が低下す
る過程においてソース2とトレイン3との間のチャネル
領域が導通状態となるため、トンネル絶縁11!7にか
\る電界は、はり全面に分布するようになり、局部的に
電界が集中することがなくなって、トンネル絶縁膜7に
か−る電界強度が低くなるので、浮遊ゲート5に蓄積さ
れている電子がトンネル絶縁膜7を貫通して流れるトン
ネル電流が減少し、記憶素子のしきい値電圧は第1図の
点Bと点Cとを結ぶ曲線のように緩やかに低下する。し
たがって、このしきい値電圧の低下が緩やかな領域に対
応する消去時間をもって消去すれば、消去時間が多少変
動しても消去後のしきい値電圧のばらつきを少なくする
ことができる。When a high voltage is applied to the source 2 or train 3 of the non-volatile storage element to erase the written information,
The electric field is concentrated between the region 'opposing the floating gate 5 of the source 2 or train 3 and the floating gate 5, and the electric field strength across the tunnel insulation #7 in this region becomes high.
The electrons accumulated in the floating gate 5 are transferred to the tunnel insulating film 7.
The tunnel current rapidly flows through the source 2 or train 3 as a tunnel current, and the threshold voltage rapidly decreases with time, as shown by the curve connecting points A and B in FIG. However, if a positive voltage slightly higher than the threshold voltage V TMI of the nonvolatile memory element before writing is applied to the control gate 4, the source 2 and Since the channel region between the train 3 becomes conductive, the electric field across the tunnel insulation 11!7 is distributed over the entire surface, and the electric field is no longer concentrated locally. Since the electric field strength across the film 7 becomes lower, the tunnel current through which the electrons accumulated in the floating gate 5 pass through the tunnel insulating film 7 decreases, and the threshold voltage of the memory element becomes as shown in FIG. It gradually decreases like a curve connecting points B and C. Therefore, by erasing with an erasing time corresponding to a region where the threshold voltage decreases slowly, it is possible to reduce variations in the threshold voltage after erasing even if the erasing time varies somewhat.
以下、図面を参照しつ一1本発明の一実施例に係る半導
体記憶装置の消去方法について説明する。Hereinafter, a method for erasing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第2図参照
第2図は半導体記憶装置をなす不揮発性記憶素子の断面
図である。具体的構造の1例を示すと、lはp型シリコ
ン基板であり、7は約100人工のトンネル絶縁膜であ
り、5は約2.000人厚0多結晶シリコンよりなる浮
遊ゲートであり、6は約300大要のゲート層間絶縁膜
であり、4は約3.000人厚0多結晶シリコンよりな
る制御ゲートである。2はソースであり、3はトレイン
であり、いずれもゲート4・5をマスクとして、ヒ素イ
オンを注入エネルギー70KeV、ドーズ量4X 10
1scs−”をもってイオン注入して形成されている。See FIG. 2 FIG. 2 is a sectional view of a nonvolatile memory element forming a semiconductor memory device. To give an example of a specific structure, l is a p-type silicon substrate, 7 is an approximately 100% artificial tunnel insulating film, 5 is a floating gate made of approximately 2000% polycrystalline silicon, 6 is a gate interlayer insulating film of about 300 mm thickness, and 4 is a control gate made of polycrystalline silicon with a thickness of about 3.000 mm. 2 is a source, 3 is a train, and in both cases, using the gates 4 and 5 as masks, arsenic ions are implanted at an energy of 70 KeV and a dose of 4X 10
It is formed by ion implantation with 1 scs-''.
8はチャネル領域である。8 is a channel region.
書き込まれた状態、すなわち、浮遊ゲート5に電子が蓄
積されている状態にある半導体記憶装置を消去する方法
について以下に説−明する。A method for erasing a semiconductor memory device in a written state, that is, in a state in which electrons are accumulated in the floating gate 5, will be explained below.
基板1を基準電位とし、トレイン3をフローティングに
して、制御ゲート4とソース2とにそれぞれ2■と12
Vの正電位を100ミリ秒間印加する。この結果、不揮
発性記憶素子のしきい値電圧は書き込み前の値に復帰し
、しかも、各記憶素子間のしきい値電圧のばらつきは実
用上差し支えない程度に小さくなった。The substrate 1 is set to a reference potential, the train 3 is made floating, and the control gate 4 and source 2 are connected to 2 and 12, respectively.
A positive potential of V is applied for 100 milliseconds. As a result, the threshold voltage of the nonvolatile memory element returned to the value before writing, and the variation in threshold voltage between the memory elements became small enough to be practically acceptable.
なお、ソース2をフローティングにして、制御ゲート4
とトレイン3とにそれぞれ2vと12Vの正電位を10
0ミリ秒間印加してもよいことは云うまでもない。Note that with the source 2 floating, the control gate 4
and train 3 with positive potentials of 2v and 12V, respectively.
It goes without saying that the voltage may be applied for 0 milliseconds.
ソース2またはトレイン3に印加される電圧は、浮遊ゲ
ート5に蓄積されている電子を、トンネル絶縁M7を貫
通して流れるトンネル電流としてチャネル領域8に移動
させるのに十分な電圧であればよく、また、制御ゲート
4に印加される電圧は、書き込みのなされる以前の不揮
発性記憶素子のしきい値電圧VtW+より僅かに高く選
定されることが好適である。The voltage applied to the source 2 or the train 3 only needs to be a voltage sufficient to move the electrons stored in the floating gate 5 to the channel region 8 as a tunnel current flowing through the tunnel insulation M7. Further, the voltage applied to the control gate 4 is preferably selected to be slightly higher than the threshold voltage VtW+ of the nonvolatile memory element before writing is performed.
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体記憶装置の消
去方法においては、半導体記憶装置をなす不揮発性記憶
素子のソースまたはトレインに高電圧を印加すると同時
に制御ゲートに正の電圧を印加することによって、消去
時間に対するしきい値電圧の降下勾配を緩くすることが
できるので、消去時間が多少変動しても消去後のしきい
値電圧の変動幅を少なく抑えることができ、各記憶素子
間の消去特性のばらつきを少なくして半導体記憶装置の
特性劣化を防止することが可能になる。As explained above, in the method of erasing a semiconductor memory device according to the present invention, by applying a high voltage to the source or train of the nonvolatile memory element constituting the semiconductor memory device and simultaneously applying a positive voltage to the control gate, Since the slope of the threshold voltage drop with respect to the erase time can be made gentler, even if the erase time varies slightly, the fluctuation width of the threshold voltage after erasing can be suppressed to a small extent, which improves the erase characteristics between each memory element. It becomes possible to reduce the variation in the characteristics of the semiconductor memory device and prevent the characteristics of the semiconductor memory device from deteriorating.
第1図は、本発明に係る半導体記憶装置の消去方法を使
用した場合の消去時間としきい値電圧との関係を示すグ
ラフである。
第2図は、本発明に係る半導体記憶装置の消去方法にお
いて不揮発性記憶素子に印加される電圧を示す図である
。
第3図は、従来技術に係る半導体記憶装置の消去方法を
使用した場合の消去時間としきい値電圧との関係を示す
グラフである。
第4図は、不揮発性記憶素子の断面図である。
半導体基板、
ソース、
トレイン、
制御ゲート、
浮遊ゲート、
ゲート層間絶縁膜、
トンネル絶縁膜、
チャネル領域。FIG. 1 is a graph showing the relationship between erasing time and threshold voltage when using the erasing method for a semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing voltages applied to a nonvolatile memory element in the erasing method for a semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between erasing time and threshold voltage when using the prior art erasing method for a semiconductor memory device. FIG. 4 is a cross-sectional view of the nonvolatile memory element. Semiconductor substrate, source, train, control gate, floating gate, gate interlayer insulation film, tunnel insulation film, channel region.
Claims (1)
スタの制御ゲート(4)とチャネル領域(a)との間に
浮遊ゲート(5)が介在してなる不揮発性記憶素子を有
する半導体記憶装置に書き込まれている情報を電気的に
消去する半導体記憶装置の消去方法において、 前記半導体記憶装置の基板(1)を基準電位として、ソ
ース(2)とトレイン(3)との少なくとも一方に、前
記浮遊ゲート(5)に蓄積されている電子を、トンネル
絶縁膜(7)を貫通して流れるトンネル電流として、前
記チャネル領域(8)に移動させるに十分な正電位を印
加し、前記制御ゲート(4)に前記書き込みのなされる
以前の前記不揮発性記憶素子のしきい値電圧(V_T_
M_1)より僅かに高い正電圧を印加する ことを特徴とする半導体記憶装置の消去方法。[Claims] [1] A semiconductor memory having a nonvolatile memory element formed by a floating gate (5) interposed between a control gate (4) and a channel region (a) of an n-channel enhancement field effect transistor. In an erasing method for a semiconductor memory device in which information written in the device is electrically erased, a substrate (1) of the semiconductor memory device is set as a reference potential, and at least one of a source (2) and a train (3) is connected to the substrate (1) of the semiconductor memory device. A positive potential sufficient to move the electrons accumulated in the floating gate (5) to the channel region (8) as a tunnel current flowing through the tunnel insulating film (7) is applied to the control gate. (4) is the threshold voltage (V_T_) of the nonvolatile memory element before the writing is performed.
A method for erasing a semiconductor memory device, characterized by applying a positive voltage slightly higher than M_1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2247048A JPH04129095A (en) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Erasing method for semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2247048A JPH04129095A (en) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Erasing method for semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04129095A true JPH04129095A (en) | 1992-04-30 |
Family
ID=17157641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2247048A Pending JPH04129095A (en) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Erasing method for semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04129095A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0845286A (en) * | 1994-07-29 | 1996-02-16 | Nec Kyushu Ltd | Nonvolatile semiconductor memory device and its data erasing method |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2247048A patent/JPH04129095A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0845286A (en) * | 1994-07-29 | 1996-02-16 | Nec Kyushu Ltd | Nonvolatile semiconductor memory device and its data erasing method |
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