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JPH05234381A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

Info

Publication number
JPH05234381A
JPH05234381A JP7333992A JP7333992A JPH05234381A JP H05234381 A JPH05234381 A JP H05234381A JP 7333992 A JP7333992 A JP 7333992A JP 7333992 A JP7333992 A JP 7333992A JP H05234381 A JPH05234381 A JP H05234381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
word line
voltage
semiconductor memory
memory device
reading
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
JP7333992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Arakawa
秀貴 荒川
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP7333992A priority Critical patent/JPH05234381A/en
Priority to US08/018,311 priority patent/US5396459A/en
Priority to KR1019930002440A priority patent/KR930018590A/en
Priority to EP93400468A priority patent/EP0558404A3/en
Publication of JPH05234381A publication Critical patent/JPH05234381A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate the danger of an excess erasure, to make the speed of a readout operation fast and to reduce a soft write operation when a power- supply voltage is lowered by a method wherein the voltage of a nonselection word line in a readout operation is set to a negative voltage. CONSTITUTION:When a semiconductor memory device is written, a selection word line is set to, e.g. 12V and a nonselection word line is set to -3V. On the other hand, when it is read out, the selection word line is set to a power- supply voltage (e.g. 5V) and the nonselection word line is set to -3V. When the voltage of the nonselection word line in a readout operation is set to be negative, the following effect is obtained. First, even a cell whose Vth causing an excess erasure in conventional cases is negative does not become conductive. Consequently, the problem of the excess erasure is not caused. A margin on the lower side than an erasure judgment level becomes large. As long as the distribution of the Vth in an erased cell is not especially wide, the change width DELTAVth of the Vth between a write operation and an erasure operation can be made large as compared with that in conventional cases. As a result, the speed of the semiconductor memory device can be made high.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置、特にフローティングゲートにエレクトロンを注入す
ることにより書き込みをする電気的に書き換え可能なス
タックゲートメモリMOSトランジスタ型の不揮発性半
導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly to an electrically rewritable stack gate memory MOS transistor type non-volatile semiconductor memory device for writing by injecting electrons into a floating gate.

【0002】[0002]

【従来の技術】スタックゲート(フローティングゲー
ト)メモリMOSトランジスタ型不揮発性メモリは、特
開平1−158777号公報にも紹介されているよう
に、コントロールゲートに正電圧を印加してフローティ
ングゲートにエレクトロンを注入することにより書き込
みが行なわれ、その消去はコントロールゲート、即ち、
ワード線に負電圧を印加してフローティングゲートにホ
ールを注入するという方法で行われるのが普通である。
2. Description of the Related Art A stack gate (floating gate) memory MOS transistor type non-volatile memory applies a positive voltage to a control gate to apply electrons to the floating gate, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-158777. Writing is performed by injecting, and the erasing is performed by the control gate, that is,
It is common practice to apply a negative voltage to the word line to inject holes into the floating gate.

【0003】このような技術によれば、読み出しをする
ときはセルのドレイン(ビット線)に例えば1Vの電位
を、ソース(コモン線)に0Vの電位を与え、そして、
コントロールゲート(ワード線)にVCC、例えば5Vを
与え、チャンネル電流が流れるか否かによってデータが
書き込まれているか否かを検出する。即ち、フローティ
ングゲートへのエレクトロンの注入による書き込みが為
されている場合には電流が流れず、逆の場合には電流が
流れるので、電流の有無の検出によってデータを読み出
すことができるのである。
According to such a technique, when reading, a potential of 1 V, for example, is applied to the drain (bit line) of the cell, a potential of 0 V is applied to the source (common line), and
V CC , for example, 5 V is applied to the control gate (word line) to detect whether or not data is written depending on whether or not the channel current flows. That is, no current flows when writing is performed by injecting electrons into the floating gate, and a current flows in the opposite case, so that data can be read by detecting the presence or absence of current.

【0004】ところで、ワード線(コントロールゲー
ト)は、読み出しのときにおいては、選択の場合には読
み出しのためVCC(例えば5V)を与えなければならな
いが、非選択の場合には0Vにしなければならないこと
はいうまでもない。また、書き込みのときは、ソース
(コモン線)を0Vにし、ドレイン(ビット線)を例え
ば5Vにし、そして、コントロールゲート即ち、ワード
線に正の高い電圧VPP(+10〜12V、例えば12
V)を印加して相当に大きなチャンネル電流を流しエレ
クトロンをドレイン側からトンネル効果によりフローテ
ィングゲートへ注入する。この場合もワード線は非選択
の場合には0Vにしなければならないこと読み出しの場
合と全く同じである。
By the way, the word line (control gate) must be supplied with V CC (for example, 5 V) for reading when reading, but must be set to 0 V when not selecting when reading. It goes without saying that it will not happen. When writing, the source (common line) is set to 0 V, the drain (bit line) is set to 5 V, and the control gate, that is, the word line is set to a high positive voltage V PP (+10 to 12 V, for example, 12 V).
V) is applied to cause a considerably large channel current to flow, and electrons are injected from the drain side into the floating gate by the tunnel effect. Also in this case, the word line must be set to 0 V when it is not selected, which is exactly the same as in the case of reading.

【0005】そして、消去する場合には、ドレイン(ビ
ット線)をオープンにし、ソース(コモン線)を5Vに
し、そして、フローティングゲート、即ちワード線に負
の高い電圧VPP例えば−10Vを印加してフローティン
グに注入されたエレクトロンをソースへ抜き取り、これ
により書き込まれたデータを消失させる。以上の述べた
ように、従来においては読み出し時における非選択のワ
ード線は0V(選択ワード線は5V)であった。
When erasing, the drain (bit line) is opened, the source (common line) is set to 5V, and a high negative voltage V PP, eg, -10V is applied to the floating gate, that is, the word line. The electrons injected in the floating state are extracted to the source, and the written data is lost. As described above, conventionally, the unselected word line at the time of reading was 0V (the selected word line was 5V).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては読み出し時における非選択のワード線は0Vであ
り、そして選択ワード線にかける電圧は電源電圧が5V
の場合には5Vであり、読み出し時のワード線の電圧の
振幅は5Vに過ぎなかった。このような、電気的に消去
可能な不揮発性半導体記憶装置において従来から問題と
なっていたのは過剰消去である。図5はこの過剰消去に
ついて説明するものである。
By the way, in the prior art, the unselected word line at the time of reading is 0V, and the voltage applied to the selected word line is the power supply voltage of 5V.
In this case, the voltage amplitude was 5V, and the voltage amplitude of the word line at the time of reading was only 5V. In such an electrically erasable non-volatile semiconductor memory device, a problem that has conventionally been a problem is over-erasing. FIG. 5 illustrates this overerasure.

【0007】即ち、書いてないビット(セル)はVth
が低く、書いたビットはVthが高くなる。そして、消
去によって書いたビットのVthは低くなるが、セルに
よってVthがバラツキが生じ、Vthの分布幅が広く
なりがちなので、0Vよりも低いVthのものも生じる
可能性がある。そして、Vthが0Vよりも小さなビッ
トについては、読み出しのときにおいて非選択のワード
線の電圧の電圧が0Vなので非選択時でも電流が流れて
しまうという不都合が生じる。これが過剰消去(オーバ
ーイレース)である。
That is, the unwritten bit (cell) is Vth.
Is low, and the written bit has high Vth. Then, although the Vth of the bit written by the erasing becomes low, the Vth varies depending on the cell and the distribution width of the Vth tends to be wide, so that the Vth lower than 0V may occur. Then, for a bit whose Vth is smaller than 0 V, the voltage of the voltage of the non-selected word line is 0 V at the time of reading, so that there is a disadvantage that a current flows even at the time of non-selection. This is overerasure.

【0008】ちなみに、消去する場合、書いていないビ
ットに対してもフローティングゲートからソースへのエ
レクトロンの引き抜きを行うと、Vthが0Vよりも相
当に低くなり確実に過剰消去になる。そのため、消去を
する場合には、先ず全ビットに対してデータの読み出し
を行って書いてないビットを検出し、その書いていない
ビットには書き込みをして、即ちエレクトロンの注入を
して全ビットが書き込まれた状態にしたうえで消去、即
ちエレクトロンのフローティングゲートからの引き抜き
を行わなければならない。
By the way, in the case of erasing, if electrons are extracted from the floating gate to the source even for unwritten bits, Vth becomes considerably lower than 0V, and it is surely over-erased. Therefore, when erasing data, first read the data from all the bits to detect the unwritten bits, and then write the unwritten bits, that is, injecting electrons to all the bits. Must be written and then erased, that is, electrons must be extracted from the floating gate.

【0009】以上に述べたように、過剰消去は非選択で
も電流が流れるので、即ち、コントロール電圧による制
御が利きかなくなるので絶対に避けなければならない。
そこで、イニシャルの消去Vthを0Vよりも充分に高
い1.5〜2Vに高め、Vthがバラツイても0V以下
のビット(セル)ができないようにしていた。この場合
においては消去判定レベルが3〜3.5V程度あるいは
それ以上になり、必然的に読み出しスピードが低くな
る。このように、従来において電源電圧の振幅が5Vと
小さいので過剰消去を避けようとすると消去判定レベル
を高くしなければならず、その結果読み出しスピードが
遅くなるという結果を招いた。
As described above, excessive erasing must be avoided because current flows even if it is not selected, that is, control by the control voltage becomes ineffective.
Therefore, the initial erase Vth is increased to 1.5 to 2V, which is sufficiently higher than 0V, so that even if Vth varies, bits (cells) of 0V or less cannot be generated. In this case, the erase determination level is about 3 to 3.5 V or higher, and the read speed is inevitably low. As described above, since the amplitude of the power supply voltage is as small as 5 V in the related art, the erasure determination level must be increased to avoid excessive erasing, resulting in a slower reading speed.

【0010】また、電源電圧には低電圧化の傾向があ
り、電気的に消去可能な不揮発性半導体記憶装置におい
ても電源電圧を3Vにする要求があり、それに応える技
術開発が必要である。ところで、電源電圧を3Vにした
不揮発性半導体記憶装置においても従来の技術的思想を
踏襲すれば非選択のワード線の電圧は0Vで、選択ワー
ド線の電圧は5Vにする必要がある。というのは、セル
の書き込み後のVthと消去後のVthとのマージンを
考えた場合、ワード線の読み出し時の振幅は3Vでは不
充分であり、少なくとも5V(上述のように5Vでも充
分といえない。)は必要だからである。
Further, there is a tendency for the power supply voltage to be lowered, and there is a demand for the power supply voltage to be 3V even in an electrically erasable non-volatile semiconductor memory device, and technical development corresponding to this is required. Incidentally, even in the nonvolatile semiconductor memory device in which the power supply voltage is set to 3V, the voltage of the non-selected word line needs to be 0V and the voltage of the selected word line needs to be 5V according to the conventional technical idea. This is because, when considering the margin between the Vth after writing the cell and the Vth after erasing, the amplitude at the time of reading the word line is insufficient at 3V, and at least 5V (5V is sufficient as described above. No.) is necessary.

【0011】即ち、電源電圧が3Vなのに昇圧して読み
出し時の電圧を例えば5Vまで高めなければならない
が、これは読み出し時におけるソフトライトの可能性を
高めるので好ましくない。読み出しによるソフトライト
というのは、読み出しの時に書き込みの時程はコントロ
ールゲートに高い電圧はかけないが、しかし、例えば5
V程度の電圧をかける(ドレインには1V)ので、僅か
ながらとはいえホットエレクトロンが発生し、FNトン
ネルによりフローティングゲートに注入されてしまう現
象である。そして、このソフトライトはゲート電圧への
依存性がきわめて大きいので、読み出し時に選択ワード
線に加える電圧は低い程良い。しかるに、電源電圧が3
Vにも拘らず昇圧して5Vもの電圧を選択ワード線に加
えようとするのはソフトライトの面からは愚かしいこと
である。
That is, although the power supply voltage is 3 V, it is necessary to boost the voltage for reading to, for example, 5 V, but this is not preferable because it increases the possibility of soft writing during reading. The soft write by reading does not apply a high voltage to the control gate at the time of writing at the time of reading, but, for example, 5
Since a voltage of about V is applied (1 V to the drain), hot electrons are generated, albeit slightly, and are injected into the floating gate by the FN tunnel. Since this soft write has an extremely large dependency on the gate voltage, the lower the voltage applied to the selected word line at the time of reading, the better. However, the power supply voltage is 3
It is foolish from a soft write point of view to boost the voltage of 5V regardless of V and apply the voltage of 5V to the selected word line.

【0012】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、コントロールにエレクトロンを注入
することにより書き込みをする電気的に書き換え可能な
スタックゲートメモリMOSトランジスタ型の不揮発性
半導体記憶装置において、過剰消去の問題をなくし、読
み出しスピードを高め、電源電圧の低電圧化を図った場
合には読み出し時のソフトライトの軽減を図ることがで
きる新規な不揮発性半導体記憶装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and is an electrically rewritable stack gate memory MOS transistor type non-volatile semiconductor memory for writing by injecting electrons into the control. To provide a novel nonvolatile semiconductor memory device capable of eliminating the problem of excessive erasing, improving read speed, and reducing soft write at the time of reading when the power supply voltage is reduced in the device. With the goal.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明不揮発性半導体記
憶装置は、読み出し時における非選択のワード線の電圧
を負電圧としてなることを特徴とする。
The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is characterized in that the voltage of an unselected word line at the time of reading is a negative voltage.

【0014】[0014]

【作用】本発明不揮発性半導体記憶装置によれば、過剰
消去によりセルのVthが多少0Vよりも低くなっても
非選択のワード線の電圧が負電圧なので、そのセルのV
thの絶対値が非選択のワード線の負電圧の絶対値より
も大きくならない限り、誤動作しない。従って、過剰消
去がなくなる。そして、電源電圧の振幅を大きくでき、
書き込みセルのVthと消去セルのVthとの差ΔVt
hを大きくできるので高スピード化を図ることができ
る。
According to the non-volatile semiconductor memory device of the present invention, the voltage of the non-selected word line is a negative voltage even if the Vth of the cell becomes slightly lower than 0V due to overerasure.
Unless the absolute value of th becomes larger than the absolute value of the negative voltage of the non-selected word line, no malfunction occurs. Therefore, overerasure is eliminated. And the amplitude of the power supply voltage can be increased,
Difference ΔVt between Vth of write cell and Vth of erase cell
Since h can be increased, higher speed can be achieved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明不揮発性半導体記憶装置を図示
実施例に従って詳細に説明する。図1は本発明不揮発性
半導体記憶装置の一つの実施例の要部を示す回路図であ
る。本不揮発性半導体記憶装置は通常のスタックゲート
型Flash E2 PROMで、図1には1つのワード
線の1つのセルを抽出して示してある。コントロールゲ
ートはワード線に、ソースはコモン線に、ドレインはビ
ット線に接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. The nonvolatile semiconductor memory device is a normal stack gate type Flash E 2 PROM, and one cell of one word line is extracted and shown in FIG. 1. The control gate is connected to the word line, the source is connected to the common line, and the drain is connected to the bit line.

【0016】T1、T2はアドレスデコーダからの信号
をレベル変換してつくったロー入力信号Rowinを受
けるCMOSインバータを構成するMOSトランジスタ
で、T1はpチャンネルMOSトランジスタ、T2はn
チャンネルMOSトランジスタである。T1のソースは
電源電圧VROWP端子に、T2のソースは電源電圧VRO WN
端子に接続されている。そして、このCMOSインバー
タの出力点がワード線と接続されている。
T1 and T2 are MOS transistors forming a CMOS inverter that receives a row input signal Rowin produced by converting the level of a signal from an address decoder. T1 is a p-channel MOS transistor and T2 is n.
It is a channel MOS transistor. The source of T1 is the power supply voltage V ROWP terminal, and the source of T2 is the power supply voltage V RO WN
It is connected to the terminal. The output point of this CMOS inverter is connected to the word line.

【0017】図2はnチャンネルMOSトランジスタT
2が二重ウェル構造を有することを示す断面図である。
nチャンネルMOSトランジスタT2を二重ウェル構造
にするのは、即ち、p型基板1にn型ウェル2を形成
し、更にこのn型ウェル2内にp型ウェル3を形成しこ
のp型ウェル3内にトランジスタを形成した構造にする
のは、MOSトランジスタT2のドレインに負電圧が加
わった時に基板1とドレインの間が順バイアスされて基
板へ電流が漏れてしまうのを防止するためである。
FIG. 2 shows an n-channel MOS transistor T
FIG. 2 is a cross-sectional view showing that 2 has a double well structure.
The n-channel MOS transistor T2 has a double well structure, that is, the n-type well 2 is formed in the p-type substrate 1, the p-type well 3 is formed in the n-type well 2, and the p-type well 3 is formed. The structure in which the transistor is formed is to prevent forward bias between the substrate 1 and the drain and leakage of current to the substrate when a negative voltage is applied to the drain of the MOS transistor T2.

【0018】本不揮発性半導体記憶装置においての書き
込み時及び読み出し時におけるワード線について説明す
ると、書き込み時には選択ワード線を例えば12V、非
選択のワード線を−3Vにし、また読み出し時には選択
ワード線を電源電圧、即ち電源電圧が5Vなら5Vに、
電源電圧が3Vなら3Vにし、そして、非選択のワード
線を−3Vにする。ちなみに、従来においては電源電圧
が3Vの場合には読み出し時における選択ワード線を5
Vにしていた。下記の表1は書き込み時と読み出し時の
各電圧の変化を示すものである。
The word lines at the time of writing and reading in the nonvolatile semiconductor memory device will be described. At the time of writing, the selected word line is set to 12 V, the non-selected word line is set to -3 V, and at the time of reading, the selected word line is powered. Voltage, that is, 5V if the power supply voltage is 5V,
If the power supply voltage is 3V, it is set to 3V, and the non-selected word line is set to -3V. Incidentally, in the conventional case, when the power supply voltage is 3 V, the selected word line is set to 5 when reading.
It was V. Table 1 below shows changes in each voltage during writing and reading.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】このように、読み出し時の各電圧を変化さ
せれば、上述したようにワード線を変化させることがで
きる。そして、本不揮発性半導体記憶装置において読み
出し時の非選択のワード線の電圧を負電圧(本例では−
3Vだが必ずしもこれに限定されず、例えば−2V〜−
5Vでも良い)にすることに最大の特徴がある。図3は
読み出し時の非選択のワード線のレベル(実線)を従来
との比較の上で示すものである。
In this way, by changing each voltage at the time of reading, the word line can be changed as described above. Then, in the present nonvolatile semiconductor memory device, the voltage of the non-selected word line at the time of reading is set to a negative voltage (in this example, −
3V, but not limited to this, for example, -2V to-
The biggest feature is that it can be 5V. FIG. 3 shows the level (solid line) of the non-selected word line at the time of reading in comparison with the prior art.

【0021】このように、読み出し時の非選択のワード
線の電圧を負電圧にすることにより、必然的に次の効果
が得られる。先ず、読み出し時の非選択のワード線のレ
ベルが負電圧であるので、従来ならば過剰消去となるV
thがマイナスのセルであっても導通することはない
(勿論、Vthが−3V以下になれば導通するが、それ
は特別な異常が起きない限り起り得ない)。従って、過
剰消去の問題はなくなる。そして、消去判定レベルより
も下側のマージンが大きくなり、消去したセルのVth
の分布幅が特に広くなるということがない限り、書き込
みと消去との間のVthの変動幅ΔVthを従来よりも
大きく出来るので高速化ができる。
As described above, the following effects are inevitably obtained by setting the voltage of the non-selected word line at the time of reading to a negative voltage. First, since the level of the non-selected word line at the time of reading is a negative voltage, V which is over-erased in the conventional case.
Even if th is a negative cell, it does not conduct (of course, it conducts when Vth becomes −3 V or less, but it cannot occur unless a special abnormality occurs). Therefore, the problem of overerasure disappears. Then, the margin below the erase determination level becomes large, and the Vth of the erased cell is increased.
As long as the distribution width of Vth does not become particularly wide, the fluctuation width ΔVth of Vth between writing and erasing can be made larger than that in the prior art, so that the speed can be increased.

【0022】次に、不揮発性半導体記憶装置の電源電圧
を3Vに低電圧化した場合には本不揮発性半導体記憶装
置によって次の効果が得られる。第1に、読み出し時に
選択ワード線に加える電圧として電源電圧(3V)をそ
のまま利用し、読み出し時のワード線の電圧の振幅不足
は非選択のワード線を負電圧にすることによりカバーで
き、ドレイン・コントロールゲート間の電圧を従来より
も低くすることにより読み出し時のソフトライトを軽減
できる。
Next, when the power supply voltage of the nonvolatile semiconductor memory device is lowered to 3V, the following effects can be obtained by the nonvolatile semiconductor memory device. First, the power supply voltage (3V) is used as it is as the voltage applied to the selected word line at the time of reading, and the insufficient amplitude of the voltage of the word line at the time of reading can be covered by setting the negative voltage of the non-selected word line to the drain.・ By lowering the voltage between the control gates than before, soft writing during reading can be reduced.

【0023】前にも述べたが、従来の場合、読み出し時
の非選択のワード線を負電圧にするという発想がなく、
0Vにしていたので、書き込み後のVthと消去後のV
thのマージンを確保するために最小限5Vの振幅が読
み出し時のワード線の電圧に必要であることから、選択
ワード線は電源電圧を昇圧して5Vにする必要があっ
た。しかし、このようにすると5Vに相応するソフトラ
イトが生じ、わざわざソフトライトを強くしていること
になる。
As described above, in the conventional case, there is no idea of setting a non-selected word line to a negative voltage at the time of reading,
Since it was set to 0V, Vth after writing and Vth after erasing
Since a minimum voltage of 5V is required for the voltage of the word line at the time of reading in order to secure the margin of th, it is necessary to boost the power supply voltage of the selected word line to 5V. However, in this case, a soft light corresponding to 5V is generated, which means that the soft light is purposely strengthened.

【0024】しかるに、本不揮発性半導体記憶装置によ
れば、読み出し時の選択ワード線の電圧を昇圧しないで
電源電圧(3V)としても非選択のワード線の電圧を−
3Vというような負電圧にすることにより読み出し時の
電圧の振幅の確保乃至拡大を図ることができる。そし
て、ソフトライトを左右する選択ワード線は3Vで済
み、ソフトライトが軽減される。
However, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the voltage of the non-selected word line is set to − when the power supply voltage (3V) is set without increasing the voltage of the selected word line at the time of reading.
By setting a negative voltage such as 3V, the amplitude of the voltage at the time of reading can be secured or expanded. Then, the selected word line that influences the soft write is 3V, and the soft write is reduced.

【0025】第2に、図4に示すように書き込む時のフ
ローティングゲートへのエレクトロンの注入量を少なく
できるという効果が得られる。即ち、従来においては、
フローティングゲートのチャージ量が0にあるイニシャ
ルの状態から5〜6V分のチャージを注入することによ
り書き込んでいたが、本不揮発性半導体記憶装置におい
て電源電圧を3Vに低電圧化した場合には、図2に示す
ようにイニシャルの状態から2.5〜3.5V分のチャ
ージをするだけで書き込みができ、それだけトンネル膜
(厚さ100オングストローム程度)に加わる電界強度
が低くなり、ストレスが小さくなる。
Secondly, as shown in FIG. 4, there is an effect that the amount of electrons injected into the floating gate at the time of writing can be reduced. That is, in the past,
Writing was performed by injecting a charge of 5 to 6V from the initial state in which the charge amount of the floating gate was 0. However, when the power supply voltage is lowered to 3V in this nonvolatile semiconductor memory device, As shown in FIG. 2, writing can be performed only by charging for 2.5 to 3.5 V from the initial state, the electric field strength applied to the tunnel film (thickness of about 100 angstrom) is reduced, and the stress is reduced.

【0026】Cレシオ(即ち、コントロールゲート・フ
ローティングゲート間容量/フローティングゲート回り
の容量トータル)を0.6とすると、厚さ100オング
ストロームのトンネル膜には、従来だと約3〜4V/c
mの電界が加わるが、本不揮発性半導体記憶装置によれ
ば、それを1.5〜2MV/cmに弱めることができ
る。これは、換言すれば、従来においてはワード線を5
Vにしてカットオフするようなチャージ量が必要だった
が、本不揮発性半導体記憶装置によればワード線を3V
でカットオフできるようなチャージ量で済むので、チャ
ージ量を少なくでき、延いてはチャージによってトンネ
ル膜に与える電界の強さを少なくできるということであ
る。尚、本発明不揮発性半導体記憶装置においては、消
去(Verify)は従来と同じ条件で行って良い。
Assuming that the C ratio (that is, the capacitance between the control gate and the floating gate / the total capacitance around the floating gate) is 0.6, a tunnel film having a thickness of 100 angstroms has a conventional thickness of about 3 to 4 V / c.
Although an electric field of m is applied, it can be weakened to 1.5 to 2 MV / cm by the nonvolatile semiconductor memory device. In other words, this means that in the conventional case, the number of word lines is five.
The amount of charge required to cut off the voltage to V was required, but according to this nonvolatile semiconductor memory device, the word line is set to 3V.
That is, the amount of charge that can be cut off is sufficient, so that the amount of charge can be reduced, and in turn, the strength of the electric field applied to the tunnel film by the charge can be reduced. In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, erasing (Verify) may be performed under the same conditions as the conventional one.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明不揮発性半導体記憶装置は、読み
出し時における非選択のワード線の電圧を負電圧として
なることを特徴とするものである。従って、本発明不揮
発性半導体記憶装置によれば、過剰消去によりセルのV
thが多少0Vよりも低くなっても誤動作しない。従っ
て、過剰消去の問題がなくなる。そして、電源電圧の振
幅を大きくでき、書き込みセルのVthと消去セルのV
thとの差ΔVthを大きくできるので高スピード化を
図ることができる。
The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is characterized in that the voltage of the non-selected word line at the time of reading is a negative voltage. Therefore, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the V
No malfunction occurs if th becomes slightly lower than 0V. Therefore, the problem of over-erasure is eliminated. Then, the amplitude of the power supply voltage can be increased, and Vth of the write cell and Vth of the erase cell can be increased.
Since the difference ΔVth from th can be increased, higher speed can be achieved.

【0028】そして、電源電圧が低電圧化した場合、読
み出し時における選択ワード線の電圧を昇圧しなくても
非選択のワード線の電圧を負電圧にすることによりワー
ド線の読み出し時の電圧の振幅を充分な大きさに確保で
きる。そして、読み出し時の選択ワード線の電圧を低く
できるのでリードディスターブ(読み出し時のソフトラ
イト)の軽減を図ることができ、また、低い電圧でカッ
トフオフする量のエレクトロンを書き込めば良いので、
書き込みチャージ量を少なくでき、延いてはチャージに
よりトンネル膜に加わる電界も弱くて済む。
When the power supply voltage is lowered, the voltage of the non-selected word line is set to a negative voltage without boosting the voltage of the selected word line at the time of reading, so that the voltage of the word line at the time of reading can be reduced. The amplitude can be ensured to be large enough. Since the voltage of the selected word line at the time of reading can be lowered, read disturb (soft writing at the time of reading) can be reduced, and since it is sufficient to write the amount of electrons to cut off at a low voltage,
The write charge amount can be reduced, and the electric field applied to the tunnel film by the charge can be weakened.

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

【図1】本発明不揮発性半導体記憶装置の一つの実施例
の要部を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図2】図1に示す回路のnチャンネルMOSトランジ
スタT2の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of an n-channel MOS transistor T2 of the circuit shown in FIG.

【図3】上記実施例の読み出し時の非選択のワード線の
レベルを従来の場合と比較して示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the levels of non-selected word lines at the time of reading in the above-mentioned embodiment in comparison with the conventional case.

【図4】本実施例において電源電圧を3Vに低電圧化し
た場合の書き込みのチャージの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of write charge when the power supply voltage is lowered to 3V in the present embodiment.

【図5】従来の問題点である過剰消去の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of overerasing, which is a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CG コントロールゲート FG フローティングゲート CG control gate FG floating gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/792 H01L 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/792 H01L 29/78 371

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フローティングゲートにエレクトロンを
注入することにより書き込みをする電気的に書き換え可
能なスタックゲートメモリMOSトランジスタ型の不揮
発性半導体記憶装置において、 読み出し時における非選択のワード線の電圧を負電圧と
してなることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置
1. In an electrically rewritable stack gate memory MOS transistor type non-volatile semiconductor memory device for writing by injecting electrons into a floating gate, a voltage of a non-selected word line at the time of reading is a negative voltage. Non-volatile semiconductor memory device characterized by
JP7333992A 1992-02-24 1992-02-24 Nonvolatile semiconductor memory device Pending JPH05234381A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09102199A (en) * 1995-05-02 1997-04-15 Advanced Micro Devicds Inc Method for reading of nonvolatile memory array
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