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JPH06349289A - Nonvolatile semiconductor circuit - Google Patents

Nonvolatile semiconductor circuit

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Publication number
JPH06349289A
JPH06349289A JP14032993A JP14032993A JPH06349289A JP H06349289 A JPH06349289 A JP H06349289A JP 14032993 A JP14032993 A JP 14032993A JP 14032993 A JP14032993 A JP 14032993A JP H06349289 A JPH06349289 A JP H06349289A
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JP
Japan
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memory cell
line
voltage
source
floating gate
Prior art date
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Application number
JP14032993A
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Japanese (ja)
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Inventor
Masataka Kato
正高 加藤
Toshihiro Tanaka
利広 田中
Hitoshi Kume
均 久米
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH06349289A publication Critical patent/JPH06349289A/en
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Abstract

(57)【要約】 【構成】不揮発性半導体メモリセルをマトリックス状に
配列したメモリアレイのデータ線とソース線の間に接続
された複数個のメモリセルと並列にMOSトランジスタ
1,2を形成し、電子の引き抜き動作時には、予め、M
OSトランジスタ1,2を介して、ソース線若しくはデ
ータ線を充電する。 【効果】電子の引き抜き動作における非選択状態のメモ
リセルのしきい値電圧変動を防止することができる。
(57) [Summary] [Construction] MOS transistors 1 and 2 are formed in parallel with a plurality of memory cells connected between a data line and a source line of a memory array in which nonvolatile semiconductor memory cells are arranged in a matrix. , When pulling out electrons, M
The source line or the data line is charged through the OS transistors 1 and 2. [Effect] It is possible to prevent the threshold voltage variation of the non-selected memory cell in the electron extraction operation.

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、電気的書込み消去機能
を備えた不揮発性半導体記憶装置に係り、特に、データ
保持特性を向上させた不揮発性半導体回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device having an electric write / erase function, and more particularly to a non-volatile semiconductor circuit having improved data retention characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、不揮発性半導体記憶装置として
は、例えば、特開平3−219496 号公報に示される電気的
一括消去型のNOR型フラッシュメモリと呼ばれる記憶
装置が開発されている。従来のNOR型フラッシュメモ
リは浮遊ゲート型電界効果トランジスタ構造のメモリセ
ルをマトリックス状に配列することにより構成されてい
た。ここで、データ線にドレイン端子が直接接続された
各々のメモリセルの制御ゲートは相異なるワード線に接
続されており、全てのメモリセルのソース端子は共通の
ソース線に直接接続されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a non-volatile semiconductor memory device, for example, a memory device called an NOR type flash memory of electrical batch erasing type has been developed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-219496. The conventional NOR flash memory has been constructed by arranging memory cells having a floating gate field effect transistor structure in a matrix. Here, the control gates of the respective memory cells whose drain terminals are directly connected to the data lines are connected to different word lines, and the source terminals of all the memory cells are directly connected to a common source line.

【0003】メモリセルデータの消去はワード線単位で
行い、メモリセルの制御ゲートに負電圧を加え、データ
線をオープン状態とし、ソース端子に正電圧を加えるこ
とにより行う。このとき、メモリセルのソース端子側の
ゲート酸化膜に高電界が加わり、フォーラー・ノードハ
イム(Fowler−Nordheim)トンネル現象により、浮遊ゲ
ートに蓄積されていた電子がソース端子に引き抜かれ
る。その結果、メモリセルのしきい値電圧は低くなり、
消去動作が完了する。
Erasure of memory cell data is performed in units of word lines. A negative voltage is applied to the control gate of the memory cell to open the data line and a positive voltage is applied to the source terminal. At this time, a high electric field is applied to the gate oxide film on the source terminal side of the memory cell, and electrons accumulated in the floating gate are extracted to the source terminal by the Fowler-Nordheim tunnel phenomenon. As a result, the threshold voltage of the memory cell becomes low,
Erase operation is completed.

【0004】消去動作においてソース線に加えられる正
電圧は、消去命令を受けて選択されたメモリセル以外の
非選択メモリセルのソース端子にも加えられる。非選択
メモリセルでは、ゲート酸化膜に浮遊ゲートからソース
端子方向に弱い電界が加わり、浮遊ゲート中に蓄積され
た電子が徐々に抜けるというソース端子に関するディス
ターブ現象が生じる。そこで、電子の放出によるしきい
値電圧の低下を防止するため、非選択メモリセルの制御
ゲートに正電圧を加えることが必要となっていた。
The positive voltage applied to the source line in the erase operation is also applied to the source terminals of non-selected memory cells other than the memory cell selected in response to the erase command. In a non-selected memory cell, a weak electric field is applied to the gate oxide film from the floating gate in the direction of the source terminal, causing a disturb phenomenon relating to the source terminal in which electrons accumulated in the floating gate gradually escape. Therefore, it has been necessary to apply a positive voltage to the control gates of the non-selected memory cells in order to prevent the threshold voltage from decreasing due to the emission of electrons.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】消去動作を行うと、非
選択メモリセルでは、制御ゲートとソース端子に各々異
なった正電圧が加えられるため、非選択メモリセルがオ
ン状態となり、非選択メモリセルを介してソース端子か
らドレイン端子にドレイン線の容量を充電する充電電流
が流れる。また、消去動作終了時にもソース端子に加え
られた正電圧が0Vとなるため、ドレイン線に蓄積され
た電荷が非選択メモリセルを介してソース端子側に放電
する放電電流が流れる。充放電電流により非選択メモリ
セルにおいてホットエレクトロンが発生し、浮遊ゲート
に電子が注入される。消去の回数に比例してホットエレ
クトロン注入量が増加し、しきい値電圧が増加するとい
う問題があった。
When the erase operation is performed, different positive voltages are applied to the control gate and the source terminal of the non-selected memory cell, so that the non-selected memory cell is turned on and the non-selected memory cell is turned on. A charging current for charging the capacitance of the drain line flows from the source terminal to the drain terminal via the. In addition, since the positive voltage applied to the source terminal becomes 0V even after the erasing operation is completed, a discharge current that causes the charge accumulated in the drain line to be discharged to the source terminal side through the non-selected memory cell flows. Hot electrons are generated in the non-selected memory cells by the charge / discharge current, and electrons are injected into the floating gate. There has been a problem that the amount of hot electrons injected increases in proportion to the number of erases and the threshold voltage increases.

【0006】この消去動作にかかわらず、一般に、メモ
リセルのソース端子ないしドレイン端子の拡散層端を用
いて浮遊ゲートから電子を引き抜く動作では、非選択メ
モリセルの制御ゲートに正電圧を加えることが必要とな
り、書込み消去回数の増加につれて、ホットエレクトロ
ン注入量が増加し、しきい値電圧が増加するという問題
が生じていた。
Regardless of the erase operation, generally, in the operation of extracting electrons from the floating gate using the diffusion layer end of the source terminal or the drain terminal of the memory cell, a positive voltage may be applied to the control gate of the non-selected memory cell. This is necessary, and as the number of times of programming and erasing increases, the amount of hot electrons injected increases and the threshold voltage increases.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は次のような回路構成,方式を備えてい
る。
In order to solve the above problems, the present invention has the following circuit configuration and system.

【0008】例えば、図1に示すように、浮遊ゲートを
備えた不揮発性半導体メモリセルをマトリックス状に配
置したメモリアレイにおいて、データ線とソース線の間
に並列接続で配置された複数個のメモリセルと、それら
のメモリセルと並列に配置されたMOSトランジスタを
備え、各データ線が前記MOSトランジスタを介してソ
ース線に接続されている。
For example, as shown in FIG. 1, in a memory array in which nonvolatile semiconductor memory cells having floating gates are arranged in a matrix, a plurality of memories arranged in parallel between a data line and a source line. A cell and a MOS transistor arranged in parallel with those memory cells are provided, and each data line is connected to the source line via the MOS transistor.

【0009】さらに、メモリセルの浮遊ゲートから電子
を引き抜く動作において、予め、ソース線に正電圧を与
え、前記MOSトランジスタのゲートに正電圧を印加
し、MOSトランジスタをオン状態とすることにより、
ドレイン端子の電圧をソース端子の電圧と概ね等しくし
ている。その後、非選択メモリセルの制御ゲートに前述
のソース端子に関するディスターブ阻止用の正電圧を加
え、選択メモリセルの制御ゲートに負電圧を加えて、浮
遊ゲートから電子を引き抜く。
Further, in the operation of extracting electrons from the floating gate of the memory cell, a positive voltage is applied to the source line in advance, a positive voltage is applied to the gate of the MOS transistor, and the MOS transistor is turned on.
The voltage of the drain terminal is made substantially equal to the voltage of the source terminal. After that, a positive voltage for disturb prevention with respect to the source terminal is applied to the control gate of the non-selected memory cell, and a negative voltage is applied to the control gate of the selected memory cell to extract electrons from the floating gate.

【0010】一方、引き抜く動作が完了した後は、ま
ず、選択メモリセルの制御ゲートの電圧を0Vとし、非
選択メモリセルの制御ゲートの電圧を0Vにした後、ソ
ースの電圧を0Vとして、ドレイン線に充電された電荷
をソース線側に引き抜き、ドレイン線側の電圧を概ね0
Vとする。さらに、並列に挿入したMOSトランジスタ
のゲートの電圧を0Vとして、ドレイン領域をソース領
域から電気的に分離する。
On the other hand, after the extraction operation is completed, first, the voltage of the control gate of the selected memory cell is set to 0V, the voltage of the control gate of the non-selected memory cell is set to 0V, and then the voltage of the source is set to 0V and the drain is set. The charge charged on the line is extracted to the source line side, and the voltage on the drain line side is set to about 0.
V. Further, the voltage of the gate of the MOS transistors inserted in parallel is set to 0V, and the drain region is electrically separated from the source region.

【0011】[0011]

【作用】本発明では浮遊ゲートから電子を引き抜く動作
を開始する以前に、メモリセルに並列に接続されたMO
Sトランジスタにより、非選択メモリセルのドレイン端
子とソース端子が概ね同一電圧に設定されている。この
ため、非選択メモリセルの制御ゲートに正電圧を加えた
場合、非選択メモリセルのしきい値電圧が低い状態の時
でも、非選択メモリセルを通して過渡的な電流が流れる
ことがない。その結果、非選択メモリセルにおけるホッ
トエレクトロンの発生が抑制され、浮遊ゲートへの電子
注入は生じない。
According to the present invention, before the operation of extracting electrons from the floating gate is started, the MO connected in parallel to the memory cell is
The drain terminal and the source terminal of the non-selected memory cell are set to substantially the same voltage by the S transistor. Therefore, when a positive voltage is applied to the control gate of the unselected memory cell, a transient current does not flow through the unselected memory cell even when the threshold voltage of the unselected memory cell is low. As a result, generation of hot electrons in the non-selected memory cell is suppressed, and electron injection into the floating gate does not occur.

【0012】また、浮遊ゲートからの電子の引き抜き動
作完了時にも、先ず、選択メモリセルおよび非選択メモ
リセルの制御ゲートの電圧を0Vに戻すため、ドレイン
端子とソース端子が概ね同一電圧に保たれた状態となっ
ているので、非選択メモリセルを通して過渡的な電流が
流れることがない。その後、ソース端子電圧を0Vとし
て、MOSトランジスタを介してドレイン端子の蓄積電
荷を放電した後、MOSトランジスタのゲート電圧を0V
に戻す。
Further, even when the operation of extracting electrons from the floating gate is completed, first, the voltage of the control gates of the selected memory cell and the non-selected memory cell is returned to 0V, so that the drain terminal and the source terminal are maintained at substantially the same voltage. Since it is in the open state, a transient current does not flow through the non-selected memory cell. After that, the source terminal voltage is set to 0V, and the accumulated charge of the drain terminal is discharged through the MOS transistor, and then the gate voltage of the MOS transistor is set to 0V.
Return to.

【0013】このように、ドレイン端子の充電及び放電
がメモリセルに対して並列に設けられたMOSトランジ
スタを介して行われるため、メモリセルにおいてホット
エレクトロン注入が生じず、しきい値電圧は変動しな
い。
As described above, since the drain terminal is charged and discharged through the MOS transistor provided in parallel with the memory cell, hot electron injection does not occur in the memory cell and the threshold voltage does not change. .

【0014】[0014]

【実施例】本発明の第一の実施例を図1を用いて説明す
る。図1は不揮発性半導体メモリセルの回路構成を示し
ている。ここで、不揮発性半導体メモリセルとしてNO
R型メモリセルを用い、ワード線2ビット分,データ線
2ビット分を示しているが、メモリセル及び配置はこの
かぎりでない。
EXAMPLE A first example of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a circuit configuration of a nonvolatile semiconductor memory cell. Here, NO is used as the nonvolatile semiconductor memory cell.
Although an R-type memory cell is used and a word line for 2 bits and a data line for 2 bits are shown, the memory cell and arrangement are not limited to this.

【0015】データ線D1に接続されたメモリセルM1
1,M21の制御ゲートは、相異なるワード線W1,W
2に接続され、ソース端子はメモリセルM12,M22
のソース端子と共に共通ソース線に接続されている。メ
モリセルと並列にn型MOSトランジスタ1,2がデー
タ線とソース線間に配置され、n型MOSトランジスタ
1及び2のゲートは共通の制御線SGに接続されてい
る。各データ線はデコーダ及びセンスアンプの周辺回路
3に接続され、各ワード線はデコーダ4に接続されてい
る。NOR型メモリセルはデータの書込みをドレイン端
でのホットエレクトロン注入により行い、消去はワード
線単位でソース端子側からの電子のトンネル放出により
行っている。
Memory cell M1 connected to data line D1
The control gates of M1 and M21 are different word lines W1 and W
2 and the source terminals are memory cells M12 and M22.
Connected to the common source line together with the source terminal of. The n-type MOS transistors 1 and 2 are arranged in parallel with the memory cell between the data line and the source line, and the gates of the n-type MOS transistors 1 and 2 are connected to a common control line SG. Each data line is connected to the peripheral circuit 3 of the decoder and the sense amplifier, and each word line is connected to the decoder 4. In the NOR type memory cell, data writing is performed by hot electron injection at the drain end, and erasing is performed by tunnel emission of electrons from the source terminal side in word line units.

【0016】メモリセルM11データの書換え及び読み
出し時における制御線SGの電圧関係並びに消去時のタ
イミングの一例を以下に示す。データの書込み時には、
データ線D1の電圧を、例えば、5Vに設定し、ワード
線W1を10Vに設定する。尚、共通ソース線は0Vで
ある。ここで、制御線SGを0Vに保持し、MOSトラ
ンジスタ1,2をオフ状態としている。データ線からメ
モリセルM11を介して電流がソース線に流れ、ホット
エレクトロン注入によりメモリセルM11に電子が注入
される。読み出しでは、データ線電圧を、例えば、1V
に設定し、ワード線W1に5Vを加え、制御線SGを0
Vとする。メモリセルのしきい値電圧に応じてデータ線
電圧が変動し、この変動値をセンスアンプにより読み取
る。
An example of the voltage relationship of the control line SG at the time of rewriting and reading the data of the memory cell M11 and the timing at the time of erasing is shown below. When writing data,
The voltage of the data line D1 is set to 5V, for example, and the word line W1 is set to 10V. The common source line is 0V. Here, the control line SG is held at 0V and the MOS transistors 1 and 2 are turned off. A current flows from the data line to the source line through the memory cell M11, and electrons are injected into the memory cell M11 by hot electron injection. In reading, the data line voltage is set to, for example, 1V.
, 5V is applied to the word line W1, and the control line SG is set to 0.
V. The data line voltage fluctuates according to the threshold voltage of the memory cell, and this fluctuation value is read by the sense amplifier.

【0017】消去動作では、図2に示す電圧のタイミン
グチャートに従い各信号線に電圧を与える。ワード線W
1に接続された全てのメモリセルのデータを一括して消
去することができる。データ線D1,D2はデコーダ側
で開放状態とし、ソース線に約5Vの電圧を加える。概
ね同時に制御線SGに5Vを加え、ソース線側からMO
Sトランジスタ1,2を介してデータ線D1及びD2を
充電する。各データ線が充電された後、非選択メモリセ
ルに関するワード線W2に、例えば、5Vを加え、ワー
ド線W1に−8Vを加える。M11及びM12に関し、
浮遊ゲートから電子をソース端子側にトンネル現象によ
り放出するための時間が経過した後、ワード線W1及び
W2を0Vに戻す。さらに、ソース端子を0Vとし、M
OSトランジスタ1,2を介してデータ線に蓄積した電
荷をソース線に引き抜いた後に、制御線SGを0Vとす
る。
In the erase operation, a voltage is applied to each signal line according to the voltage timing chart shown in FIG. Word line W
The data in all the memory cells connected to 1 can be erased collectively. The data lines D1 and D2 are opened on the decoder side, and a voltage of about 5 V is applied to the source line. Applying 5V to the control line SG at about the same time,
The data lines D1 and D2 are charged through the S transistors 1 and 2. After each data line is charged, for example, 5V is applied to the word line W2 relating to the non-selected memory cell, and -8V is applied to the word line W1. Regarding M11 and M12,
The word lines W1 and W2 are returned to 0V after a lapse of time for discharging electrons from the floating gate to the source terminal side by a tunnel phenomenon. Furthermore, the source terminal is set to 0V, and M
After the electric charge accumulated in the data line via the OS transistors 1 and 2 is extracted to the source line, the control line SG is set to 0V.

【0018】本発明の第二の実施例を図3を用いて説明
する。図3は、トンネル現象を用いてデータの書換えを
行う不揮発性半導体メモリセルを用いた場合の回路図を
示している。本実施例では、消去をメモリセルのチャネ
ル全面のトンネル現象を用い、電子を浮遊ゲートに注入
することにより行い、書込みを浮遊ゲートからドレイン
端子側の拡散層への電子のトンネル放出現象を用いて行
う。ここで、ソース線S1,S2は信号線SSに接続さ
れたMOSトランジスタにより分離されている。第一の
実施例と同様に、各メモリセルに並列にMOSトランジ
スタ1,2を配置している。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a circuit diagram in the case of using a non-volatile semiconductor memory cell that rewrites data by using the tunnel phenomenon. In this embodiment, erasing is performed by injecting electrons into the floating gate using the tunnel phenomenon of the entire surface of the memory cell, and writing is performed by using the tunnel emission phenomenon of electrons from the floating gate to the diffusion layer on the drain terminal side. To do. Here, the source lines S1 and S2 are separated by a MOS transistor connected to the signal line SS. Similar to the first embodiment, MOS transistors 1 and 2 are arranged in parallel with each memory cell.

【0019】メモリセルM11のデータの書換え及び読
み出し時における制御線SGの電圧関係並びに書込み時
のタイミングの一例を以下に示す。データの消去時に
は、ソース線S1,S2の電圧を0Vに設定し、ワード
線W1を、例えば、15Vに設定する。ここで、制御線
SGは0Vないし5Vの何れでもよい。ワード線W1上
の全てのメモリセルの浮遊ゲートにチャネル側から電子
が注入され、高いしきい値電圧状態の消去状態となる。
読み出しでは、データ線電圧を、例えば、1Vに設定
し、ワード線W1に5Vを加え、制御線SGを0Vとす
る。メモリセルのしきい値電圧に応じてデータ線電圧D
1が変動し、この変動値をセンスアンプにより読み取
る。
An example of the voltage relationship of the control line SG at the time of rewriting and reading the data of the memory cell M11 and the timing at the time of writing is shown below. At the time of erasing data, the voltage of the source lines S1 and S2 is set to 0V, and the word line W1 is set to 15V, for example. Here, the control line SG may be 0V to 5V. Electrons are injected into the floating gates of all the memory cells on the word line W1 from the channel side, and the erased state becomes a high threshold voltage state.
In reading, the data line voltage is set to, for example, 1 V, 5 V is applied to the word line W1, and the control line SG is set to 0 V. Data line voltage D according to the threshold voltage of the memory cell
1 fluctuates, and this fluctuation value is read by the sense amplifier.

【0020】書込み動作に関する各信号線に加える電圧
のタイミングチャートを図4に示す。メモリセルM11
にデータを書込み、M12では消去状態を保つ場合に
は、データ線D1,D2にはデコーダ側からそれぞれ5
V及び0Vの電圧が与えられる。この時、SSは0Vと
し、ソース線S1及びS2を開放状態とする。また、S
Dは7Vとし、データ線の電圧を各メモリセルのドレイ
ン端子に与える。次に、制御線SGに5Vを加え、MO
Sトランジスタ1,2を介してデータ線D1,D2から
ソース線S1,S2が充電される。各データ線が充電さ
れた後、非選択メモリセルに関するワード線Wnに、例
えば、5Vを加え、ワード線W1に−8Vを加える。M
11及びM12に関して、浮遊ゲートから電子をドレイ
ン端子側にトンネル現象により放出するための時間が経
過した後、ワード線W1及びWnを0Vに戻す。さら
に、データ線D1,D2を0Vとし、MOSトランジス
タ1,2を介してデータ線に蓄積した電荷をデータ線に
引き抜き、最後に制御線SGを0Vとする。
FIG. 4 shows a timing chart of the voltage applied to each signal line relating to the write operation. Memory cell M11
When data is written in and the erased state is maintained in M12, 5 lines are input to the data lines D1 and D2 from the decoder side.
Voltages of V and 0V are provided. At this time, SS is set to 0V and the source lines S1 and S2 are opened. Also, S
D is 7V, and the voltage of the data line is applied to the drain terminal of each memory cell. Next, 5V is applied to the control line SG, and MO
The source lines S1 and S2 are charged from the data lines D1 and D2 via the S transistors 1 and 2. After each data line is charged, for example, 5V is applied to the word line Wn relating to the non-selected memory cell, and -8V is applied to the word line W1. M
Regarding 11 and M12, the word lines W1 and Wn are returned to 0V after the time for emitting electrons from the floating gate to the drain terminal side by the tunnel phenomenon has elapsed. Further, the data lines D1 and D2 are set to 0V, the charges accumulated in the data line via the MOS transistors 1 and 2 are extracted to the data line, and finally the control line SG is set to 0V.

【0021】本実施例では、ドレイン側の拡散層領域と
浮遊ゲート間のトンネル現象を用いてメモリセルのしき
い値電圧を低下させることにより、データの書込みを行
っている。この場合でも、第一の実施例に示したよう
に、非選択ワード線の電圧を例えば5Vに設定する必要
があり、非選択ワード線に接続されたメモリセルを介し
てソース線が充電される。この時、メモリセルにおいて
発生するホットエレクトロンが浮遊ゲートに注入される
ことにより、しきい値電圧の変動の生じる可能性がある
が、本実施例に示されたように、MOSトランジスタ
1,2を介して予めソース線を充電することで、メモリ
セルにおけるホットエレクトロンの発生が防止できる。
In this embodiment, data is written by lowering the threshold voltage of the memory cell by using the tunnel phenomenon between the diffusion layer region on the drain side and the floating gate. Even in this case, as shown in the first embodiment, the voltage of the non-selected word line needs to be set to, for example, 5 V, and the source line is charged through the memory cell connected to the non-selected word line. . At this time, hot electrons generated in the memory cell may be injected into the floating gate, which may cause variation in the threshold voltage. However, as shown in this embodiment, the MOS transistors 1 and 2 are By precharging the source line via the via, it is possible to prevent generation of hot electrons in the memory cell.

【0022】本発明の第三の実施例を図3から図5を用
いて説明する。図5はメモリセルの断面図とその動作の
概略を示している。第二の実施例では、メモリセルへの
データの書込みを浮遊ゲートからドレイン側の拡散層へ
の電子のトンネル放出現象を用いて行っていたが、本実
施例では、浮遊ゲートからソース拡散層側への電子のト
ンネル放出現象を用いて行っている。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a sectional view of a memory cell and an outline of its operation. In the second embodiment, the data writing to the memory cell is performed by using the tunnel emission phenomenon of electrons from the floating gate to the diffusion layer on the drain side, but in the present embodiment, the floating gate to the source diffusion layer side is used. It is carried out by using the tunnel emission phenomenon of electrons to the.

【0023】すなわち、図4に示したように、書込み動
作の命令を受付けた後、データ線D1に5V、制御線S
Sに0V、SDに7Vを加える。ここで、ブロック内の
ドレイン線はデータ線に接続され、ソース線は共通ソー
ス線から切り離されている。次に、制御線SGに7Vを
与え、メモリセルのドレイン側の電圧がMOSトランジ
スタ1を介してソース線S1に現われる。続いて、選択
されたワード線に−8V、非選択のワード線に5Vを加
える。選択されたワード線W1上のメモリセルM1で
は、ソース端子と浮遊ゲート間に高電界が加わる。
That is, as shown in FIG. 4, after receiving the command of the write operation, 5 V is applied to the data line D1 and the control line S is applied.
Add 0V to S and 7V to SD. Here, the drain line in the block is connected to the data line, and the source line is separated from the common source line. Next, 7V is applied to the control line SG, and the voltage on the drain side of the memory cell appears on the source line S1 via the MOS transistor 1. Subsequently, −8V is applied to the selected word line and 5V is applied to the non-selected word line. In the memory cell M1 on the selected word line W1, a high electric field is applied between the source terminal and the floating gate.

【0024】ここで、図5に示すメモリセル構造を採用
すると、ソース側の拡散層18の不純物濃度をドレイン
側の拡散層16の不純物濃度より一桁以上高くすること
により、ドレイン端子側よりもソース端子側に浮遊ゲー
トからトンネル現象に従って電子が放出され、メモリセ
ルのしきい値電圧が低い状態となる。すなわち、浮遊ゲ
ートからソース拡散層側への電子のトンネル放出現象を
用いて、データの書込みが行われている。
If the memory cell structure shown in FIG. 5 is adopted, the impurity concentration of the diffusion layer 18 on the source side is made higher than that of the diffusion layer 16 on the drain side by one digit or more, so that the impurity concentration of the diffusion layer 18 on the source side is higher than that of the drain terminal side. Electrons are emitted from the floating gate to the source terminal side in accordance with the tunnel phenomenon, and the threshold voltage of the memory cell becomes low. That is, data writing is performed using the tunnel emission phenomenon of electrons from the floating gate to the source diffusion layer side.

【0025】本実施例では、ドレイン端子側からの電子
のトンネル放出量が抑制できるため、不揮発性メモリセ
ルでは、一般に10年間の連続的なデータの読み出しに
対しても浮遊ゲート中の電荷量の変動が抑えられなけれ
ばならない。しかし、読み出し時には、データ線に電圧
を加え、その電圧の変動をセンスアンプ等により読み出
すため、データ線に接続されたメモリセルのドレイン端
子と浮遊ゲート電極間に弱い電界が加わり、徐々に浮遊
ゲート中の電子がドレイン端子に放出する(ドレイン端
子側のディスターブ現象)。
In the present embodiment, since the tunnel emission amount of electrons from the drain terminal side can be suppressed, in the non-volatile memory cell, the charge amount in the floating gate is generally maintained even for continuous data read for 10 years. Fluctuations must be suppressed. However, at the time of reading, a voltage is applied to the data line, and the fluctuation of the voltage is read by a sense amplifier or the like, so a weak electric field is applied between the drain terminal and the floating gate electrode of the memory cell connected to the data line, and the floating gate is gradually increased. The electrons inside are emitted to the drain terminal (disturb phenomenon on the drain terminal side).

【0026】これによるしきい値電圧の変動を抑制する
ために、従来、ドレイン端子の電圧は1V程度が限界で
あった。本実施例に示すようなMOSトランジスタ1,
2を回路に付加することにより、ソース端子側からの電
子のトンネル放出が可能になるため、ドレイン側の拡散
層濃度の低濃度化が可能になり、読み出し時における浮
遊ゲート中電子のドレイン端子への放出量を抑制するこ
とが可能となった。その結果、ドレイン端子電圧の制限
が3V程度にまで緩和され、センスアンプの設計を容易
にできる。
In order to suppress the variation of the threshold voltage due to this, the limit of the drain terminal voltage is about 1V in the past. A MOS transistor 1 as shown in this embodiment,
By adding 2 to the circuit, the tunnel emission of electrons from the source terminal side becomes possible, so that the concentration of the diffusion layer on the drain side can be lowered, and the electrons in the floating gate to the drain terminal at the time of reading can be made. It has become possible to suppress the release amount of. As a result, the restriction on the drain terminal voltage is relaxed to about 3V, and the sense amplifier can be easily designed.

【0027】本発明の第四の実施例を図6を用いて説明
する。図6に用いているメモリセルは、図5に示した断
面図を備えている。第三の実施例と同様な書換え方式を
採用している。その結果、ドレインディスターブ現象の
影響が緩和され、同一ワード線W1上の二つのメモリセ
ルM11,M12のドレイン端子が共通のデータ線D1
に接続できる。ここで、二本のソース線S1,S2に対
して、MOSトランジスタ1,2を設けている。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The memory cell used in FIG. 6 has the sectional view shown in FIG. The rewriting method similar to that of the third embodiment is adopted. As a result, the influence of the drain disturb phenomenon is alleviated, and the drain terminals of the two memory cells M11 and M12 on the same word line W1 have the common data line D1.
Can be connected to. Here, MOS transistors 1 and 2 are provided for the two source lines S1 and S2.

【0028】書込み時に、M11にデータを書込む場合
には、MOSトランジスタ1をオン状態とし、M12に
データを書込む場合には、MOSトランジスタ2をオン
状態とする。また、読み出し時の誤動作を防止するため
に、ソース側の制御線を二本のSS1とSS2に分離す
る。
At the time of writing, when writing data to M11, the MOS transistor 1 is turned on, and when writing data to M12, the MOS transistor 2 is turned on. Further, in order to prevent a malfunction during reading, the source side control line is separated into two SS1 and SS2.

【0029】本実施例では、第三の実施例に示した効果
とともに、データ線の本数を減少させることが可能とな
り、実効的なメモリセルの面積を低減化できる。
In this embodiment, in addition to the effect shown in the third embodiment, the number of data lines can be reduced, and the effective memory cell area can be reduced.

【0030】本発明の第五の実施例を図7を用いて説明
する。本実施例では、第四の実施例においてソース側の
制御線SS及びSGを各々1本としている。このため、
ソース線S1,S2に接続されるメモリセルのワード線
を各々分離している。本実施例でも、第三の実施例に示
した効果とともに、データ線の本数を減少させることが
可能となり、実効的なメモリセルの面積を低減化でき
る。
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, each of the source side control lines SS and SG in the fourth embodiment is one. For this reason,
The word lines of the memory cells connected to the source lines S1 and S2 are separated from each other. Also in this embodiment, in addition to the effect shown in the third embodiment, the number of data lines can be reduced, and the effective memory cell area can be reduced.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、浮遊ゲート電極とドレ
インないしはソース拡散層間の電子のトンネル放出現象
を用いてメモリセルのしきい値電圧を変動させる不揮発
性半導体記憶装置において、電子のトンネル放出時に、
選択されていないワード線上のメモリセルを介してドレ
イン線ないしはソース線を充電する際のホットエレクト
ロン発生に伴うメモリセルのしきい値電圧の変動が抑制
でき、メモリセルのデータ保持特性が向上できる。
According to the present invention, in the nonvolatile semiconductor memory device in which the threshold voltage of the memory cell is changed by using the tunnel emission phenomenon of electrons between the floating gate electrode and the drain or source diffusion layer, tunnel emission of electrons is performed. Sometimes
The fluctuation of the threshold voltage of the memory cell due to the generation of hot electrons when charging the drain line or the source line via the memory cell on the unselected word line can be suppressed, and the data retention characteristic of the memory cell can be improved.

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

【図1】本発明の第一の実施例におけるメモリセルの構
成を表す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a memory cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施例における各信号線のタイ
ミングチャート。
FIG. 2 is a timing chart of each signal line in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第二の実施例におけるメモリセルの構
成を表す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a memory cell according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二の実施例における各信号線のタイ
ミングチャート。
FIG. 4 is a timing chart of each signal line in the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第三の実施例におけるフラッシュメモ
リセルの断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a flash memory cell according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第四の実施例におけるメモリセルの構
成を表す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a memory cell according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第五の実施例におけるメモリセルの構
成を表す説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration of a memory cell according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…MOS型トランジスタ、3…センスアンプ等の
周辺回路、4…デコーダ回路。
1, ... MOS type transistors, 3 ... Peripheral circuits such as sense amplifiers, 4 ... Decoder circuits.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電気的に浮遊ゲートへの書込み消去が可能
な不揮発性半導体メモリセルをマトリックス状に配置し
たメモリアレイを備え、データ線とソース線の間に接続
された複数個の前記不揮発性半導体メモリセルと、前記
不揮発性半導体メモリセルに対して並列に接続されたM
OSトランジスタを介して各データ線がソース線に接続
されていることを特徴とする不揮発性半導体回路。
1. A plurality of non-volatile memory cells comprising a memory array in which non-volatile semiconductor memory cells capable of electrically writing and erasing a floating gate are arranged in a matrix, and connected between a data line and a source line. A semiconductor memory cell and M connected in parallel to the nonvolatile semiconductor memory cell
A non-volatile semiconductor circuit in which each data line is connected to a source line through an OS transistor.
【請求項2】請求項1において、前記不揮発性半導体メ
モリセルの前記浮遊ゲートから電子を引き抜く動作にお
いて、予め、前記MOSトランジスタを用いて、前記デ
ータ線の電圧と前記ソース線を電気的に接続する不揮発
性半導体回路。
2. The voltage of the data line and the source line are electrically connected to each other in advance by using the MOS transistor in the operation of extracting electrons from the floating gate of the nonvolatile semiconductor memory cell. Nonvolatile semiconductor circuit.
【請求項3】請求項1において、前記不揮発性半導体メ
モリセルの前記不揮発性半導体浮遊ゲートから電子を引
き抜く動作において、電子を引き抜く動作が完了後、前
記不揮発性半導体メモリセルのゲートに接続されたワー
ド線の電圧を0Vとした後、前記MOSトランジスタを
オフ状態として前記データ線を前記ソース線から電気的
に分離する不揮発性半導体回路。
3. The non-volatile semiconductor memory cell according to claim 1, wherein the non-volatile semiconductor memory cell is connected to the gate of the non-volatile semiconductor memory cell after the completion of the electron withdrawal operation in the non-volatile semiconductor floating gate operation. A non-volatile semiconductor circuit for electrically separating the data line from the source line by turning off the MOS transistor after setting the voltage of the word line to 0V.
【請求項4】請求項1において、前記不揮発性半導体メ
モリセルの前記浮遊ゲートから電子を引き抜く動作にお
いて、予め、前記MOSトランジスタを用いて、データ
線の電圧とソース線を電気的に接続し、続いて前記不揮
発性半導体メモリセルのゲートに接続されたワード線の
電圧を消去に必要な所定の電圧とし、さらに、電子を引
き抜く動作が完了後、前記ワード線の電圧を0Vとした
後、前記MOSトランジスタをオフ状態としてデータ線
をソース線から電気的に分離する不揮発性半導体回路。
4. The voltage of the data line and the source line are electrically connected to each other in advance by using the MOS transistor in the operation of extracting electrons from the floating gate of the nonvolatile semiconductor memory cell according to claim 1. Subsequently, the voltage of the word line connected to the gate of the nonvolatile semiconductor memory cell is set to a predetermined voltage necessary for erasing, and further, after the operation of extracting electrons is completed, the voltage of the word line is set to 0V, and then A non-volatile semiconductor circuit that electrically isolates a data line from a source line by turning off a MOS transistor.
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