JPS59104796A - 不揮発性半導体メモリ装置 - Google Patents

不揮発性半導体メモリ装置

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JPS59104796A
JPS59104796A JP57213001A JP21300182A JPS59104796A JP S59104796 A JPS59104796 A JP S59104796A JP 57213001 A JP57213001 A JP 57213001A JP 21300182 A JP21300182 A JP 21300182A JP S59104796 A JPS59104796 A JP S59104796A
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JP
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transistor
memory
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JP57213001A
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Kanichi Harima
張間 寛一
Kenji Koda
香田 憲次
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G11CSTATIC STORES
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発8Aは、不揮発性半導体メモリ装置に係り、電界
効果形トランジスタ、特に情報に応じて、閾値電圧を変
化させ、長時間情報を保持しうる、いわゆる不揮発性メ
モリトランジスタを使用したメモリ装置に関するもので
ある。
〔従来技術〕
電界効果形トランジスタを使用した不揮発性メモリとし
ては、ドレイン近傍でアバランシェ現象を生ぜしめ、発
生したホットエレクトロンをゲート、基板間に形成され
た浮遊ゲートに注入して閾値電圧を変化せしめることに
よシ情報の書き込みを行なうF A M OS (Fl
oating gate Avalanche 1n−
jection M 08 )や、ゲート酸化膜を極薄
にして、トンネル現象を利用してゲート酸化膜とその上
に形成された屋化硅素膜間のトラップに電荷を注入はせ
るM N OS (Metal N1tride 0x
ide Sem1conductor)S造をしたもの
などがある。いずれの場合も1α報の1トランジスタへ
の書き込み、すなわち、電荷を注入してメモリの閾値電
圧を変化させるには、ミリ秒オーダーの時間を要する。
第1図はFAMO8の模式構造を示す断面図で、図にお
いて、(1)はp形基板、(2) s (a)はそれぞ
れn+形のンース、ドレイン、(4)は絶縁層、(5)
は絶縁層(4〕K埋込まれたフローティングゲート、(
6)はその上方に絶縁して設けられたコントロールゲー
トでおる。
第2図はFAMO8トランジスタの書き込み特性の一例
を示す図で、第2図において、縦軸はメモリトランジス
タの閾値を、横軸は書き込みのための印加パルスの累積
幅を示す。この例では書き込み前のメモリの閾値は1.
5vであるが、例えば、第1図のソース(2)を接地し
てドレイン(1)に15■、コントロールゲート(6)
に25Vを印加した場合、書き込みパルスの累積ととも
に閾値電圧が上昇する〇上昇のに合は初期に大きく、時
間とともに飽和傾向にある。この閾値の上昇#−1:第
1図の70−テイングゲー) (5) K蓄積される電
荷量に対応する〇FAMO8形のメモリの記憶保持F′
i70−テイングゲート(5)に注入された電子をそこ
如留めること忙より成されるため十分な記憶保持時間を
得るにはフローティングゲート(5)に十分な量の電荷
を注入し、十分に閾値を上昇させておく必要がある。第
3図に記憶保持特性の一例を示す。一般に温度にかって
ゆく。
第2図の場合、読み出し時にコントロールゲート(6)
に印加される電圧を5vに設定すれば、8InF3まで
の書き込みパルス印加後まではメモリトランジスタはO
N状態にあり、8m8以上の書き込みパルス印加後では
メモリトランジスタはOFF状態にある。このON、O
FFをそれぞれ情報の−1111、II□I+に対応さ
せ、情報II□11を記憶させるには8ms以上ノ書キ
込みパルスを印加する。ただし8msの印加パルスでは
読み出し電圧5VK対してマージンがないため、少しで
も減衰すると閾値は5■以下になりトランジスタがON
状態になってしまい情報を誤ってしまうoしたがって、
記憶保持に対する高い信頼性を保持するために、長いパ
ルスを印加するのが音道である0第3図の例では、IV
O下6−ジンがあれば、実用上の最悪条件に近い70℃
の温度で10年以上の保持が可能である。ただ、読み出
しの時のコントロールゲート電圧が5vであ些ば、5v
以上の閾値に対しては常にOFF’のままであり、閾値
が5.1vなのか6vまで上昇しているのかはわからず
、相変らず不安が解消されない。
第4図は従来のメモリ装置の構成例を示すブロック図で
、(7)は行アドレス信号入力端子、(8)は列アドレ
ス信号入力端子、(9)は行アドレス入カッ(ツファ、
四は行アドレスデコーダ、(11)はメモリアレイ、(
12)は列アドレス入カッ(ツファ、(13)は列アド
レスデコーダ、04)は列出力選択トランジスタ群、(
I5)は書込み/読出し切換え用トランジスタ、川は読
み出シ用増幅回路(センスアンプ) 、(171は基準
信号発生回路、a8)は出力バツファ1.(19)は入
出力端子、四は薔き込み時のデータ入カッくツファであ
る。
この従来装置は周知であるので、簡単に動作を説明す右
。アドレス入力セ指定されたメモリアレイ(lり中のメ
モリトランジスタの記憶4青報力玉イテアドレスデコー
ダ(10を介してゲート忙電圧カニ印力口され、ドレイ
ン電圧が列アドレスデコータ゛(I31で選択された列
出力選択トランジスタを介してセンスアンプ。
(16)に入力され、基準信号発生回路Qηから供給さ
れる基準レベルと比較される。センスアンプ(16)の
出力は出力バッファ(I@で増幅されて、データ出力と
して入出力端子(19)へ出力される。
第5図はメモリアレイ、列出力選択トランジスタ群及び
基準信号発生回路の回路構成をセンスアンプとの関連で
示す回路図で、第4図と同等部分は同一符号で示す。Q
υは行アドレスデコーダ出力、(2)は列アドレスデコ
ーダ出力、脅はセンスアンプ。
(国から出力バッファへの出力端子、(財)は書込み/
読出し切換え用トランジスタ05)の負荷抵抗である。
行アドレスデコーダ出力Q1)はメモリトランジスタ〔
例えば(111)]のゲートに入力され、タ1jアドレ
スデコーダ出力(イ)は列出力選択トランジスタ(fi
えば(141))のゲートに入力される。選択されたメ
モリトランジスタ(nl)のドレイン電圧は列出力選択
トランジスタ(141)および書込み/読出し切換。
え用トランジスタ05)を通して差動増幅形センスアン
プ四の一方の入力■に入力される。差動増幅形センスア
ンプθ6)の他方の入力@には、基準信号発生回路0η
にあるダミーメモリトランジスタ(171)の°ドレイ
ン電圧がトランジスタ(141)に対応するトラ抵抗(
財)に対応する負荷抵抗である。メモリトランジスタ(
111)と(1’71)、 )ランジスタ(141)と
(172) 、 トランジスタ(I5)と(m)、およ
び抵抗(財)と(174)とはセンスアンプ(16)の
バランスをよくするために、同一特性に設計され、当然
トランジスタ(141)と(172)およびトランジス
タ(I5)と(l)3)とのゲート信号値も等しく設定
される。
いま、メモリトランジスタ(111)が書き込まれてい
る(即ち、その閾値が5v以上になっている)ときrI
′i■点の電位ははは5vに、メモリトランジスタ(1
11)が書き込まれていない(即ち、その閾値が1.5
v近傍の)ときは0点の電位は約1.5vになるように
設定される。そして、0点への基準電位は1.5vと5
■との中間値に近い値(例えば3V)になるようにダミ
ーメモリトランジスタ(171)sトランジスタ(x7
2)、(1ツ3)の特性を微調整する。0点への読み出
し電圧は、書き込みパルス幅に応じたメモリトランジス
タの閾値とともに第6図に示すように変化する。この例
では、0点の基準入力電圧が3vであるから、8m8の
書き込みパルス印加によって、センスアンプ(国の出力
は反転する。これ以上のパルス印加に対してはセンスア
ンプ(国の出力は変化しない。従って、そのメモリトラ
ンジスタが、どの程度のマージンをもって書き込まれた
ものかは、外からは判らず、結局、従来はあらゆる最悪
条件を想定して50meといった十分なマージンをもっ
たパルス幅を印加するように規格を設定−する必要が生
じ、書き込みに要する時間が非常に艮くなっていた。
〔発明の概資〕
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、書
き込み時のライトベリファイモードの読み出し時の差動
形センスアンプの基準入力電位を−。
通常の読み出し時のその基準入力電位よシ所定値だけ高
くすることによって、上記ライトベリファイモードの読
み出しで出力が反転すれば十分な書き込みが完了したと
することができ、短時間で確実な誉き込みができる不揮
発性半導体メモリ装置を提供するものである。
〔発明の実施例〕
第3図で説明したように、10年の記憶保持特性をもた
せるには、メモリトランジスタの閾値電圧が、読み出し
時の電圧(この説明では5■である。)K対して1vの
マージンをもてばよい。すなわち、第2図のような特性
をもったメモリトランジスタでは、11m5の幅のパル
スを印加すればメモリトランジスタの1!1値#′i6
vとなシ、十分である。11mF3の幅のパルスの印加
に対してFi、第5図の0点の信号電位は第6図からみ
ると3.5vになっている。従って、曹き込み時のライ
トベリファイモードの読み出し時の第5図の@黒基準信
号電位を3.5■にしておれば、書き込みパ茅ス幅が1
1m8になるまで、このセンスアンプの出力は反転せず
、反転した時点で、書き込みを中止したとしても、メモ
リトランジスタの閾値は6■になっている。書き込み時
の読み出し、すなわちライトベリファイ時以外の通常の
読み出し時の基準信号電位は元とおりの3vに設定し1
おけば、この差すなわち、メモリトランジスタの閾値電
圧の差はIVとなり、70°Cの温度でlO生年間記憶
保持も十分に可能となるわけである。
第7図はこの発明の一実施例に用いる基準信号発生回路
の回路図で、従来例と同等部分は同一符号で示す。に)
はプログラム電源端子、四はプログラム軍圧検出回路、
W)はダミーメモリトランジスタ(171)のゲートと
接地点との間に接続されたトランジスタである。プログ
ラム電圧検出回路−は全体でIOV近傍近傍値閾値るよ
うに各構成トランジスタが選ばれている。すなわち、プ
ログラム電源端チーにIOV以上の電圧が印加されれば
出力点Oにけ2v程度の電圧が発生してトランジスタ(
ロ)は若干ONとなシ、10v以下の入力電圧では、出
力点θの電位はOvとなってトランジスタ@はoii’
見−となる。トランジスタに)がOFFのときには従来
の第5図の回路と同一になる。
通常ライトベリファイモードではプログラム電源端子に
)には高電圧が印加された状態で、通常の読み出し時に
はプログラム電源端子に)の電圧は5v程度であるから
、これ釦よって、トランジスタ(ロ)の導通状態が変化
する。すなわち、通常の読み出し動作時にはトランジス
タ(ロ)はOFFであるから第5図の従来例で説明した
ように、この基準信号発生回路は出力点@には3vの電
圧が得られ、書き込み時のライトベリファイモードの読
み出しの場合にはトランジスタに)は若干ONとなり、
出力点■忙は3.5vの電圧が得られるようにすること
ができる。このように、プログラム電圧を検出すること
によって、書き込み時のライトベリファイモードの読み
出しの場合と通常の読み出し時とで、センスアンプの基
準信号電位を変化させるので、これを用いて十分に記憶
保持を保証し得る書き込みが効率よく行なうことができ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したこの発明の構成を利用することによって、
書き込みのノくルス幅を1ms程度の/」\烙な値に設
定し、そのノくルス印加毎にライトベリファイモードに
よって出力の反転をチェックして、1山力の反転がある
まで同一のアドレスへの庸き込みを繰返し1、出力の反
転があれば次のアドレスに進むようにすれは、全く無駄
な時間がなく、シ〃λも確実な書き込みが可能となり、
書き込み時間7111x +i+」題となる大容量メモ
リ装置に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はFAMO8)ランジスタの模式構造を示す断面
図、第2図はFA)1108 )ランジスタの書き込み
特性の一例を示す図、第3図はそのM己憶保持特性の一
例を示す図、爲4図は従来のメモ1ノ装置の構成例を示
すブロック図、第5図は従来のメモリ装置のメモリアレ
イ、列出力選択トランジスタ群、及び基準信号発生回路
の回路構成をセンスアンプとの関連で示す回路図、第6
図はFAMO8lランジスタの書き込みパルス幅と読み
出し電圧−の関係を示す特性図、第7図はこの発明の一
実方。 例に用いる基準信号発生回路の回路図である。 図において、(11)はメモリアレイ、(4u)はメモ
トランジスタ(メモリ素子)、痢はセンスアンプ(読み
出し用増幅器)、O’6ili基葉信号発生葉信号発生
回路プログラム電源端子、(7)はプログラム電圧を出
回路である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分をシす0 代理人 葛野信−(外1名) ヒ −第1図        第2図 す 7+。 υ 剣 斥 (’S) 第3図 イ呆pfdシ1刈      ()Yr)第4図 第5図 7 第6図 書!!込みノVル人亨禎1腸(MS) 第7図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示    特願昭57−213001号2
、発明の名称   不揮発性半導体メモリ装置3、補正
をする者 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 補正の内容 明細書をつぎのとおり訂正する。 一スー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 訂 (1)蓄積電倫の有無による閾値電圧の高低をそれぞれ
    2値情報に対応させた不揮発性半導体メモリs子を有し
    、その動作態様として各アドレス毎に書き込み操作とこ
    れにつづいて当該書き込み操作によって書き込みが完了
    したか否かを確認するために読み出すライトベリファイ
    モードとを有する書き込み動作と、誉き込みを完了した
    上記メモリ素子から各アドレス毎に読み出す通常の読み
    出し動作とを有し、上記蓄積電荷量に対応して上記メそ
    り素子からの読み出し信号と基準信号とを比較すること
    によってメモリ情報f:ut別する説み出し用増幅器を
    備えたものにおいて、上記ライトベリファイモードの読
    み出し時の上記基準信号の値が上記通常の読み出し動作
    の絖み出し時の上記基準信号の値より自動的に所定値だ
    け晶くなるようKしたことを特徴とする不揮発性半導体
    メモリ装置。
JP57213001A 1982-12-03 1982-12-03 不揮発性半導体メモリ装置 Granted JPS59104796A (ja)

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JPH041437B2 JPH041437B2 (ja) 1992-01-13

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0215497A (ja) * 1988-04-26 1990-01-19 Sgs Thomson Microelectron Sa 1つのメモリセルに複数のデータビットを有する電気的にプログラム可能なメモリ
JPH02227900A (ja) * 1989-02-28 1990-09-11 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置
US7020037B2 (en) 2004-02-06 2006-03-28 Sharp Kabushiki Kaisha Nonvolatile semiconductor memory device
JP2007301755A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 H Concept Kk 定規

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS558696A (en) * 1978-06-30 1980-01-22 Siemens Ag Nonnvolatile memory

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