JPS60117498A - 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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JPS60117498A
JPS60117498A JP58225757A JP22575783A JPS60117498A JP S60117498 A JPS60117498 A JP S60117498A JP 58225757 A JP58225757 A JP 58225757A JP 22575783 A JP22575783 A JP 22575783A JP S60117498 A JPS60117498 A JP S60117498A
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JP
Japan
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potential
boosted
boosted potential
control gates
selected cell
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Application number
JP58225757A
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English (en)
Inventor
Masaki Momotomi
正樹 百冨
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

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  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

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] 本発明は、電気的書替えを可能とした不揮発性半導体メ
モリ装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来、電気的書替え可能とした不揮発性半導体メモリの
メモリセルとして第1図に示すものが知られている。P
形S1基板1にソース、ドレインとなる高濃度N層3.
4が形成され、この上にゲート絶縁膜を介して浮遊ゲー
ト5が形成されている。2はフィールド絶縁膜である。
浮遊ゲート5の上には、更にゲート絶縁膜を介して浮遊
ゲート5と容量結合する第1の制御ゲート6と第2の制
御ゲート7が積層されている。8はソースとなるN層3
と連続的に形成された書替え電極となる高濃度N層であ
って、このN層8に前記浮遊ゲート5がトンネル効果を
生じる程度の薄いゲート絶縁膜を介して対向している。
このメモリセルの動作釦よ次の通りである。書込即ちソ
ースであるN層3を接地電位とする。これにより、N層
8からトンネル効果により電子が浮遊ゲート5に注入さ
れる。消去は、第1及び第2の制御ゲート6.7を接地
電位とし、N層8に高電位を与えて浮遊ゲート5の電子
をN層8に放出させることにより行なう。
このメモリセルは等価的に第2図のように表わすことが
できる。CG1.CG2がそれぞれ第1゜第2の制御ゲ
ート6.7であり、FGが浮遊ゲート5であり、Sがソ
ース及び書替え電極としてのN層3、Dがドレインとし
てのN層4である。このメモリセルをマトリクス配列し
たときの等価回路は、第3図のように表わされる。図は
メモリセルがMl、M2.M3.M4の4ビツトの場合
である。図のように、第1の制御ゲートCGII。
CG12は行方向に共通接続され、第2の制御ゲートC
G21.CG22及びドレイン01.G2は列方向に共
通接続される。ソースSは全て共通接続される。
この構成において、例えばメモリセルM1に書込みを行
なう場合、CG11及びCG21に高電位を与え、これ
以外のCG12.CG22.Dl。
G2及びSを接地電位とする。このとき非選択セルM2
〜M4のうち、M2とM3は制御ゲートの一つに高電位
が印加されたいわゆる半選択の状態になる。このような
半選択の状態では、書替え領域のゲート絶縁膜に少しで
はあるが電界がかかり、浮遊ゲートに少しずつ電子が注
入されて、メモリセルのしきい値が次第に上がってくる
。これにより、メモリセルの情報内容が反転してしまう
という問題があった。
消去の場合も同様の問題がある。即ち、メモリセルM1
の内容を消去する場合、CG11及びCG21を接地電
位とし、CG12.CG22及びSに高電位を与える。
このとき非選択セルM2〜M4のうちM2.M3は制御
ゲートの一つにだけ高電位が加わった半選択の状態とな
る。従ってこれらのセルでは浮遊ゲートの電子が次第に
放出され情報内容が反転してしまう。通常、書込みと消
去が頻繁に行われるが、110 I+状態のセルでは前
者、“1パでは後者の半選択状態がしきい値の変化にき
くので、次第に反転状態になってくるのである。以上の
ような理由で従来の装置では、書替え回数の制限が厳し
い。
第4図は実際にテストデバイスを用いて半選択状態での
しきい値変化を測定した結果である。
このような問題を解決するため、書込み、消去に用いる
電圧を下げて半選択セルのしきい値の変化を小さくする
ことが考えられる。しかしこのようにすると、書込み時
間、消去時間が長くなり、結局、半選択状態にある時間
が長くなって問題の解決にならない。
5− [発明の目的] 本発明は上記の点に鑑み、半選択セルでのしきい値変化
を大幅に減少させ、もって書替え回数を飛躍的に多くし
た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。
[発明の概要] 本発明は、書込み、消去を行なうための高電位を出力す
る昇圧回路として、第1の昇圧電位とこれより低い第2
の昇圧電位を出力する二つの出力端子をもったものを備
える。そして選択された二つの制御ゲートに高電位を与
え、残りの制御ゲート及び書替え電極に低電位を与える
書込みモードにおいては、制御ゲートに与える高電位と
して前記昇圧回路の第1の昇圧電位を用い、書替え電極
に与える低電位を残りの制御ゲートに与える低電位より
高く設定し、また、選択セルの二つの制御ゲートを低電
位とし残りの制御ゲート及び書替え電極に高電位を与え
る消去モードにおいては、半選択セルの一つの制御ゲー
トに与える高電位として前記昇圧回路の第1の昇圧電位
を用い、書替え6− 電極には第2の昇圧電位を与えるようにする。
[発明の効果] 本発明によれば、従来の昇圧回路に僅かの変更を加える
だけで、半選択セルでのしきい値変化が小さくなる結果
、書替え回数の制限がゆるくなり、従って信頼性の高い
不揮発性半導体メモリ装置が得られる。
[発明の実施例] 以下、本発明の詳細な説明する。昇圧電位の異なる二つ
の高電位出力端子をもつ昇圧回路を第5図に示す。ゲー
ト・ドレインを共通接続したMOSFETとコンデンサ
とを組合わせ、互いに逆相のクロックΦ1.Φ2により
駆動して昇圧電位を得る基本構成は周知である。この昇
圧回路は、途中のノード10より二つの枝に分岐し、昇
圧段数の多い一方の出力端子から第1の昇圧電位Vph
を出力し、昇圧段数の少ない他方の出力端子からこれよ
り低い第2の昇圧電位Vl)lを出力するようになって
いる。ここでは、Vph= 25 V、 Vpl−20
■となるように昇圧段数を設定している。
メモリセルの構造及びメモリアレイの構成は、第1図お
よび第3図に示したものと同様であるが上記昇圧回路の
第1.第2の昇圧電位Vl)h、 Vlllの選択回路
を含むメモリ構成を第6図に示す。第1の昇圧電位Vp
hは制御ゲートのデコーダ回路に入り、第2の昇圧電位
Vplは書替え電極の切替え回路に入っている。電源電
位VOO,接地電位Vssは全ての回路に入っている。
このように構成されたメモリの動作を次に説明する。先
ず、書込みモードでは、選択セルの第1及び第2の制御
ゲートにデコーダ回路より第1の昇圧電位Vph−25
Vを与え、残りの制御ゲートを接地電位Vssとし、書
替え電極に切替え回路より電源電位VOO=5Vを与え
る。このときの選択セルと半選択セルでの電位関係を、
20VとOvを用いた従来例と対応させて第7図に示す
。従来例の選択セル■と実施例の選択セル■の電位関係
はほぼ等価であり、書込み特性は変わらない。しかし、
従来例の半選択セル■と実施例の半選択セル■とでは電
位関係が異なり、本実施例では−替え領域でのゲート絶
縁膜にかかる電界が小さく、従ってしきい値の変化が小
さい。これらのセルの書込み時間に対するしきい値変化
を測定した結果を第8図に示す。図から明らかなように
、選択セル■と選択セル■の書込み特性はほとんど同じ
であるが、半選択セル■のしきい値変化は半選択セル■
のそれに比べて十分小さくなっている。
次に、本実施例の消去モードでは、選択セルの第1及び
第2の制御ゲートにデコーダ回路より接地電位Vss−
OVを与え、書替え電極に切替え回路から第2の昇圧電
位VllI=20Vを与え、残りの制御ゲートにはデコ
ーダ回路より第1の昇圧電位Vph−25Vを与える。
このときの選択セルと半選択セルの電位関係を従来例と
対応させて第9図に示す。この場合も実施例と従来例と
では、選択セルの電位関係は同じであるが、半選択セル
では異なり、実、施例の方がしきい値の変化が小さい。
これらの選択セル■、■及び半選択セル■、■の消去時
間に対するしきい値変化を測定した結果を第10図に示
す。本実施例の半選択セル■は従来−〇− 例の半選択セル■に比べて明らかにしきい、値変化が小
さくなっている。
なお実施例では、昇圧回路の第1.第2の昇圧電位ヲソ
hソhVph= 25 V、 Vpl= 20 V ト
したが、これらの値はセルの構造、特に制御ゲートと浮
遊ゲートの古層結合に応じて適宜選択することができる
。また実施例では、第1.第2の昇圧電位を昇圧段数の
違いにより作ったが、昇圧段数を同じとしてリミッタ回
路により電位差をつけてもよいし、また二つの別々の昇
圧回路を用いてもよい。
以上のように本発明によれば、二つの異なった昇圧電位
を出力する高電位出力端子をもつ昇圧回路を用いること
により、半選択セルでのしきい値変化を小さくして書替
え回数の制限を緩くした不揮発性半導体メモリ装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)は不揮発性半導体メモリセルの一
例を示す平面図とその断面図、第2図はそのシンボル図
、第3図はこれをマトリクス配列−1〇− したメモリアレイの等価回路図、第4図は従来の動作モ
ードでの半選択セルのしきい値変化を示す図、第5図は
本発明の一実施例における昇圧回路を示す図、第6図は
同実施例のセルアレイとデコーダ回路、切替え回路の部
分を示す図、第7図は同実施例の書込みモードでのセル
の電位関係を従来例と比較して示す図、第8図は第7図
の各セルのしきい値の変化を示す図、第9図は同じく消
去モードでのセルの電位関係を従来例と比較して示す図
、第10図は第9図の各セルのしきい値変化示す図であ
る。 1・・・P形S1基板、3・・・高濃度N層(ソース)
、4・・・高濃度N層(ドレイン)、5・・・浮遊ゲー
ト、6.7・・・制御ゲート、8・・・高濃度N層(書
替え電極)、CG1.CG2・・・制御ゲート、FG・
・・浮遊ゲート、S・・・ソース(兼書替え電極)、D
・・・トレイン、■ph・・・第1の昇圧電位、Vpl
・・・第2の昇圧電位。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 11− コ ^く へ −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板に、電気的に絶縁された浮遊ゲートと、この
    浮遊ゲートに容量結合する第1.第2の制御ゲートと、
    トンネル効果により前記浮遊ゲートとの藺で電荷の授受
    を行なう書替え電極とを有するメモリセルをマトリクス
    配列し、前記第1、第2の制御ゲートを互いに直交する
    方向に共通接続すると共に、前記書替え電極を共通接続
    して構成され、選択セルの第1及び第2の制御ゲートに
    高電位、残りの制御ゲートに低電位、書替え電極に低電
    位を与えて書込みを行ない、選択セルの第1及び第2の
    制御ゲートに低電位、残りの制御ゲートに^電位、書替
    え電極に高電位を与えて消去を行なうようにした不揮発
    性半導体メモリ装置において、第1の昇圧電位とこれよ
    り低い第2の昇圧電位を出力する二つの高電位出力端子
    をもつ昇圧回路を備え、書込みモードでは、選択セルの
    二つの制御ゲートに前記第1の昇圧電位を与え、書替え
    電極に与える低電位を残りの制御ゲートに与える低電位
    よりも高く設定し、消去モードでは、非選択セルの制御
    ゲートに与える高電位を前記第1の昇圧電位とし、書替
    え電極に第2の昇圧電位を与えるようにしたことを特徴
    とする不揮発性半導体メモリ装置。
JP58225757A 1983-11-30 1983-11-30 不揮発性半導体メモリ装置 Pending JPS60117498A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706241A (en) * 1995-03-15 1998-01-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Eeprom semiconductor memory device including circuit for generating a voltage higher than a power supply voltage
US5969988A (en) * 1993-08-17 1999-10-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Voltage multiplier circuit and nonvolatile semiconductor memory device having voltage multiplier

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JPS5636223A (en) * 1979-08-31 1981-04-09 Xicor Inc Integrated high voltage generator circuit regulating rise time
JPS58115691A (ja) * 1981-12-28 1983-07-09 ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ− 単一トランジスタを有した電気的に消去可能なプログラマブルリ−ドオンリメモリセル
JPS58203697A (ja) * 1982-05-20 1983-11-28 Toshiba Corp 半導体記憶装置

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