JPH03101168A - 半導体不揮発性メモリ - Google Patents

半導体不揮発性メモリ

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JPH03101168A
JPH03101168A JP1238079A JP23807989A JPH03101168A JP H03101168 A JPH03101168 A JP H03101168A JP 1238079 A JP1238079 A JP 1238079A JP 23807989 A JP23807989 A JP 23807989A JP H03101168 A JPH03101168 A JP H03101168A
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JP
Japan
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type
transistor
gate electrode
bit line
effect transistor
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JP1238079A
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English (en)
Inventor
Yoshikazu Kojima
芳和 小島
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0408Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors
    • G11C16/0441Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing multiple floating gate devices, e.g. separate read-and-write FAMOS transistors with connected floating gates
    • G11C16/045Floating gate memory cells with both P and N channel memory transistors, usually sharing a common floating gate
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2216/00Indexing scheme relating to G11C16/00 and subgroups, for features not directly covered by these groups
    • G11C2216/02Structural aspects of erasable programmable read-only memories
    • G11C2216/10Floating gate memory cells with a single polysilicon layer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明番よ、コンピュータなどの電子機器の情報記憶
を不揮発性に記憶する半導体不揮発性メモリ番こ関する
〔発明の概要〕
この発明は、浮遊ゲート型半導体不揮発性メモリにおい
て、半導体不揮発性メモリを構成するメモリセルを相補
型にするとともに、情報書込み用ピント線と情報呼び出
し用ビット線とを設けることにより、消費電力の低減を
目的としたものである。
〔従来の技術〕
従来、第2図に示すように半導体不揮発性メモリの構成
要素であるメモリセルの等価回路図は、メモリセルのソ
ース領域を接地し、制御ゲート電極をワード線に接続し
、ドレイン領域をピッlに接続した構成のメモリセルが
知られていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来の半導体不揮発性メモリは、情報を読み出
す場合、浮遊ゲート型メモリトランジスタに電流が流れ
るために、低消費電力での情報読み出しが困難であると
いう欠点があった。
そこで、この発明は従来のこのような欠点を解決するた
め、低消費電力で情報の読み出しをできる半導体不揮発
性メモリを得ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は半導体不揮発
性メモリを構成するメモリセルを、浮遊ゲート電極を共
通に形成した相補型トランジスタと相補型トランジスタ
を選択するだめの選択トランジスタを直列に接続し、さ
らにビット線として情Il!書き込み用ビット線と情報
読み出し用ビット線を設けることにより、情報読み出し
時の消費電力の増大を防いだ。
ては半導体基板、絶縁基板上に設けられた半導体基板内
、あるいは半導体基板内に設置Jられた半導体領域の場
合に本発明を適用できる。第3図は、1)型シリコン基
板21の表面に形成した場合の実施例である。P型シリ
コン基板21の表面に第1のN型領域26と第2のN型
領域30を設け、第1のN型領域26の表面部分に浮遊
デー1−型メモリトランうスタのP型トランジスタを形
成し、第2のN型領域30の表面部分には、P型選択ト
ランジスタを形成する。浮遊ゲートメ型メモリトランジ
スタのN型トランジスタ102は、P型基板21の表面
部分に形成する。即し、浮遊ゲート型CMOSメモリト
ランジスタの構成トランジスタのN型トランジスタは、
N゛型ソース領域22. N”型ドレイン領域23.ゲ
ト絶縁膜24及び浮遊ゲート電極100から構成されて
いる。また、tア遊ゲー1−型10sメモリトランジス
タの構成トランジスタのP型トランジスタ101 +;
l、第1のN型領域2Gをノ、(板として、P゛型ソス
領域28.P’型ドレイン領域27.ゲー[絶縁膜29
及び浮遊デー1−電極100から構成されている。
〔実施例〕
以下に、この発明の実施例を凹面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の半導体不揮発性メ千りの構成要素で
ある半導体不揮発性メモリセルの等価回路図である。C
MO3(Complimentary−MetalOx
ide−3emiconductor)浮遊ゲート型メ
モリI−ランジスタ1と選択トランジスタ2とを直列に
接続し、トランジスタ2のゲート電極をワード線3に接
続し、選択トランジスタ2のソース領域をプログラム用
ビット線4に接続し、CMO3浮遊ゲート型メモリトラ
ンジスタ1のトレイン領域を読み出し用ビット線5に接
続した構成である。CMO5浮遊ゲート型メモリトラン
ジスタlは、N型トランジスタ102とP型トランジス
タ101とが直列に接続しており、そのゲート電極が同
一の浮遊ゲート電極100で形成されている。第3図は
、第1図に示した半導体不揮発性メモリセルの等価回路
図を具体的に示した断面図である。
本発明の半導体不揮発性メモリは、半導体領域の表面に
形成することができる。半導体領域とし各々のドレイン
領域23と27は、読み出し用ビット線5に接続してい
る。また、選択I・ランジスタ3は、第2のN型領域3
0を基板として、p=型′2ス領域32.P“型トレイ
ン領域31. ゲート絶縁Hり33及び選択ゲート電極
34とから構成されている。
P型メモリトランジスタ101のソース領域28は、選
択トランジスタ2のドレイン領域31と電気的に接続さ
れている。選択ゲート電極34は、ワード線3に接続し
、選択1−ランジスタ2のソース領域32は、プログラ
ム用ビット線4に接続されている。
第1図及び第3図に示した本発明の半導体不揮発性メモ
リの動作方法について説明する。まず、情報の読み出し
方法について説明する。プログラム用ビット線4に正の
一定電圧■□を印加する。
読み出しを行うラインのワード線3の電位をOvに印加
して、選択トランジスタ2をON状態にする。従って、
浮遊ゲート型メ干りトランジスタIQ)P型トランジス
タ101のソース領域28には、Vllが印加される。
ここで、J1ホ択のメモリセルは、ワード線3を■、に
することによって、選択ゲートランジスタ2をOFFす
ることができる。選択されたメモリトランジスタにおい
て、浮遊ゲート電極100内部に多数の電子が入ってい
る場合には、P型トランジスタ101のコンダクタンス
は、N型トランジスタ102のコンダクタンスより非常
に大きいために、睨み出し用ビット線5の電位は、VR
に等しい電位に設定される。逆に、浮遊ゲート電極10
0に電子が注入されていない場合(消去状B)には、N
型トランジスタ102のコンダクタンスがP型トランジ
スタ101のコンダクタンスより大きいために、読み出
し用ビット&?t 5の電位は、はぼOvになる。以上
説明したように、浮遊ゲート電極100内部に注入され
た電子の足に応じて読み出し用ビット線の電位が変化す
ることにより読み出すことができる。この時、メモリの
構成が相補型であるために、電流がほとんど流さずに情
報を読み出すことができる。
次に、本発明の半導体不揮発性メモリへの情報の書込み
方法について説明する。まず、情報を消去する。消去と
は、浮遊ゲート電極100から電子2のドレイン領域2
3の電位も約10Vと高くなることにより、N型トラン
ジスタ102のドレイン領域23近傍にチャネルホット
エレクトロンが発生し、その一部が浮遊ゲート電極10
0に注入される。プログラム用ビット線4の電位がOv
と低い場合には、チャネルホットエレクト11ンは発と
1ニしないので、消去状態に維持される。今まで説明し
た動作方法を表にまとめると次の(表1)ようになる。
ただし、■8は読み出し時の電圧であり、VPPはプロ
グラム時の電圧で、■、よりも大きな正の電圧である。
第4図は、本発明の半導体不揮発性メモリの第ことがで
きる。光学的に行うためには、半導体不揮発性メモリに
、紫外線を約30分程度照射することにより、浮遊ゲー
ト電極100内部の電子にエネルギーを与えることによ
り、基板側へ抜き取ることができる。消去後、浮遊ゲー
ト電極100に電子を注入する方法について説明する。
まず、書込みを行うラインを選択する。ラインの選択は
選択ゲート電極3に、Ovの電位を印加することによっ
て行う。非選択のメモリは、選択トランジスタ2の選択
ゲート電極3に、選択トランジスタ2がOFF状態にな
るような電圧を印加する。選択されたラインのメモリセ
ルは、選択トランジスタ2がON状態である。従って、
電子を浮遊ゲート電極100に注入するセルに対しては
、プログラム用ビット線4に正の電圧(例えば、12.
5V)を印加すると、P型トランジスタの基板である第
1のN型領域2Gの電位も正の電位(約10V)に設定
されることにより、浮遊ゲート電極100の電位も約1
0Vの電位になり、さらにN型メモリトランジスク10
2実施例の半導体不揮発性メモリセル′の等価回路図で
ある。第4図のメモリセルの等価回路図は、第1図の等
価回路図に、さらに、選択I・ランジスタロを設け、そ
のゲート電極をワード線7に接続した構成になっている
。第4図のような構成にすると、読み出し時に、読み出
し用ビット線の電位がVRになっている場合でも、非選
択メモリセルの影響を受けない。非選択メモリのワード
線7の電位をOvに設定すればよい。第4図の実施例の
場合の動作方法をまとめると表2のようになる。
表2 ; メモリの動作方法 本発明においては、浮遊ゲート電極がP型及びN型トラ
ンジスタのゲート電極として形成されているために、情
報の読め出し時に、直流的な電流がほとんど流れない構
成になっている。従って、非常に低消費電力の情報の読
み出しができる。また、情報の書き込みにおいても、注
入量が少なくても書き込みができることから、高速書き
込みもできる。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したように浮遊ゲート電極をN型
及びP型トランジスタとのゲート電極としたCMO3型
メモ型上モリトランジスタ択トランジスタとを直列に接
続し、選択トランジスタのゲート電極をワード線、選択
トランジスタのソース領域をプログラム用ビット線、さ
らにCMO5型メモツメモリトランジスタイン領域を読
み出し用ビット線として構成することにより、情報の読
み出し時に、浮遊ゲート電極をゲート電極とするN型メ
モリトランジスタあるいはP型メモリ1−ランジスタの
いずれか一方が必ずコンダクタンスが非常に小さくなる
ために、読め出し時の消費型)丸を小さくする効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる半導体不揮発性メモリの構成
要素である半導体不揮発性メモリセルの等価回路図であ
り、第2図は従来の半導体不揮発性メモリセルの等価回
路図、第3図は本発明の半導体不揮発性メモリのメモリ
セルの断面図、第4図は本発明の第2実施例の半導体不
揮発性メモリのメモリセルの等価回路図である。 CMO5浮遊ゲート型メモリトランジスタ選択トランジ
スタ ・ワード線 ・プログラム用ビット線 ・読み出し用ビット線 ・浮遊ゲート電極 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1のN型電界効果型トランジスタのドレイン領域を介
    して直列に接続された第1のP型電界効果型トランジス
    タと、前記第1のP型電界効果型トランジスタのソース
    領域を介して直接に接続された第2の型電界効果型トラ
    ンジスタとから構成されるとともに、前記第1のN型電
    界効果型トランジスタのゲート電極及び前記第1のP型
    電界効果型トランジスタのゲート電極を浮遊ゲート電極
    とするメモセルをマトリックス状に構成する半導体不揮
    発性メモリにおいて、前記第2のP型電界効果型トラン
    ジスタのゲート電極をワード線として接続し、前記第2
    のP型電界効果型トランジスタのソース領域を情報書込
    み用ビット線として接続し、さらに、前記第1のN型電
    界効果型トランジスタのドレイン領域及び前記第1のP
    型電界効果型トランジスタのドレイン領域を情報読み出
    し用ビット線として特徴とする半導体不揮発性メモリ。
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