JPH09120689A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH09120689A
JPH09120689A JP8277957A JP27795796A JPH09120689A JP H09120689 A JPH09120689 A JP H09120689A JP 8277957 A JP8277957 A JP 8277957A JP 27795796 A JP27795796 A JP 27795796A JP H09120689 A JPH09120689 A JP H09120689A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気的なデータの書き換え、メモリセルサイズ
の縮小、並びに低コスト化が図れ、ブロック毎にデータ
の書き換えができる不揮発性半導体記憶装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】メモリセルアレイを複数のメモリセルブロ
ック(メモリセルアレイ)B1 〜Bm に分割して構成
し、選択手段37,38,39で上記メモリセルアレイ、及び
このメモリセルアレイ中のメモリセルを選択し、プログ
ラム手段によってプログラムするようにしている。各メ
モリセルブロックはそれぞれ、同一行のメモリセルが複
数の行線W11〜W1n,W21〜W2n,…の1つに共通接続
され、且つ同一列のメモリセルが複数の列線の1つに共
通接続されている。上記各メモリセルは、浮遊ゲートと
制御ゲートを有し、上記浮遊ゲートの電荷蓄積状態に応
じてデータを記憶する。そして、各メモリセルブロック
毎にプログラムすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気的にデータ
の書換えが可能な不揮発性半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の半導体記憶装置、いわ
ゆるEEPROMのメモリセルにあっては、ゲート酸化
膜よりもはるかに薄い100オングストローム程度の酸
化膜を介して浮遊ゲートに電子を注入したり、放出した
りすることによりデータの書換えを行なっている。図1
4は、このようなメモリセルを構成するセルトランジス
タのシンボル図で、制御ゲート電圧をVCG、ドレイン電
圧をVD 、ソース電圧をVS 、およびドレイン電流をI
D とすると、制御ゲート電圧VCGに対するドレイン電流
D は図15に示すような特性を示す。図15におい
て、曲線11はイニシャル状態の特性、曲線12は浮遊ゲー
トに電子を注入した時の特性であり、電子の注入により
閾値電圧が上昇している。また、曲線13は浮遊ゲートか
ら電子を放出した状態の特性であり、電子の放出により
閾値電圧が低下して負になっている。このようなセルト
ランジスタを用いたメモリセルでは、上記曲線12と13の
特性を利用してデータの“0”と“1”を記憶する。
【0003】図16は、上記図14に示したセルトラン
ジスタをマトリックス状に配列して構成したEEPRO
Mの回路構成例を示しており、現在市販されているEE
PROMはこのような回路構成が多い。図示する如く、
各セルトランジスタCTには選択用のMOSトランジス
タSTが直列接続され、1つのメモリセル14が2つのト
ランジスタCT,STで構成されている。
【0004】上記のような構成において、セルトランジ
スタCTの浮遊ゲートに電子を注入する場合には、選択
用トランジスタSTのゲートおよびセルトランジスタC
Tの制御ゲートに高電圧VG ,VCGを印加するととも
に、列線15を0Vに設定する。一方、電子を放出する時
には、選択用トランジスタSTのゲートと列線15を高電
圧に設定するとともに、セルトランジスタCTの制御ゲ
ートを0Vに設定する。これによって、セルトランジス
タCTのドレインに高電圧が印加され、浮遊ゲートから
ドレインに電子が放出される。
【0005】図17(a)は、上記図16に示した回路
における一点鎖線で囲んだ領域16のパターン平面図で、
この図17(a)のA−A´線に沿った断面構成を図1
7(b)に示す。図17(a),(b)において、前記
図16に対応する部分には同じ符号を付しており、17は
セルトランジスタCTのソース領域、18はセルトランジ
スタCTのドレイン且つ選択用トランジスタSTのソー
ス領域、19は選択用トランジスタSTのドレイン領域、
20はセルトランジスタCTの浮遊ゲート、21はセルトラ
ンジスタCTの制御ゲート、22は選択用トランジスタS
Tのゲート、23は薄い酸化膜部、24は列線15と選択用ト
ランジスタSTのとのコンタクト部である。
【0006】しかし、上述したような構成では、1つの
メモリセルを2個のトランジスタで形成しているため、
メモリセルサイズが大きくなり、チップコストも高くな
る欠点がある。このため、1つのメモリセルを1個のト
ランジスタで形成できる紫外線消去型不揮発性半導体記
憶装置、いわゆるUVEPROMが注目されている。U
VEPROMは、1つのメモリセルを1個のトランジス
タのみで形成しているので、同じ面積のチップであれば
EEPROMの2倍の容量が得られ、同じメモリ規模
(容量)であればチップサイズを小さくできるため、E
EPROMよりも普及率が高い。しかしながら、UVE
PROMは、メモリセルへ電子を注入する際はチャネル
に電流を流し、ドレイン近傍でホットエレクトロンを発
生させてこれを浮遊ゲートに注入するので大電流が必要
である。このため、外部にプログラムのための電源が必
要となる。これに対し、上記EEPROMは、トンネル
効果を利用して浮遊ゲートからの電子の放出,注入を行
なうので、チップ内に設けた昇圧回路からの高電圧でデ
ータの書込みが行なえる。従って、5Vの単一電源で使
用できるという利点がある。また、UVEPROMは、
チップ全体のメモリセルを同時に消去しなければならな
いのに対して、上記EEPROMは、メモリセルアレイ
の構成方法によっては、メモリセル1つずつでのデータ
の書き換えが出来るという利点もある。
【0007】このように、EEPROMとUVEPRO
Mには一長一短があるが、もしEEPROMのメモリサ
イズが小さくできUVEPROM並のサイズになって低
コスト化できれば、5Vの単一電源で使用できるのでユ
ーザーに取っては利用し易いといえる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のEEPROMは単一電源で動作できるという利点があ
り、メモリセルを1つずつデータの書き換えを行えると
いう利点があるにもかかわらず、UVEPROMよりも
メモリセルサイズが大きくなりコスト高となるという問
題があった。
【0009】この発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、電気的にデータ
の書き換えが可能でありながらメモリセルサイズを小さ
くできるとともに低コスト化が図れ、UVEPROMの
様にチップ上のメモリセル全てを同時に消去するのでは
なく、チップ上のメモリセルを複数のブロックに分割
し、ブロック毎にデータの書き換えができる不揮発性半
導体記憶装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の不
揮発性半導体記憶装置は、浮遊ゲートと制御ゲートを有
し、上記浮遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記
憶する複数のメモリセルと、各々が上記メモリセルがマ
トリックス状に配置され、この各々の同一行のメモリセ
ルが複数の行線の1つに共通接続され、且つ各々の同一
列のメモリセルが複数の列線の1つに共通接続されて形
成された複数のメモリセルアレイと、少なくとも1つの
上記メモリセルアレイ、及びこのメモリセルアレイ中の
少なくとも1つのメモリセルを選択する選択手段と、上
記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリセ
ルをプログラムするプログラム手段とを具備することを
特徴としている。
【0011】この発明の不揮発性半導体記憶装置は、浮
遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮遊ゲートの電荷蓄
積状態に応じてデータを記憶する複数のメモリセルと、
各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
レイと、上記各メモリセルアレイの列を選択する複数の
列選択トランジスタと、上記列選択トランジスタを介し
て上記複数のメモリセルアレイに含まれる列線の1つに
接続され、且つ他の列選択トランジスタを介して他のメ
モリセルアレイに含まれる列線の1つに接続されるデー
タ入出力線と、少なくとも1つの上記メモリセルアレ
イ、及びこのメモリセルアレイ中の少なくとも1つのメ
モリセルを選択する選択手段と、上記選択手段で選択さ
れたメモリセルアレイ中のメモリセルをプログラムする
プログラム手段とを具備することを特徴としている。
【0012】また、この発明の不揮発性半導体記憶装置
は、浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮遊ゲートの
電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数のメモリセ
ルと、各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置さ
れ、この各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つ
に共通接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数
の列線の1つに共通接続されて形成された複数のメモリ
セルアレイと、上記各メモリセルアレイの列を選択する
複数の列選択トランジスタと、上記列選択トランジスタ
を介して上記複数のメモリセルアレイに含まれる列線の
1つに接続され、且つ他の列選択トランジスタを介して
他のメモリセルアレイに含まれる列線の1つに接続され
るデータ入出力線と、少なくとも1つの上記メモリセル
アレイ、及びこのメモリセルアレイ中の少なくとも1つ
のメモリセルを選択する選択手段と、上記選択手段で選
択されたメモリセルアレイ中のメモリセルをプログラム
するプログラム手段とを具備し、上記複数のメモリセル
アレイにおける同一行の行線どうしはそれぞれ、共通接
続されることを特徴としている。
【0013】この発明の不揮発性半導体記憶装置は、浮
遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮遊ゲートの電荷蓄
積状態に応じてデータを記憶する複数のメモリセルと、
各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
レイと、上記各メモリセルアレイに接続されるデータ入
出力線と、少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及
びこのメモリセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセ
ルを選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたメ
モリセルアレイ中のメモリセルをプログラムするプログ
ラム手段とを具備することを特徴としている。
【0014】更に、この発明の不揮発性半導体記憶装置
は、浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮遊ゲートの
電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数のメモリセ
ルと、各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置さ
れ、この各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つ
に共通接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数
の列線の1つに共通接続されて形成された複数のメモリ
セルアレイと、少なくとも1つの上記メモリセルアレ
イ、及びこのメモリセルアレイ中の少なくとも1つのメ
モリセルを選択する選択手段と、上記各メモリセルアレ
イに接続されるデータ入出力線と、上記データ入出力線
と上記各メモリアレイとの間に挿入され、上記選択手段
で選択されたメモリアレイの選択された列線を上記デー
タ入出力線に接続するスイッチ手段と、上記選択手段で
選択されたメモリセルアレイ中のメモリセルをプログラ
ムするプログラム手段とを具備することを特徴としてい
る。
【0015】この発明の不揮発性半導体記憶装置は、浮
遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮遊ゲートの電荷蓄
積状態に応じてデータを記憶する複数のメモリセルと、
各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
レイと、上記各メモリセルアレイの行を選択する信号線
と、上記各メモリアレイの行線と上記信号線との間に設
けられたスイッチング手段と、少なくとも1つの上記メ
モリセルアレイ、及びこのメモリセルアレイ中の少なく
とも1つのメモリセルを選択する選択手段と、上記選択
手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリセルをプ
ログラムするプログラム手段とを具備することを特徴と
している。
【0016】さらにまた、この発明の不揮発性半導体記
憶装置は、浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮遊ゲ
ートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数のメ
モリセルと、各々が上記メモリセルがマトリックス状に
配置され、この各々の同一行のメモリセルが複数の行線
の1つに共通接続され、且つ各々の同一列のメモリセル
が複数の列線の1つに共通接続されて形成された複数の
メモリセルアレイと、上記各メモリセルアレイの列を選
択する複数の列選択トランジスタと、上記列選択トラン
ジスタを介して上記複数のメモリセルアレイに含まれる
列線の1つに接続され、且つ他の列選択トランジスタを
介して他のメモリセルアレイに含まれる列線の1つに接
続されるデータ入出力線と、上記各メモリセルアレイの
行を選択する信号線と、上記各メモリアレイの行線と上
記信号線との間に設けられたスイッチング手段と、少な
くとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモリセ
ルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択する選
択手段と、上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ
中のメモリセルをプログラムするプログラム手段とを具
備することを特徴としている。
【0017】上記のような構成によれば、電気的にデー
タの書き換えが可能でありながらメモリセルサイズを小
さくできるとともに低コスト化が図れ、UVEPROM
の様にチップ上のメモリセル全てを同時に消去するので
はなく、チップ上のメモリセルを複数のブロックに分割
し、ブロック毎にデータの書き換えができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1はメモリセル部とそ
の周辺回路部とを示すもので、データ入力回路25の出力
Dは、一端が高電圧電源Vp に接続されたNチャネル型
MOSトランジスタ26のゲートに供給される。このトラ
ンジスタ26の他端と接地点(基準電位)間には選択用ト
ランジスタSTおよびセルトランジスタCT1 〜CT4
が直列接続される。上記選択用トランジスタSTのゲー
トにはセルトランジスタCT1 〜CT4を選択するため
の信号X1 が供給され、上記セルトランジスタCT1 〜
CT4 の制御ゲートにはそれぞれ、これらのセルトラン
ジスタCT1 〜CT4 を選択するための信号W1 〜W4
が供給される。上記トランジスタ26と選択用トランジス
タSTとの接続点(ノードN1 )には、読出し時に
“1”レベル、プログラム時に“0”レベルとなる信号
Rで導通制御されるNチャネル型MOSトランジスタ27
の一端が接続され、このトランジスタ27の他端にはデー
タ検出回路28の入力端が接続される。また、このデータ
検出回路28の入力端側ノードN2 と電源V間には、ゲー
トがこのノードN2 に接続されたPチャネル型のMOS
トランジスタ29が読出し時の負荷として接続されて成
る。
【0019】なお、ここでは便宜上選択用トランジスタ
STとセルトランジスタCT1 〜CT4 との組合わせを
メモリセルと称するが、このメモリセルは一般のものと
異なり、1つのメモリセルで4ビット(直列接続された
セルトランジスタの数に対応するビット数)のデータを
記憶するものであり、従来の4つのメモリセルと等価な
ものである。
【0020】次に、上記のような構成において動作を説
明する。図2は、上記図1の回路におけるプログラム時
の各信号のタイミングチャートである。まず、信号Rを
“0”レベルに設定してトランジスタ27をオフ状態と
し、時刻t0 において信号X1およびW1 〜W4 を高電
圧レベルに設定し、従来と同様にして後述する図4及び
図5に示すセルトランジスタの薄い酸化膜(膜厚100
オングストローム程度)33を介して、セルトランジスタ
CT1 〜CT4 の浮遊ゲートに電子を注入する。次の時
刻t1 〜t4 のタイミングで上記信号W4 〜W1 を順次
0Vに設定する。これらの信号W1 〜W4 を0Vに設定
した時、データ入力回路25から出力されるデータDが
“1”レベルであればトランジスタ26がオン状態とな
り、高電圧電源Vp からこのトランジスタ26および選択
用トランジスタSTを介して対応するセルトランジスタ
のドレインに高電圧が印加され、トンネル効果によって
浮遊ゲートから電子が放出される。図2では信号W3 お
よびW1 を0Vに設定した時に、データDが“1”レベ
ルとなっているので(時刻t2 〜t3 ,時刻t4 〜t5
)、セルトランジスタCT3 およびセルトランジスタ
CT1 の浮遊ゲートに注入された電子が放出される。こ
こで重要なのは、制御ゲートに0V、ドレインに高電圧
を印加することではなく、トンネル効果が起こる領域の
電界の強さであつて、各セルトランジスタに選択的にト
ンネル効果が生ずる電界を印加することで、各セルトラ
ンジスタに選択的にデータをプログラムする。例えば、
セルトランジスタCT4 は、時刻t1 以降において、ト
ンネル効果が起こる領域ではトンネル効果が生ずる電界
とはならないので、浮遊ゲートの電子の授受は行われな
い。
【0021】時刻t0 〜t1 間において、セルトランジ
スタCT1 〜CT4 の浮遊ゲートに注入された電子は、
時刻t1 〜t2 間、時刻t2 〜t3 間、時刻t3 〜t4
間、及び時刻t4 〜t5 間にデータDが“1”レベルか
“0”レベルかに応じてセルトランジスタCT1 〜CT
4 の浮遊ゲートから電子を放出するか否かによってプロ
グラムが行われる。
【0022】時刻t1 〜t2 間のタイミングでは、信号
X1 およびW1 〜W3 が高電圧レベルに設定され、選択
トランジスタSTおよびセルトランジスタCT1 〜CT
3 はオンする。この時、信号W4 は0Vに設定され、更
にデータDは“0”レベルであるので、トランジスタ26
はオフしており、セルトランジスタCT4 には高電圧は
印加されないので、このセルトランジスタCT4 の浮遊
ゲートに注入された電子は放出されない。
【0023】時刻t2 〜t3 間のタイミングでは、信号
X1 およびW1 ,W2 が高電圧レベルに設定され、選択
トランジスタSTおよびセルトランジスタCT1 ,CT
2 はオンする。この時、信号W3 は0Vに設定され、更
にデータDは“1”レベルであるので、トランジスタ26
がオンし、セルトランジスタCT3 に高電圧が印加され
る。この時、セルトランジスタCT3 の制御ゲートに
は、0Vが印加されているので、薄い絶縁膜に加わる電
界が大きくなってトンネル効果が起こり、このセルトラ
ンジスタCT3 の浮遊ゲートに注入された電子が放出さ
れる。この際、トランジスタ26とセルトランジスタCT
4 との間には上記セルトランジスタCT3が存在してい
るので、セルトランジスタCT4 に高電圧が加わること
はなく、セルトランジスタCT3 に対してのみプログラ
ムが行なわれる。
【0024】時刻t3 〜t4 間のタイミングでは、信号
X1 およびW1 が高電圧レベル、信号W2 〜W4 が0V
に設定される。この時、データDは“0”レベルである
ので、トランジスタ26はオフし、セルトランジスタCT
2 には高電圧は印加されないので、このセルトランジス
タCT2 の浮遊ゲートに注入された電子は放出されな
い。
【0025】時刻t4 〜t5 間のタイミングでは、信号
X1 が高電圧レベル、信号W1 〜W4 が0Vに設定さ
れ、選択トランジスタSTはオンしている。この時、デ
ータDは“1”レベルであるので、トランジスタ26はオ
ンし、セルトランジスタCT1に高電圧が印加されるの
で、薄い絶縁膜に加わる電界が大きくなってトンネル効
果が起こり、このセルトランジスタCT1 の浮遊ゲート
に注入された電子が放出される。この際、トランジスタ
26とセルトランジスタCT2 〜CT4 との間には、上記
セルトランジスタCT1 が存在しているので、セルトラ
ンジスタCT2 〜CT4 に高電圧が加わることはなく、
セルトランジスタCT1 に対してのみプログラムが行な
われる。
【0026】一方、データの読出し時には、信号Rおよ
びX1 を“1”レベルに設定するとともに、読出したい
セルトランジスタの制御ゲートを0Vに設定する。この
時、他のセルトランジスタのゲートは“1”レベルに設
定する。図3のタイミングチャートは、セルトランジス
タCT4 〜CT1 から順次データを読出す場合のもの
で、時刻t0 ,t1 間にセルトランジスタCT4 から、
時刻t1 ,t2 間にセルトランジスタCT3 から、時刻
t2 ,t3 間にセルトランジスタCT2 から、時刻t3
,t4 間にセルトランジスタCT1 からそれぞれデー
タを読出す。今、信号W1 を0Vに、信号W2 〜W4 を
“1”レベルに設定したとすると、セルトランジスタC
T1 からデータが読出される。前述したようにプログラ
ムを行なったものとすると、セルトランジスタCT1 の
浮遊ゲートからは電子が放出されているため、その閾値
電圧は負になっており信号W1 が0Vでもオンする。他
のセルトランジスタCT2 〜CT4 の制御ゲートは
“1”レベルであるのでオン状態である。よって、全て
のセルトランジスタCT1 〜CT4 がオン状態となり、
ノードN2 の電位が低下する。これをデータ検出回路28
で検出してセルトランジスタCT1 からデータを読出
す。また、信号W2 が0VとなってセルトランジスタC
T2 が選択された場合は、このセルトランジスタCT2
には電子が注入されたままであるので、制御ゲートが0
Vであればオフ状態となる。よって、ノードN2はトラ
ンジスタ29によって充電され、これをデータ検出回路28
によって検出する。なお、電子が注入された状態でのセ
ルトランジスタCT1 〜CT4 の閾値電圧は、その制御
ゲートが“1”レベルになった時にオン状態となるよう
に設定する必要がある。
【0027】図4(a)〜(c)は、前記図1における
セルトランジスタCT1 〜CT4 に適したトランジスタ
の構成例を示すもので、チャネル領域上の絶縁膜の一部
を100オングストローム程度の薄い酸化膜で形成して
セルサイズを縮小したものである。(a)図はパターン
平面図、(b)図は(a)図のB−B´線に沿った断面
図、(c)図は(a)図のC−C´線に沿った断面図
で、30はP型シリコン基板、31,32はN+ 型のソース,
ドレイン領域、33は薄い酸化膜、34は浮遊ゲート、35は
制御ゲートである。
【0028】図5(a),(b)は、前記図1における
セルトランジスタCT1 〜CT4 に適した他の構成例を
示すもので、チャネル領域上の全部の絶縁膜を100オ
ングストローム程度の薄い酸化膜33で形成している。図
5において前記図4と同一部分には同じ符号を付してお
り、(a)はパターン平面図、(b)図は(a)図のC
−C´線に沿った断面図である。
【0029】図6(a),(b)は、前記図1における
セルトランジスタCT1 〜CT4 に適した更に他の構成
例を示すもので、チャネル領域の一部がディプレッショ
ン型トランジスタになっている。(a)図はパターン平
面図、(b)図は(a)図のB−B´線に沿った断面図
である。このような構成では、電子の注入量が多すぎて
制御ゲートに“1”レベルの信号が供給されてもセルト
ランジスタがオンしない閾値電圧になった場合でも、N
- 型の不純物領域36によってソース,ドレイン領域31,
32間がつながっているため電流が流れる。このような構
成のセルトランジスタからのデータの読出しは、制御ゲ
ートに“0”レベルの電位が印加された時、浮遊ゲート
に電子が注入されているか否かで生ずる電流量の違いを
検出することによって行なう。
【0030】図7は、前述したメモリセルをマトリック
ス状に配置して構成した不揮発性半導体記憶装置の構成
例を示している。図7において、37は行デコーダ、38は
第1の列デコーダ、39は第2の列デコーダであり、デー
タ入出力線IO1 〜IO8 にはそれぞれ前記図1におけ
る一点鎖線で囲んだ回路が接続される。上記行デコーダ
37は、信号X1 ,X2 ,…、信号W11,W12,…,W1
n、信号W21,W22,…,W2nを出力してメモリセルア
レイの行方向を選択するものである。また、上記列デコ
ーダ38は、信号Y1 ,Y2 ,…,Ym を出力して列選択
MOSトランジスタQ1 〜Qm を選択的に導通制御する
ことによりメモリセルブロックB1 〜Bmの中の1つに
データ入出力線IO1 〜IO8 を介してプログラムする
データを供給、あるいは読出しデータを導出するための
ものである。一方、上記列デコーダ39は、信号Z2 〜Z
m を出力してディプレッション型のアレイ分割MOSト
ランジスタQD2 〜QDm を選択的に導通制御すること
によりプログラム時にメモリセルブロックB1 〜Bm を
順次指定するためのものである。
【0031】上記のような構成において、プログラムは
行デコーダ27から遠い位置のメモリセルから行なわれ
る。図8はこのプログラム時の各信号のタイミングチャ
ートである。すなわち、メモリセルブロックBm の信号
線X1 に接続されたメモリセルからプログラムされる。
このプログラムの際には、信号X1 ,Ym ,Z2 〜Zm
として高電圧を印加する。この状態で、まず信号W11〜
W1nを高電圧に設定して全てのセルトランジスタの浮遊
ゲートに電子を注入する。次に、信号W1nからW11に向
かって順次“0”レベルに設定して行く。この際、制御
ゲートが“0”レベルの状態でプログラムデータがデー
タ入出力線IO1 〜IO8 、列選択トランジスタQm 、
および選択用トランジスタSTm をそれぞれ介してドレ
インに高電圧が印加された時のみ電子が放出され、個々
のセルトランジスタにデータがプログラムされる。
【0032】図9は、読み出し時のタイミングチャート
を示しており、選択するメモリセルに対応した信号X,
Yが“1”レベルとなる。また、選択したメモリセルの
各セルトランジスタに対応する信号W11〜W1nの中の1
つが“0”レベルとなり、非選択のセルトランジスタの
制御ゲートは全て“1”レベルとなる。これによって、
前記図1の場合と同様にデータが読出される。
【0033】図10は、上記信号W11〜W1nのレベルを
真理値表にまとめたもので、入力されるデータIが
“1”レベルの時信号W11〜W1nは全て“1”レベルと
なってセルトランジスタの浮遊ゲートに電子が注入され
る。また、データIが“0”レベルでRが“0”レベル
の時は個々にプログラムが行なわれ、Rが“1”レベル
の時はデータが読み出される。
【0034】図11は、読出し時の各信号X1 ,X2 ,
W11〜W14、およびW21〜W24の真理値表を3つのアド
レスA0 〜A2 の場合について示している。なお、この
例では、読出し時、例えばX1 =0ならば信号W11〜W
14を全て“0”レベルにしたが、これはX1 =1の時と
同じようにW11〜W14の内の1つを“0”レベルにして
も良い。
【0035】図12は、この発明の他の実施の形態を示
すもので、前記図1におけるセルトランジスタCT4 と
接地点間にプログラム時に“0”レベル、読出し時に
“1”レベルとなる信号φで導通制御されるNチャネル
型のMOSトランジスタ40を設けたものである。図12
において、前記図1と同一構成部分には同じ符号を付し
てその詳細な説明は省略する。このような構成によれ
ば、プログラム時にドレインに高電圧が印加された時、
セルトランジスタCT1 〜CT4 からのリーク電流があ
ったとしてもこのリーク電流をトランジスタ40で遮断で
きるので、ドレイン電位の低下を防いでプログラム特性
の悪化を防止できる。なお、このトランジスタ40は複数
のセルブロックで共用しても良い。
【0036】図13は、前記図1の回路をマトリックス
状に形成する際の他の構成例を示している。この回路
は、前記図7のメモリセルブロックB1 〜Bm の1つの
ブロックに対応しており、このような構成ではセルトラ
ンジスタの制御ゲートに信号X1 ,X2 ,…で制御され
るMOSトランジスタQT1 ,QT2 ,…を設け、これ
らのトランジスタQT1 ,QT2 ,…を介して信号を入
力しているので、信号W11,W12,…と対応するメモリ
ブロックへ入力されるところの信号Z2 ,Z3 ,…,Z
m 等と論理を取って対応するメモリブロックへ入力され
る信号W1n1 ,…,W121 ,W111 が高電圧になるよう
にしてやれば、どのメモリブロックからでも自由にプロ
グラムできる。この際、アルミの2層配線を用い、信号
W111 ,W121 ,…,W1n1 を2層目のアルミ配線で配
線すれば、信号W111 ,W121 ,…,W1n1 の配線を増
やしたことによるチップサイズの増加は少なくて済む。
【0037】また、各列線毎にラッチ回路を設けてお
き、これらのラッチ回路に書込むべきデータをラッチす
るようにし、1行分のメモリセルのラッチされたデータ
に基づいて各列線の電位を高電位にしたり0Vにしたり
すれば、1行分の全列線のメモリセルを全てプログラム
出来るので、前記図7に示したアレイ分割MOSトラン
ジスタQD2 〜QDm を省略することが出来る。
【0038】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
電気的にデータの書き換えが可能でありながらメモリセ
ルサイズを小さくできるとともに低コスト化が図れ、U
VEPROMの様にチップ上のメモリセル全てを同時に
消去するのではなく、チップ上のメモリセルを複数のブ
ロックに分割し、ブロック毎にデータの書き換えができ
るが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係わる不揮発性半導
体記憶装置について説明するための図。
【図2】上記図1の回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート。
【図3】上記図1の回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート。
【図4】上記図1の回路におけるセルトランジスタの構
成例を示す図。
【図5】上記図1の回路におけるセルトランジスタの構
成例を示す図。
【図6】上記図1の回路におけるセルトランジスタの構
成例を示す図。
【図7】上記図1のセルトランジスタをマトリックス状
に配置して形成したメモリの構成例を示す図。
【図8】上記図7の回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート。
【図9】上記図7の回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート。
【図10】上記図7の回路における各信号のレベルを示
す図。
【図11】上記図7の回路における各信号のレベルを示
す図。
【図12】この発明の他の実施の形態について説明する
ための図。
【図13】この発明の他の実施の形態について説明する
ための図。
【図14】セルトランジスタのシンボルを示す図。
【図15】上記図14に示したセルトランジスタの制御
ゲート電圧−ドレイン電流特性を示す図。
【図16】上記図14のセルトランジスタを用いて構成
したEEPROMの回路構成例を示す図。
【図17】上記図16の回路のパターン構成例を示す
図。
【符号の説明】
ST…選択用トランジスタ、CT1 〜CT4 …セルトラ
ンジスタ、40…プログラム時に遮断されるトランジス
タ、37…行デコーダ、38…第1の列デコーダ、39…第2
の列デコーダ、IO1 〜IO8 …データ入出力線、Q1
〜Qm …列選択トランジスタ、QD2 〜QDm …アレイ
分割トランジスタ、QT1 ,QT2 ,……トランジス
タ、B1 〜Bm …メモリセルブロック(メモリセルアレ
イ)、X1,X2 ,…,Y1 〜Ym ,W11〜W1n,W21
〜W2n,W111 〜W1n1 …信号。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮
    遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数
    のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記複数のメモリセルアレイにおける同
    一行の行線どうしはそれぞれ、共通接続されることを特
    徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも1つの前記メモリセルアレイ
    の列線は、少なくとも他の1つの前記メモリセルアレイ
    の列線とは行方向に離隔して配置されることを特徴とす
    る請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮
    遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数
    のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 上記各メモリセルアレイの列を選択する複数の列選択ト
    ランジスタと、 上記列選択トランジスタを介して上記複数のメモリセル
    アレイに含まれる列線の1つに接続され、且つ他の列選
    択トランジスタを介して他のメモリセルアレイに含まれ
    る列線の1つに接続されるデータ入出力線と、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮
    遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数
    のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 上記各メモリセルアレイの列を選択する複数の列選択ト
    ランジスタと、 上記列選択トランジスタを介して上記複数のメモリセル
    アレイに含まれる列線の1つに接続され、且つ他の列選
    択トランジスタを介して他のメモリセルアレイに含まれ
    る列線の1つに接続されるデータ入出力線と、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備し、 上記複数のメモリセルアレイにおける同一行の行線どう
    しはそれぞれ、共通接続されることを特徴とする不揮発
    性半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも1つの前記メモリセルアレイ
    の列線は、少なくとも他の1つの前記メモリセルアレイ
    の列線とは行方向に離隔して配置されることを特徴とす
    る請求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 前記選択手段によって選択されたメモリ
    セルアレイの選択されたメモリセルに前記データ入出力
    線を介してデータがプログラムされ、前記選択手段によ
    って選択されたメモリセルアレイの選択されたメモリセ
    ルから前記データ入出力線を介してデータが読み出され
    ることを特徴とする請求項4に記載の不揮発性半導体記
    憶装置。
  8. 【請求項8】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記浮
    遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複数
    のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 上記各メモリセルアレイに接続されるデータ入出力線
    と、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】 前記複数のメモリセルアレイにおける同
    一行の行線どうしはそれぞれ、共通接続されることを特
    徴とする請求項8に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】 少なくとも1つの前記メモリセルアレ
    イの列線は、少なくとも他の1つの前記メモリセルアレ
    イの列線とは行方向に離隔して配置されることを特徴と
    する請求項8に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  11. 【請求項11】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記
    浮遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複
    数のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記各メモリセルアレイに接続されるデータ入出力線
    と、 上記データ入出力線と上記各メモリアレイとの間に挿入
    され、上記選択手段で選択されたメモリアレイの選択さ
    れた列線を上記データ入出力線に接続するスイッチ手段
    と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  12. 【請求項12】 前記複数のメモリセルアレイにおける
    同一行の行線どうしはそれぞれ、共通接続されることを
    特徴とする請求項11に記載の不揮発性半導体記憶装
    置。
  13. 【請求項13】 少なくとも1つの前記メモリセルアレ
    イの列線は、少なくとも他の1つの前記メモリセルアレ
    イの列線とは行方向に離隔して配置されることを特徴と
    する請求項11に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  14. 【請求項14】 前記選択手段によって選択されたメモ
    リセルアレイの選択されたメモリセルに、前記データ入
    出力線と選択された列線とを介してデータがプログラム
    され、前記選択手段によって選択されたメモリセルアレ
    イの選択されたメモリセルから選択された列線と前記デ
    ータ入出力線とを介してデータが読み出されることを特
    徴とする請求項11に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  15. 【請求項15】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記
    浮遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複
    数のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 上記各メモリセルアレイの行を選択する信号線と、 上記各メモリアレイの行線と上記信号線との間に設けら
    れたスイッチング手段と、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  16. 【請求項16】 前記各メモリセルアレイの行線は、オ
    ン状態の前記スイッチング手段を介して前記信号線から
    の信号によって選択されることを特徴とする請求項15
    に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  17. 【請求項17】 第1層目のアルミの配線層と第2層目
    のアルミの配線とを備え、前記信号線は、第1層目のア
    ルミの配線層または第2層目のアルミの配線層によって
    形成されることを特徴とする請求項15または16に記
    載の不揮発性半導体記憶装置。
  18. 【請求項18】 浮遊ゲートと制御ゲートを有し、上記
    浮遊ゲートの電荷蓄積状態に応じてデータを記憶する複
    数のメモリセルと、 各々が上記メモリセルがマトリックス状に配置され、こ
    の各々の同一行のメモリセルが複数の行線の1つに共通
    接続され、且つ各々の同一列のメモリセルが複数の列線
    の1つに共通接続されて形成された複数のメモリセルア
    レイと、 上記各メモリセルアレイの列を選択する複数の列選択ト
    ランジスタと、 上記列選択トランジスタを介して上記複数のメモリセル
    アレイに含まれる列線の1つに接続され、且つ他の列選
    択トランジスタを介して他のメモリセルアレイに含まれ
    る列線の1つに接続されるデータ入出力線と、 上記各メモリセルアレイの行を選択する信号線と、 上記各メモリアレイの行線と上記信号線との間に設けら
    れたスイッチング手段と、 少なくとも1つの上記メモリセルアレイ、及びこのメモ
    リセルアレイ中の少なくとも1つのメモリセルを選択す
    る選択手段と、 上記選択手段で選択されたメモリセルアレイ中のメモリ
    セルをプログラムするプログラム手段とを具備すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  19. 【請求項19】 前記各メモリセルアレイの行線は、オ
    ン状態の前記スイッチング手段を介して前記信号線から
    の信号によって選択されることを特徴とする請求項18
    に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  20. 【請求項20】 第1層目のアルミの配線層と第2層目
    のアルミの配線とを備え、前記信号線は、第1層目のア
    ルミの配線層または第2層目のアルミの配線層によって
    形成されることを特徴とする請求項18または19に記
    載の不揮発性半導体記憶装置。
  21. 【請求項21】 少なくとも1つの前記メモリセルアレ
    イの列線は、少なくとも他の1つの前記メモリセルアレ
    イの列線とは行方向に離隔して配置されることを特徴と
    する請求項18ないし20いずれか1つの項に記載の不
    揮発性半導体記憶装置。
  22. 【請求項22】 前記選択手段によって選択されたメモ
    リセルアレイの選択されたメモリセルに前記データ入出
    力線を介してデータがプログラムされ、前記選択手段に
    よって選択されたメモリセルアレイの選択されたメモリ
    セルから前記データ入出力線を介してデータが読み出さ
    れることを特徴とする請求項18ないし21いずれか1
    つの項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
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