JPH11176183A - Electrically rewritable non-volatile semiconductor storage - Google Patents
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- JPH11176183A JPH11176183A JP34561897A JP34561897A JPH11176183A JP H11176183 A JPH11176183 A JP H11176183A JP 34561897 A JP34561897 A JP 34561897A JP 34561897 A JP34561897 A JP 34561897A JP H11176183 A JPH11176183 A JP H11176183A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はフラッシュEEPR
OM等の電気的に書換え可能な不揮発性半導体記憶装置
に関し、特に、書込時間の短縮化を図った電気的に書換
え可能な不揮発性半導体記憶装置に関する。The present invention relates to a flash EEPROM.
The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device such as an OM, and more particularly to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device with a reduced writing time.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気的にデ−タの書換え可能な不揮発性
半導体記憶装置にEEPROM(Electrical
ly Erasable Programmable
Read Only Memory)及びFlashE
EPROMと呼ばれるもの等がある。図4は従来のメモ
リセルを示すの断面図である。従来のメモリセルはMO
SFET構造を有しており、p型シリコン基板51の表
面にn型不純物拡散層からなるドレイン52及びソ−ス
53が形成されており、その間がチャンネル領域54と
なっている。チャンネル領域54の上には、SiO2膜
からなるトンネル絶縁膜55が形成され、その上に浮遊
ゲ−ト56、層間絶縁膜57及び制御ゲ−ト58が順次
形成されている。そして、これらを覆う保護絶縁膜59
が設けられている。更に、ドレイン52には、ビット線
60が接続されており、ソース53には、ソース線61
が接続されている。また、p型シリコン基板51上に
は、各素子同士を分離する素子分離膜62が形成されて
いる。2. Description of the Related Art An electrically rewritable non-volatile semiconductor memory device is an EEPROM (Electrical Memory).
ly Erasable Programmable
Read Only Memory) and FlashE
There is a so-called EPROM. FIG. 4 is a sectional view showing a conventional memory cell. Conventional memory cells are MO
It has an SFET structure, and a drain 52 and a source 53 made of an n-type impurity diffusion layer are formed on the surface of a p-type silicon substrate 51, and a channel region 54 is formed between them. On the channel region 54, a tunnel insulating film 55 made of a SiO 2 film is formed, on which a floating gate 56, an interlayer insulating film 57, and a control gate 58 are sequentially formed. Then, the protective insulating film 59 covering them
Is provided. Further, a bit line 60 is connected to the drain 52, and a source line 61 is connected to the source 53.
Is connected. On the p-type silicon substrate 51, an element isolation film 62 for isolating each element is formed.
【0003】このように形成されたメモリセルへのデー
タの書込動作時には、例えば、基板51が接地され、制
御ゲ−ト58に12V、ドレイン52に5V、ソ−ス5
3に0Vの電圧が印加される。このとき、制御ゲ−ト5
8と浮遊ゲ−ト56との間の容量結合により浮遊ゲ−ト
56の電位が上昇し、ドレイン52とソ−ス53との間
にチャネル領域53が形成される。また、高い制御ゲ−
ト58の電圧とドレイン52の電圧により、ドレイン5
2近傍で高エネルギ−を有するホットエレクトロンが発
生し、このホットエレクトロンがp型シリコン基板51
とトンネル絶縁膜55との間の電位障壁を越えて浮遊ゲ
−ト56に注入される。例えば、電子の電位障壁は3.
2eVである。このようにして浮遊ゲート56に注入さ
れた電子は、浮遊ゲ−ト56が低い導電率の絶縁膜に囲
まれているため、ドレイン52と制御ゲ−ト56とが解
放されたた後にも、浮遊ゲ−ト56中に保持される。こ
のため、メモリセルのしきい値電圧が上昇した状態で保
持されることとなる。At the time of writing data to the memory cell thus formed, for example, the substrate 51 is grounded, the control gate 58 has 12 V, the drain 52 has 5 V, and the source 5 has
A voltage of 0 V is applied to 3. At this time, the control gate 5
The potential of floating gate 56 rises due to capacitive coupling between floating gate 8 and floating gate 56, and a channel region 53 is formed between drain 52 and source 53. In addition, high control gain
5 and the voltage of the drain 52, the drain 5
2, hot electrons having high energy are generated, and the hot electrons are generated in the p-type silicon substrate 51.
Is injected into the floating gate 56 over the potential barrier between the gate insulating film 55 and the gate insulating film 55. For example, the potential barrier of electrons is 3.
2 eV. The electrons injected into the floating gate 56 in this manner are retained even after the drain 52 and the control gate 56 are released because the floating gate 56 is surrounded by the insulating film having a low conductivity. It is held in a floating gate 56. Therefore, the memory cell is held in a state where the threshold voltage is increased.
【0004】一方、データの消去動作時には、例えば、
制御ゲ−ト56が接地され、ソ−ス53に12Vの電圧
が印加されることにより、電子が浮遊ゲ−ト56から引
き抜かれてしきい値電圧が低下する。On the other hand, at the time of data erasing operation, for example,
When the control gate 56 is grounded and a voltage of 12 V is applied to the source 53, electrons are extracted from the floating gate 56 and the threshold voltage decreases.
【0005】従来、上述の方法により、メモリセルに2
種類のしきい値電圧を持たせて1ビットを構成してき
た。しかし、近時、半導体記憶装置の大容量化を効率的
に実施するために、1個のメモリセルに2以上のビット
数のデ−タを保持させることが要望されており、不揮発
性半導体記憶装置でこれを実現する場合、メモリセルに
3種類以上のしきい値電圧を持たせることにより実現で
きることになる。3種類以上のしきい値電圧を有するメ
モリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置が特開平6−
267285号公報及び特開平7−29382号公報に
開示されている。Conventionally, a memory cell has two
One bit has been configured with different types of threshold voltages. However, recently, in order to efficiently increase the capacity of a semiconductor memory device, it is required that one memory cell hold data of two or more bits. When this is realized by the device, it can be realized by giving the memory cells three or more types of threshold voltages. A nonvolatile semiconductor memory device having memory cells having three or more threshold voltages is disclosed in
No. 267,285 and JP-A-7-29382.
【0006】図5は特開平6−267285号公報に記
載された従来の不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブ
ロック図である。特開平6−267285号公報に記載
された従来の不揮発性半導体記憶装置においては、前述
のようなメモリセルを複数個有する8個のメモリセルア
レイ13a乃至13hが設けられている。そして、各メ
モリセルアレイ13a乃至13hには、1個のI/O端
子(図示せず)が割り当てられている。各メモリセルア
レイ13a乃至13hを構成するメモリセルの制御ゲー
トには、ワード線19が接続されており、ワード線19
は行デコーダ14に接続されている。行デコーダ14は
可変電圧発生回路11に接続されている。可変電圧発生
回路11はワード線19に、例えば、10V、11V又
は12Vの3種の電圧を印加することができる。また、
各メモリセルアレイ13a乃至13hを構成するメモリ
セルのドレインはビット線(図示せず)に共通接続され
ており、夫々列デコーダ15a乃至15hに接続されて
いる。そして、各列デコーダ15a乃至15hは夫々書
込回路16a乃至16hに接続されており、各書込回路
6a乃至6hは列線用パルス発生回路12に接続されて
いる。列線用パルス発生回路12は各ビット線に、例え
ば、8.5Vの電圧を印加することができる。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267285. In the conventional nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267285, eight memory cell arrays 13a to 13h each having a plurality of memory cells as described above are provided. One I / O terminal (not shown) is assigned to each of the memory cell arrays 13a to 13h. A word line 19 is connected to the control gates of the memory cells constituting each of the memory cell arrays 13a to 13h.
Are connected to the row decoder 14. The row decoder 14 is connected to the variable voltage generation circuit 11. The variable voltage generation circuit 11 can apply three kinds of voltages, for example, 10 V, 11 V, or 12 V to the word line 19. Also,
The drains of the memory cells constituting each of the memory cell arrays 13a to 13h are commonly connected to bit lines (not shown), and are connected to the column decoders 15a to 15h, respectively. The column decoders 15a to 15h are connected to the write circuits 16a to 16h, respectively, and the write circuits 6a to 6h are connected to the column line pulse generation circuit 12. The column line pulse generation circuit 12 can apply a voltage of, for example, 8.5 V to each bit line.
【0007】更に、可変電圧発生回路11及び列線用パ
ルス発生回路12は書込データ検知回路17に接続され
ている。書込デ−タ検知回路17は、入力書込デ−タI
Nを受けて、どのメモリセルアレイに“11”、“1
0”、“01”及び“00”のうちどの並列書込デ−タ
が書込まれるのかを検知して選択する機能を有する。ま
た、行デコーダ14及び全ての列デコーダ15a乃至1
5hはアドレス入力信号が入力されるアドレスバッファ
18に接続されている。アドレスバッファ18に入力さ
れたアドレス入力信号が行コ−ダ14及び列デコ−ダ1
5a乃至15hに送信され、これにより、ワード線19
及びビット線が選択されて任意のメモリセルが選択され
る。Further, the variable voltage generation circuit 11 and the column line pulse generation circuit 12 are connected to a write data detection circuit 17. The write data detecting circuit 17 receives the input write data I
N, “11”, “1”
It has a function of detecting and selecting which parallel write data is to be written among 0, 01 and 00. The row decoder 14 and all the column decoders 15a to 15a are also provided.
5h is connected to an address buffer 18 to which an address input signal is input. The address input signal input to the address buffer 18 is applied to the row decoder 14 and the column decoder 1.
5a to 15h, and thereby the word line 19
Then, an arbitrary memory cell is selected by selecting the bit line.
【0008】このように構成された従来の不揮発性半導
体記憶装置においては、データの書込時に、行デコーダ
14により選択されたワード線19に可変電圧発生回路
11から10V、11V又は12Vの3種の電圧が階段
状に印加される。そして、所望のメモリセルの制御ゲー
トに所望の電圧が印加されたときに、そのメモリセルの
ドレインに接続されたビット線に8.5Vの電圧が印加
される。これにより、メモリセルのしきい値電圧が変化
する。図6は横軸にbit数をとり、縦軸にしきい値電
圧をとってビット数の分布を示す模式的グラフ図であ
る。制御ゲートに電子が注入されていないとき、メモリ
セルのしきい値電圧は4V未満の領域に分布して約3.
3Vにピークがある。この状態を並列書込データ“1
1”が記憶されている状態とする。また、制御ゲートに
10Vの電圧が印加されると、メモリセルのしきい値電
圧は4Vを超え5.5V未満の領域に分布して約4.8
Vにピークがある。この状態を並列書込データ“10”
が記憶されている状態とする。更に、制御ゲートに11
Vの電圧が印加されると、メモリセルのしきい値電圧は
5.5Vを超え7V未満の領域に分布して約6.3Vに
ピークがある。この状態を並列書込データ“01”が記
憶されている状態とする。そして、制御ゲートに12V
の電圧が印加されると、メモリセルのしきい値電圧は7
Vを超える領域に分布して約7.8Vにピークがある。
この状態を並列書込データ“00”が記憶されている状
態とする。このように、各しきい値電圧に対して並列書
込データを規定することにより、4種類の値が1個のメ
モリセルに記憶可能となる。In the conventional nonvolatile semiconductor memory device configured as described above, at the time of writing data, three types of 10 V, 11 V or 12 V are supplied from the variable voltage generation circuit 11 to the word line 19 selected by the row decoder 14. Is applied stepwise. Then, when a desired voltage is applied to the control gate of the desired memory cell, a voltage of 8.5 V is applied to the bit line connected to the drain of the memory cell. Thereby, the threshold voltage of the memory cell changes. FIG. 6 is a schematic graph showing the distribution of the number of bits by taking the number of bits on the horizontal axis and the threshold voltage on the vertical axis. When electrons are not injected into the control gate, the threshold voltage of the memory cell is distributed in a region of less than 4 V to about 3.
There is a peak at 3V. This state is referred to as parallel write data "1".
1 "is stored. When a voltage of 10 V is applied to the control gate, the threshold voltage of the memory cell is distributed over a region of more than 4 V and less than 5.5 V to about 4.8.
V has a peak. This state is referred to as parallel write data "10".
Is stored. In addition, 11
When a voltage of V is applied, the threshold voltage of the memory cell is distributed over a region of more than 5.5 V and less than 7 V, and has a peak at about 6.3 V. This state is a state in which the parallel write data “01” is stored. Then, 12V is applied to the control gate.
Is applied, the threshold voltage of the memory cell becomes 7
There is a peak at about 7.8 V distributed in the region exceeding V.
This state is a state where the parallel write data “00” is stored. Thus, by defining the parallel write data for each threshold voltage, four types of values can be stored in one memory cell.
【0009】図7は特開平6−267285号公報に記
載された不揮発性半導体記憶装置の動作を示すタイミン
グチャートである。例えば、“01”の並列書込データ
が記憶される場合、ワード線に0Vから10V、11
V、12Vの電圧が階段状に供給されており、ワード線
に11Vの電圧が供給されたときに、ビット線に8.5
Vの電圧が供給される。これにより、メモリセルのしき
い値電圧が約6.3Vまで上昇し、図7に示すように、
並列書込データ“01”が記憶されるものである。FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267285. For example, when the parallel write data of “01” is stored, 0 V to 10 V, 11
V and 12V are supplied stepwise, and when a voltage of 11V is supplied to the word line, 8.5 is supplied to the bit line.
A voltage of V is supplied. As a result, the threshold voltage of the memory cell increases to about 6.3 V, and as shown in FIG.
The parallel write data “01” is stored.
【0010】一方、特開平7−29382に記載された
不揮発性半導体記憶装置には、各並列書込デ−タに応じ
て、書込時間を最適化するために、ワ−ド線に印加され
る電圧が切り換え可能なものと、ビット線に印加される
電圧が切り換え可能なものとがある。図8(a)乃至
(g)はワード線印加電圧が切り替え可能な従来の不揮
発性半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートで
ある。ワード線に印加される電圧が切り替え可能な半導
体記憶装置では、ワード線に印加される電圧が変化する
ことにより、しきい値電圧が変化する。そして、各しき
い値電圧に対して書込データを規定することにより、4
種類の値が1個のメモリセルに記憶可能となる。図8
(a)に示すように、データ“10”のみが記憶される
場合には、ワード線に、例えば、10Vの電圧が印加さ
れ、これと同時にビット線に8.5Vの電圧が印加され
る。また、図8(b)に示すように、データ“01”の
みが記憶される場合には、ワード線に、例えば、11V
の電圧が印加され、これと同時にビット線に8.5Vの
電圧が印加される。図8(c)に示すように、データ
“00”のみが記憶される場合には、ワード線に、例え
ば、12Vの電圧が印加され、これと同時にビット線に
8.5Vの電圧が印加される。On the other hand, in the nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29382, a voltage is applied to a word line in order to optimize a writing time in accordance with each parallel writing data. Voltage can be switched, and voltage applied to the bit line can be switched. FIGS. 8A to 8G are timing charts showing the operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device capable of switching the word line applied voltage. In a semiconductor memory device in which the voltage applied to a word line can be switched, the threshold voltage changes as the voltage applied to the word line changes. By defining write data for each threshold voltage, 4
The type value can be stored in one memory cell. FIG.
As shown in (a), when only data "10" is stored, for example, a voltage of 10 V is applied to the word line, and at the same time, a voltage of 8.5 V is applied to the bit line. Further, as shown in FIG. 8B, when only data “01” is stored, for example, 11 V
, And at the same time, a voltage of 8.5 V is applied to the bit line. As shown in FIG. 8C, when only data “00” is stored, for example, a voltage of 12 V is applied to the word line, and at the same time, a voltage of 8.5 V is applied to the bit line. You.
【0011】また、データ“10”及び“01”が記憶
される場合には、図8(d)に示すように、ワード線に
10V又は11Vの電圧が階段状に印加され、ビット線
には8.5Vの電圧がパルス状に印加される。同様に、
データ“10”及び“00”が記憶される場合には、図
8(e)に示すように、ワード線に10V又は12Vの
電圧が階段状に印加され、ビット線には8.5Vの電圧
がパルス状に印加される。更に、データ“01”及び
“00”が記憶される場合には、図8(f)に示すよう
に、ワード線に11V又は12Vの電圧が階段状に印加
され、ビット線には8.5Vの電圧がパルス状に印加さ
れる。そして、データ“10”、“01”及び“00”
が記憶される場合には、図8(g)に示すように、ワー
ド線に10V、11V又は12Vの電圧が階段状に印加
され、ビット線には8.5Vの電圧がパルス状に印加さ
れる。この従来の不揮発性半導体記憶装置の回路構成と
しては、図5と同様のものである。When data "10" and "01" are stored, as shown in FIG. 8D, a voltage of 10 V or 11 V is applied to the word line in a stepwise manner, and the bit line is applied to the bit line. A voltage of 8.5 V is applied in a pulsed manner. Similarly,
When data “10” and “00” are stored, as shown in FIG. 8E, a voltage of 10 V or 12 V is applied to the word line in a stepwise manner, and a voltage of 8.5 V is applied to the bit line. Is applied in a pulse form. Further, when data “01” and “00” are stored, as shown in FIG. 8F, a voltage of 11 V or 12 V is applied to the word line in a stepwise manner, and 8.5 V is applied to the bit line. Is applied in a pulse form. Then, the data “10”, “01” and “00”
Is stored, as shown in FIG. 8 (g), a voltage of 10 V, 11 V or 12 V is applied to the word line in a stepwise manner, and a voltage of 8.5 V is applied to the bit line in a pulse form. You. The circuit configuration of this conventional nonvolatile semiconductor memory device is the same as that shown in FIG.
【0012】一方、ビット線に印加される電圧が切り換
え可能な半導体記憶装置では、ビット線に印加される電
圧が変化することにより、しきい値電圧が変化する。そ
して、各しきい値電圧に対して書込データを規定するこ
とにより、4種類の値が1個のメモリセルに記憶可能と
なる。図9は特開平7−29382号公報に記載された
従来の不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図
である。なお、図9に示す従来例において、図9に示す
従来例と同じ部材には同じ符号を付して、その詳細な説
明は省略する。この従来例においては、行デコーダ14
と書込データ検知回路11との間に書込電圧発生回路3
1が接続されている。書込電圧発生回路31はワード線
19に0V以外に1種類の電圧、例えば、11Vを印加
することができる。また、各書込回路16a乃至16h
には、列線用可変電圧発生回路32が接続されており、
列線用可変電圧発生回路32は書込データ検知回路17
に接続されている。列線用可変電圧発生回路32はメモ
リセルアレイごとに同時に異なる電圧を供給することが
できる。On the other hand, in a semiconductor memory device in which the voltage applied to the bit line can be switched, the threshold voltage changes as the voltage applied to the bit line changes. By defining write data for each threshold voltage, four types of values can be stored in one memory cell. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29382. In the conventional example shown in FIG. 9, the same members as those in the conventional example shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this conventional example, the row decoder 14
Write voltage generating circuit 3 between write data detecting circuit 11 and
1 is connected. The write voltage generation circuit 31 can apply one type of voltage other than 0V to the word line 19, for example, 11V. Further, each of the write circuits 16a to 16h
Is connected to a column line variable voltage generating circuit 32,
The column line variable voltage generating circuit 32 is
It is connected to the. The column line variable voltage generation circuit 32 can simultaneously supply different voltages for each memory cell array.
【0013】図10(a)乃至(g)はビット線印加電
圧が切り替え可能な従来の不揮発性半導体記憶装置の動
作を示すタイミングチャートである。図10(a)に示
すように、データ“10”のみが記憶される場合には、
ワード線に11Vの電圧が印加され、これと同時にビッ
ト線に、例えば、7Vの電圧が印加される。また、図1
0(b)に示すように、データ“01”のみが記憶され
る場合には、ワード線に11Vの電圧が印加され、これ
と同時にビット線に、例えば、8Vの電圧が印加され
る。図10(c)に示すように、データ“00”のみが
記憶される場合には、ワード線に11Vの電圧が印加さ
れ、これと同時にビット線に、例えば、9Vの電圧が印
加される。FIGS. 10A to 10G are timing charts showing the operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device capable of switching the bit line applied voltage. As shown in FIG. 10A, when only data “10” is stored,
A voltage of 11 V is applied to the word line, and at the same time, for example, a voltage of 7 V is applied to the bit line. FIG.
As shown in 0 (b), when only data “01” is stored, a voltage of 11 V is applied to the word line, and at the same time, a voltage of 8 V, for example, is applied to the bit line. As shown in FIG. 10C, when only data "00" is stored, a voltage of 11 V is applied to the word line, and at the same time, for example, a voltage of 9 V is applied to the bit line.
【0014】また、データ“10”及び“01”が記憶
される場合には、図10(d)に示すように、ワード線
に11Vの電圧が印加され、ビット線には7V又は8V
の電圧が同時に印加される。同様に、データ“10”及
び“00”が記憶される場合には、図10(e)に示す
ように、ワード線に11Vの電圧が印加され、ビット線
には7V又は9Vの電圧が同時に印加される。更に、デ
ータ“01”及び“00”が記憶される場合には、図1
0(f)に示すように、ワード線に11Vの電圧が印加
され、ビット線には8V又は9Vの電圧が同時に印加さ
れる。そして、データ“10”、“01”及び“00”
が記憶される場合には、図10(g)に示すように、ワ
ード線に11Vの電圧が印加され、ビット線には7V、
8V又は9Vの電圧が同時に印加される。When data "10" and "01" are stored, as shown in FIG. 10D, a voltage of 11 V is applied to the word line, and 7 V or 8 V is applied to the bit line.
Are applied simultaneously. Similarly, when data “10” and “00” are stored, as shown in FIG. 10E, a voltage of 11 V is applied to the word line, and a voltage of 7 V or 9 V is simultaneously applied to the bit line. Applied. Further, when data “01” and “00” are stored,
As shown by 0 (f), a voltage of 11 V is applied to the word line, and a voltage of 8 V or 9 V is applied to the bit line at the same time. Then, the data “10”, “01” and “00”
Is stored, as shown in FIG. 10 (g), a voltage of 11V is applied to the word line, and 7V,
8V or 9V voltage is applied simultaneously.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の不揮発性半導体記憶装置のしきい値電圧を複数種
の値に制御しようとすると長い書込時間が必要となるす
るという問題点がある。However, if the threshold voltage of the above-mentioned conventional nonvolatile semiconductor memory device is controlled to a plurality of values, there is a problem that a long write time is required.
【0016】特開平6−267285に記載されたもの
では、1個のメモリセルに4種の値を持たせようとする
と、ワ−ド線に10V、11V又は12Vの3種の電圧
を必ず印加するため、書込時間が長くなっている。特
に、多値を有するFlashEEPROMにおいて、1
つのメモリセルに持たせるビット数が増えるほど、書込
時間が著しく長くなってしまう。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267285, if one memory cell is to have four values, three voltages of 10 V, 11 V or 12 V must be applied to the word line without fail. Therefore, the writing time is long. In particular, in a flash EEPROM having multiple values, 1
As the number of bits given to one memory cell increases, the writing time becomes significantly longer.
【0017】また、特開平7−29382に記載された
ものは、メモリセルのワ−ド線電圧又はビット線電圧を
切り換え可能にし、書込電圧印加を印加した後にベリフ
ァイを行い、3種類以上のしきい値電圧を設けたもので
ある。ワ−ド線に印加される電圧が切り換え可能な構造
では、特開平6−267285によるものと同様に並列
書込デ−タがn種類あると、n回ワ−ド線電圧を切り換
えて書込をしなければならない。このため、非常に書込
時間が長くなってしまうことに変わりはない。また、ビ
ット線に印加される電圧が切り換え可能な構造では、並
列書込デ−タに応じて異なったビット線電圧を同時に印
加することが可能であるため、ワ−ド線電圧が切り換え
可能なものよりも書込時間は短縮されるが、十分な書込
速度ではない。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29382 discloses a method in which a word line voltage or a bit line voltage of a memory cell can be switched, a verify operation is performed after a write voltage is applied, and three or more types of memory cells are verified. A threshold voltage is provided. In the structure in which the voltage applied to the word line can be switched, as in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-267285, if there are n types of parallel write data, the word line voltage is switched n times to write. Have to do. For this reason, the writing time is extremely long. Further, in a structure in which the voltage applied to the bit line can be switched, different bit line voltages can be applied simultaneously according to the parallel write data, so that the word line voltage can be switched. Although the writing time is shorter than the writing speed, the writing speed is not sufficient.
【0018】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高速に並列書込データを記憶することがで
きる電気的に書換え可能な不揮発性半導体記憶装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device capable of storing parallel write data at high speed. .
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電気的に書
換え可能な不揮発性半導体記憶装置は、データを記憶す
るメモリセルと、このメモリセルに接続されたワード線
及びビット線と、前記メモリセルのしきい値電圧を3種
類以上に変化させるしきい値電圧変化手段とを有し、前
記しきい値電圧変化手段は、1種類のしきい値電圧に対
して1種類の電圧を前記ワード線に印加する第1の電圧
印加手段と、1種類のしきい値電圧に対して1種類の電
圧を前記ビット線に印加する第2の電圧印加手段とを有
することを特徴とする。According to the present invention, there is provided an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device comprising: a memory cell for storing data; a word line and a bit line connected to the memory cell; Threshold voltage changing means for changing the threshold voltage of the cell to three or more types, wherein the threshold voltage changing means applies one type of voltage to one type of threshold voltage in the word A first voltage applying means for applying a voltage to the bit line; and a second voltage applying means for applying one type of voltage to the bit line for one type of threshold voltage.
【0020】本発明においては、並列書込デ−タに応じ
てメモリセルのしきい値電圧が所望の値となるように、
データが記憶されるメモリセルのワ−ド線及びビット線
に同時に所定の電圧が印加されてデータがメモリセルに
記憶される。例えば、並列書込デ−タがy種類(y≧
3)ある場合には、データが記憶されるメモリセルのワ
−ド線には、(y−1)種類に変化する電圧のうち所定
の電圧が第1の電圧印加手段により各メモリセルごとに
同時に印加され、ビット線にも、(y−1)種類に変化
する電圧のうち所定の電圧が第2の電圧印加手段により
各メモリセルごとに同時に印加される。このため、同時
にデータが記憶される各メモリセルには、それぞれの書
込デ−タに応じて最も条件のよい電圧が同時に印加され
るので、書込時間が著しく短縮される。According to the present invention, the threshold voltage of the memory cell is set to a desired value according to the parallel write data.
A predetermined voltage is simultaneously applied to a word line and a bit line of a memory cell in which data is stored, and the data is stored in the memory cell. For example, there are y kinds of parallel write data (y ≧
3) In some cases, a predetermined voltage among the (y-1) types of voltages is applied to the word line of the memory cell storing data by the first voltage applying means for each memory cell. At the same time, a predetermined voltage among the voltages that change in (y-1) types is simultaneously applied to the bit line for each memory cell by the second voltage applying means. For this reason, the most optimal voltage is simultaneously applied to each memory cell in which data is stored in accordance with the respective write data, so that the write time is significantly reduced.
【0021】複数個の前記メモリセルからなるメモリセ
ルアレイを複数個有し、前記メモリセルアレイごとに前
記第1の電圧供給手段及び前記第2の電圧供給手段を有
してもよい。[0021] The memory cell array may include a plurality of memory cell arrays, and each of the memory cell arrays may include the first voltage supply means and the second voltage supply means.
【0022】また、複数個の前記メモリセルにデータが
同時に記憶されることができる。Further, data can be simultaneously stored in the plurality of memory cells.
【0023】なお、前記しきい値電圧は、前記メモリセ
ルに記憶されるデータが変化すると上昇又は下降しても
よい。[0023] The threshold voltage may rise or fall when data stored in the memory cell changes.
【0024】前記メモリセルはチャネル領域と浮遊ゲー
トとを有し、前記チャンネル領域にホットエレクトロン
が発生して電子が前記浮遊ゲ−トに注入されることによ
り、前記しきい値電圧は上昇することができる。The memory cell has a channel region and a floating gate, and the threshold voltage is increased by generating hot electrons in the channel region and injecting electrons into the floating gate. Can be.
【0025】また、前記メモリセルは浮遊ゲートを有
し、ファーラ−ノードハイムトンネリング法(FN法)
により電荷が前記浮遊ゲ−トに注入されることにより、
前記しきい値電圧は上昇又は下降することができる。The memory cell has a floating gate, and is formed by a Farrer-Nordheim tunneling method (FN method).
Charge is injected into the floating gate by
The threshold voltage may rise or fall.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る電気
的に書換え可能な不揮発性半導体記憶装置について、添
付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明の
実施例に係る電気的に書換え可能な不揮発性半導体装置
の構成を示すブロック図である。本実施例においては、
通常のホットエレクトロンを利用する複数個の、例え
ば、MOSFET型のメモリセルからなる8個のメモリ
セルアレイ3a乃至3hが設けられている。そして、各
メモリセルアレイ3a乃至3hには、1個のI/O端子
(図示せず)が割り当てられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electrically rewritable nonvolatile semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment,
A plurality of, for example, eight memory cell arrays 3a to 3h including MOSFET memory cells using normal hot electrons are provided. One I / O terminal (not shown) is assigned to each of the memory cell arrays 3a to 3h.
【0027】各メモリセルアレイ3a乃至3hを構成す
るメモリセルの制御ゲートには、ワード線9a乃至9h
が接続されており、ワード線9a乃至9hは夫々行デコ
ーダ4a乃至4hに接続されている。各行デコーダ4a
乃至4hは夫々行線用可変電圧発生回路1a乃至1hに
接続されている。各行線用可変電圧発生回路1a乃至1
hは各ワード線9a乃至9hに第1の電圧、第2の電圧
又は第3の電圧の3種の電圧を印加することができる。
なお、第1の電圧、第2の電圧又は第3の電圧の値は、
例えば、この順に小さいものである。また、各メモリセ
ルアレイ3a乃至3hを構成するメモリセルのドレイン
にはビット線(図示せず)が接続されており、ビット線
は列デコーダ5a乃至5hに接続されている。そして、
各列デコーダ5a乃至5hは夫々書込回路6a乃至6h
に接続されており、各書込回路6a乃至6hは夫々列線
用可変電圧発生回路2a乃至2hに接続されている。各
列線用可変電圧発生回路2a乃至2hはビット線に第4
の電圧、第5の電圧又は第6の電圧の3種の電圧を印加
することができる。なお、第4の電圧、第5の電圧又は
第6の電圧の値は、例えば、この順に小さいものであ
る。The control gates of the memory cells constituting each of the memory cell arrays 3a to 3h have word lines 9a to 9h.
Are connected, and the word lines 9a to 9h are connected to the row decoders 4a to 4h, respectively. Each row decoder 4a
4h to 4h are connected to the row line variable voltage generating circuits 1a to 1h, respectively. Variable voltage generating circuits 1a to 1 for each row line
h can apply three types of voltages, that is, a first voltage, a second voltage, or a third voltage to each of the word lines 9a to 9h.
Note that the value of the first voltage, the second voltage, or the third voltage is:
For example, they are smaller in this order. In addition, bit lines (not shown) are connected to drains of the memory cells constituting each of the memory cell arrays 3a to 3h, and the bit lines are connected to column decoders 5a to 5h. And
Each of the column decoders 5a to 5h has a write circuit 6a to 6h, respectively.
, And the write circuits 6a to 6h are connected to the column line variable voltage generation circuits 2a to 2h, respectively. Each column line variable voltage generating circuit 2a to 2h has a fourth
, A fifth voltage, or a sixth voltage can be applied. The values of the fourth voltage, the fifth voltage, and the sixth voltage are, for example, smaller in this order.
【0028】更に、全ての行線用可変電圧発生回路1a
乃至1h及び列線用可変電圧発生回路2a乃至2hは書
込データ検知回路7に接続されている。書込デ−タ検知
回路7は、入力書込デ−タINを受けて、どのメモリセ
ルアレイに“11”、“10”、“01”及び“00”
のうちどの並列書込デ−タが書込まれるのかを検知して
選択する機能を有する。また、全ての行デコーダ4a乃
至4h及び列デコーダ5a乃至5hはアドレス入力信号
が入力されるアドレスバッファ8に接続されている。ア
ドレスバッファ8に入力されたアドレス入力信号が行コ
−ダ4a乃至4h及び列デコ−ダ5a乃至5hに送信さ
れ、これにより、所定のワ−ド線及びビット線が選択さ
れてその交点のメモリセルが選択される。こうして、選
択されたメモリセルのワード線9a乃至9hのいずれか
に行線用可変電圧発生回路1a乃至1hから最適な書込
電圧が印加され、並列書込デ−タに応じて選択されたメ
モリセルアレイのビット線に列線用可変電圧発生回路2
a乃至2hから最適な書込電圧が同時に印加される。Further, all the row line variable voltage generating circuits 1a
To 1h and the column line variable voltage generation circuits 2a to 2h are connected to the write data detection circuit 7. The write data detecting circuit 7 receives the input write data IN, and selects "11", "10", "01" and "00" in any of the memory cell arrays.
Has a function of detecting and selecting which parallel write data is to be written. All the row decoders 4a to 4h and the column decoders 5a to 5h are connected to an address buffer 8 to which an address input signal is input. The address input signal input to the address buffer 8 is transmitted to the row decoders 4a to 4h and the column decoders 5a to 5h, whereby a predetermined word line and bit line are selected and the memory at the intersection is selected. The cell is selected. In this way, the optimum write voltage is applied from the row line variable voltage generating circuits 1a to 1h to any of the word lines 9a to 9h of the selected memory cell, and the memory selected according to the parallel write data. Column line variable voltage generator 2 for the bit line of the cell array
The optimum write voltage is applied simultaneously from a to 2h.
【0029】次に、上述のように構成された本実施例に
係る不揮発性半導体記憶装置の動作について説明する。
本実施例においては、前述のように、1つのメモリセル
に2ビットのデ−タ(4値)が記憶されることができ
る。先ず、入力書込データINが書込データ検知回路7
に入力されると、書込データ検知回路7により、どのメ
モリセルアレイに“11”、“10”、“01”及び
“00”のうちどの並列書込デ−タが書込まれるのかが
検知され選択される。Next, the operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment having the above-described configuration will be described.
In this embodiment, as described above, 2-bit data (four values) can be stored in one memory cell. First, the input write data IN is applied to the write data detection circuit 7.
, The write data detecting circuit 7 detects which parallel write data among "11", "10", "01" and "00" is written in which memory cell array. Selected.
【0030】次いで、選択された並列書込デ−タに基づ
いて、選択されたメモリセルアレイ3a乃至3hのメモ
リセルに最適な書込電圧が印加される。図2は実施例の
不揮発性半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャー
トである。本実施例においては、ワード線9a乃至9h
のいずれかに第1の電圧が印加されたとき、そのワード
線が接続されているメモリセルアレイのビット線に第4
の電圧が印加されてこれらの交点に位置するメモリセル
に書込データ“10”が記憶される。また、ワード線9
a乃至9hのいずれかに第2の電圧が印加されたとき、
そのワード線に接続されているメモリセルのビット線に
第5の電圧が印加されてこれらの交点に位置するメモリ
セルに書込データ“01”が記憶される。更に、ワード
線9a乃至9hのいずれかに第3の電圧が印加されると
き、そのワード線が接続されているメモリセルのビット
線に第6の電圧が印加さえてこれらの交点に位置するメ
モリセルに書込データ“00”が記憶される。一方、ワ
ード線9a乃至9hのいずれかに電圧が印加されないと
きには、そのワード線に接続されているメモリセルのビ
ット線にも電圧が印加されず、このとき、これらの交点
に位置するメモリセルには書込データ“11”が記憶さ
れているものとする。なお、夫々の書込データが記憶さ
れるメモリセルはアドレスバッファ8に入力されるアド
レス入力信号により決定されるものである。そして、従
来例と同様に、図6に示すように、書込データ“11”
が記憶されているとき、しきい値電圧は4V未満とな
り、書込データ“10”が記憶されているとき、しきい
値電圧は4Vを超え5.5V未満となり、書込データ
“01”が記憶されているとき、しきい値電圧は5.5
Vを超え7V未満となり、書込データ“00”が記憶さ
れているとき、しきい値電圧は7Vを超える。Then, based on the selected parallel write data, an optimum write voltage is applied to the memory cells of the selected memory cell arrays 3a to 3h. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the embodiment. In this embodiment, the word lines 9a to 9h
When the first voltage is applied to any of the bit lines of the memory cell array to which the word line is connected,
Is applied, and the write data "10" is stored in the memory cell located at these intersections. Word line 9
When the second voltage is applied to any of a to 9h,
The fifth voltage is applied to the bit line of the memory cell connected to the word line, and the write data “01” is stored in the memory cell located at the intersection between these. Further, when the third voltage is applied to any of the word lines 9a to 9h, the sixth voltage is applied to the bit line of the memory cell to which the word line is connected, and the memory located at the intersection of these is applied. Write data “00” is stored in the cell. On the other hand, when no voltage is applied to any of the word lines 9a to 9h, no voltage is applied to the bit line of the memory cell connected to that word line. Indicates that write data “11” is stored. The memory cells storing the respective write data are determined by an address input signal input to the address buffer 8. Then, similarly to the conventional example, as shown in FIG.
Is stored, the threshold voltage becomes less than 4 V, and when the write data “10” is stored, the threshold voltage becomes more than 4 V and less than 5.5 V, and the write data “01” becomes When stored, the threshold voltage is 5.5
When the voltage exceeds V and becomes less than 7 V, and the write data “00” is stored, the threshold voltage exceeds 7 V.
【0031】あるメモリセルアレイ中のメモリセルに、
例えば、書込デ−タ“10”が記憶される場合、選択さ
れたメモリセルアレイに接続された行線用可変電圧発生
回路からワ−ド線に第1の電圧が印加され、これと同時
に、ビット線に列線用可変電圧発生回路から書込回路を
介して第4の電圧が印加される。そして、書込デ−タ
“10”が記憶されたかベリファイが行われる。このベ
リファイにおいて、しきい値電圧が4Vを超え5.5V
未満であればパスとみなされ、それ以外の場合にはフェ
イルとみなされる。パスとみなされた場合には、次の工
程に進むが、フェイルとみなされた場合には、再度同じ
メモリセルの制御ゲート及びドレインに書込電圧が印加
される。また、書込デ−タ“01”が記憶される場合、
選択されたメモリセルに接続された行線用可変電圧発生
回路からワ−ド線に第2の電圧が印加され、これと同時
に、ビット線に列線用可変電圧発生回路から書込回路を
介して第5の電圧が印加される。そして、ベリファイが
行われ、しきい値電圧が5.5Vを超え7V未満であれ
ばパスとみなされ、それ以外の場合にはフェイルとみな
される。書込デ−タ“00”が記憶される場合には、行
線用可変電圧発生回路からワ−ド線に第3の電圧が印加
され、これと同時に、ビット線に列線用可変電圧発生回
路から書込回路を介して第6の電圧が印加される。そし
て、ベリファイが行われ、しきい値電圧7Vを超えてい
ればパスとみなされ、それ以外の場合にはフェイルとみ
なされる。In a memory cell in a certain memory cell array,
For example, when the write data "10" is stored, the first voltage is applied to the word line from the row line variable voltage generation circuit connected to the selected memory cell array, and at the same time, A fourth voltage is applied to the bit line from the column line variable voltage generation circuit via the write circuit. Then, verification is performed to determine whether the write data "10" has been stored. In this verification, the threshold voltage exceeds 4 V to 5.5 V
If it is less than, it is considered a pass, otherwise it is considered a fail. If it is determined as pass, the process proceeds to the next step. If it is determined as fail, the write voltage is applied again to the control gate and drain of the same memory cell. When write data “01” is stored,
The second voltage is applied to the word line from the row line variable voltage generating circuit connected to the selected memory cell, and at the same time, the column line variable voltage generating circuit is connected to the bit line via the writing circuit. And a fifth voltage is applied. Then, verification is performed. If the threshold voltage exceeds 5.5 V and is less than 7 V, it is regarded as a pass. Otherwise, it is regarded as a fail. When the write data "00" is stored, the third voltage is applied to the word line from the row line variable voltage generating circuit, and at the same time, the column line variable voltage is generated to the bit line. A sixth voltage is applied from the circuit via the writing circuit. Then, verification is performed. If the voltage exceeds the threshold voltage of 7 V, it is regarded as a pass. Otherwise, it is regarded as a fail.
【0032】本実施例においては、図1に示すように、
各メモリセル3a乃至3hごとに行線用可変電圧印加回
路1a乃至1h及び列線用可変電圧印加回路2a乃至2
hが接続されており、各メモリセルには最適な書込電圧
が同時に印加されるので、並列書込デ−タに“10”、
“01”又は“00”が混在する場合にも、書込速度が
従来の不揮発性半導体記憶装置と比して極めて速い。In this embodiment, as shown in FIG.
For each of the memory cells 3a to 3h, the row line variable voltage applying circuits 1a to 1h and the column line variable voltage applying circuits 2a to 2h
h is connected and the optimum write voltage is simultaneously applied to each memory cell, so that "10",
Even when “01” or “00” is mixed, the writing speed is extremely high as compared with the conventional nonvolatile semiconductor memory device.
【0033】次に、並列書込デ−タに“10”、“0
1”又は“00”が混在する場合の書込時間について説
明する。ここでは、本実施例において、書込デ−タに
“10”、“01”又は“00”を書込むために必要な
時間は50μsであり、そのベリファイに必要な時間は
1μsであると仮定する。図3は横軸に時間をとり、縦
軸にメモリセルのしきい値電圧をとって本実施例の不揮
発性半導体記憶装置におけるしきい値電圧の上昇の仮定
の状況を示すグラフ図である。書込デ−タに“10”、
“01”又は“00”を書込むために必要な時間を50
μsと仮定した場合、メモリセルに電圧が印加されてお
らず、そのしきい値電圧が4V未満であり書込データ
“11”が書込まれている状態から各書込データの書込
が完了するまでしきい値電圧は単純に増加し、50μs
経過したところでその増加は飽和する。この状態で、各
書込データがメモリセルに記憶されている。本実施例に
おいては、並列書込デ−タに“10”、“01”又は
“00”の3種の書込デ−タが混在していても、夫々の
メモリセルに最適な書込電圧が同時に印加されるので、
どのように並列書込データが混在していても50μsで
書込は完了する。Next, "10" and "0" are added to the parallel write data.
A description will be given of the write time when 1 or 00 is mixed in. Here, in this embodiment, it is necessary to write "10", "01" or "00" to the write data. It is assumed that the time is 50 μs and the time required for the verification is 1 μs, and the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the threshold voltage of the memory cell. 7 is a graph showing a situation where a threshold voltage rises in a storage device, where "10" is written in write data;
The time required to write “01” or “00” is 50
Assuming μs, the writing of each write data is completed from the state where no voltage is applied to the memory cell, its threshold voltage is less than 4 V, and write data “11” is written. The threshold voltage simply increases until 50 μs
Over time the increase saturates. In this state, each write data is stored in the memory cell. In this embodiment, even if three types of write data "10", "01" or "00" are mixed in the parallel write data, the optimum write voltage for each memory cell is obtained. Are applied at the same time,
No matter how parallel write data is mixed, writing is completed in 50 μs.
【0034】次に、上記仮定のもとで、従来の不揮発性
半導体記憶装置と比して説明する。表1は種々の並列書
込データの組み合わせにおける書込時間を示す表であ
る。なお、表1において、従来例2は特開平6−267
285号公報に記載された不揮発性半導体記憶装置にお
ける書込時間を示し、従来例3は特開平7−29382
号公報に記載されたビット線電圧が切り換え可能な不揮
発性半導体記憶装置における書込時間を示す。Next, under the above assumption, a description will be given in comparison with a conventional nonvolatile semiconductor memory device. Table 1 is a table showing write times in various combinations of parallel write data. In Table 1, Conventional Example 2 is disclosed in JP-A-6-267.
285 shows the write time in the nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Laid-Open No. 285/285.
FIG. 1 shows a write time in a nonvolatile semiconductor memory device in which a bit line voltage is switchable described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-26095.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】例えば、並列書込データとして“10”及
び“00”が混在する場合、前述のように、本実施例に
おいては、1段階の書込と1回のベリファイが必要なの
で、51μsが費やされる。一方、従来例2(特開平6
−267285)では、ワ−ド線に3段階の電圧が50
μsごとに印加されるので、各書込デ−タを所望のしき
い値電圧の状態にするまでの書込時間としての50μs
×3段階と、書込デ−タ“10”のベリファイと書込デ
−タ“00”のベリファイとの2回のベリファイのため
の時間としての1μs×2回とが必要なので、152μ
sが費やされる。また、特開平7−29382に記載さ
れた不揮発性半導体記憶装置のうち、ワード線電圧が切
り換え可能なものでは、従来例2と同様に152μsの
書込時間が必要となる。ビット線電圧が切り換え可能な
従来例3(特開平7−29382号公報)では、前述の
ようにワード線には一定の書込電圧のみが印加される。
このため、1種の書込データを記憶するために必要な時
間は本実施例のものよりも長くなる。図11は横軸に時
間をとり、縦軸にメモリセルのしきい値電圧をとって特
開平7−29382号公報に記載された従来の不揮発性
半導体記憶装置におけるしきい値電圧の上昇の仮定の状
況を示すグラフ図である。特開平7−29382号公報
に記載されたビット線電圧が可変の不揮発性半導体記憶
装置においては、ワード線に印加される電圧が全ての書
込データに関して一定であるので、破線で示した本実施
例と比して、書込データの書込時間が長くなり、例え
ば、70μsとなる。並列書込データとして“10”及
び“00”が混在する場合、1段階の書込と1回のベリ
ファイが必要なので、書込時間としての70μsとベリ
ファイ時間としての1μsとの和71μsの時間が費や
される。For example, when "10" and "00" coexist as parallel write data, as described above, in this embodiment, one-step writing and one-time verification are required, so that 51 .mu.s is consumed. It is. On the other hand, Conventional Example 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
-267285), a three-stage voltage of 50 is applied to the word line.
Since it is applied every .mu.s, 50 .mu.s as a write time until each write data is brought into a state of a desired threshold voltage.
× 3 steps and 1 μs × 2 times as two times for verifying the write data “10” and verifying the write data “00” are required.
s is spent. Further, among the nonvolatile semiconductor memory devices described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29382, those in which the word line voltage can be switched require a write time of 152 μs as in Conventional Example 2. In the conventional example 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-29382) in which the bit line voltage can be switched, only a constant write voltage is applied to the word line as described above.
Therefore, the time required to store one type of write data is longer than that of the present embodiment. In FIG. 11, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the threshold voltage of a memory cell. Assuming the rise of the threshold voltage in the conventional nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-29382. It is a graph which shows the situation of. In the nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29382 in which the bit line voltage is variable, the voltage applied to the word line is constant for all write data. Compared with the example, the write time of the write data is longer, for example, 70 μs. When "10" and "00" coexist as parallel write data, one-step writing and one-time verification are required. Spent.
【0037】上記表1に示すように、並列書込デ−タが
どのような組み合わせであっても、本発明の実施例1の
並列書込時間は極めて短いことが明らかである。As shown in Table 1, it is clear that the parallel writing time of the first embodiment of the present invention is extremely short regardless of the combination of the parallel writing data.
【0038】なお、1つのメモリセルに4値以上例え
ば、1つのメモリセルにnビット(n≧2)のデ−タを
記憶させる場合にも、本発明は適用可能である。この場
合、書込電圧を更に複数種設ければよい。書込電圧はメ
モリセルの特性により様々の値を有するものである。The present invention is also applicable to a case where four or more values are stored in one memory cell, for example, n bits (n ≧ 2) of data are stored in one memory cell. In this case, a plurality of write voltages may be provided. The write voltage has various values depending on the characteristics of the memory cell.
【0039】また、本実施例においては、書込時にホッ
トエレクトロンが利用されるメモリセルについて説明し
たが、書込時にファーラ−ノードハイムトンネル電流
(FN電流)を利用するFN法が使用されるメモリセル
にも適用することができる。Further, in this embodiment, the memory cell in which hot electrons are used at the time of writing has been described. However, a memory using the FN method which uses a Farrer-Nordheim tunnel current (FN current) at the time of writing. It can be applied to cells.
【0040】更に、本実施例においては、しきい値電圧
を上昇させることにより書込を行う場合について説明し
たが、しきい値電圧を下降させることにより書込を行う
場合にも適用することができる。しきい値電圧を下降さ
せる方法としては、例えば、FN法により正電荷を浮遊
ゲートに注入すればよい。Further, in this embodiment, the case where writing is performed by raising the threshold voltage has been described. However, the present invention can be applied to the case where writing is performed by lowering the threshold voltage. it can. As a method of lowering the threshold voltage, for example, a positive charge may be injected into the floating gate by the FN method.
【0041】また、本実施例においては、メモリセルア
レイが8個並列して設けられていたが、本発明はこれに
限定されるものではない。不揮発性半導体記憶装置の容
量に応じて増減することができる。Further, in this embodiment, eight memory cell arrays are provided in parallel, but the present invention is not limited to this. It can be increased or decreased according to the capacity of the nonvolatile semiconductor memory device.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
不揮発性半導体記憶装置の3種類以上にしきい値電圧が
変化するメモリセルのワード線及びビット線の夫々に、
しきい値電圧に応じて最適な電圧を印加することができ
るので、複数個のメモリセルのしきい値電圧を同時に最
適なものとすることができる。これにより、EEPRO
M及びFlashEEPROM等において、並列書込時
間を著しく短縮することができる。As described in detail above, according to the present invention,
Each of a word line and a bit line of a memory cell whose threshold voltage changes to three or more types of nonvolatile semiconductor memory devices,
Since an optimum voltage can be applied according to the threshold voltage, the threshold voltages of a plurality of memory cells can be simultaneously optimized. With this, EEPRO
In M and Flash EEPROMs, the parallel writing time can be significantly reduced.
【図1】本発明の実施例に係る電気的に書換え可能な不
揮発性半導体装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electrically rewritable nonvolatile semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】実施例の不揮発性半導体記憶装置の動作を示す
タイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart illustrating an operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the embodiment.
【図3】本実施例の不揮発性半導体記憶装置におけるし
きい値電圧の上昇の仮定の状況を示すグラフ図である。FIG. 3 is a graph showing an assumption of a rise in threshold voltage in the nonvolatile semiconductor memory device according to the embodiment.
【図4】従来のメモリセルを示すの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional memory cell.
【図5】特開平6−267285号公報に記載された従
来の不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device described in JP-A-6-267285.
【図6】ビット数の分布を示す模式的グラフ図である。FIG. 6 is a schematic graph showing the distribution of the number of bits.
【図7】特開平6−267285号公報に記載された不
揮発性半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャート
である。FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the nonvolatile semiconductor memory device described in JP-A-6-267285.
【図8】ワード線印加電圧が切り替え可能な従来の不揮
発性半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートで
ある。FIG. 8 is a timing chart showing an operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device capable of switching a word line applied voltage.
【図9】特開平7−29382号公報に記載された従来
の不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device described in JP-A-7-29382.
【図10】ビット線印加電圧が切り替え可能な従来の不
揮発性半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャート
である。FIG. 10 is a timing chart showing an operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device capable of switching a bit line applied voltage.
【図11】特開平7−29382号公報に記載された従
来の不揮発性半導体記憶装置におけるしきい値電圧の上
昇の仮定の状況を示すグラフ図である。FIG. 11 is a graph showing a situation in which a threshold voltage rise in a conventional nonvolatile semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-29382 is assumed.
1a、1b、1h;行線用可変電圧発生回路 2a、2b、2h;列線用可変電圧発生回路 3a、3b、3h;メモリセルアレイ 4a、4b、4h;行デコーダ 5a、5b、5h;列デコーダ 6a、6b、6h;書込回路 7;書込データ検知回路 8;アドレスバッファ 9a、9b、9h;ワード線 IN;入力書込データ 1a, 1b, 1h; row line variable voltage generation circuits 2a, 2b, 2h; column line variable voltage generation circuits 3a, 3b, 3h; memory cell arrays 4a, 4b, 4h; row decoders 5a, 5b, 5h; 6a, 6b, 6h; write circuit 7, write data detection circuit 8, address buffer 9a, 9b, 9h; word line IN; input write data
Claims (7)
モリセルに接続されたワード線及びビット線と、前記メ
モリセルのしきい値電圧を3種類以上に変化させるしき
い値電圧変化手段とを有し、前記しきい値電圧変化手段
は、1種類のしきい値電圧に対して1種類の電圧を前記
ワード線に印加する第1の電圧印加手段と、1種類のし
きい値電圧に対して1種類の電圧を前記ビット線に印加
する第2の電圧印加手段とを有することを特徴とする電
気的に書換え可能な不揮発性半導体記憶装置。1. A memory cell for storing data, word lines and bit lines connected to the memory cell, and threshold voltage changing means for changing the threshold voltage of the memory cell to three or more types. The threshold voltage changing means includes first voltage applying means for applying one kind of voltage to the word line with respect to one kind of threshold voltage; And a second voltage applying means for applying one kind of voltage to the bit line.
セルアレイを複数個有し、前記メモリセルアレイごとに
前記第1の電圧印加手段及び前記第2の電圧印加手段を
有することを特徴とする請求項1に記載の電気的に書換
え可能な不揮発性半導体記憶装置。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a plurality of memory cell arrays each including a plurality of said memory cells, wherein said memory cell array includes said first voltage applying means and said second voltage applying means. 2. The electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device according to 1.
に記憶されることを特徴とする請求項2に記載の電気的
に書換え可能な不揮発性半導体記憶装置。3. The electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein data is simultaneously stored in a plurality of said memory cells.
記憶されるデータが変化すると上昇することを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気的に書換
え可能な不揮発性半導体記憶装置。4. The electrically rewritable nonvolatile memory according to claim 1, wherein the threshold voltage increases when data stored in the memory cell changes. Semiconductor memory device.
記憶されるデータが変化すると下降することを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気的に書換
え可能な不揮発性半導体記憶装置。5. The electrically rewritable nonvolatile memory according to claim 1, wherein the threshold voltage decreases when data stored in the memory cell changes. Semiconductor memory device.
ートとを有し、前記チャンネル領域にホットエレクトロ
ンが発生して電子が前記浮遊ゲ−トに注入されることに
より、前記しきい値電圧が上昇することを特徴とする請
求項4に記載の電気的に書換え可能な不揮発性半導体記
憶装置。6. The memory cell has a channel region and a floating gate. Hot electrons are generated in the channel region and electrons are injected into the floating gate, so that the threshold voltage increases. The electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein:
ァーラ−ノードハイムトンネリング法(FN法)により
電荷が前記浮遊ゲ−トに注入されることにより、前記し
きい値電圧が変化することを特徴とする請求項4又は5
に記載の電気的に書換え可能な不揮発性半導体記憶装
置。7. The memory cell has a floating gate, and the threshold voltage is changed by injecting electric charges into the floating gate by a Farrer-Nordheim tunneling method (FN method). A feature according to claim 4 or claim 5.
3. The electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device according to 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34561897A JPH11176183A (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Electrically rewritable non-volatile semiconductor storage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34561897A JPH11176183A (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Electrically rewritable non-volatile semiconductor storage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176183A true JPH11176183A (en) | 1999-07-02 |
Family
ID=18377825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34561897A Pending JPH11176183A (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Electrically rewritable non-volatile semiconductor storage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11176183A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005032430A (en) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Samsung Electronics Co Ltd | Flash memory device |
| JP2010225227A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP34561897A patent/JPH11176183A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005032430A (en) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Samsung Electronics Co Ltd | Flash memory device |
| JP2010225227A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
| US8149609B2 (en) | 2009-03-23 | 2012-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device |
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