JP3149146B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種のディジタルデー
タ処理装置など利用される不揮発性半導体記憶装置に関
するものであり、特に、NAND型と同等の高集積密度
と、ランダムアクセスによる高速性を兼備した小型・高
速の不揮発性半導体メモリに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device used for various digital data processing devices and the like, and more particularly, to a high integration density equivalent to a NAND type and a high speed by random access. And a small, high-speed nonvolatile semiconductor memory.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁気ディスク記憶装置などの代替品とし
て注目されている不揮発性半導体メモリは、電界効果型
トランジスタ(FET)のソース・ドレイン領域間のチ
ャネル領域上に電気絶縁層を介して浮遊ゲートと制御ゲ
ートとを積層し、浮遊ゲートの帯電状態に応じて変更可
能な導通/非導通状態を1ビットの情報として記憶する
ように構成されている。この不揮発性半導体メモリは、
浮遊ゲートの帯電状態の変更方法に応じて種々のものが
知られているが、典型的なものは、浮遊ゲートとチャネ
ル領域との間のFNトンネル現象を利用して電気的な情
報の消去と書き込みを可能としたEEPROMがある。2. Description of the Related Art A non-volatile semiconductor memory, which has been attracting attention as a substitute for a magnetic disk storage device or the like, has a floating gate via an electric insulating layer on a channel region between a source / drain region of a field effect transistor (FET). And a control gate are stacked, and a conductive / non-conductive state that can be changed according to the charged state of the floating gate is stored as 1-bit information. This nonvolatile semiconductor memory is
Various types are known depending on the method of changing the charged state of the floating gate. Typical ones are the erasing of electrical information using the FN tunnel phenomenon between the floating gate and the channel region. There is an EEPROM that enables writing.
【0003】上記EEPROMを最小単位のメモリセル
とする不揮発性半導体記憶装置では、各メモリセルを二
次元的に配列することによりメモリブロックが構成され
る。このようなメモリセルの配列や相互の接続方法に関
し、NOR型とNAND型のものが知られているが、両
者には一長一短がある。すなわち、NOR型のものはラ
ンダムアクセスが可能なため高速であるという利点を有
する反面、集積密度が低いという欠点がある。これとは
逆に、NAND型のものは集積密度が高いという利点を
有する反面、ランダムアクセスができないため低速であ
るという欠点を有する。なお、上記NAND型の不揮発
性半導体記憶装置の構成と動作の詳細については、必要
に応じて、特開平1ー133290号、特開平1ー17
3398号、特開平1ー282873号などの各公報を
参照されたい。In a nonvolatile semiconductor memory device having the above-mentioned EEPROM as a minimum unit of memory cell, a memory block is formed by arranging each memory cell two-dimensionally. With respect to such an arrangement of memory cells and a method of connecting them, NOR type and NAND type are known, but both have advantages and disadvantages. That is, the NOR type has the advantage of high speed because random access is possible, but has the disadvantage of low integration density. Conversely, the NAND type has the advantage of high integration density, but has the disadvantage of low speed because random access is not possible. The details of the configuration and operation of the above-mentioned NAND type nonvolatile semiconductor memory device are described in JP-A-1-133290 and JP-A-1-17 as needed.
See Japanese Patent Publication Nos. 3398 and 1-228873.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、NAN
D型とNOR型の不揮発性半導体記憶装置には、集積密
度と動作の高速性とに関し一長一短がある。従って、本
発明の主要な目的は、NAND型と同等の高集積密度
と、NOR型と同等のランダムアクセスに伴う高速性と
を兼ね備えた新規な不揮発性半導体記憶装置を提供する
ことにある。As described above, NAN
D-type and NOR-type nonvolatile semiconductor memory devices have advantages and disadvantages in terms of integration density and high-speed operation. Accordingly, a main object of the present invention is to provide a novel nonvolatile semiconductor memory device having both high integration density equivalent to a NAND type and high speed associated with random access equivalent to a NOR type.
【0005】また従来のNAND型の記憶装置では、ビ
ット線に近い側に配列される書込み不要なメモリセルに
ついても一旦保持データを消去して消去前のデータを再
書込みしなければならならず、また、ワード線を共通と
する全てのメモリセルに同時に書込みを行う必要がある
ため、保持中のデータを変更する必要がないメモリセル
についても同一のデータを再書込みしなければならい。
このため、消去と書込みの回数が増大し、トンネル酸化
膜が劣化して信頼性が低下するという問題もある。さら
に、従来のNAND型の記憶装置では、トンネル電圧を
ビット線から供給しているので、浮遊ゲートとの間のF
Nトンネリングがチャネル領域よりもドレイン/ソース
領域に偏って生じ易くなり、ドレイン/ソース領域近傍
のトンネル酸化膜が劣化し易くなるという問題もある。
従って、本発明の他の目的は、不要な消去動作や書込み
動作を回避することにより、信頼性を向上させた不揮発
性半導体記憶装置を提供することにある。Further, in the conventional NAND type storage device, it is necessary to temporarily erase retained data and re-write data before erasure even for memory cells which do not need to be arranged and arranged near the bit line. In addition, since it is necessary to write simultaneously to all the memory cells sharing a word line, the same data must be rewritten for the memory cells that do not need to change the data being held.
For this reason, there is a problem that the number of times of erasing and writing is increased, the tunnel oxide film is deteriorated, and the reliability is reduced. Further, in the conventional NAND type storage device, the tunnel voltage is supplied from the bit line, so that the F voltage between the floating gate and the floating gate is low.
There is also a problem that N tunneling tends to occur more in the drain / source region than in the channel region, and the tunnel oxide film near the drain / source region is likely to deteriorate.
Therefore, another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device having improved reliability by avoiding unnecessary erase and write operations.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の不揮発性半導体記憶装置によれば、不揮発性のメモ
リセルが行方向に複数配列されることによりメモリセル
群が形成され、このメモリセル群が列方向に複数配列さ
れることにより各メモリセルが二次元的に配列されたメ
モリブロックが形成され、さらに各メモリブロックが列
方向に適宜個数配列される。各メモリブロック内のメモ
リセル群を構成する各メモリセルは、ソース領域を一方
の隣接メモリセルのドレイン領域と共有しかつドレイン
領域を他方の隣接メモリセルのソース領域と共有するこ
とにより相互に直列接続される共に、両端のメモリセル
がそれぞれ出力線と複数の副ビット線の一つとに接続さ
れている。各メモリブロック内の各メモリセル群が表面
に形成される第1導電型の半導体層は、列方向には複数
に分離された状態で行方向に延長される共に、それぞれ
複数の主ビット線の一つに接続されている。各メモリブ
ロック内の各メモリセル群間の同一行のメモリセルの制
御ゲートは列方向に延長される複数のワード線の一つに
接続されている。According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention which solves the above-mentioned problems, a memory cell group is formed by arranging a plurality of nonvolatile memory cells in the row direction. By arranging a plurality of cell groups in the column direction, a memory block in which each memory cell is two-dimensionally arranged is formed, and the number of each memory block is appropriately arranged in the column direction. Each memory cell constituting the memory cell group in each memory block is connected in series with each other by sharing the source region with the drain region of one adjacent memory cell and sharing the drain region with the source region of the other adjacent memory cell. The memory cells at both ends are connected to the output line and one of the plurality of sub-bit lines, respectively. The first conductivity type semiconductor layer in which each memory cell group in each memory block is formed on the surface is extended in the row direction while being divided into a plurality in the column direction, and each of the plurality of main bit lines is provided with a plurality of main bit lines. Connected to one. The control gate of the memory cell in the same row between each memory cell group in each memory block is connected to one of a plurality of word lines extending in the column direction.
【0007】さらに、各メモリブロック内の消去対象の
メモリセルを主ビット線とワード線との組合せによって
選択することにより各線の交差箇所に位置する選択メモ
リセルについてはチャネル領域との間のトンネリングに
より浮遊ゲートの帯電状態を変更させる消去手段と、各
メモリブロック内の書込み対象のメモリセルを主ビット
線の一つとワード線の一つとの組合せによって選択する
ことにより各線の交差箇所に位置する選択メモリセルに
ついてはチャネル領域との間のトンネリングにより浮遊
ゲートの帯電状態を変更させる書込み手段と、各メモリ
ブロック内の読出し対象のメモリセルを副ビット線の一
つとワード線の一つとの組合せによって選択する読出し
手段とを備えている。Further, by selecting a memory cell to be erased in each memory block by a combination of a main bit line and a word line, a selected memory cell located at an intersection of each line is tunneled with a channel region. Erasing means for changing the charged state of the floating gate; and a selected memory located at the intersection of each line by selecting a memory cell to be written in each memory block by a combination of one of the main bit lines and one of the word lines. Writing means for changing the charge state of the floating gate by tunneling between the cell and the channel region, and memory cells to be read in each memory block are selected by a combination of one of the sub-bit lines and one of the word lines. Reading means.
【0008】[0008]
【作用】まず、各メモリブロック内のメモリセル群を構
成する各メモリセルを、隣接メモリセルとの間でソース
・ドレイン領域を共有しながら直列接続すると共に、両
端のメモリセルのそれぞれを出力線と複数の副ビット線
の一つとに接続する構成は、従来のNAND型と概略同
一の構成であるため、NAND型と同等の高集積密度が
実現される。また、第1導電型の半導体層を列方向には
複数に分離しながら行方向に延長すると共にそれぞれを
複数の主ビット線の一つに接続することにより、各メモ
リブロック内のNAND構造の各メモリセル群間では独
立に、かつ同一メモリセル群内では全メモリセルについ
て共通に、チャネル領域の電位を主ビット線の一つによ
って制御できる。更に、各メモリセル群内で同一行に位
置する全てのメモリセルについては、制御ゲートの電位
がワード線によって共通に制御できる。First, memory cells constituting a memory cell group in each memory block are connected in series while sharing a source / drain region with an adjacent memory cell, and each of the memory cells at both ends is connected to an output line. Since the configuration for connecting to one of the plurality of sub-bit lines is substantially the same as that of the conventional NAND type, high integration density equivalent to that of the NAND type is realized. Further, by extending the first conductivity type semiconductor layer in the row direction while separating the semiconductor layer into a plurality in the column direction and connecting each to one of the plurality of main bit lines, each of the NAND structures in each memory block is provided. The potential of the channel region can be controlled by one of the main bit lines independently between the memory cell groups and commonly for all the memory cells in the same memory cell group. Further, for all the memory cells located in the same row in each memory cell group, the potential of the control gate can be commonly controlled by the word line.
【0009】従って、消去対象のメモリセルを主ビット
線とワード線との組合せによって選択することにより、
各線の交差箇所に位置する各メモリブロック内の1個の
メモリセル又は主ビット線の延長方向もしくはワード線
の延長方向に配列される複数のメモリセルについてはチ
ャネル領域との間のトンネリングに基づき浮遊ゲートの
帯電状態を変更することが可能になる。また、書込み対
象のメモリセルを主ビット線一つとワード線の一つとの
組合せによって各メモリブロック内で1個ずつ選択する
ことにより、各線の交差箇所に位置する1個のメモリセ
ルについてはチャネル領域との間のトンネリングに基づ
き浮遊ゲートの帯電状態を変更させることにより、例え
ば8個のメモリブロック内の同一行と同一列に位置する
8個のメモリセルに1バイトの並列データが書込まれ
る。さらに、読出し対象のメモリセルを主ビット線一つ
とワード線の一つとの組合せによって各メモリブロック
内で1個ずつ選択することにより、例えば8個のメモリ
ブロック内の同一行と同一列に位置する8個のメモリセ
ルから1バイトの並列データが読出される。Therefore, by selecting a memory cell to be erased by a combination of a main bit line and a word line,
One memory cell in each memory block located at the intersection of each line or a plurality of memory cells arranged in the extension direction of the main bit line or the word line is floated based on tunneling with the channel region. It is possible to change the charge state of the gate. In addition, by selecting one memory cell to be written in each memory block by a combination of one main bit line and one word line, one memory cell located at the intersection of each line is provided with a channel area. By changing the charged state of the floating gate based on the tunneling between 1 and 2, 1-byte parallel data is written into, for example, eight memory cells located in the same row and the same column in eight memory blocks. Further, by selecting one memory cell to be read in each memory block by a combination of one main bit line and one word line, the memory cells are located in the same row and the same column in, for example, eight memory blocks. One byte of parallel data is read from eight memory cells.
【0010】このように、各メモリセル群の構成に関し
ては従来のNAND型と同一の構成であることから同等
の高集積密度が実現される。また、NAND型のビット
線に相当する副ビット線に加えて、各メモリセル群に属
する全てのメモリセルのチャネル領域の電位を共通に制
御する主ビット線を新たに設置することにより、メモリ
セル単位の消去、書込み及び読出しが可能になる。以
下、本発明を実施例と共に更に詳細に説明する。As described above, since the configuration of each memory cell group is the same as that of the conventional NAND type, the same high integration density is realized. Further, in addition to the sub-bit lines corresponding to the NAND-type bit lines, a main bit line for commonly controlling the potential of the channel region of all the memory cells belonging to each memory cell group is newly provided, so that the memory cell Erasing, writing and reading of the unit become possible. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【0011】[0011]
【実施例】図1は本発明の一実施例の不揮発性半導体記
憶装置を構成するメモリブロックの等価回路図である。
このメモリブロックでは、不揮発性のメモリセルM11,
M12,M13・・・M1nが行方向に複数配列されることに
よりメモリセル群MG1が形成され、不揮発性のメモリ
セルM21,M22,M23・・・M2nが行方向に複数配列さ
れることによりメモリセル群MG1が形成され、以下同
様にして、不揮発性のメモリセルMm1,Mm2,Mm3・・
・Mmnが行方向に複数配列されることによりメモリセル
群MGnが形成される。このような複数のメモリセル群
MG1,MG2・・・MGmが列方向に配列されること
によりメモリセルM11〜Mmnが二次元的に配列されたメ
モリブロックが形成されている。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a memory block constituting a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.
In this memory block, nonvolatile memory cells M 11 ,
M 12, M 13 ··· M 1n memory cell group MG1 are formed by being arrayed in a row direction, a non-volatile memory cells M 21, M 22, M 23 ··· M 2n is the row direction A memory cell group MG1 is formed by arranging a plurality of the memory cells, and similarly, nonvolatile memory cells M m1 , M m2 , M m3.
· M mn memory cell group MGn is formed by being arrayed in a row direction. Such a plurality of memory cell groups MG1, MG2 ··· MGm memory cell M 11 ~M mn are two-dimensionally arranged memory blocks are formed by being arranged in the column direction.
【0012】メモリセル群MG1に属するメモリセルM
11,M12,M13・・・M1nは、第1導電型の半導体層1
11 の表面に形成される第2導電型のソース領域及びド
レイン領域と、これらソース領域及びドレイン領域間に
形成されるチャネル領域と、このチャネル領域の上方に
絶縁層を介在させながら積層される浮遊ゲート及び制御
ゲートとから構成されている。各メモリセルは、ソース
領域を一方の隣接メモリセルのドレイン領域と共有しか
つドレイン領域を他方の隣接メモリセルのソース領域と
共有することにより相互に直列接続されると共に、一端
のメモリセルM11のドレイン領域が副ビット線b1に接
続され、他端のメモリセルM1nのソース領域が出力線O
Tに接続された概略NAND構造を呈している。これ
は、他の全てのメモリセル群MG2〜MGmについても
同様である。Memory cell M belonging to memory cell group MG1
11 , M 12 , M 13 ... M 1n are the semiconductor layers 1 of the first conductivity type.
A second conductivity type source and drain regions that are formed on one first surface, a channel region formed between the source region and the drain region, are stacked while upward is interposed an insulating layer of the channel region It consists of a floating gate and a control gate. Each memory cell while being connected in series to each other by sharing the source region of one of the adjacent drain region of the memory cell and the share and the other a drain region of the adjacent memory cell source regions, one end of the memory cell M 11 Is connected to the sub-bit line b1, and the source region of the memory cell M1n at the other end is connected to the output line O1.
It has a general NAND structure connected to T. This is the same for all the other memory cell groups MG2 to MGm.
【0013】従来のNAND構造を基本とした不揮発性
半導体記憶装置と根本的に異なる本発明の特徴的な点
は、NAND構造のメモリセル群MG1,MG2・・・
MGmのそれぞれを表面に形成する第1導電型の半導体
層111 ,112 ・・・11mが、列方向には互いに分
離されながら行方向に延長されて主ビット線B1,B2
・・・Bmの一つに接続されることにより、互いに独立
に電位が制御される点である。これら第1導電型の半導
体層111 ,112 ・・・11m の列方向への分離は、
列方向に等間隔を保ちながら行方向に互いに平行に延長
される素子間絶縁層によって実現されるが、その詳細に
ついては後述する。このように、対応の主ビット線を介
して第1導電型の半導体層111 ,112 ・・・11m
のそれぞれの電位を独立に制御することにより、メモリ
セル群間では独立に、かつ同一メモリセル群内の全メモ
リセルについては共通に、チャネル領域の電位を制御で
きる構成となっている。A feature of the present invention that is fundamentally different from the conventional nonvolatile semiconductor memory device based on the NAND structure is that the memory cells MG1, MG2,.
The first conductive type semiconductor layers 11 1 , 11 2, ... 11 m that form the respective MGm on the surface are extended in the row direction while being separated from each other in the column direction to form the main bit lines B1, B2.
.. Is connected to one of Bm, whereby the potentials are controlled independently of each other. The separation into these first conductivity type semiconductor layer 11 1, 11 column direction of 2 · · · 11 m,
This is realized by inter-element insulating layers extending in the row direction parallel to each other while maintaining the same interval in the column direction, the details of which will be described later. Thus, the first conductive type semiconductor layers 11 1 , 11 2 ... 11 m via the corresponding main bit lines.
Is independently controlled between the memory cell groups, and the potential of the channel region can be controlled independently of all the memory cells in the same memory cell group.
【0014】メモリセル群MG1,MG2・・・MGm
に属する同一行のメモリセルの制御ゲートは、行方向に
は互いに分離されながら列方向に延長されるワード線W
1,W2,W3・・・Wnの一つに接続されている。さ
らに、この実施例の不揮発性半導体記憶装置は、書込み
及び消去対象のメモリセルを、主ビット線B1,B2・
・・Bmとワード線W1,W2・・・Wnとの組合せに
よって選択し、これに動作電圧を供給することにより、
それぞれの交差箇所に配置されたメモリセルを選択的に
動作させる手段と、読出し対象のメモリセルを副ビット
線b1,b2・・・bmとワード線W1,W2・・・W
nとの組合せによって選択し、これに動作電圧を供給す
ることにより、それぞれの交差箇所に配置されたメモリ
セルを選択的に動作させる手段とを備えている。The memory cell groups MG1, MG2,.
The control gates of the memory cells in the same row belonging to the
, W2, W3,..., Wn. Further, in the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment, the memory cells to be written and erased are stored in the main bit lines B1, B2,.
.. by selecting a combination of Bm and word lines W1, W2... Wn and supplying an operating voltage thereto,
Means for selectively operating the memory cells arranged at the respective intersections, and setting the memory cells to be read as sub-bit lines b1, b2... Bm and word lines W1, W2.
means for selectively operating memory cells arranged at respective intersections by selecting the memory cells in accordance with n and supplying an operating voltage thereto.
【0015】メモリブロック内のメモリセルM11〜Mmn
のそれぞれは、ワード線W1〜Wnの延長方向に配列さ
れる1ワード分(8ビットの)並列データの1ビット分
を保持する。すなわち、図2に示すように、図1に示す
構成の8個のメモリブロックMP1〜MP8がワード線
W1〜Wnの延長方向に8個配列され、各メモリブロッ
クMB1〜MB8内の同一ワード線と同一主・副ビット
線B・bとの交差箇所に配列されている8個のメモリセ
ルのそれぞれ、例えば、メモリブロックMB1〜MB8
内のメモリセルM11のそれぞれに、1バイトの並列デー
タが同時に書込まれ、それぞれから1バイトの並列デー
タが同時に読出される。The memory cells M 11 to M mn in the memory block
Hold one bit (one bit) of parallel data of one word (8 bits) arranged in the extension direction of the word lines W1 to Wn. That is, as shown in FIG. 2, eight memory blocks MP1 to MP8 having the configuration shown in FIG. 1 are arranged in the extending direction of the word lines W1 to Wn, and the same word line in each of the memory blocks MB1 to MB8 is Each of eight memory cells arranged at intersections with the same main / sub bit line B · b, for example, memory blocks MB1 to MB8
Each of the memory cells M 11 of the inner, parallel data of one byte is written at the same time, parallel data of one byte from each are read at the same time.
【0016】まず、本実施例の半導体記憶装置のメモリ
セル単位の消去動作を、図3を参照しながら説明する。
ただし、本実施例では、消去動作は浮遊ゲートに電子を
蓄積する動作であるとする。メモリセルM12のみについ
て消去動作を行う場合を想定する。図示のように、ワー
ド線W2には適宜な大きさの正電位、例えば+12voltの
電位を設定すると共に、他の全てのワード線には接地電
位(0volt)を設定する。また、主ビット線B1には適
宜な大きさの負電位、例えば−10voltを設定すると共
に、他の全ての主ビット線B1〜Bmには接地電位(0
volt)を設定する。なお、副ビット線b1〜bmは、全
て解放(高インピーダンス)状態にする。ワード線W2
と主ビット線B1(第1導電型の半導体層111 )との
交差箇所に配列されているメモリセルM12においては、
第1導電型の半導体層111 の表面のソース・ドレイン
領域間に形成されたチャネル領域と、制御ゲートとの間
に22voltの電圧が印加される。これに伴い、チャネル領
域と浮遊ゲートとの間にFNトンネリングを可能とする
強電界が発生し、チャネル領域から浮遊ゲートにFNト
ンネリングによる電子の移動と蓄積が行われ、消去動作
が完了する。First, an erasing operation in units of memory cells of the semiconductor memory device of this embodiment will be described with reference to FIG.
However, in this embodiment, the erasing operation is an operation of accumulating electrons in the floating gate. It is assumed that the erase operation is performed only for the memory cell M 12. As shown in the figure, a positive potential of an appropriate magnitude, for example, a potential of +12 volts is set for the word line W2, and a ground potential (0 volt) is set for all other word lines. Also, an appropriate magnitude of negative potential, for example, -10 volts, is set for the main bit line B1, and the ground potential (0 V) is set for all other main bit lines B1 to Bm.
volt). Note that all the sub-bit lines b1 to bm are set to an open (high impedance) state. Word line W2
In the main bit line B1 is arranged at the intersection of the memory cell M 12 (first conductive semiconductor layer 11 1) is
A channel region formed between the source and drain regions of a first conductivity type semiconductor layer 11 first surface, the voltage of 22volt is applied between the control gate. Accordingly, a strong electric field that enables FN tunneling is generated between the channel region and the floating gate, electrons are transferred and accumulated from the channel region to the floating gate by FN tunneling, and the erase operation is completed.
【0017】なお、消去時の選択メモリセルM12が属す
るメモリセル群MG1内の他の全ての非選択メモリセル
M11,M13〜M1nにおいては、制御ゲートとチャネル間
に印加される電圧は10voltに過ぎないため、チャネル
領域から浮遊ゲートへのFNトンネリングによる電子の
移動が行われず、従って、浮遊ゲートの帯電状態は変化
しない。また、選択メモリセルM12とワード線W2を共
有する他の全ての非選択メモリセルM22〜Mm2について
は、制御ゲートとチャネル領域間に印加される電圧は1
2voltに過ぎないため、チャネル領域から浮遊ゲートへ
のFNトンネリングによる電子の移動が行われず、浮遊
ゲートの帯電状態は変化しない。この消去動作時の選択
メモリセルM12と、非選択メモリセルM11,M22のそれ
ぞれについて浮遊ゲートとチャネル領域間の電界強度を
算定する。The voltage applied between the control gate and the channel in all other unselected memory cells M 11 , M 13 to M 1n in the memory cell group MG 1 to which the selected memory cell M 12 at the time of erasing belongs. Is only 10 volts, so that electrons are not transferred from the channel region to the floating gate by FN tunneling, and thus the charged state of the floating gate does not change. Also, for all the other non-selected memory cells M 22 ~M m @ 2 that share the selected memory cell M 12 and the word line W2, the voltage applied between the control gate and the channel region 1
Since it is only 2 volts, electrons are not transferred from the channel region to the floating gate by FN tunneling, and the charged state of the floating gate does not change. The selected memory cell M 12 at the time of erasing operation, calculates the electric field strength between the floating gate and the channel region for each of the non-selected memory cells M 11, M 22.
【0018】図10の等価回路に示すように、浮遊ゲー
ト、制御ゲート、チャネルの電位を同順にVfg,Vcg
、Vchとし、浮遊ゲートとチャネル間の静電容量をC
1、制御ゲートと浮遊ゲート間の静電容量をC2、浮遊
ゲートの電荷量をQとする。簡単のため、C1=C2=
C/2とすれば、浮遊ゲートの電位Vfgは、 Vfg=0.5 Vcg+ 0.5Vch+Q/C (1) となる。さらに、浮遊ゲートとチャネルとの間隔(トン
ネル酸化膜の厚み)をTt 、浮遊ゲートとチャネル間の
電界強度をEt とすれば、 Et =(Vfg−Vch)/ Tt =〔 0.5 (Vcg−Vch) +Q/C〕/Tt (2) となる。As shown in the equivalent circuit of FIG. 10, the potentials of the floating gate, control gate and channel are set in the same order as Vfg and Vcg.
, Vch, and the capacitance between the floating gate and the channel is C
1. The capacitance between the control gate and the floating gate is C2, and the charge amount of the floating gate is Q. For simplicity, C1 = C2 =
If C / 2, the potential Vfg of the floating gate is Vfg = 0.5 Vcg + 0.5 Vch + Q / C (1) Further, if the distance between the floating gate and the channel (the thickness of the tunnel oxide film) is Tt and the electric field strength between the floating gate and the channel is Et, then Et = (Vfg-Vch) / Tt = [0.5 (Vcg-Vch) + Q / C] / Tt (2)
【0019】ここで、各メモリセルの書込み状態
(“1”とする)におけるしきい値電圧をVt とすれ
ば、 Vt =Q/C2=2Q/C (3) となる。(2)式と(3)式から、 Et = 0.5〔 (Vcg−Vch) +Vt 〕/Tt (4) となる。ここで、Vt を−2volt、Tt を10nmとし
た場合、Vcg−Vchとして選択メモリセルM12について
は22volt、非選択メモリセルM11については10vol
t、非選択メモリセルM22については12voltを代入す
ると、Et は同順に、10MV/cm,4MV/cm,5MV/cm
となり、選択メモリセルM12のみについてFNトンネ
リングを生じさせることができる。Here, assuming that the threshold voltage of each memory cell in the written state (set to "1") is Vt, Vt = Q / C2 = 2Q / C (3) From the equations (2) and (3), Et = 0.5 [(Vcg−Vch) + Vt] / Tt (4) Here, -2Volt the Vt, when the Tt and 10nm, 22volt for the selected memory cell M 12 as Vcg-Vch, the non-selected memory cell M 11 is 10vol
t, Substituting 12volt for non-selected memory cells M 22, Et in the same order, 10MV / cm, 4MV / cm , 5MV / cm
Next, it is possible to cause the FN tunneling only for the selected memory cell M 12.
【0020】以上、メモリセル単位の消去動作について
説明したが、主ビット線の一つと全ワード線を同時に選
択することにより、対応のメモリ選択群内の全メモリセ
ルについて一斉に消去動作を行わせることもできる。ま
た、ワード線の一つと全主ビット線を同時に選択するこ
とにより各メモリセル群の同一行の全メモリセルについ
て一斉に消去動作を行わせることもできる。Although the erasing operation in units of memory cells has been described above, by simultaneously selecting one of the main bit lines and all the word lines, the erasing operation is performed simultaneously on all the memory cells in the corresponding memory selection group. You can also. Further, by simultaneously selecting one of the word lines and all the main bit lines, the erasing operation can be performed simultaneously for all the memory cells in the same row of each memory cell group.
【0021】次に、本実施例の不揮発性半導体記憶装置
の書込み動作を、図4を参照しながら説明する。ただ
し、2値信号の“1”の書込みは、浮遊ゲートからチャ
ネル領域にFNトンネリングによって電子を移動させて
除去する動作であり、2値信号の“0”の書込みは、前
述した消去の場合と同様に、浮遊ゲートに電子を注入す
る動作とする。メモリセルM12のみに“1”を書込むも
のとする。図3に示すように、ワード線W2には適宜な
大きさの負電位、例えば−9voltを設定すると共に、他
の全てのワード線には接地電位(0volt)を設定する。
また、主ビット線B1には適宜な大きさの正電位、例え
ば+9voltを設定すると共に、他の全ての主ビット線に
は接地電位(0volt)を設定する。なお、副ビット線b
1〜bmは全て解放(高インピーダンス)状態に保つ。
ワード線W2と主ビット線B1(第1導電型の半導体層
111 )との交差箇所に配列されているメモリセルM12
においては、ソース・ドレイン間に形成されたチャネル
領域と浮遊ゲートとの間に強電界が発生し、浮遊ゲート
からチャネル領域にFNトンネリングによる電子の移動
と除去が行われ、“1”の書込み動作が完了する。Next, a write operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. However, writing a binary signal “1” is an operation of removing electrons by moving electrons from the floating gate to the channel region by FN tunneling. Writing a binary signal “0” is the same as the above-described case of erasing. Similarly, the operation is to inject electrons into the floating gate. It is assumed that writing a "1" only in the memory cell M 12. As shown in FIG. 3, a negative potential of an appropriate magnitude, for example, -9 volt is set for the word line W2, and the ground potential (0 volt) is set for all other word lines.
In addition, an appropriate magnitude of positive potential, for example, +9 volts, is set for the main bit line B1, and a ground potential (0 volt) is set for all other main bit lines. Note that the sub-bit line b
1 to bm are all kept open (high impedance).
Memory cells M 12 arranged at intersections between word lines W2 and main bit lines B1 (first conductive type semiconductor layer 11 1 ).
In this case, a strong electric field is generated between the channel region formed between the source and the drain and the floating gate, and electrons are moved and removed from the floating gate to the channel region by FN tunneling, and the "1" write operation is performed. Is completed.
【0022】選択メモリセルM12と、非選択メモリセル
M11,M22のそれぞれについて、前述の(4)式に基づ
き電界強度Et を算定すれば、同順に、10MV/cm,5.
5MV/cm,5.5MV /cm となり、選択メモリセルM11の
みについて、FNトンネリングによる浮遊ゲートからの
電子の移動と除去を生じさせることができる。なお、選
択メモリセルM12への“0”の書込みは、図3で説明し
た消去動作と同一にして行えばよい。また、消去動作の
場合と同様に、主ビット線の一つと全ワード線を同時に
選択することにより、対応のメモリ選択群内の全メモリ
セルについて一斉に書込み動作を行わせることもでき
る。また、ワード線の一つと全主ビット線を同時に選択
することにより各メモリセル群の同一行の全メモリセル
について一斉に書込み動作を行わせることもできる。[0022] The selected memory cell M 12, for each of the non-selected memory cells M 11, M 22, if calculated field strength Et on the basis of the above equation (4), in the same order, 10 MV / cm, 5.
5MV / cm, 5.5MV / cm, and the only for the selected memory cell M 11, it is possible to cause the movement and removal of electrons from the floating gate by FN tunneling. The writing of "0" into the selected memory cell M 12 may be carried out in the same erase operation described in FIG. As in the case of the erasing operation, by simultaneously selecting one of the main bit lines and all the word lines, the writing operation can be simultaneously performed on all the memory cells in the corresponding memory selection group. Also, by simultaneously selecting one of the word lines and all the main bit lines, the write operation can be performed simultaneously on all the memory cells in the same row of each memory cell group.
【0023】次に、本実施例の不揮発性半導体記憶装置
の読出し動作を、図5を参照しながら説明する。メモリ
セルM12に保持中の1ビットのデータを読出す場合を想
定する。図示のように、ワード線W2には接地電位を設
定すると共に、他の全てのワード線には適宜な大きさの
正電位、例えば+5voltを設定する。また、副ビット線
b1には適宜な大きさの正電位、例えば+5voltを設定
すると共に、他の全ての副ビット線には接地電位(0vo
lt)を設定する。なお、全ての主ビット線B1〜Bmに
は接地電位を設定する。Next, a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Assume a case of reading one bit of data in held in the memory cell M 12. As shown in the figure, a ground potential is set for the word line W2, and a positive potential of an appropriate magnitude, for example, +5 volt is set for all other word lines. In addition, an appropriate magnitude of positive potential, for example, +5 volt, is set for the sub-bit line b1, and the ground potential (0 vo) is set for all other sub-bit lines.
lt). The ground potential is set for all the main bit lines B1 to Bm.
【0024】ワード線W2と副ビット線b1(第1導電
型の半導体層111 )との交差箇所に配列されている選
択メモリセルM12については、保持中の2値信号が
“1”であれば、すなわち浮遊ゲートに電子が蓄積中で
なければソース・ドレイン間が導通する。また、選択メ
モリセルM12に保持中の2値信号が“0”であれば、す
なわち浮遊ゲートに電子が蓄積中であればソース・ドレ
イン間が非導通となる。なお、選択メモリセルM12が属
するメモリセル群MG1内の他の全てのメモリセル
M11,M13〜M1nは、制御ゲートとチャネル領域間に+
5voltの電圧が印加されるため、浮遊ゲートの帯電状態
に無関係に全て導通する。この選択メモリセルM12の導
通/非導通に伴う電流の変化が出力線OTとセンスアン
プSAを介して読取られる。[0024] The word line W2 and the sub-bit line b1 selection are arranged at the intersection of the memory cell M 12 (first conductive semiconductor layer 11 1), the binary signal being held at "1" If there is, that is, unless electrons are being accumulated in the floating gate, conduction between the source and the drain is established. The selection if the binary signal being held in the memory cell M 12 is "0", ie electrons in the floating gate between the source and the drain as long as during the accumulation becomes nonconductive. Incidentally, all of the other memory cells M 11, M 13 ~M 1n in the memory cell group MG1 which the selected memory cell M 12 belongs, between the control gate and the channel region +
Since a voltage of 5 volts is applied, all conduction is performed regardless of the charged state of the floating gate. Change in current due to the conduction / non-conduction of the selected memory cell M 12 is read via the output line OT and the sense amplifier SA.
【0025】図2に示すように、図1に示した構成の8
個のメモリブロックMP1〜MP8がワード線W1〜W
nの延長方向に配列されていることから、各メモリブロ
ックについて書込み/読出し対象のメモリセルを1個ず
つ選択することにより、各メモリブロック内で同一位置
を占める8個のメモリセルに1バイトの並列データが同
時に書込まれ、これら8個のメモリセルから1バイトの
並列データが同時に読出される。As shown in FIG. 2, the 8 of the configuration shown in FIG.
Memory blocks MP1 to MP8 are connected to word lines W1 to W
n, the memory cells to be written / read are selected one by one for each memory block, so that eight memory cells occupying the same position in each memory block have one byte. Parallel data is simultaneously written, and one byte of parallel data is simultaneously read from these eight memory cells.
【0026】図6は、図1に等価回路で示した本実施例
の不揮発性半導体記憶装置を構成するメモリブロックの
平面図であり、図7は図6のAーA’断面図、図8は図
6のBーB’断面図である。まず,図6の平面図を参照
すれば、この不揮発性半導体記憶装置では、行方向に配
列されたn個の不揮発性のメモリセルから成るm個のメ
モリセル群MG1,MG2・・・MGmが、列方向にm
個配列されることによりメモリセルM11〜Mmnが二次元
的に配列されたメモリブロックが形成されている。FIG. 6 is a plan view of a memory block constituting the nonvolatile semiconductor memory device of the present embodiment shown in FIG. 1 as an equivalent circuit. FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. FIG. 7 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. First, referring to the plan view of FIG. 6, in this nonvolatile semiconductor memory device, m memory cell groups MG1, MG2,..., MGm each composed of n nonvolatile memory cells arranged in the row direction are provided. , M in the column direction
Memory cells M 11 ~M mn are two-dimensionally arranged memory block is formed by being number sequence.
【0027】メモリセル群MG1,MG2・・・MGm
のそれぞれに属するn個のメモリセルは、メモリセル群
MG2内のn個のメモリセルM21,M22,M23・・・・
M2nで代表して、図7の断面図に示すように、いわゆる
n+ 型拡散層13から成るソース領域を一方の隣接メモ
リセルのドレイン領域と共有すると共に、同じくn+型
拡散層13から成るドレイン領域を他方の隣接メモリセ
ルのソース領域と共有することにより相互に直列接続さ
れている。一端のメモリセルM21のドレイン領域は、埋
め込みタングステンプラグ16を介して対応の副ビット
線b2に接続されると共に、他端のメモリセルM2nのソ
ース領域は埋め込みタングステンプラグ17を介してメ
モリセル群に共通の出力線OTに接続されている。The memory cell groups MG1, MG2,.
Are the memory cells M 21 , M 22 , M 23 ... Of the memory cell group MG2.
M 2n , as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, a source region including a so-called n + -type diffusion layer 13 is shared with a drain region of one adjacent memory cell, and the n + -type diffusion layer 13 Are connected in series by sharing the drain region with the source region of the other adjacent memory cell. Drain region of one end of the memory cell M 21 is embedded through the tungsten plug 16 is connected to a corresponding sub-bit line b2, the memory cell source regions of the memory cell M 2n of the other end through a buried tungsten plug 17 It is connected to an output line OT common to the groups.
【0028】さらに、図7を参照すれば、各メモリセル
のソース領域とドレイン領域の上方には、トンネル酸化
膜と称される 10 nm程度の膜厚の第1ゲート酸化膜が
形成され、その上にn+ 型にドープされた多結晶シリコ
ン層から成る膜厚約 150nmの浮遊ゲートFGが形成さ
れている。さらに、この浮遊ゲートFGの上にシリコン
酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層構造か
ら成る第2ゲート絶縁膜(約 20 nmの酸化膜換算の膜
厚)が形成され、その上にn+ 型にドープされた約 300
nmの膜厚の多結晶シリコン層から成る制御ゲートCG
が形成されている。このように、各メモリセルは、nチ
ャネルフローティングゲート型のEEPROM構造を呈
している。Further, referring to FIG. 7, a first gate oxide film having a thickness of about 10 nm called a tunnel oxide film is formed above the source region and the drain region of each memory cell. An about 150 nm-thick floating gate FG made of an n + -doped polycrystalline silicon layer is formed thereon. Further, on the floating gate FG, a second gate insulating film having a stacked structure of a silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film (an oxide film equivalent thickness of about 20 nm) is formed. + About 300 type doped
control gate CG made of a polycrystalline silicon layer having a thickness of 10 nm
Are formed. Thus, each memory cell has an n-channel floating gate type EEPROM structure.
【0029】図8の断面図に最も良く示されているよう
に、メモリセル群MG1,MG2・・・MGmのそれぞ
れを表面に形成するp型シリコン層111 ,112 ・・
・11m は、n型の高抵抗シリコン基板10上に列方向
に等間隔で離間すると共に互いに平行に行方向に延長さ
れる素子分離絶縁層121 、122 ・・・12m+1 によ
って、列方向には互いに分離されながら行方向に延長さ
れている。p型シリコン層111 ,112 ・・・11m
のそれぞれは、p型シリコン層112 で代表して図6に
示すように、p+ 型のコンタクト層14と埋め込みタン
グステンプラグ15とを介して主ビット線のB1,B2
・・・Bmの一つに接続されることにより、対応のビッ
ト線を介して互いに独立に電位が制御できるようになっ
ている。As best shown in the cross-sectional view of FIG. 8, the p-type silicon layers 11 1 , 11 2 ,... Forming the respective memory cell groups MG1, MG2,.
11 m is separated by element isolation insulating layers 12 1 , 12 2, ..., 12 m + 1 that are equally spaced in the column direction and extend in the row direction in parallel with each other on the n-type high-resistance silicon substrate 10. Are extended in the row direction while being separated from each other in the column direction. p-type silicon layers 11 1 , 11 2 ... 11 m
Each, p-type silicon layer 11 2 in a representative as shown in FIG. 6, p + B1 type contact layer 14 and the buried tungsten plug 15 via the main bit line, B2
.. Bm, the potentials can be controlled independently of each other via corresponding bit lines.
【0030】図7を参照すれば、直列接続されたメモリ
セル群の一端に位置するメモリセルM2nのソース領域を
形成するn+ 型拡散層13と、p+ 型コンタクト層14
との間に、両者を遮蔽するためのシールドゲート18が
形成されている。このシールドゲート18は、浮遊ゲー
トFGと制御ゲートCGとの間を短絡すると共にこのゲ
ートの電位を基準電位に固定した構造となっている。同
様の構造のシールドゲート19が、メモリセル群の他端
に位置するメモリセルM21のドレイン領域を形成するn
+ 型拡散層13の外側にも形成されている。さらに、ワ
ード線W3で代表して図7に示すように、メモリセル群
MG1,MG2・・・MGmのそれぞれにおいて同一行
に位置するメモリセル(ワード線W3についてはメモリ
セルM13,M23,M33・・・・Mm3)の制御ゲートCG
は、行方向には互いに分離されて列方向に延長される複
数のワード線の一つに接続されている。Referring to FIG. 7, an n + type diffusion layer 13 forming a source region of a memory cell M 2n located at one end of a memory cell group connected in series, and a p + type contact layer 14
Between them, a shield gate 18 for shielding both is formed. This shield gate 18 has a structure in which the floating gate FG and the control gate CG are short-circuited and the potential of this gate is fixed to a reference potential. Shield gate 19 of similar structure to form a drain region of the memory cell M 21 located at the other end of the memory cell group n
It is also formed outside the + type diffusion layer 13. Furthermore, as shown in FIG. 7 as a representative word line W3, the memory cell group MG1, MG2 memory cell M 13 is the memory cell (word line W3 located in the same row in each of · · · MGm, M 23, M control gate CG of the 33 ···· M m3)
Are connected to one of a plurality of word lines that are separated from each other in the row direction and extend in the column direction.
【0031】上述のように、本発明の一つの特徴は、従
来のNAND構造に相当するメモリセル群を表面に形成
する第1導電型の半導体層を列方向に分離して形成する
ことにある。この列方向に分離された第1導電型のシリ
コン層を形成する手法は、他の適宜なものであってもよ
い。例えば、図9の断面図に示すように、埋め込み酸化
膜12a上に第1導電型のシリコン層を形成したのち、
この埋め込み酸化膜に達する深さの素子分離絶縁膜12
1 〜12m を形成するような、SOI構造としてもよ
い。As described above, one feature of the present invention resides in that the first conductivity type semiconductor layer forming the memory cell group corresponding to the conventional NAND structure on the surface is formed separately in the column direction. . The method of forming the first conductivity type silicon layer separated in the column direction may be any other appropriate method. For example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9, after forming a first conductivity type silicon layer on the buried oxide film 12a,
The element isolation insulating film 12 has a depth reaching the buried oxide film.
An SOI structure that forms 1 to 12 m may be used.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の不
揮発性半導体記憶装置によれば、従来のNAND型と概
略同一の構成のメモリセル群を、個々に電位制御が可能
な分離された第1導電型の半導体層上に形成する構成で
あるため、NAND型と同等の高集積密度のもとにNO
R型と同様のランダムアクセスが可能となり、高集積化
と高速化を共に実現できるという効果が奏される。As described above in detail, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a memory cell group having substantially the same configuration as that of the conventional NAND type is separated so that the potential can be individually controlled. Since the structure is formed on the semiconductor layer of the first conductivity type, the NO.
The same random access as that of the R type can be performed, and the effect of realizing both high integration and high speed can be achieved.
【0033】また、本発明の不揮発性半導体装置では、
浮遊ゲートとの間トンネリングが広いチャネル領域から
行われる構成であるから、従来のNAND型のもののよ
うにチャネリングがドレイン/ソース領域に偏在してト
ンネル酸化膜が劣化することがなくなり、高信頼化と長
寿命化が実現されるという効果も奏される。Further, in the nonvolatile semiconductor device of the present invention,
Since the tunneling between the floating gate and the floating gate is performed from the wide channel region, the tunneling is not localized in the drain / source region and the tunnel oxide film is not deteriorated as in the conventional NAND type. The effect of prolonging the life is also achieved.
【図1】本発明の一実施例の不揮発性半導体記憶装置を
構成するメモリブロックの構成を等価回路によって示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a memory block constituting a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention by an equivalent circuit.
【図2】図1のメモリブロックをワード線方向に8個配
列することにより構成される本発明の一実施例の不揮発
性半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, which is configured by arranging eight memory blocks in FIG. 1 in a word line direction.
【図3】上記実施例の不揮発性半導体記憶装置の消去動
作を説明するための等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining an erasing operation of the nonvolatile semiconductor memory device of the embodiment.
【図4】上記実施例の不揮発性半導体記憶装置の書込み
動作を説明するための等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram for explaining a write operation of the nonvolatile semiconductor memory device of the embodiment.
【図5】上記実施例の不揮発性半導体記憶装置の読出し
動作を説明するための等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the embodiment.
【図6】図1に等価回路で示したメモリブロックの主要
部の構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a main part of a memory block shown by an equivalent circuit in FIG. 1;
【図7】図6のAーA’断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
【図8】図6のBーB’断面図である。8 is a sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
【図9】図6乃至8に示したメモリブロックの他の構成
の一例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of another configuration of the memory block shown in FIGS. 6 to 8;
【図10】各メモリセルのチャネル上に形成される浮遊ゲ
ートと制御ゲートの積層構造の等価回路図である。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a stacked structure of a floating gate and a control gate formed on a channel of each memory cell.
MG1 〜MGm メモリセル群 M11 〜Mmn メモリセル 111 〜11m 第1導電型の半導体層 B1〜Bm 主ビット線 b1〜bm 副ビット線 W1〜Wn ワード線 OT 出力線 SA センスアンプ MB1 〜MB8 メモリブロックMG1 ~MGm memory cell group M 11 ~Mmn memory cell 11 1 to 11 m first conductive type semiconductor layer B1~Bm main bit line b1~bm sub bit lines W 1 wn word line OT output lines SA the sense amplifier MB1 ~ MB8 memory block
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/792 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 G11C 16/04 G11C 16/06 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 29/792 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 G11C 16/04 G11C 16/06 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792
Claims (4)
型のソース領域及びドレイン領域が形成され、これらの
ソース領域とドレイン領域との間にチャネル領域が形成
され、このチャネル領域の上方に絶縁層を介在させなが
ら浮遊ゲートと制御ゲートとが形成されることにより、
浮遊ゲートの帯電状態に応じた1ビットの情報を保持す
る不揮発性のメモリセルが形成され、このメモリセルが
行方向に複数配列されることによりメモリセル群が形成
され、各メモリセル群が列方向に複数配列されることに
より前記各メモリセルが二次元的に配列されたメモリブ
ロックが形成され、さらに、各メモリブロックが前記列
方向に所定個数配列されることにより各メモリブロック
内の同一行と同一列の交差箇所に位置するメモリセルに
よって同時に読出し/書込みされる所定ビット数の並列
データが保持される不揮発性半導体記憶装置であって、 前記各メモリブロック内の各メモリセル群を構成する各
メモリセルは、前記ソース領域を一方の隣接メモリセル
のドレイン領域と共有しかつ前記ドレイン領域を他方の
隣接メモリセルのソース領域と共有することにより相互
に直列接続される共に、両端のメモリセルがそれぞれ出
力線と複数の副ビット線の一つとに接続され、 前記各メモリブロック内の各メモリセル群が表面に形成
される第1導電型の半導体層は、列方向には複数分離さ
れた状態で行方向に延長されて複数の主ビット線の一つ
に接続され、 前記各メモリブロック内の各メモリセル群内の同一行の
各メモリセルの制御ゲートは、列方向に延長される複数
のワード線の一つに接続されると共に、 前記各メモリブロック内の消去対象のメモリセルを前記
主ビット線と前記ワード線との組合せによって選択する
ことにより各線の交差箇所に位置する選択メモリセルに
ついては前記チャネル領域との間のトンネリングにより
浮遊ゲートの帯電状態を制御する消去手段と、 前記各メモリブロック内の書込み対象のメモリセルを前
記主ビット線の一つと前記ワード線の一つとの組合せに
よって選択することにより各線の交差箇所に位置する選
択メモリセルについては前記チャネル領域との間のトン
ネリングにより浮遊ゲートの帯電状態を制御する書込み
手段と、 前記各メモリブロック内の読出し対象のメモリセルを前
記副ビット線の一つと前記ワード線の一つとの組合せに
よって選択する読出し手段とを備えたことを特徴とする
不揮発性半導体記憶装置。A source region and a drain region of a second conductivity type are formed on a surface of a semiconductor layer of a first conductivity type; and a channel region is formed between the source and drain regions. The floating gate and control gate are formed with an insulating layer interposed above
Non-volatile memory cells that hold 1-bit information according to the state of charge of the floating gate are formed, and a plurality of memory cells are arranged in a row direction to form a memory cell group. A plurality of memory blocks are arranged in the same direction to form a memory block in which each of the memory cells is two-dimensionally arranged. Further, a predetermined number of each memory block are arranged in the column direction to form the same row in each memory block. A nonvolatile semiconductor memory device in which parallel data of a predetermined number of bits simultaneously read / written by memory cells positioned at the intersection of the same column is held, and constitutes each memory cell group in each memory block. Each memory cell shares the source region with the drain region of one adjacent memory cell and shares the drain region of the other adjacent memory cell. The memory cells at both ends are connected to an output line and one of a plurality of sub-bit lines, respectively, and are connected to each other in series by sharing with the source region, and each memory cell group in each memory block is formed on the surface. The semiconductor layer of the first conductivity type is extended in the row direction while being separated in the column direction and connected to one of the plurality of main bit lines, in each of the memory cell groups in each of the memory blocks. The control gate of each memory cell in the same row is connected to one of a plurality of word lines extending in the column direction, and a memory cell to be erased in each memory block is connected to the main bit line and the word. Erasing means for controlling the state of charge of the floating gate by tunneling between the channel region and a selected memory cell located at the intersection of each line by selecting by a combination with a line; By selecting a memory cell to be written in each of the memory blocks by a combination of one of the main bit lines and one of the word lines, a selected memory cell located at an intersection of each line is connected to the channel region. Writing means for controlling the charging state of the floating gate by tunneling; and reading means for selecting a memory cell to be read in each of the memory blocks by a combination of one of the sub-bit lines and one of the word lines. A nonvolatile semiconductor memory device.
ビット線とワード線のそれぞれにはほぼ等しい絶対値の
逆極性の電位が与えられることを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。2. The non-volatile memory according to claim 1, wherein a main bit line and a word line connected to the memory cell selected by the erasing means are supplied with substantially equal potentials of opposite polarities. Semiconductor storage device.
主ビット線とワード線のそれぞれには、ほぼ等しい絶対
値の逆極性の電位が与えられることを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。3. The non-volatile memory according to claim 1, wherein a main bit line and a word line connected to the memory cell selected by said writing means are supplied with substantially equal potentials of opposite polarities of absolute values. Semiconductor memory device.
副ビット線とワード線の一方には接地電位が与えられる
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a ground potential is applied to one of a sub-bit line and a word line connected to the memory cell selected by the read means.
Priority Applications (2)
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