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JP3580726B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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JP3580726B2 JP13099099A JP13099099A JP3580726B2 JP 3580726 B2 JP3580726 B2 JP 3580726B2 JP 13099099 A JP13099099 A JP 13099099A JP 13099099 A JP13099099 A JP 13099099A JP 3580726 B2 JP3580726 B2 JP 3580726B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に消去ベリファイ機能を有する不揮発性半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の不揮発性半導体記憶装置の進歩は著しく、低消費電力化が進んでいる。その不揮発性半導体記憶装置の一例が、IEEE Technical Dig.of IEDM,pp.921,1994に記載されている。
【0003】
図5は、従来の不揮発性半導体記憶装置の要部ブロック図である。
1は、ウェルで、2は、データを記憶する複数のメモリセルがウェル1内にマトリクス状に形成されたメインアレイ、3は、マトリクス状のメモリアレイの行を選択する行選択回路、4は、マトリクス状のメモリアレイの列を選択する列選択回路、5(5−1〜5−k)は、それぞれ前記1〜4の構成要素を備えたブロックである。6は、前記ブロック5のうち、所定のブロックを選択するブロック選択回路、7は、ブロック5(5−1〜5−k)のウェル1に電位を印加する電源である。
【0004】
図6は、図5におけるブロック5の内部構成図である。
ウェル1内には、メモリセルM(M00,M10,…,Mnm)が、(n+1)行(m+1)列のマトリクス状に形成されている。メモリセル(Mij)のソース電圧は、ビット線BLjから供給され、ドレイン電圧は、ビット線MBLj+1から供給される。
【0005】
そして、ゲート電位は、ワード線WL(WL0〜WLn)から供給される。ワード線WL0〜WLnは、行選択回路3により選択可能であり、ビット線BL(BL0〜BLm)については、ブロック選択回路6からのSG0で選択された所定のブロックのトランジスタT(T00〜T0m)により、メモリセルM(M00〜Mnm)のソースに、ビット線BL(BL0〜BLm)の電圧が印加されることで選択される。また、ウェル1は、1ブロックで共通になっている。1ブロックのメモリアレイ構成は、(n+1)本のワード線WL0〜WLn,(m+1)本のビット線BL0〜BLmで選択される(n+1)×(m+1)個のメモリセルM00〜Mnmからなっている。
そして、メモリセルM(M00〜Mnm)のビット線BL(BL0〜BLm)方向に、データラッチ兼センス回路11及び出力バッファ12が接続されている。
図7乃至図9は、不揮発性半導体記憶装置の消去(イレイス)、書き込み(プログラム)、及び消去確認(消去ベリファイ)の各動作原理を説明する図である。
図7は、不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの消去動作現象を説明する図である。
メモリセルのデータの消去は、すなわちメモリセルの閾値を高くする動作においては、ウェル(WELL)の電位(−8V)と、ソースの電位(−8V)と、ドレインの電位(−8V)と、ゲートの電位(10V)で作られる電位差(18V)によって、浮遊ゲート(FG)に電子が注入されることにより行われる。
【0006】
図8は、メモリセルの消去後の消去ベリファイ動作の現象を説明する図である。
消去ベリファイ動作は、ウェル(WELL)の電位(0V)と、ソース電位(1V)と、ドレイン電位(0V)と、ゲートの電位(3V)により、消去が不十分でメモリセルの閾値が十分に高くなっていないと、ソース−ドレイン間にチャネルが形成され電流が流れることで消去不十分と判断され、さらに消去動作に入り、消去完了まで、これが繰り返される。
【0007】
図9は、メモリセルの書き込み動作時の現象を説明する図である。
書き込み動作は、ウェル(WELL)の電位(0V)と、ソースの電位(5V)と、ドレインの電位(フロート)と、ゲートの電位(−9V)により形成される電位差(14V)によって、浮遊ゲートFGからソースに電子が引き抜かれることにより行われる。
【0008】
図10は、この従来の不揮発性半導体記憶装置の消去動作と消去ベリファイ動作における各部電位のタイミングチャートである。
メモリセルのデータ消去時、すなわちメモリセルの閾値を高くする動作においては、ウェルの電位(−8V)、ソースの電位(−8V)、ドレインの電位(−8V)、ゲートの電位(10V)がそれぞれ印加され、これらの電位で作られる電位差(18V)により、浮遊ゲート(FG)に電子が注入され、データが消去される。
消去ベリファイ時には、ウェルの電位(0V)、ソース電位(1V)、ドレイン電位(0V)、ゲートの電位(3V)が印加されるが、メモリセルの閾値が十分に高くないとチャネルが形成され、ソース−ドレイン間に電流が流れ、この電流を検出することで消去不十分と判断され、さらに消去動作に入り、消去完了まで、これが繰り返される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の不揮発性半導体記憶装置では、携帯用デバイスの進化などで、低消費電力化が一層要求されてきており、上記従来技術では、消去不十分と判断された時、ウェルの電位は、−8V(消去時)と0V(消去ベリファイ時)を繰り返し電源から供給することになるため、消費電力が大きくなるという問題があった。
本発明の目的は、消費電力を押さえることが出来る消去ベリファイ動作が可能な不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の不揮発性半導体記憶装置は、ウェル内に、データを記憶する複数のメモリセルがマトリクス状に形成された複数の消去ブロックを構成するメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイのビット線を選択する列選択手段と、前記メモリセルアレイのビット線方向に設けられたセンス動作及び書換え動作を行うデータラッチ兼センス手段と、前記メモリセルアレイのワード線を選択する行選択手段と、前記ウェルに接続された補助キャパシタからなり、選択された前記メモリセルにデータを書き込む第1の動作と、選択された前記消去ブロックを消去する第2の動作と、前記消去動作後のメモリセルの消去確認する第3の消去ベリファイ動作の各機能を備え、最初の消去動作で供給した前記メモリセルのウェル電圧を一旦、前記補助キャパシタへ格納し、2度目以降の消去動作時には、前記補助キャパシタからもウェル電圧の補助供給を行うようにしたものである。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置における前記メモリセルアレイを、EEPROMのメモリセルアレイとしたものである。
請求項3の発明は、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置における前記消去ブロックを、各ブロック毎にウェルが形成されているようにしたものである。
請求項4の発明は、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置において、複数の前記消去ブロックのうち、所定のブロックを選択するためのブロック選択回路を、さらに設けたものである。
請求項5の発明は、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記ウェルと前記補助キャパシタとの間に、スイッチングトランジスタを設けたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
(実施例)
図1は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施例を示すブロック図である。なお、図5における従来の不揮発性半導体記憶装置の構成要素と共通のものは同じ符号を付してある。
本実施例は、ウェル1,メインアレイ2、行選択回路3、列選択回路4、ブロック5、ブロック選択回路6、電源7は、従来の不揮発性半導体記憶装置と同じで、さらに補助キャパシタ8を付加し、ウェル1と電源7の間に、スイッチングトランジスタ(ST)9、ウェル1と前記補助キャパシタ8との間に、スイッチングトランジスタ(ST)10を設けた点が相違している。スイッチングトランジスタ(ST)9は、消去時にウェルの電圧を−8Vにするためのものであり、スイッチングトランジスタ(ST)10は、消去終了後、ウェル1の電圧を補助キャパシタ8に格納するためのスイッチングトランジスタである。
図2は、補助キャパシタ8近傍の回路図である。
また、本実施例のブロック5内のメモリセルのメインアレイ2の構成は、図6に記載されたものと同一である。
【0013】
図3は、本実施例に係る不揮発性半導体記憶装置の動作時に印加される電圧の大きさを示し、図4は、その時に印加される電圧のタイムチャート図である。
次に、図3及び図4を参照して、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。
まず、メモリセルの消去について、選択されるメモリセルMは、1ブロック分であり、ブロック選択回路6によって選択されたブロック5におけるすべてのワード線WL(WL0〜WLn)が、行選択回路3により選択され、ビット線の選択についても、すべてのビット線BL(BL0〜BLm)が、列選択回路4により選択され、ウェル1には、電源7からウェル電圧Vwell(=Vers)が印加される。
【0014】
このとき印加される各電圧は、図3に示すように、ワード線WL(WL0〜WLm)には、10Vが印加され、ビット線BL(BL0〜BLn)、及びウェル1には、−8Vが印加される。これにより、メモリセルの浮遊ゲートFGには、ワード線WL(WL0〜WLm)とビット線BL(BL0〜BLn)、ウェル1間で、
10V−(−8V)=18V
の電位差が生じ、電子が浮遊ゲートFGに注入され、閾値が上昇することで消去となる。
【0015】
この消去動作後、スイッチングトランジスタ9をOFF(eraseset=L)とし、スイッチングトランジスタ10をON(eraseset2=H)として、消去時にウェル1にチャージした−8Vの電荷をディスチャージし、補助キャパシタ8にチャージする。このとき、ウェルの電圧Vwellと補助キャパシタ8にチャージされる電圧Vcは、図4の示すごとく−8(V)になる。−8(V)は、前記消去時に、ウェル1にチャージされた電荷が、補助キャパシタ8へ流れ、平衡する電圧である。
【0016】
その後、スイッチングトランジスタ9をON(eraseset1=H)、スイッチングトランジスタ10をOFF(eraseset2=L)して、ウェル1に、電源7から消去ベリファイ動作の0Vを供給する。
メモリセルMの消去ベリファイは、前記消去後に、ワード線WL(WL0〜WLn)毎に行う。選択されたワード線WLiには、図3に示すように、3Vが印加される。図4に例示するように、例えば、ワード線WL0が選択されたときは、メモリセルM00のビット線BL0には1V、ビット線BL1には0Vが印加され、ウェル1には0Vが印加される。
【0017】
消去動作後、メモリセルM00の閾値が、充分に高くなっているとき、すなわち消去完了の場合には、メモリセルM00には、チャネルが形成されないので、電流が流れず、これが、図6のデータラッチ兼センス回路11のセンス回路部で検知される。
そして、消去動作後、メモリセルM00の閾値が、充分に高くなっていないとき、すなわち消去不十分の場合には、メモリセルM00のソース−ドレイン間には、チャネルが形成され、電流が流れる。これが、前記センス回路部で検知されると、再び消去の動作に入る。
【0018】
この2度目の消去に入る際、ウェル1に供給する電圧は、図4のタイムチャートで示すとおり、
まず、スイッチングトランジスタ9をOFF(eraseset1=L)、スイッチングトランジスタ10をON(eraseset2=H)として、補助キャパシタ8よりチャージを行う。そのとき、前記1度目の消去後に補助キャパシタ8に蓄えられた電荷が、再びウェル1にチャージされ、ウェル1の電圧(Vwell)は、補助キャパシタ8の電圧(Vc)−8(V)に向かって減少する。
【0019】
その際、電荷量が、補助キャパシタ8の容量分だけ少なくなるため、ウェルの電圧(Vwell)は、図4に示されるように−8Vには到達しない。
その後、スイッチングトランジスタ9をON(eraseset1=H)、スイッチングトランジスタ10をOFF(eraseset2=L)として、電源7より、ウェル1の電圧(Vwell)が−8Vとなるのに必要な不足分をチャージする。
これは、データラッチ兼センス回路11のセンス回路部で消去完了の検知がされるまで繰り返される。このように複数回、これらの動作を繰り返す際に、前記補助キャパシタ8からのチャージの分だけ、ウェル1に供給する電源7からの消費電力を抑えることが出来る。
【0020】
また、上記実施例では、不揮発性半導体記憶装置としてEEPROMについて説明したが、これに限らず、あらゆるメモリにこの発明を適用してもよいことは明らかである。
【0021】
【発明の効果】
本発明の不揮発性半導体記憶装置によれば、消去時、ワード線を選択する行選択回路は、すべてのワード線を選択し、10Vの電圧を印加し、ビット線を選択する列選択回路は、すべてのビット線を選択し、−8Vを印加し、メモリセルのウェルには−8V印加する。
そして、この消去動作後の消去ベリファイ時に、行選択回路は、選択された所定のワード線に3V印加し、列選択回路は、選択された所定のビット線のソース側に1V、ドレイン側に0Vを印加する。この際、メモリセルのウェルには前記消去動作で印加した−8Vを別途設けた補助キャパシタへチャージする。この補助キャパシタは、上記メモリセルのウェルと同程度の容量のものとすることで、チャージする電荷量は両分される。そして、次の消去動作で、通常チャージする電源と同時に、この補助キャパシタからメモリセルのウェルに−8Vを供給することで電源からのチャージは減少できる。
【0022】
以上のとおり、消去ベリファイ動作において、複数回にわたる消去時、一度目の消去で、ワード線を選択する行選択回路は、すべてのワード線に10Vを印加し、ビット線を選択する列選択回路は、すべてのビット線に−8Vを印加し、メモリセルのウェルには−8Vを印加し、そのウェルに供給した電圧をウェルに接続した補助キャパシタへ保持しておき、2度目からの消去において、この補助キャパシタからウェルへの印加を行うことで、電源からの印加による消費電力が低減できる。
【0023】
また、不揮発性半導体記憶装置におけるメモリセルアレイが電気的書換え可能なフラッシュメモリの場合、書換え回数が増加すると酸化膜の劣化などで、消去時の閾値は、期待値よりずれる可能性が高まり、消去ベリファイ動作が増えるので、本発明を適用することによって、消費電力の低減がさらに有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施例のブロック図である。
【図2】図1における補助キャパシタ近傍の回路図である。
【図3】図1における不揮発性半導体記憶装置の各動作時にメモリセルに印加される電圧の大きさを示した図である。
【図4】図1における不揮発性半導体記憶装置の動作時の各部の電圧のタイムチャート図である。
【図5】従来の不揮発性半導体記憶装置の概要を示すブロック図である。
【図6】図5におけるブロックの内部構成を示す図である。
【図7】不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの消去動作時の状態を示す図である。
【図8】不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの消去ベリファイ動作時の状態を示す図である。
【図9】不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの書き込み動作時の状態を示す図である。
【図10】図5の不揮発性半導体記憶装置の動作時の各部の電圧のタイムチャート図である。
【符号の説明】
1…ウェル、2…メインアレイ、3…行選択回路、4…列選択回路、5−1〜5−k…ブロック、6…ブロック選択回路、7…電源、8…補助キャパシタ、9,10…スイッチングトランジスタ、11…データラッチ兼センス回路、12…出力バッファ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly, to a nonvolatile semiconductor memory device having an erase verify function.
[0002]
[Prior art]
In recent years, nonvolatile semiconductor memory devices have made remarkable progress, and power consumption has been reduced. An example of the nonvolatile semiconductor memory device is IEEE Technical Dig. of IEDM, pp. 921, 1994.
[0003]
FIG. 5 is a main block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.
1 is a well, 2 is a main array in which a plurality of memory cells for storing data are formed in a matrix in the well 1, 3 is a row selection circuit for selecting a row of the memory array in a matrix, 4 is , A column selection circuit for selecting a column of the memory array in a matrix, and 5 (5-1 to 5-k) are blocks including the above-described components 1 to 4, respectively. Reference numeral 6 denotes a block selection circuit for selecting a predetermined block from the blocks 5, and reference numeral 7 denotes a power supply for applying a potential to the well 1 of the block 5 (5-1 to 5-k).
[0004]
FIG. 6 is an internal configuration diagram of the block 5 in FIG.
In the well 1, memory cells M (M00, M10,..., Mnm) are formed in a matrix of (n + 1) rows and (m + 1) columns. The source voltage of the memory cell (Mij) is supplied from the bit line BLj, and the drain voltage is supplied from the bit line MBLj + 1.
[0005]
Then, the gate potential is supplied from the word lines WL (WL0 to WLn). The word lines WL0 to WLn can be selected by the row selection circuit 3. For the bit lines BL (BL0 to BLm), transistors T (T00 to T0m) of a predetermined block selected by SG0 from the block selection circuit 6. Thereby, the source of the memory cell M (M00 to Mnm) is selected by applying the voltage of the bit line BL (BL0 to BLm). The well 1 is common to one block. The memory array configuration of one block includes (n + 1) × (m + 1) memory cells M00 to Mnm selected by (n + 1) word lines WL0 to WLn and (m + 1) bit lines BL0 to BLm. I have.
The data latch / sense circuit 11 and the output buffer 12 are connected in the direction of the bit line BL (BL0 to BLm) of the memory cell M (M00 to Mnm).
FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining the operating principles of erasing (erasing), writing (program), and erasing confirmation (erasing verify) of the nonvolatile semiconductor memory device.
FIG. 7 is a diagram illustrating an erase operation phenomenon of a memory cell of a nonvolatile semiconductor memory device.
In erasing the data of the memory cell, that is, in the operation of increasing the threshold value of the memory cell, the well (WELL) potential (−8 V), the source potential (−8 V), the drain potential (−8 V), This is performed by injecting electrons into the floating gate (FG) by a potential difference (18 V) created by the gate potential (10 V).
[0006]
FIG. 8 is a diagram for explaining a phenomenon of an erase verify operation after erasing a memory cell.
The erase verify operation is based on the well (WELL) potential (0 V), the source potential (1 V), the drain potential (0 V), and the gate potential (3 V). If the height is not high, a channel is formed between the source and the drain, and a current flows, so that it is determined that the erasure is insufficient. Further, the erasure operation is started, and this is repeated until the erasure is completed.
[0007]
FIG. 9 is a diagram illustrating a phenomenon during a write operation of a memory cell.
The write operation is performed by a potential difference (14 V) formed by the potential (0 V) of the well (WELL), the potential of the source (5 V), the potential of the drain (float), and the potential of the gate (-9 V). This is performed by extracting electrons from the FG to the source.
[0008]
FIG. 10 is a timing chart of the potentials of respective parts in the erase operation and the erase verify operation of the conventional nonvolatile semiconductor memory device.
When data is erased from the memory cell, that is, in the operation of increasing the threshold value of the memory cell, the well potential (−8 V), the source potential (−8 V), the drain potential (−8 V), and the gate potential (10 V) are set. Electrons are injected into the floating gate (FG) by a potential difference (18 V) created by these potentials and applied to the data, thereby erasing data.
At the time of erase verification, a well potential (0 V), a source potential (1 V), a drain potential (0 V), and a gate potential (3 V) are applied. If the threshold value of the memory cell is not sufficiently high, a channel is formed. A current flows between the source and the drain, and by detecting this current, it is determined that the erasure is insufficient. Further, the erasure operation is started, and this is repeated until the erasure is completed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in nonvolatile semiconductor memory devices in recent years, further reduction in power consumption has been demanded due to the evolution of portable devices and the like. In the above-described conventional technology, when it is determined that erasing is insufficient, the potential of a well becomes Since -8 V (at the time of erasing) and 0 V (at the time of erasing verification) are repeatedly supplied from the power supply, there is a problem that power consumption increases.
An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of performing an erase verify operation capable of suppressing power consumption.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a memory cell array constituting a plurality of erase blocks in which a plurality of memory cells for storing data are formed in a matrix in a well, and a bit line of the memory cell array are formed. A column selecting means for selecting, a data latching and sensing means for performing a sensing operation and a rewriting operation provided in a bit line direction of the memory cell array, a row selecting means for selecting a word line of the memory cell array, and a connection to the well A first operation of writing data to the selected memory cell, a second operation of erasing the selected erasure block, and a erasing confirmation of the memory cell after the erasing operation. 3 and each function of the erase verify operation, and the well voltage of the memory cell supplied in the first erase operation is temporarily Storing the auxiliary capacitor, in the erasing operation of the second and subsequent, in which to perform an auxiliary supply of well voltage from the auxiliary capacitor.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect, the memory cell array is a memory cell array of an EEPROM.
According to a third aspect of the present invention, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect, the erase block has a well formed for each block.
According to a fourth aspect of the present invention, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect, a block selection circuit for selecting a predetermined block from among the plurality of erase blocks is further provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect, a switching transistor is provided between the well and the auxiliary capacitor.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example)
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. Components common to those of the conventional nonvolatile semiconductor memory device in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
In this embodiment, the well 1, the main array 2, the row selection circuit 3, the column selection circuit 4, the block 5, the block selection circuit 6, and the power supply 7 are the same as those of the conventional nonvolatile semiconductor memory device. In addition, the difference is that a switching transistor (ST) 9 is provided between the well 1 and the power supply 7 and a switching transistor (ST) 10 is provided between the well 1 and the auxiliary capacitor 8. The switching transistor (ST) 9 is for setting the voltage of the well to -8 V at the time of erasing, and the switching transistor (ST) 10 is for switching the voltage of the well 1 to be stored in the auxiliary capacitor 8 after erasing. It is a transistor.
FIG. 2 is a circuit diagram near the auxiliary capacitor 8.
Further, the configuration of the main array 2 of the memory cells in the block 5 of the present embodiment is the same as that shown in FIG.
[0013]
FIG. 3 shows the magnitude of the voltage applied during the operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment, and FIG. 4 is a time chart of the voltage applied at that time.
Next, an operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, regarding the erasing of the memory cells, the memory cells M to be selected correspond to one block, and all the word lines WL (WL0 to WLn) in the block 5 selected by the block selection circuit 6 are connected by the row selection circuit 3. As for the selection of bit lines, all the bit lines BL (BL0 to BLm) are selected by the column selection circuit 4, and the well 1 is supplied with the well voltage Vwell (= Vers) from the power supply 7.
[0014]
As shown in FIG. 3, 10 V is applied to the word lines WL (WL0 to WLm), and -8 V is applied to the bit lines BL (BL0 to BLn) and the well 1, as shown in FIG. Applied. Thereby, the floating gate FG of the memory cell is connected between the word line WL (WL0 to WLm), the bit line BL (BL0 to BLn), and the well 1.
10V-(-8V) = 18V
Is generated, electrons are injected into the floating gate FG, and the threshold rises to erase.
[0015]
After this erasing operation, the switching transistor 9 is turned off (eraseset = L) and the switching transistor 10 is turned on (eraseset = H) to discharge the -8V electric charge charged to the well 1 at the time of erasing and charge the auxiliary capacitor 8. . At this time, the voltage Vwell of the well and the voltage Vc charged in the auxiliary capacitor 8 become -8 (V) as shown in FIG. -8 (V) is a voltage at which the charge charged in the well 1 flows to the auxiliary capacitor 8 at the time of the erasing, and is balanced.
[0016]
After that, the switching transistor 9 is turned on (eraseset1 = H), the switching transistor 10 is turned off (eraseset2 = L), and 0 V for the erase verify operation is supplied from the power supply 7 to the well 1.
The erase verify of the memory cell M is performed for each word line WL (WL0 to WLn) after the erase. As shown in FIG. 3, 3 V is applied to the selected word line WLi. As illustrated in FIG. 4, for example, when the word line WL0 is selected, 1 V is applied to the bit line BL0, 0 V is applied to the bit line BL1, and 0 V is applied to the well 1 of the memory cell M00. .
[0017]
After the erase operation, when the threshold value of the memory cell M00 is sufficiently high, that is, when the erase operation is completed, no channel is formed in the memory cell M00, and no current flows. It is detected by the sense circuit section of the latch / sense circuit 11.
Then, after the erasing operation, when the threshold value of the memory cell M00 is not sufficiently high, that is, when the erasing is insufficient, a channel is formed between the source and the drain of the memory cell M00, and a current flows. When this is detected by the sense circuit section, the erase operation starts again.
[0018]
At the time of starting the second erase, the voltage supplied to the well 1 is as shown in the time chart of FIG.
First, the switching transistor 9 is turned off (eraseset1 = L) and the switching transistor 10 is turned on (eraset2 = H), and charging is performed from the auxiliary capacitor 8. At this time, the electric charge stored in the auxiliary capacitor 8 after the first erasure is charged into the well 1 again, and the voltage (Vwell) of the well 1 goes to the voltage (Vc) -8 (V) of the auxiliary capacitor 8. Decrease.
[0019]
At that time, since the charge amount is reduced by the capacity of the auxiliary capacitor 8, the well voltage (Vwell) does not reach -8 V as shown in FIG.
Thereafter, the switching transistor 9 is turned on (eraset1 = H) and the switching transistor 10 is turned off (eraset2 = L), and the power supply 7 charges the shortage necessary for the voltage (Vwell) of the well 1 to become −8V. .
This is repeated until the completion of erasure is detected by the sense circuit section of the data latch and sense circuit 11. As described above, when these operations are repeated a plurality of times, the power consumption from the power supply 7 supplied to the well 1 can be suppressed by the amount of charge from the auxiliary capacitor 8.
[0020]
In the above embodiment, the EEPROM is described as the nonvolatile semiconductor memory device. However, the present invention is not limited to this, and it is apparent that the present invention may be applied to any memory.
[0021]
【The invention's effect】
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, at the time of erasing, the row selection circuit for selecting a word line selects all word lines, applies a voltage of 10 V, and the column selection circuit for selecting a bit line includes: All bit lines are selected, -8 V is applied, and -8 V is applied to the wells of the memory cells.
At the time of erase verify after the erase operation, the row selection circuit applies 3 V to the selected predetermined word line, and the column selection circuit applies 1 V to the source of the selected bit line and 0 V to the drain of the selected bit line. Is applied. At this time, -8 V applied in the erasing operation is charged to a separately provided auxiliary capacitor in the well of the memory cell. By setting the auxiliary capacitor to have the same capacity as the well of the memory cell, the amount of charge to be charged is divided. Then, in the next erasing operation, -8 V is supplied from the auxiliary capacitor to the well of the memory cell at the same time as the power supply for normal charging, whereby the charge from the power supply can be reduced.
[0022]
As described above, in the erase verify operation, when a plurality of erasures are performed, the row selection circuit that selects the word line in the first erasure applies 10 V to all the word lines, and the column selection circuit that selects the bit line is -8 V is applied to all the bit lines, -8 V is applied to the well of the memory cell, and the voltage supplied to the well is held in the auxiliary capacitor connected to the well. By performing the application from the auxiliary capacitor to the well, the power consumption due to the application from the power supply can be reduced.
[0023]
Further, in the case of a flash memory in which the memory cell array in the nonvolatile semiconductor memory device is electrically rewritable, an increase in the number of times of rewriting increases the possibility that the threshold value at the time of erasing may deviate from an expected value due to deterioration of an oxide film. Since the number of operations is increased, reduction of power consumption is more effective by applying the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram near an auxiliary capacitor in FIG. 1;
3 is a diagram showing the magnitude of a voltage applied to a memory cell during each operation of the nonvolatile semiconductor memory device in FIG. 1;
FIG. 4 is a time chart of the voltage of each part during the operation of the nonvolatile semiconductor memory device in FIG. 1;
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.
FIG. 6 is a diagram showing an internal configuration of a block in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing a state during an erasing operation of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device.
FIG. 8 is a diagram showing a state during a memory cell erase verify operation of the nonvolatile semiconductor memory device;
FIG. 9 is a diagram showing a state during a write operation of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device.
10 is a time chart of the voltage of each part during the operation of the nonvolatile semiconductor memory device of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Well, 2 ... Main array, 3 ... Row selection circuit, 4 ... Column selection circuit, 5-1-5-k ... Block, 6 ... Block selection circuit, 7 ... Power supply, 8 ... Auxiliary capacitor, 9,10 ... Switching transistor, 11: data latch and sense circuit, 12: output buffer.

Claims (5)

ウェル内に、データを記憶する複数のメモリセルがマトリクス状に形成された複数の消去ブロックを構成するメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイのビット線を選択する列選択手段と、前記メモリセルアレイのビット線方向に設けられたセンス動作及び書換え動作を行うデータラッチ兼センス手段と、前記メモリセルアレイのワード線を選択する行選択手段と、前記ウェルに接続された補助キャパシタからなり、選択された前記メモリセルにデータを書き込む第1の動作と、選択された前記消去ブロックを消去する第2の動作と、前記消去動作後のメモリセルの消去確認する第3の消去ベリファイ動作の各機能を備え、最初の消去動作で供給した前記メモリセルのウェル電圧を一旦、前記補助キャパシタへ格納し、2度目以降の消去動作時には、前記補助キャパシタからもウェル電圧の補助供給を行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A memory cell array constituting a plurality of erase blocks in which a plurality of memory cells for storing data are formed in a matrix in a well; column selecting means for selecting a bit line of the memory cell array; and a bit line of the memory cell array A data latch and sense means for performing a sense operation and a rewrite operation provided in a direction, a row selection means for selecting a word line of the memory cell array, and an auxiliary capacitor connected to the well; , A second operation for erasing the selected erase block, and a third erase verify operation for erasing confirmation of the memory cell after the erasing operation. The well voltage of the memory cell supplied in the erase operation is temporarily stored in the auxiliary capacitor, and the second and subsequent erase operations are performed. Sometimes, the non-volatile semiconductor memory device which is characterized in that an auxiliary supply of well voltage from the auxiliary capacitor. 前記メモリセルアレイが、EEPROMのメモリセルアレイであることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said memory cell array is an EEPROM memory cell array. 前記消去ブロックは、各ブロック毎にウェルが形成されていることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a well is formed in each of said erase blocks. 複数の前記消去ブロックのうち、所定のブロックを選択するためのブロック選択回路を、さらに備えていることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a block selection circuit for selecting a predetermined block from among the plurality of erase blocks. 前記ウェルと前記補助キャパシタとの間に、スイッチングトランジスタを設けたことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a switching transistor is provided between said well and said auxiliary capacitor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI613653B (en) * 2016-02-18 2018-02-01 華邦電子股份有限公司 Flash memory device and erase method thereof

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