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JPH0140438B2 - - Google Patents
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JPH0140438B2 - - Google Patents

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JPH0140438B2
JPH0140438B2 JP58119211A JP11921183A JPH0140438B2 JP H0140438 B2 JPH0140438 B2 JP H0140438B2 JP 58119211 A JP58119211 A JP 58119211A JP 11921183 A JP11921183 A JP 11921183A JP H0140438 B2 JPH0140438 B2 JP H0140438B2
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JP
Japan
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voltage
bit line
transistor
switch transistor
memory cell
Prior art date
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JP58119211A
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English (en)
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JPS6010497A (ja
Inventor
Shuichi Ooya
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の分野 本発明は電気的にプログラム可能な不揮発性半
導体メモリ装置に関する。
(2) 従来技術の説明 電気的にプログラム可能な不揮発性半導体メモ
リ装置(一般にEPROMと称する)の、メモリ素
子として浮遊ゲート型MOS型メモリセルが一般
に使用されている。
一般的なN−チヤネル型セルの断面構造を第1
図に示す。このセルに書込を行うには、ソース電
極1を接地制御ゲート電極2に正電圧を印加し、
ドレイン電極3に書込用電圧を印加する。この時
セルのチヤネル4は反転状態となり、チヤネル中
を流れる電子の一部が、ソース・ドレイン間の高
電界で加速されホツトになり、ゲート酸化膜5の
エネルギー障壁を越えて浮遊ゲート6へ注入され
る。これをチヤネル電子注入書込と呼ぶ。
第2図に、従来のEPROMにおけるメモリセル
アレイを示し、選択ビツドの書込方法を説明す
る。第2図では簡単の為に(2×2)のセルマト
リツクスを示す。横方向に配列されたメモリセル
の制御ゲート電極を共通接続してワードライン×
1、×2を形成する。縦方向に配列されたメモリ
セルのドレイン電極を共通接続してビツトライン
Y1,Y2を形成し、各ビツトラインはプログラ
ム電圧印加用スイツチトランジスタT1,T2を
介して、プログラム電源Vpに接続する。メモリ
セルのソース電極は共通接地GNDに接続される。
例えば、メモリセルM1に書込を行う場合は、ワ
ードライン×1を正の高電圧、例えばVpに保ち、
トランジスタT1のゲートW1に正の高電圧、例
えばVpを印加する。この時、ビツトラインY1
の電位はスイツチトランジスタT1を介して電源
電圧によつて持ち上げられ、セルM1に書込電流
が流れ、チヤネル電子注入が行われる。
書込時のセルM1のドレイン電圧、即ちビツト
ラインY1の電位は、第3図に示すように、セル
M1の電流電圧特性I1と、スイツチトランジス
タT1の負荷電流電圧特性ILの交点VDとなる。一
般には、スイツチトランジスタは単一のトランジ
スタではなく、書込回路で置き換えられる。
いま、セルM1に電子注入が始まると、スレシ
ヨルド電圧が上昇し、セルM1の電流電圧特性
は、下方に移動し、I1′となり、ビツトライン
Y1の電位は、負荷線ILに沿つて移動し、VD′ま
で上昇する。この様に、セルの書込が進行するに
つれて、ビツトラインY1の電位は負荷線ILに沿
つて上昇してゆく。更に書込が進んでセルM1の
書込時のブレークダウンポイントBVが負荷線IL
よりも下側にくると、電流電圧特性は負性抵抗特
性を示し、I2のようになり、大電流が流れてセ
ルの破壊等に継がる不都合が生じる。また、外部
から印加するプログラム電圧を上昇させた場合に
は、負荷線ILが右方に移動し、上述のブレークダ
ウンは更に起き易くなる。ブレークダウンによる
不都合を避ける為に、メモリセルのドレインに印
加される電圧、即ちビツトラインは電位はブレー
クダウン電圧以下に抑えられる必要がある。一般
に、メモリセルの書込電圧(書込に充分な電圧)
と、ブレークダウン電圧の差、即ち書込電圧マー
ジンはかなり小さく、余裕のないものとなつてい
る。
(3) 発明の目的 従来技術には、上述の様な問題点があるので、
本発明の目的は、これらの問題点を取り除き、外
部からみて、書込電圧マージンの広いEPROMを
提供することである。
(4) 発明の特徴 本発明は、浮遊ゲート型トランジスタメモリセ
ルを、不揮発性メモリ素子としてX−Yマトリツ
クス状に配置し、X方向に配列された前記メモリ
セルの制御ゲート電極を共通接続してワードライ
ンを形成し、Y方向に配列された前記メモリセル
のドレイン電極を共通接続してビツトラインを形
成し、各ビツトラインはプログラム電圧印加用ス
イツチトランジスタを介してプログラム電源に接
続されて構成される不揮発性半導体メモリ装置に
おいて、前記スイツチトランジスタと前記プログ
ラム電源間にプログラム電圧印加用の第2のスイ
ツチトランジスタを設け、前記スイツチトランジ
スタと前記第2のスイツチトランジスタとの接続
点にドレインが接続され、ゲートが前記ビツトラ
インに接続され、ソースが接地されるバイパスト
ランジスタもしくは、ドレインとゲートが接続さ
れたトランジスタを所定個数だけ直列接続したも
のを介してソースが接地されるバイパス回路を有
し、書込時に前記ビツトラインの電圧を検知し、
該ビツトラインの電圧が規定の電圧よりも高くな
ると、書込用電源電流を接地ラインにバイパスす
ることにより、前記ビツトラインの電圧上昇を抑
制しうるとを特徴とする。
(5) 発明の効果 本発明によれば、前記の規定電圧をメモリセル
の書込電圧に設定しておけば、このようなバイパ
ス回路を付加することによつてビツトラインの電
圧は、メモリセルの書込状態及び外部プログラム
電源の上昇にかかわらず、ほぼ書込電圧に固定さ
れ、ブレークダウンを起こすことはない。
(6) 実施例 以下に実施例を示す、図面を用いて本発明を詳
しく説明する。
第4図は、第1の実施例の回路図である。第4
図では簡単の為に一本のビツトラインと、一個の
メモリセルについてのみ図示する。メモリセルM
1のドレインに接続されたビツトラインY1は、
書込用スイツチトランジスタT1、及びS1を介
して、書込用電源VPに接続される。また、T1
及びS1のゲートは各々書込信号ラインW1,W
2に、メモリセルMの制御ゲートは、ワードライ
ンX1に接続される。書込用スイツチトランジス
タT1とS1の中間点Aはバイパス用トランジス
タBTのドレインに接続されBTのソースは接地
ラインGNDに接続される。ビツトラインY1は
またバイパス用トランジスタBTのゲートに接続
される。
本実施例に用いたメモリセルM1の書込電圧は
V6ブレークダウン電圧は8Vであるので、バイ
パス用トランジスタBTのスレシヨルド電圧を6V
に設定し、書込用トランジスタT1,S1の合成
負荷特性を、メモリセルM1の書込時の初期特性
と合わせて、第5図に示すごとく設定した。第5
図において、W1,W2、及びX1にプログラム
電圧VPを印加した時の書込初期のセルの電流電
圧特性をI1、負荷特性をIL、第4図A点の電位
をVAで示す。この場合両曲線の交点電圧、即ち
ビツトラインY1電位は6Vである。いま、時間
とともに、メモリセルの書込が進行して、電流電
圧特性がI1′のように変化したとすると、ビツ
トラインY1の電圧VDは、ILに沿つて上昇し、
6Vよりも高くなる。ビツトラインの電圧が6Vよ
りも高くなるとバイパストランジスタBTが導通
し、バイパス電流がA点から、接地ラインGND
に向つて流れる為に、A点の電位はT1とBTの
コンダクタンスの比で決まる値まで下降する。第
5図においては、負荷線ILが左方に移動し、IL′と
なり、ビツトラインBの注入はVD′まで低下する。
この様なフイードバツク機構によつてビツトライ
ンY1の電位は書込電圧6Vから大きく上昇する
ことなくほぼ固定される為にブレークダウン電圧
8Vに達することはない。
本実施例の回路においては、電源電圧VPが上
昇した場合にも、上述と同様のフイードバツク効
果によりビツトラインY1の電圧上昇は抑制され
る。
第6図に、第2の実施例の回路図を示す。本実
施例における各記号の意味は、第4図にものと同
様である。第6図においては、第4図におけるバ
イパストランジスタBTを単独で用いる替りに、
トランジスタBTのソースにドレインとゲートを
共通接続にしたトランジスタQ1〜Qnをn段直
列接続して接地したバイパス回路を用いている。
これにより、バイパス回路のスレシヨルド電圧
を、トランジスタQ1〜Qnのスレシヨルド電圧
のn倍だけ高くすることができる。第1の実施例
では、バイパス回路をトランジスタT31個で形成
した為にそのスレシヨルド電圧を6Vに設定する
には製造工程上で特別な工夫を必要とした。例え
ばBTのゲート酸化膜を厚くして製造することで
対処した。
一方、本実施例においては、BTのソースに直
列に接続するトランジスタの段数によつてバイパ
ス回路のスレシヨルド電圧を調整できるから、バ
イパス用トランジスタBT及びQ1〜Qnとして、
他の回路部分を構成するのと同じ通常のトランジ
スタを使用できる。この為に、第1の実施例で用
いたような特別なトランジスタを用いる必要がな
く製造工程が簡単になる。
以上実施例を用いて説明したように、本発明を
用いると、書込時にメモリセルのドレインに印加
される電圧を書込電圧よりもわずかに高い電圧に
ほぼ固定できるから、メモリセルにブレークダウ
ンを発生させることなく、安定な書込が可能にな
る。また、外部からみたプログラム電圧マージン
の広い不揮発性半導体メモリ装置を容易に製造で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は不揮発性メモリセルの断面構造、第2
図は従来装置におけるメモリセルアレイ、第3図
は第2図回路中のセルの書込時電流電圧及び負荷
用トランジスタの負荷電流電圧特性、第4図は本
発明第1の実施例の回路図、第5図は第4図にお
けるセルと負荷トランジスタの電流電圧特性、第
6図は本発明第2の実施例の回路図、である。 なお図において、1…メモリセルのソース、2
…メモリセルの制御ゲート、3…メモリセルのド
レイン、4…メモリセルのチヤネル領域、5…メ
モリセルのゲート絶縁膜、6…メモリセルの浮遊
ゲート、VP…書込用電源、T1,T2,S1…
書込スイツチトランジスタ、M1,M2,M3,
M4…メモリセル、BT…バイパス用トランジス
タ、Q1〜Qn…スレシヨルド電圧調整用トラン
ジスタ、X1,X2…ワードライン、Y1,Y2
…ビツトライン、W1,W2…書込信号ライン、
I1,I1′…メモリセルの電流電圧特性、I2
…メモリセルブレークダウン時の電流電圧特性、
IL,IL′…負荷電流電圧特性、VD,VD′…メモリセ
ルのドレイン電圧、BV…メモリセルのブレーク
ダウン電圧、である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 浮遊ゲート型トランジスタメモリセルを、不
    揮発性メモリ素子としてX−Yマトリツクス状に
    配置し、X方向に配列された前記メモリセルの制
    御ゲート電極を共通接続してワードラインを形成
    し、Y方向に配列された前記メモリセルのドレイ
    ン電極を共通接続してビツトラインを形成し、各
    ビツトラインはプログラム電圧印加用スイツチト
    ランジスタを介してプログラム電源に接続されて
    構成される不揮発性半導体メモリ装置において、 前記スイツチトランジスタと前記プログラム電
    源間にプログラム電圧印加用の第2のスイツチト
    ランジスタを設け、 前記スイツチトランジスタと前記第2のスイツ
    チトランジスタとの接続点にドレインが接続さ
    れ、ゲートが前記ビツトラインに接続され、ソー
    スが接地されるバイパストランジスタもしくは、
    ドレインとゲートが接続されたトランジスタを所
    定個数だけ直列接続したものを介してソースが接
    地されるバイパス回路を有し、書込時に前記ビツ
    トラインの電圧を検知し、該ビツトラインの電圧
    が規定の電圧よりも高くなると、書込用電源電流
    を接地ラインにバイパスすることにより、前記ビ
    ツトラインの電圧上昇を制御しうることを特徴と
    する不揮発性半導体メモリ装置。 2 前記規定電圧が、前記メモリセルのドレイン
    ブレークダウン電圧以下に設定されることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の不揮発性半導
    体メモリ装置。
JP58119211A 1983-06-29 1983-06-29 不揮発性半導体メモリ装置 Granted JPS6010497A (ja)

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