Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2001015615A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device

Info

Publication number
JP2001015615A
JP2001015615A JP11181880A JP18188099A JP2001015615A JP 2001015615 A JP2001015615 A JP 2001015615A JP 11181880 A JP11181880 A JP 11181880A JP 18188099 A JP18188099 A JP 18188099A JP 2001015615 A JP2001015615 A JP 2001015615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
memory cell
source
gate
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11181880A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Nakamura
卓矢 中村
Shinji Sato
信司 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11181880A priority Critical patent/JP2001015615A/en
Publication of JP2001015615A publication Critical patent/JP2001015615A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent erroneous writing to a nonselected memory cell when data '1' is written to a selected memory cell by reducing the actual threshold voltage. SOLUTION: The nonvolatile semiconductor storage device comprises bit lines BL1 and BL2, a source line SL, and a plurality of serially connected nonvolatile transistors each having a floating gate and a control gate. The device also includes NAND memory cells Mi, j each inserted between the corresponding one of the lines BL1 and BL2 and the line SL, selecting gates S1, 1 and S1, 2 each connected between the corresponding NAND memory cell and the corresponding one of the lines BL1 and BL2, selecting gates S2, 1 and S2, 2 each connected between the corresponding NAND memory cell and the line SL, and resistors R inserted on the way along paths each formed of the NAND memory cells and selecting gates arranged between the corresponding one of the lines BL1 and BL2 and the line SL.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、浮遊ゲートと制御
ゲートとからなる積層ゲート構造を有する不揮発性トラ
ンジスタが設けられ、特に複数個の不揮発性トランジス
タが直列接続されてNAND型メモリセルを構成する不
揮発性半導体記憶装置に関する。
The present invention relates to a nonvolatile transistor having a stacked gate structure including a floating gate and a control gate. In particular, a plurality of nonvolatile transistors are connected in series to form a NAND memory cell. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気的書き換えが可能でかつ高集
積化が可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)
として、不揮発性トランジスタを複数個直列接続したN
AND型のEEPROMが知られている。1つのセルト
ランジスタは、半導体基板上に絶縁膜を介して浮遊ゲー
トと制御ゲートとが積層されたスタックゲート構造を有
している。そして、複数個のセルトランジスタが隣接す
るもの同士でソース・ドレインを共有する形で直列接続
され、これを1単位としてビット線に接続してNAND
型メモリセルが構成される。このようなNAND型メモ
リセルがマトリクス状に配置されてメモリセルアレイが
構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a nonvolatile semiconductor memory (EEPROM) which can be electrically rewritten and which can be highly integrated.
, N in which a plurality of nonvolatile transistors are connected in series
An AND type EEPROM is known. One cell transistor has a stack gate structure in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate via an insulating film. A plurality of cell transistors are connected in series so that adjacent ones share a source / drain, and this is connected as a unit to a bit line to form a NAND.
A type memory cell is configured. Such NAND type memory cells are arranged in a matrix to form a memory cell array.

【0003】メモリセルアレイの列方向に並ぶNAND
型メモリセルの一端側のドレインは、それぞれ1個また
は2個以上の選択ゲートを介してビット線(データ線)
に接続され、他端側は同様に1個または2個以上の選択
ゲートを介してソース線(基準電位配線)となる共通ソ
ース線に接続される。セルトランジスタの制御ゲート及
び選択ゲートのゲートはメモリセルアレイの行方向に延
長され、それぞれ制御ゲート線(ワード線)、選択ゲー
ト線として共通接続される。
[0005] NANDs arranged in the column direction of a memory cell array
The drain on one side of the memory cell is connected to a bit line (data line) via one or two or more select gates.
The other end is similarly connected to a common source line serving as a source line (reference potential wiring) via one or more select gates. The control gate and the select gate of the cell transistor extend in the row direction of the memory cell array, and are commonly connected as a control gate line (word line) and a select gate line, respectively.

【0004】図11は、不揮発性トランジスタを複数個
直列接続してNAND型メモリセルアレイを構成した従
来のNAND型EEPROMの一部を抽出して示す平面
図である。図中の上下方向(列方向)には複数のビット
線BLj(本例ではj=1〜3の場合を例示している)
が互いに平行するように延長して配置されている。ま
た、図中の左右方向(行方向)にはソース線SLが延長
して配置されている。そして、上記複数のビット線BL
jと上記ソース線SLとの間には、それぞれビット線コ
ンタクトBCとソース線コンタクトSCとを介して、直
列接続された不揮発性トランジスタからなる複数個のメ
モリセルMi,j(本例ではi=1〜16、j=1〜3の
場合を例示している)が挿入されている。
FIG. 11 is a plan view showing a part of a conventional NAND type EEPROM in which a plurality of nonvolatile transistors are connected in series to form a NAND type memory cell array. In the vertical direction (column direction) in the figure, a plurality of bit lines BLj (this example illustrates a case where j = 1 to 3)
Are extended so as to be parallel to each other. Further, a source line SL is arranged to extend in the left-right direction (row direction) in the drawing. Then, the plurality of bit lines BL
A plurality of memory cells Mi, j (in this example, i = in this example) composed of nonvolatile transistors connected in series between j and the source line SL via a bit line contact BC and a source line contact SC, respectively. 1 to 16 and j = 1 to 3) are inserted.

【0005】上記各メモリセルMi,jは、それぞれ信号
電荷を蓄積するための浮遊ゲート(図中、斜線を施した
領域)と、浮遊ゲートにおける信号電荷量を制御するた
めの制御ゲートとからなる積層ゲート構造を有してお
り、浮遊ゲートは隣り合うビット線との間で互いに分離
されている。また、上記各メモリセルMi,jの制御ゲー
トは、上記各ビット線BLjと交差するように配置され
た複数本のワード線WLi(i=1〜16)として一体
的に形成されており、1本のワード線WLiにはビット
線BLj毎に1つのメモリセルMi,jが接続されてい
る。
Each of the memory cells Mi, j comprises a floating gate (a hatched area in the figure) for storing signal charges and a control gate for controlling the amount of signal charges in the floating gate. It has a stacked gate structure, and floating gates are separated from adjacent bit lines. The control gate of each of the memory cells Mi, j is integrally formed as a plurality of word lines WLi (i = 1 to 16) arranged so as to intersect with each of the bit lines BLj. One memory cell Mi, j is connected to each word line WLi for each bit line BLj.

【0006】これらのメモリセル群に対して、選択的に
データの書き込み、読み出し動作を制御するために、N
AND型に接続された複数個のメモリセルMi,jの両端
には、スイッチングトランジスタからなる2個の選択ゲ
ートSk,j(k=1,2、j=1〜3)が接続される。
すなわち、ビット線コンタクトBC及びソース線コンタ
クトSCにそれぞれ接して、前記複数個のメモリセルM
i,jの両端に2個の選択ゲートSk,jが配置される。前記
複数個のメモリセルMi,jと2個の選択ゲートSk,jと
は、ビット線方向に延在する素子領域に、隣接するもの
同士がソース・ドレイン拡散層を共有するように形成さ
れる。
In order to selectively control data write and read operations for these memory cell groups, N
Two select gates Sk, j (k = 1, 2; j = 1 to 3) formed of switching transistors are connected to both ends of the plurality of memory cells Mi, j connected in an AND type.
That is, the plurality of memory cells M are in contact with the bit line contact BC and the source line contact SC, respectively.
Two select gates Sk, j are arranged at both ends of i, j. The plurality of memory cells Mi, j and the two select gates Sk, j are formed in an element region extending in the bit line direction such that adjacent ones share a source / drain diffusion layer. .

【0007】上記各選択ゲートSk,jのスイッチング制
御は、2本の選択ゲート線SG1、SG2によって行わ
れる。なお、選択ゲートは必ずしもビット線側及びソー
ス線側にそれぞれ1個のみ配置されるばかりではなく、
それぞれ複数個の選択ゲートを直列に配置する場合もあ
る。
The switching control of each of the selection gates Sk, j is performed by two selection gate lines SG1, SG2. It is to be noted that not only one select gate is necessarily arranged on each of the bit line side and the source line side, but also
In some cases, a plurality of select gates may be arranged in series.

【0008】図12は、図11においてNAND型の複
数個のメモリセルMi,jと2個の選択ゲートSk,jとをビ
ット線方向に平行なA−A線に沿って切断した場合の断
面図を示している。上記複数個のメモリセルMi,j及び
2個の選択ゲートSk,jは、シリコン基板(Pウェル)
11内に形成されたN型拡散領域をソース/ドレイン領
域12として有している。そして、各一対のソース/ド
レイン領域12相互間の基板上には膜厚の薄いシリコン
酸化膜からなる第1のゲート絶縁膜13を介して、例え
ばアモルファスシリコンからなる浮遊ゲート14が形成
されており、さらにこの浮遊ゲート14には、第2のゲ
ート絶縁膜15を介して、例えばアモルファスシリコン
とタングステンの2層からなる制御ゲート16が形成さ
れている。なお、2個の選択ゲートSk,jでは、浮遊ゲ
ート14と制御ゲート16とが電気的に接続されてい
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view when a plurality of NAND type memory cells Mi, j and two select gates Sk, j are cut along the line AA parallel to the bit line direction in FIG. FIG. The plurality of memory cells Mi, j and the two select gates Sk, j are connected to a silicon substrate (P well).
The semiconductor device has an N-type diffusion region formed as a source / drain region 12. On the substrate between each pair of source / drain regions 12, a floating gate 14 made of, for example, amorphous silicon is formed via a first gate insulating film 13 made of a thin silicon oxide film. Further, a control gate 16 composed of, for example, two layers of amorphous silicon and tungsten is formed on the floating gate 14 via a second gate insulating film 15. In the two selection gates Sk, j, the floating gate 14 and the control gate 16 are electrically connected.

【0009】また、全面には層間絶縁膜18が形成され
ており、この層間絶縁膜18内には、NAND型メモリ
セルの両端部に位置する一対の各ソース/ドレイン領域
12に電気的に接続されたビット線コンタクトBC及び
ソース線コンタクトSCが形成されている。さらに、上
記ビット線コンタクトBCにはビット線BL1が接続さ
れている。
An interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface, and is electrically connected to a pair of source / drain regions 12 located at both ends of the NAND type memory cell in the interlayer insulating film 18. The formed bit line contact BC and source line contact SC are formed. Further, the bit line BL1 is connected to the bit line contact BC.

【0010】図13は、図11において複数個のメモリ
セルMi,jをワード線方向に平行なB−B線に沿って切
断した場合の断面図を示している。なお、図13におい
て、図11及び図12と対応する箇所には同じ符合を付
している。複数の各メモリセルMi,jはSTI(Shallow
Trench Isolation)技術を用いた素子分離領域19に
よって互いに分離されている。
FIG. 13 is a sectional view showing a case where a plurality of memory cells Mi, j in FIG. 11 are cut along the line BB parallel to the word line direction. Note that, in FIG. 13, the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. 11 and FIG. The plurality of memory cells Mi, j are stored in STI (Shallow
They are separated from each other by an element isolation region 19 using a Trench Isolation technique.

【0011】ここで、各メモリセルMi,jの浮遊ゲート
14はフローティング状態にされ、第1のゲート絶縁膜
13を介してN型のチャネル領域から浮遊ゲート14に
電子をトンネル注入することにより、メモリセルの書き
込みが行われる。このとき、制御ゲート16には書き込
みを制御する制御電圧が印加される。
Here, the floating gate 14 of each memory cell Mi, j is set in a floating state, and electrons are tunnel-injected from the N-type channel region into the floating gate 14 through the first gate insulating film 13. The writing of the memory cell is performed. At this time, a control voltage for controlling writing is applied to the control gate 16.

【0012】図14は、図11に示すNAND型EEP
ROMの等価回路図である。
FIG. 14 shows the NAND type EEP shown in FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a ROM.

【0013】ところで、上記のようなNAND型EEP
ROMに対してデータの書き込みを行うために、より低
電圧の書き込みが可能なセルフブースト書き込み方式が
提案され、実用化されている。このセルフブースト書き
込み方式を用いれば、ビット線に接続されるカラムデコ
ーダなどの周辺回路内のトランジスタを全てVcc系の
電源電圧、例えば3.3Vを用いて動作させることがで
きるので、周辺回路の占有面積を縮小することができ、
チップ面積が小さくできるという利点が得られる。
Incidentally, the NAND type EEP as described above
In order to write data to a ROM, a self-boost writing method capable of writing at a lower voltage has been proposed and put to practical use. If this self-boost writing method is used, all transistors in a peripheral circuit such as a column decoder connected to a bit line can be operated using a Vcc system power supply voltage, for example, 3.3 V, so that the peripheral circuit is occupied. The area can be reduced,
The advantage that the chip area can be reduced is obtained.

【0014】図15(a)は1個のメモリセルを抽出し
て示す断面図であり、図15(b)はセルフブースト書
き込み時にメモリセルの各部に図15(a)に示すよう
な電圧を加えた際の等価回路を示す図である。図15
(b)の等価回路において、容量C1はメモリセルのチ
ャネル領域と浮遊ゲート14との間に存在する寄生容量
と、浮遊ゲート14と制御ゲート16との間に存在する
寄生容量との総和であり、容量C2は基板11とソース
/ドレイン領域12との間に存在する寄生容量との総和
であり、VCGは制御ゲート電圧、Vsubは基板に印加さ
れる電圧であり、Vchはチャネル領域の電圧(チャネル
電圧)である。
FIG. 15A is a cross-sectional view showing one extracted memory cell, and FIG. 15B shows a voltage as shown in FIG. 15A applied to each part of the memory cell at the time of self-boost writing. It is a figure showing an equivalent circuit at the time of addition. FIG.
In the equivalent circuit of (b), the capacitance C1 is the sum of the parasitic capacitance existing between the channel region of the memory cell and the floating gate 14 and the parasitic capacitance existing between the floating gate 14 and the control gate 16. , The capacitance C2 is the sum of the parasitic capacitances existing between the substrate 11 and the source / drain regions 12, VCG is the control gate voltage, Vsub is the voltage applied to the substrate, and Vch is the voltage ( Channel voltage).

【0015】次に、従来のセルフブースト書き込み動作
を、図16の波形図を参照して説明する。ここでは、
“1”または“0”データを1個のメモリセルに書き込
む2値データ書き込みの例を説明する。
Next, a conventional self-boost write operation will be described with reference to a waveform diagram of FIG. here,
An example of binary data writing in which “1” or “0” data is written in one memory cell will be described.

【0016】いま、図14において、例えばワード線W
L1を選択し、この選択ワード線WL1とビット線BL
1との交点に位置する実線の丸で囲んだメモリセルM1,
1(以下、セルAと称する)に“0”データを書き込む
場合に、ワード線WL1とビット線BL2との交点に位
置する破線の丸で囲んだ非選択メモリセルM2,2(以
下、セルBと称する)と、ワード線WL2とビット線B
L1との交点に位置する破線の丸で囲んだ非選択メモリ
セルM2,1(以下、セルCと称する)に生じる誤書き込
みの問題について説明する。なお、上記2個の非選択メ
モリセルはあくまでも一例として示すものであり、セル
Bと同様な問題はビット線BL2以外の“1”書き込み
ビット線それぞれと選択ワード線WL1との交点に位置
する全てのメモリセルでも生じ、また、セルCと同様な
問題はビット線BL1と非選択ワード線それぞれとの交
点に位置する全てのメモリセルでも生じる。なお、
“1”書き込みでは、メモリセルの消去状態(“0”書
き込みをしない状態)がそのまま維持される。
Now, in FIG. 14, for example, the word line W
L1 and the selected word line WL1 and bit line BL
1, the memory cells M1, circled by a solid circle located at the intersection with
When "0" data is written in 1 (hereinafter, referred to as cell A), unselected memory cells M2,2 (hereinafter, cell B) encircled by a broken line located at the intersection of word line WL1 and bit line BL2. ), The word line WL2 and the bit line B
The problem of erroneous writing occurring in the non-selected memory cell M2,1 (hereinafter, referred to as cell C) surrounded by a dashed-line circle located at the intersection with L1 will be described. Note that the above two non-selected memory cells are shown only as examples, and the same problem as that of the cell B is caused by the problem that all cells located at the intersection of the selected word line WL1 with the “1” write bit line other than the bit line BL2. The same problem as the cell C also occurs in all the memory cells located at the intersections of the bit line BL1 and the unselected word lines. In addition,
In “1” writing, the erased state of the memory cell (state in which “0” writing is not performed) is maintained as it is.

【0017】通常、複数個のメモリセルにデータの書き
込みむ場合、ビット線から遠いセルから近いセルに向か
って順次書き込みが行われる。ランダム書き込みの場合
には、セルの書き込みは任意の順序で行われる。
Normally, when writing data to a plurality of memory cells, writing is performed sequentially from a cell far from the bit line to a cell near the bit line. In the case of random writing, cell writing is performed in an arbitrary order.

【0018】セルフブースト書き込み動作では、図16
に示されるように、ソース線側の選択ゲート線SG2の
電圧VSG2が0Vにされ、選択ゲートS2,1、S2,2がカ
ットオフにされる。
In the self-boost write operation, FIG.
As shown in (2), the voltage VSG2 of the selection gate line SG2 on the source line side is set to 0 V, and the selection gates S2,1, S2,2 are cut off.

【0019】次に、“0”データを書き込むセルAが接
続されているNAND型メモリセルのビット線BL1の
電圧VBL1が0Vにされ、“1”データを書き込むセル
Bが接続されているNAND型メモリセルのビット線B
L2の電圧VBL2は、ドレイン側の選択ゲート線SG1
の電圧VSG1と同じ値の電圧か、またはそれ以上の値の
電圧、またはそれ以下の値の電圧であってもドレイン側
の選択ゲートS1,2が十分にカットオフするような電圧
VBL2にされる。これにより、ドレイン側の選択ゲート
S1,1がオン、S1,2がカットオフ状態となり、各ビット
線BL1、BL2において書き込みの選択が行われる。
Next, the voltage VBL1 of the bit line BL1 of the NAND memory cell to which the cell A to which "0" data is written is connected to 0V, and the NAND type memory to which the cell B to which "1" data is written is connected. Bit line B of the memory cell
The voltage VBL2 of L2 is connected to the select gate line SG1 on the drain side.
Voltage VSG1 is equal to or higher than the voltage VSG1, or is set to the voltage VBL2 such that the drain-side select gates S1, 2 are sufficiently cut off even if the voltage has a value lower than the voltage. . As a result, the drain-side selection gate S1,1 is turned on, and S1,2 is cut off, and writing is selected in each bit line BL1, BL2.

【0020】この状態で、選択ブロックの選択ワード線
以外の全ての非選択ワード線WL2〜WL16にはメモ
リセルがオン状態となるような値の転送電圧Vpass(例
えば10V)を与え、選択ワード線WL1には転送電圧
Vpassよりも高い書き込みパルスVpp(例えば20V)
を与える。これにより、転送電圧Vpass及び書き込みパ
ルスVppが与えられた全ての選択ワード線WL1〜WL
16に接続されている全てのメモリセルがオン状態にな
り、“0”書き込みを行うビット線BL1に接続されて
いるNAND型メモリセルの各チャネル領域に0Vの電
圧が転送される。
In this state, a transfer voltage Vpass (for example, 10 V) having a value that turns on the memory cell is applied to all the non-selected word lines WL2 to WL16 other than the selected word line in the selected block, and the selected word line is turned on. WL1 has a write pulse Vpp (for example, 20 V) higher than the transfer voltage Vpass.
give. As a result, all of the selected word lines WL1 to WL to which the transfer voltage Vpass and the write pulse Vpp have been applied.
All the memory cells connected to No. 16 are turned on, and a voltage of 0 V is transferred to each channel region of the NAND type memory cell connected to the bit line BL1 for writing “0”.

【0021】また、“1”書き込みを行うビット線BL
2に接続されているNAND型メモリセルの各チャネル
領域は、ビット線BL2の電圧VBL2から選択ゲートS
1,2のしきい値電圧を差し引いたある初期電圧が、この
選択ゲートS1,2から転送された状態でフローティング
となる。このとき、ソース線SLには0Vまたはソース
側の選択ゲートS2,1、S2,2を十分にカットオフさせる
ための、ある正の値の電圧を与える。
The bit line BL for writing "1"
2, the channel region of the NAND memory cell connected to the select gate S from the voltage VBL2 of the bit line BL2.
An initial voltage obtained by subtracting the threshold voltages 1 and 2 becomes floating while being transferred from the selection gates S1 and S2. At this time, 0 V or a voltage of a certain positive value for sufficiently cutting off the source-side select gates S2,1, S2,2 is applied to the source line SL.

【0022】上記したように、選択ワード線WL1には
転送電圧Vpassよりも高い書き込みパルス電圧Vppが与
えられるので、0Vが与えられているビット線BL1に
接続されているセルAに“0”データが書き込まれる。
すなわち、図15(b)に示した等価回路中の容量C
1、C2による容量分割より、セルAの浮遊ゲートが0
Vよりも高い電圧に設定され、これにより浮遊ゲートと
チャネル領域との間にトンネル電流が流れて、チャネル
領域から浮遊ゲートに電子が注入される。従って、
“0”書き込みが行われたメモリセルのしきい値電圧は
正の方向に変化する。
As described above, since the write pulse voltage Vpp higher than the transfer voltage Vpass is applied to the selected word line WL1, "0" data is applied to the cell A connected to the bit line BL1 to which 0 V is applied. Is written.
That is, the capacitance C in the equivalent circuit shown in FIG.
1, the floating gate of cell A becomes 0
A voltage higher than V is set, whereby a tunnel current flows between the floating gate and the channel region, and electrons are injected from the channel region into the floating gate. Therefore,
The threshold voltage of the memory cell to which "0" has been written changes in the positive direction.

【0023】このとき、上記セルAと同じ選択ワード線
WL1に接続され、かつ、“1”書き込みが行われるビ
ット線BL2に接続されたセルBのチャネル領域は、選
択ゲートS1,2がカットオフしているのでフローティン
グとなっている。そして、このセルBに“0”書き込み
が行われないようにするために、そのチャネル電圧は十
分に高くなければならない。すなわち、書き込みパルス
電圧VppによるセルBのしきい値電圧の変化が許容範囲
以下となるように、チャネル電圧Vchを設定しなければ
ならない。なお、セルBについては、書き込みパルス電
圧Vppとチャネル電圧Vchとの差が小さい程、しきい値
電圧の変化は小さくなる。
At this time, in the channel region of the cell B connected to the same selected word line WL1 as the cell A and to the bit line BL2 where "1" write is performed, the select gates S1, 2 are cut off. So it is floating. Then, in order to prevent “0” writing from being performed on the cell B, its channel voltage must be sufficiently high. That is, the channel voltage Vch must be set so that the change in the threshold voltage of the cell B due to the write pulse voltage Vpp is within an allowable range. In cell B, the smaller the difference between the write pulse voltage Vpp and the channel voltage Vch, the smaller the change in threshold voltage.

【0024】このため、非選択ワード線の電圧VWL2〜
VWL16に対し、上記のように書き込みパルス電圧Vppよ
りも低い値の転送電圧Vpassを与え、非選択メモリセル
の各チャネル電圧Vchを容量結合によって先の初期電圧
からそれよりも高い電圧に上昇させるようにしている。
各チャネル電圧Vchは、転送電圧Vpassの値が大きい程
大きくなり、従って、セルBのしきい値電圧の変化は転
送電圧Vpassの値が大きい程小さくなる。
Therefore, the voltages VWL2 to VWL2 of the non-selected word lines
The transfer voltage Vpass of a value lower than the write pulse voltage Vpp is applied to VWL16 as described above, and each channel voltage Vch of the non-selected memory cells is increased from the initial voltage to a higher voltage by capacitive coupling. I have to.
Each channel voltage Vch increases as the value of the transfer voltage Vpass increases, so that the change in the threshold voltage of the cell B decreases as the value of the transfer voltage Vpass increases.

【0025】一方、0Vが与えられたビット線BL1に
接続されているメモリセルのうち、非選択のメモリセ
ル、例えばセルCの制御ゲートにも転送電圧Vpassが与
えられる。従って、このセルCのしきい値電圧の変化は
先のセルBとは異なり、転送電圧Vpassの値が大きい程
大きくなる。
On the other hand, among the memory cells connected to the bit line BL1 to which 0 V is applied, the transfer voltage Vpass is also applied to the control gate of an unselected memory cell, for example, the cell C. Therefore, the change in the threshold voltage of the cell C is different from that of the cell B, and becomes larger as the value of the transfer voltage Vpass becomes larger.

【0026】このように、選択されるセルAに対する
“0”データの書き込みに伴ない、選択メモリセルと同
じワード線に接続された非選択セルBと、選択メモリセ
ルとは異なるワード線に接続された非選択セルCのしき
い値電圧は、それぞれのワード線に与えられる転送電圧
Vpassの大きさに対してそれぞれ逆方向に変化するの
で、これを考慮してセルBとセルCのしきい値電圧の変
化が共に小さくなるように転送電圧Vpassの最適値を決
定する。
As described above, when "0" data is written to the selected cell A, the non-selected cell B connected to the same word line as the selected memory cell and the non-selected cell B connected to a different word line from the selected memory cell are connected. Since the threshold voltages of the non-selected cells C change in the opposite directions with respect to the magnitude of the transfer voltage Vpass applied to each word line, the threshold values of the cells B and C are taken into consideration. The optimum value of the transfer voltage Vpass is determined so that both changes in the value voltage are small.

【0027】ところで、先に説明したように、“1”デ
ータが与えられているビット線BL2に接続されている
各メモリセルのチャネル領域をフローティング状態にし
た後に、ワード線WL2〜WL16の電圧VWL2〜VWL
16をVpassにすれば、ビット線BL2とワード線WL2
〜WL16それそれの各交点に接続されたメモリセルの
チャネル領域及びソース/ドレイン領域は、転送電圧V
passへの上昇分に対応して、容量結合により昇圧(ブー
ト)される。
As described above, after the channel region of each memory cell connected to the bit line BL2 to which "1" data is applied is brought into a floating state, the voltage VWL2 of the word lines WL2 to WL16 is set. ~ VWL
If 16 is set to Vpass, the bit line BL2 and the word line WL2
WL16, the channel region and the source / drain region of the memory cell connected to each of the intersections have the transfer voltage V
The voltage is boosted (booted) by capacitive coupling corresponding to the rise to the pass.

【0028】このときの昇圧動作を先の図15(b)を
参照して説明する。いま、基板を0Vにした状態(Vsu
b=0V)で、制御ゲートに電圧VCG(ワード線の電
圧)を与えると、メモリセルのチャネル領域には電圧V
CGが容量C1、C2によって容量分割された電圧が発生
する。このチャネル電圧Vchは下記のように表わされ
る。
The boosting operation at this time will be described with reference to FIG. Now, the state where the substrate is set to 0V (Vsu
b = 0 V), and when a voltage VCG (word line voltage) is applied to the control gate, the voltage VCG is applied to the channel region of the memory cell.
A voltage is generated in which CG is divided by the capacitors C1 and C2. This channel voltage Vch is expressed as follows.

【0029】 Vch={C1/(C1+C2)}VCG … 1 ここで、C1/(C1+C2)はブート比と呼ばれてい
る。
Vch = {C1 / (C1 + C2)} VCG... 1 Here, C1 / (C1 + C2) is called a boot ratio.

【0030】上記電圧VCGとして転送電圧Vpassが与え
られ、ブートされたチャネル電圧Vchが正の値であれ
ば、選択メモリセルと共通のワード線に接続された非選
択のメモリセルの浮遊ゲートへの電荷(電子)注入を阻
止することができる。
When the transfer voltage Vpass is given as the voltage VCG, and the booted channel voltage Vch is a positive value, the floating gate of the unselected memory cell connected to the selected memory cell and the common word line is connected to the floating gate. Charge (electron) injection can be prevented.

【0031】通常、転送電圧Vpassと書き込みパルス電
圧Vppは、“0”データを書き込む選択メモリセルのし
きい値電圧の分布を小さくし、かつ、非選択メモリセル
での誤書き込みを回避するために、それぞれ初期電圧、
ステップ電圧、最終電圧、電圧パルス幅などが最適化さ
れたステップアップ方式を用いて印加される。なお、図
16の波形図の場合、転送電圧Vpassと書き込みパルス
電圧Vppそれぞれの初期電圧と最終電圧とは同じ0Vに
されている。
Normally, the transfer voltage Vpass and the write pulse voltage Vpp are set to reduce the distribution of the threshold voltage of the selected memory cell to which "0" data is written and to avoid erroneous writing in the unselected memory cell. , Respectively the initial voltage,
The step voltage, the final voltage, the voltage pulse width and the like are applied using a step-up method that is optimized. In the case of the waveform diagram of FIG. 16, the initial voltage and the final voltage of the transfer voltage Vpass and the write pulse voltage Vpp are set to the same 0V.

【0032】一方、メモリセルに書き込まれたデータの
消去は、NAND型メモリセルの全てのメモリセルを同
時に消去する一括消去か、または、バイト単位で消去す
るブロック消去のいずれかの方法を用いて行われる。
On the other hand, the data written in the memory cells is erased by using either a batch erasing method for simultaneously erasing all the memory cells of the NAND type memory cells or a block erasing method for erasing data in byte units. Done.

【0033】すなわち、一括消去の場合には、全てのワ
ード線を0Vにし、非選択ビット線及びソース線をフロ
ーティング状態にし、シリコン基板(Pウェル)に高電
圧、例えば20Vの電圧を印加する。これにより、全て
のメモリセルの浮遊ゲートに蓄積されていた電子が基板
に放出され、しきい値電圧が負方向に変化する。
That is, in the case of batch erasing, all word lines are set to 0 V, unselected bit lines and source lines are set in a floating state, and a high voltage, for example, a voltage of 20 V is applied to the silicon substrate (P well). As a result, the electrons accumulated in the floating gates of all the memory cells are released to the substrate, and the threshold voltage changes in the negative direction.

【0034】ブロック消去の場合には、選択されたブロ
ック内の全てのワード線を0Vにし、非選択ブロックの
ワード線に高電圧、例えば18Vを印加し、非選択ビッ
ト線及びソース線をフローティング状態にし、シリコン
基板(Pウェル)に高電圧、例えば20Vの電圧を印加
する。
In the case of block erasure, all word lines in the selected block are set to 0 V, a high voltage, for example, 18 V is applied to the word lines of the non-selected blocks, and the non-selected bit lines and source lines are in a floating state. Then, a high voltage, for example, a voltage of 20 V is applied to the silicon substrate (P well).

【0035】データの読み出しは、選択ゲート線及び非
選択メモリセルが接続されたワード線に読み出し電圧、
例えば3.3Vを印加して選択ゲート及び非選択メモリ
セルをオン状態にし、選択メモリセルが接続されたワー
ド線には0Vを印加する。このとき、ビット線に流れる
電流によるビット線電圧の変化を図示しないセンスアン
プでセンスすることにより、“1”、“0”のデータの
判定がなされる。
Data is read from a word line to which a selected gate line and a non-selected memory cell are connected.
For example, 3.3 V is applied to turn on the selected gate and unselected memory cells, and 0 V is applied to the word line connected to the selected memory cell. At this time, the change of the bit line voltage due to the current flowing through the bit line is sensed by a sense amplifier (not shown), so that the data of “1” and “0” is determined.

【0036】[0036]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のセルフブースト書き込み方式におけるNAND型E
EPROMでは、メモリセルの構造及び製造プロセス、
非選択ビット線に接続されたメモリセルのチャネル領域
に与えられる電圧などに関連して以下のような不都合が
ある。
By the way, the NAND type E in the above-mentioned conventional self-boost writing method is used.
In EPROM, the structure and manufacturing process of a memory cell,
There are the following inconveniences related to the voltage applied to the channel region of the memory cell connected to the unselected bit line.

【0037】すなわち、図16の波形図を用いて説明し
たように、“1”データを書き込むビット線に接続され
たメモリセルのチャネル領域及びソース/ドレイン領域
は、データ書き込み時にフローティング状態にされる。
その後、選択ワード線の電圧をVpp、非選択ワード線の
電圧をVpassにし、フローティング状態になっている非
選択メモリセルのチャネル電圧がVchにブートされる。
このとき、チャネル電圧Vchと各部の電圧との関係は次
式で表わされる。
That is, as described with reference to the waveform diagram of FIG. 16, the channel region and the source / drain region of the memory cell connected to the bit line to which "1" data is written are brought into a floating state at the time of data writing. .
Thereafter, the voltage of the selected word line is set to Vpp, the voltage of the unselected word line is set to Vpass, and the channel voltage of the unselected memory cells in the floating state is booted to Vch.
At this time, the relationship between the channel voltage Vch and the voltage of each section is expressed by the following equation.

【0038】 Vch=VSG−VSGth(Vchinit)+Cr1(Vpass−Vpassth−Vchinit) +Cr2(Vpp−Vpassth−Vchinit)−{Tpw/16(Cins+Cch)}×I … 2 ここで、上記2式において、VSGは図16中のVSG1に
相当し、例えば電源電圧Vccが与えられる。また、V
SGth(Vchinit)はチャネル電圧がVchinitであるとき
のドレイン側の選択ゲートS1,2のしきい値電圧、Cr1
は転送電圧Vpassが与えられるメモリセルのチャネルの
ブート比、Cr2は書き込みパルス電圧Vppが与えられる
メモリセルのチャネルのブート比、Vpassthは、チャネ
ル電圧がVchinitであるときに転送電圧Vpassが与えら
れるメモリセルがオン状態になるために必要な電圧、T
pwは書き込みパルス電圧Vppのパルス幅であり、Cins
はメモリセル1個当たりの容量、Cchはチャネル領域下
に広がる空乏層の容量であり、Iはチャネル領域からウ
ェルや隣接ビット線に流れるリーク電流である。
Vch = VSG−VSGth (Vchinit) + Cr1 (Vpass−Vpassth−Vchinit) + Cr2 (Vpp−Vpassth−Vchinit) − {Tpw / 16 (Cins + Cch)} × I 2 In the above two equations, VSG is This corresponds to VSG1 in FIG. 16, and is supplied with, for example, a power supply voltage Vcc. Also, V
SGth (Vchinit) is the threshold voltage of the select gate S1,2 on the drain side when the channel voltage is Vchinit;
Is the boot ratio of the channel of the memory cell to which the transfer voltage Vpass is applied, Cr2 is the boot ratio of the channel of the memory cell to which the write pulse voltage Vpp is applied, and Vpassth is the memory to which the transfer voltage Vpass is applied when the channel voltage is Vchinit. The voltage required for the cell to turn on, T
pw is the pulse width of the write pulse voltage Vpp, and Cins
Is the capacitance per memory cell, Cch is the capacitance of the depletion layer extending below the channel region, and I is the leakage current flowing from the channel region to the well or adjacent bit line.

【0039】先の図16の波形図に示すように、選択ワ
ード線の電圧VWL1として書き込みパルス電圧Vppを与
え、非選択ワード線の電圧VWL2〜VWL16として転送電
圧Vpassを与えることにより、フローティング状態の非
選択メモリセルのチャネル電圧がVchにブートされ、誤
書き込みを防止することができる。
As shown in the waveform diagram of FIG. 16, the write pulse voltage Vpp is applied as the voltage VWL1 of the selected word line, and the transfer voltage Vpass is applied as the voltages VWL2 to VWL16 of the unselected word lines. The channel voltage of the non-selected memory cell is booted to Vch, and erroneous writing can be prevented.

【0040】ここで、上記選択ゲートやメモリセル及び
これらを形成するシリコン基板(Pウェル)中の不純物
濃度プロファイルや、選択ゲートやメモリセルのチャネ
ル領域に導入されるチャネルイオン注入等の不純物濃度
プロファイル、及び選択ゲートやメモリセルのソース/
ドレイン領域の不純物濃度プロファイル等の種々のプロ
セス条件により、ビット線からチャネル領域に転送され
る初期電圧Vchinitの低下、チャネル領域下部の空乏層
容量やその他の0Vが印加されている端子とチャネル領
域との間の容量の増大によるチャネルブート比(Cr1、
Cr2)の低下等を生じ、十分に高いチャネル電圧が得ら
れず、非選択ビット線に接続されたメモリセルのしきい
値電圧が変化して誤書き込みを生じることがある。
Here, the impurity concentration profile in the select gate and the memory cell and the silicon substrate (P well) for forming them, and the impurity concentration profile such as channel ion implantation introduced into the channel region of the select gate and the memory cell. , And the source of the select gate or memory cell /
Depending on various process conditions such as the impurity concentration profile of the drain region, the initial voltage Vchinit transferred from the bit line to the channel region decreases, the depletion layer capacitance below the channel region and other terminals to which 0V is applied and the channel region. The channel boot ratio (Cr1,
As a result, a sufficiently high channel voltage may not be obtained, and the threshold voltage of the memory cell connected to the non-selected bit line may change to cause erroneous writing.

【0041】このような誤書き込みに関する転送電圧V
passと“1”データ書き込みを行う図14中のセルBの
しきい値電圧との関係を図17の特性図に示す。なお、
図中の縦軸はメモリセルのしきい値電圧を示しており、
Vth0は“0”データのしきい値電圧であり、Vth1は
“1”データのしきい値電圧であり、図中の一点鎖線で
示すしきい値電圧は“1”データと“0”データの境界
に対応している。
The transfer voltage V for such erroneous writing
The relationship between the pass and the threshold voltage of the cell B in FIG. 14 for writing "1" data is shown in the characteristic diagram of FIG. In addition,
The vertical axis in the figure indicates the threshold voltage of the memory cell,
Vth0 is the threshold voltage of “0” data, Vth1 is the threshold voltage of “1” data, and the threshold voltage indicated by the dashed line in the drawing is the threshold voltage of “1” data and “0” data. It corresponds to the border.

【0042】いま、電圧Vpass(あるいは書き込みパル
ス電圧Vpp)の低い領域でセルAへの書き込み動作を行
うと、セルBでは十分にチャネル電圧を上げることがで
きず、実線で示すように“0”書き込みが行われて、セ
ルBで誤書き込みが生じる。しかし、電圧Vpass(ある
いは書き込みパルス電圧Vpp)を十分に高くすれば、こ
の電圧Vpass(Vpp)によってブートされるセルBのチ
ャネル電圧が高くなるため、誤書き込みは回避される。
If a write operation to the cell A is performed in a region where the voltage Vpass (or the write pulse voltage Vpp) is low, the channel voltage cannot be sufficiently increased in the cell B, and "0" as shown by a solid line. Writing is performed, and erroneous writing occurs in cell B. However, if the voltage Vpass (or the write pulse voltage Vpp) is made sufficiently high, the channel voltage of the cell B booted by the voltage Vpass (Vpp) becomes high, so that erroneous writing is avoided.

【0043】一方、図14中のセルCに関しては、前述
のようにチャネル領域に0Vの電圧が転送されるため、
制御ゲートに印加される電圧Vpassを高くすれば、図1
7中に破線で示すようにしきい値電圧が増加し、誤書き
込みが生じる。
On the other hand, as for the cell C in FIG. 14, a voltage of 0 V is transferred to the channel region as described above.
By increasing the voltage Vpass applied to the control gate, FIG.
As shown by the broken line in FIG. 7, the threshold voltage increases, and erroneous writing occurs.

【0044】従って、全ての非選択メモリセルでの誤書
き込みを防止するには、図17中の実線と破線が共に一
点鎖線よりも下側に位置するような電圧Vpass(Vpp)
を選択しなければならない。
Therefore, in order to prevent erroneous writing in all the non-selected memory cells, the voltage Vpass (Vpp) is set so that both the solid line and the broken line in FIG. 17 are located below the dashed line.
You have to choose.

【0045】また、しきい値電圧の変化は、メモリセル
のゲート長、ウイング幅、トンネル酸化膜(図12及び
図13中の第1のゲート絶縁膜13)の膜厚、インター
ポリ絶縁膜(図12及び図13中の第2のゲート絶縁膜
15)の膜厚のバラツキと共に大きくなる傾向があり、
特に書き込み選択ブロックのビット数が大きくなる程生
じやすくなる。
The change in the threshold voltage depends on the gate length of the memory cell, the wing width, the thickness of the tunnel oxide film (first gate insulating film 13 in FIGS. 12 and 13), the interpoly insulating film ( There is a tendency that the thickness of the second gate insulating film 15) in FIGS.
In particular, this is more likely to occur as the number of bits in the write selection block increases.

【0046】さらにまた、フローティング状態のチャネ
ル領域やソース/ドレイン領域とウェルとの間または隣
接ビット線間のリーク電流が大きければ、しきい値電圧
の変化はさらに大きくなる。また、ビット線電圧をチャ
ネル領域に転送する選択ゲートの特性バラツキも大きく
影響する。これら誤書き込みによるしきい値電圧の変化
は、素子の微細化が進み、ショートチャネル効果の影響
が無視できなくなればさらに増大する傾向にある。
Furthermore, if the leakage current between the floating channel region or the source / drain region and the well or between the adjacent bit lines is large, the change in the threshold voltage is further increased. In addition, variations in the characteristics of the selection gate that transfers the bit line voltage to the channel region also have a significant effect. The change in the threshold voltage due to such erroneous writing tends to increase further as the miniaturization of elements progresses and the influence of the short channel effect cannot be ignored.

【0047】このように、従来では、メモリセルの構造
や製造プロセスによって、メモリセルや選択ゲートの特
性が非選択メモリセルに対して誤書き込みを生じさせる
という問題がある。
As described above, conventionally, there is a problem that the characteristics of the memory cell and the selection gate cause erroneous writing to the non-selected memory cell depending on the structure and the manufacturing process of the memory cell.

【0048】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、非選択メモリセルに対す
る誤書き込みを確実に防止することができる不揮発性半
導体記憶装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of reliably preventing erroneous writing to an unselected memory cell. is there.

【0049】[0049]

【課題を解決するための手段】第1の発明の不揮発性半
導体記憶装置は、ビット線と、ソース線と、それぞれ浮
遊ゲートと制御ゲートとを有する直列接続された複数の
不揮発性トランジスタからなり、上記ビット線と上記ソ
ース線との間に挿入されたNAND型メモリセルと、上
記NAND型メモリセルと上記ビット線との間に接続さ
れた第1の選択ゲートと、上記NAND型メモリセルと
上記ソース線との間に接続された第2の選択ゲートと、
上記ビット線と上記ソース線との間の上記NAND型メ
モリセルと第1の選択ゲートと第2の選択ゲートとから
なる経路の途中に挿入された抵抗とを具備している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device comprising a plurality of serially connected nonvolatile transistors each having a bit line, a source line, and a floating gate and a control gate. A NAND memory cell inserted between the bit line and the source line; a first select gate connected between the NAND memory cell and the bit line; A second select gate connected between the second select gate and the source line;
The NAND type memory cell between the bit line and the source line, and a resistor inserted in the middle of a path formed by a first select gate and a second select gate.

【0050】また、上記第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置において、前記抵抗は、前記複数の各不揮発性ト
ランジスタのチャネル領域に接するソース端及びドレイ
ン端に設けられている。
Further, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect, the resistor is provided at a source end and a drain end which are in contact with a channel region of each of the plurality of nonvolatile transistors.

【0051】さらに上記第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置において、前記抵抗は、前記複数の各不揮発性ト
ランジスタのチャネル領域に接するソース端及びドレイ
ン端に設けられており、それぞれソース/ドレインとは
異なる不純物濃度を有している。
Further, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, the resistor is provided at a source end and a drain end that are in contact with a channel region of each of the plurality of nonvolatile transistors. They have different impurity concentrations.

【0052】さらに上記第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置において、前記抵抗は、前記複数の各不揮発性ト
ランジスタのチャネル領域に接するソース端及びドレイ
ン端に設けられており、それぞれソース/ドレイン用の
不純物が導入されていない。
Further, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, the resistor is provided at a source end and a drain end which are in contact with a channel region of each of the plurality of nonvolatile transistors. No impurities have been introduced.

【0053】さらに上記第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置において、前記抵抗は、前記ビット線と前記第1
の選択ゲートとの間に設けられ、前記第1の選択ゲート
のソース/ドレイン拡散領域とは異なる不純物濃度を有
する拡散領域で構成されている。
Further, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, the resistor is connected to the bit line and the first line.
And a diffusion region having an impurity concentration different from that of the source / drain diffusion region of the first selection gate.

【0054】さらに上記第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置において、前記抵抗は、前記ソース線と前記第2
の選択ゲートとの間に設けられ、前記第2の選択ゲート
のソース/ドレイン拡散領域とは異なる不純物濃度を有
する拡散領域で構成されている。
Further, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, the resistor may be connected to the source line and the second line.
And a diffusion region having a different impurity concentration from the source / drain diffusion region of the second selection gate.

【0055】第2の発明の不揮発性半導体記憶装置は、
ビット線と、ソース線と、それぞれ浮遊ゲートと制御ゲ
ートとを有する直列接続された複数の不揮発性トランジ
スタからなり、データの読み出し時に、選択される制御
ゲートには第1電圧が供給され、非選択の制御ゲートに
はそれぞれ上記第1電圧よりも高い値の第2電圧が供給
され、上記ビット線と上記ソース線との間に挿入された
NAND型メモリセルと、上記NAND型メモリセルと
上記ビット線との間に接続され、データの読み出し時に
上記第1電圧より高く上記第2電圧より低い値の第3電
圧が供給される第1の選択ゲートと、上記NAND型メ
モリセルと上記ソース線との間に接続され、データの読
み出し時に上記第3電圧が供給される第2の選択ゲート
とを具備している。
The nonvolatile semiconductor memory device according to the second invention is
A plurality of serially connected non-volatile transistors each having a bit line, a source line, and a floating gate and a control gate. When data is read, a first voltage is supplied to a selected control gate, and a non-selected Are supplied with a second voltage having a value higher than the first voltage, respectively, and a NAND memory cell inserted between the bit line and the source line, the NAND memory cell and the bit A first selection gate connected between the NAND-type memory cell and the source line, the third selection gate being connected to the third memory cell and being supplied with a third voltage higher than the first voltage and lower than the second voltage when reading data; And a second selection gate to which the third voltage is supplied when data is read.

【0056】[0056]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を実
施の形態により説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings with reference to the embodiments.

【0057】図1は、本発明の不揮発性半導体記憶装置
の第1の実施の形態を示すものであり、NAND型EE
PROMの一部を抽出して示す平面図である。図中の上
下方向(列方向)には複数のビット線BLj(本例では
j=1〜3の場合を例示している)が互いに平行するよ
うに延長して配置されている。また、図中の左右方向
(行方向)にはソース線SLが延長して配置されてい
る。そして、上記複数のビット線BLjと上記ソース線
SLとの間には、それぞれビット線コンタクトBCとソ
ース線コンタクトSCとを介して、直列接続された不揮
発性トランジスタからなる複数個のメモリセルMi,j
(本例ではi=1〜16、j=1〜3の場合を例示して
いる)が挿入されている。
FIG. 1 shows a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.
It is a top view which extracts and shows a part of PROM. In the vertical direction (column direction) in the figure, a plurality of bit lines BLj (in this example, the case where j = 1 to 3 are illustrated) are extended so as to be parallel to each other. Further, a source line SL is arranged to extend in the left-right direction (row direction) in the drawing. A plurality of memory cells Mi, which are composed of nonvolatile transistors connected in series, are connected between the plurality of bit lines BLj and the source line SL via a bit line contact BC and a source line contact SC, respectively. j
(This example illustrates a case where i = 1 to 16 and j = 1 to 3).

【0058】上記各メモリセルMi,jは、それぞれ信号
電荷を蓄積するための浮遊ゲート(図中、斜線を施した
領域)と、浮遊ゲートにおける信号電荷量を制御するた
めの制御ゲートとからなる積層ゲート構造を有してお
り、浮遊ゲートは隣り合うビット線との間で互いに分離
されている。また、上記各メモリセルMi,jの制御ゲー
トは、上記各ビット線BLjと交差するように配置され
た複数本のワード線WLi(i=1〜16)として一体
的に形成されており、1本のワード線WLiにはビット
線BLj毎に1つのメモリセルMi,jが接続されてい
る。
Each of the memory cells Mi, j includes a floating gate for storing signal charges (a shaded area in the figure) and a control gate for controlling the amount of signal charges in the floating gate. It has a stacked gate structure, and floating gates are separated from adjacent bit lines. The control gate of each of the memory cells Mi, j is integrally formed as a plurality of word lines WLi (i = 1 to 16) arranged so as to intersect with each of the bit lines BLj. One memory cell Mi, j is connected to each word line WLi for each bit line BLj.

【0059】これらのメモリセル群に対して、選択的に
データの書き込み、読み出し動作を制御するために、N
AND型に接続された複数個のメモリセルMi,jの両端
には、スイッチングトランジスタからなる2個の選択ゲ
ートSk,j(k=1,2、j=1〜3)が接続される。
すなわち、ビット線コンタクトBC及びソース線コンタ
クトSCにそれぞれ接して、前記複数個のメモリセルM
i,jの両端に2個の選択ゲートSk,jが配置される。前記
複数個のメモリセルMi,jと2個の選択ゲートSk,jと
は、ビット線方向に延在する素子領域に、隣接するもの
同士がソース・ドレイン拡散層を共有するように形成さ
れる。
In order to selectively control data write and read operations for these memory cell groups, N
Two select gates Sk, j (k = 1, 2; j = 1 to 3) formed of switching transistors are connected to both ends of the plurality of memory cells Mi, j connected in an AND type.
That is, the plurality of memory cells M are in contact with the bit line contact BC and the source line contact SC, respectively.
Two select gates Sk, j are arranged at both ends of i, j. The plurality of memory cells Mi, j and the two select gates Sk, j are formed in an element region extending in the bit line direction such that adjacent ones share a source / drain diffusion layer. .

【0060】上記各選択ゲートSk,jのスイッチング制
御は、2本の選択ゲート線SG1、SG2によって行わ
れる。なお、選択ゲートは必ずしもビット線側及びソー
ス線側にそれぞれ1個のみ配置されるばかりではなく、
それぞれ複数個の選択ゲートを直列に配置する場合もあ
る。
The switching control of each selection gate Sk, j is performed by two selection gate lines SG1 and SG2. It is to be noted that not only one select gate is necessarily arranged on each of the bit line side and the source line side, but also
In some cases, a plurality of select gates may be arranged in series.

【0061】また、この実施の形態の場合、各メモリセ
ルMi,jのチャネル領域に接するソース端及びドレイン
端には、それぞれソース/ドレイン用の不純物が導入さ
れておらず、その抵抗値がソース/ドレイン領域よりも
十分に高くされた高抵抗領域UDがそれぞれ設けられて
いる。同様に、各選択ゲートSk,jのチャネル領域に接
するソース端及びドレイン端にも、それぞれソース/ド
レイン用の不純物が導入されておらず、その抵抗値がソ
ース/ドレイン領域よりも十分に高くされた高抵抗領域
UDがそれぞれ設けられている。
In the case of this embodiment, no source / drain impurities are introduced into the source end and the drain end of each memory cell Mi, j which are in contact with the channel region. / Drain regions, each of which has a high resistance region UD sufficiently higher than the drain region. Similarly, no source / drain impurities are introduced into the source end and the drain end of each select gate Sk, j which are in contact with the channel region, and the resistance is made sufficiently higher than the source / drain regions. High resistance regions UD are provided.

【0062】図2は、図1において3個のメモリセルM
i,jをビット線方向に平行なA−A線に沿って切断した
場合の断面図を示している。なお、図中の寸法は必ずし
も実際の寸法を反映していない。上記3個のメモリセル
Mi,jは、P型のシリコン基板(Pウェル)11内に形
成されたN型拡散領域をソース/ドレイン領域12とし
て有している。そして、各一対のソース/ドレイン領域
12相互間の基板上には膜厚の薄いシリコン酸化膜から
なる第1のゲート絶縁膜13を介して、例えばアモルフ
ァスシリコンからなる浮遊ゲート14が形成されてお
り、さらにこの浮遊ゲート14には、上記第1のゲート
絶縁膜13に比べて膜厚が厚くされた第2のゲート絶縁
膜15を介して、例えばアモルファスシリコンとタング
ステンの2層からなる制御ゲート16が形成されてい
る。
FIG. 2 shows three memory cells M in FIG.
FIG. 3 shows a cross-sectional view when i and j are cut along the line AA parallel to the bit line direction. The dimensions in the drawings do not necessarily reflect actual dimensions. The three memory cells Mi, j have N-type diffusion regions formed in a P-type silicon substrate (P well) 11 as source / drain regions 12. On the substrate between each pair of source / drain regions 12, a floating gate 14 made of, for example, amorphous silicon is formed via a first gate insulating film 13 made of a thin silicon oxide film. Further, a control gate 16 made of, for example, two layers of amorphous silicon and tungsten is provided on the floating gate 14 through a second gate insulating film 15 having a thickness larger than that of the first gate insulating film 13. Are formed.

【0063】上記浮遊ゲート14及び制御ゲート16か
らなる積層ゲートの周囲にはサイドウォール絶縁膜17
が一様の厚さで堆積されている。そして、上記ソース/
ドレイン領域12は、周囲に上記サイドウォール絶縁膜
17が形成された状態の積層ゲートをマスクとして用い
たイオン注入法により、基板11に対してN型イオンを
例えば5×1012(cm2)のドーズ量で導入し、その
後、拡散を行うことによって形成される。
A sidewall insulating film 17 is formed around the stacked gate including the floating gate 14 and the control gate 16.
Are deposited at a uniform thickness. And the above source /
The drain region 12 is filled with, for example, 5 × 10 12 (cm 2 ) of N-type ions with respect to the substrate 11 by an ion implantation method using the stacked gate with the side wall insulating film 17 formed therearound as a mask. It is formed by introducing a dose and then performing diffusion.

【0064】ここで、積層ゲートにはサイドウォール絶
縁膜17が形成されているので、各メモリセルMi,jの
チャネル領域に接するソース端及びドレイン端には、そ
れぞれソース/ドレイン用の不純物が導入されない領域
が形成され、この領域が前記高抵抗領域UDとなる。
Here, since the side wall insulating film 17 is formed on the stacked gate, source / drain impurities are respectively introduced into the source end and the drain end in contact with the channel region of each memory cell Mi, j. A region not formed is formed, and this region becomes the high resistance region UD.

【0065】なお、図1において、複数個のメモリセル
Mi,jをワード線方向に平行なB−B線に沿って切断し
た場合の断面図は、前記図13と同様なのでその説明は
省略する。
In FIG. 1, a cross-sectional view of a plurality of memory cells Mi, j cut along the line BB parallel to the word line direction is the same as that of FIG. .

【0066】ここで、各メモリセルMi,jの浮遊ゲート
14はフローティング状態にされ、第1のゲート絶縁膜
13を介してN型のチャネル領域から浮遊ゲート13に
電子をトンネル注入することによりメモリセルの書き込
みが行われる。このとき、制御ゲートには書き込みを制
御する制御電圧が印加される。
Here, the floating gate 14 of each memory cell Mi, j is brought into a floating state, and electrons are tunnel-injected from the N-type channel region into the floating gate 13 through the first gate insulating film 13 to thereby store the memory. Cell writing is performed. At this time, a control voltage for controlling writing is applied to the control gate.

【0067】図3は、図1に示すNAND型EEPRO
Mの等価回路図である。この等価回路が前記図14に示
す従来のEEPROMの等価回路と異なる点は、複数個
のメモリセルMi,j及び選択ゲートSk,jのソース/ドレ
イン領域側に、前記高抵抗領域UDによって構成される
高抵抗Rがそれぞれ直列に挿入されていることである。
FIG. 3 shows the NAND type EEPROM shown in FIG.
It is an equivalent circuit diagram of M. This equivalent circuit differs from the equivalent circuit of the conventional EEPROM shown in FIG. 14 in that the high resistance region UD is provided on the source / drain region side of a plurality of memory cells Mi, j and select gates Sk, j. High resistances R are inserted in series.

【0068】次に、例えばワード線WL1を選択し、こ
の選択ワード線WL1とビット線BL1との交点に位置
する実線の丸で囲んだメモリセルM1,1(セルA)に
“0”データを書き込む場合の動作を説明する。なお、
ワード線WL1とビット線BL2との交点に位置する破
線の丸で囲んだ非選択メモリセルM2,2をセルBと称
し、ワード線WL2とビット線BL1との交点に位置す
る破線の丸で囲んだ非選択メモリセルM2,1をセルCと
称する。
Next, for example, a word line WL1 is selected, and "0" data is stored in a memory cell M1,1 (cell A) surrounded by a solid line located at the intersection of the selected word line WL1 and the bit line BL1. The operation for writing will be described. In addition,
The unselected memory cells M2,2 surrounded by a broken line circle located at the intersection of the word line WL1 and the bit line BL2 are referred to as a cell B, and are surrounded by a broken line located at the intersection of the word line WL2 and the bit line BL1. The unselected memory cell M2,1 is referred to as a cell C.

【0069】ここでは、従来と同様に“1”または
“0”データを1個のメモリセルに書き込む2値データ
書き込みの例を説明する。しかし、多値データの書き込
みの場合には、通常、“1”データを“0”データ(し
きい値電圧が負)、“0”データを“1”、“2”、
“3”データ(しきい値電圧がそれぞれ正であり、各デ
ータはあるしきい値電圧範囲に分離されている)に置き
換えればよい。また、このようなしきい値分布を持たな
い多値メモリであっても、しきい値電圧が複数に分離さ
れていれば、同様に動作することができる。
Here, an example of binary data writing in which "1" or "0" data is written into one memory cell as in the prior art will be described. However, in the case of writing multi-level data, normally, “1” data is “0” data (threshold voltage is negative), and “0” data is “1”, “2”,
The data may be replaced with “3” data (threshold voltages are positive and each data is separated into a certain threshold voltage range). Even a multi-valued memory having no such threshold distribution can operate similarly if the threshold voltages are separated into a plurality.

【0070】なお、動作の説明に当たっては、先の図1
6の波形図を参照して説明を行う。
The operation will be described with reference to FIG.
The description will be made with reference to the waveform chart of FIG.

【0071】まず、ソース線側の選択ゲート線SG2の
電圧VSG2が0Vにされ、選択ゲートS2,1、S2,2がカ
ットオフにされる。
First, the voltage VSG2 of the selection gate line SG2 on the source line side is set to 0 V, and the selection gates S2,1, S2,2 are cut off.

【0072】次に、“0”データを書き込むセルAが接
続されているNAND型メモリセルのビット線BL1の
電圧VBL1が0Vにされ、“1”データを書き込むセル
Bが接続されているNAND型メモリセルのビット線B
L2の電圧VBL2は、ドレイン側の選択ゲート線SG1
の電圧VSG1と同じ値の電圧か、またはそれ以上の値の
電圧、またはそれ以下の値の電圧であってもドレイン側
の選択ゲートS1,2が十分にカットオフするような電圧
VBL2にされる。これにより、ドレイン側の選択ゲート
S1,1がオン、S1,2がカットオフ状態となり、各ビット
線BL1、BL2において書き込みの選択が行われる。
Next, the voltage VBL1 of the bit line BL1 of the NAND memory cell to which the cell A to which "0" data is to be written is connected is set to 0 V, and the NAND type memory to which the cell B to which "1" data is to be written is connected. Bit line B of the memory cell
The voltage VBL2 of L2 is connected to the select gate line SG1 on the drain side.
Voltage VSG1 is equal to or higher than the voltage VSG1, or is set to the voltage VBL2 such that the drain-side select gates S1, 2 are sufficiently cut off even if the voltage has a value lower than the voltage. . As a result, the drain-side selection gate S1,1 is turned on, and S1,2 is cut off, and writing is selected in each bit line BL1, BL2.

【0073】この状態で、選択ブロックの選択ワード線
以外の全ての非選択ワード線WL2〜WL16にはメモ
リセルがオン状態となるような値の転送電圧Vpass(例
えば10V)を与え、選択ワード線WL1には転送電圧
Vpassよりも高い書き込みパルスVpp(例えば20V)
を与える。これにより、転送電圧Vpass及び書き込みパ
ルスVppが与えられた全ての選択ワード線WL1〜WL
16に接続されている全てのメモリセルがオン状態にな
り、“0”書き込みを行うビット線BL1に接続されて
いるNAND型メモリセルの各チャネル領域に0Vの電
圧が転送される。
In this state, a transfer voltage Vpass (for example, 10 V) having a value that turns on the memory cell is applied to all the non-selected word lines WL2 to WL16 other than the selected word line in the selected block, and the selected word line is turned on. WL1 has a write pulse Vpp (for example, 20 V) higher than the transfer voltage Vpass.
give. As a result, all of the selected word lines WL1 to WL to which the transfer voltage Vpass and the write pulse Vpp have been applied.
All the memory cells connected to No. 16 are turned on, and a voltage of 0 V is transferred to each channel region of the NAND type memory cell connected to the bit line BL1 for writing “0”.

【0074】また、“1”書き込みを行うビット線BL
2に接続されているNAND型メモリセルの各チャネル
領域は、ビット線BL2の電圧VBL2から選択ゲートS
1,2のしきい値電圧を差し引いたある初期電圧がこの選
択ゲートS1,2から転送された状態でフローティングと
なる。このとき、ソース線SLには0Vまたはソース側
の選択ゲートS2,1、S2,2を十分にカットオフさせるた
めの、ある正の値の電圧を与える。
The bit line BL for writing "1"
2, the channel region of the NAND memory cell connected to the select gate S from the voltage VBL2 of the bit line BL2.
A certain initial voltage, which is obtained by subtracting the threshold voltages of 1, 2 from the selection gate S1, 2, becomes floating. At this time, 0 V or a voltage of a certain positive value for sufficiently cutting off the source-side select gates S2,1, S2,2 is applied to the source line SL.

【0075】ここで、セルBには“0”書き込みが行わ
れないようにするために、このセルBのチャネル電圧を
十分に高くしなければならない。すなわち、書き込みパ
ルス電圧VppによるセルBのしきい値電圧の変化が許容
範囲以下となるように、セルBのチャネル電圧Vchを設
定する必要がある。なお、セルBでは、その制御ゲート
に印加される書き込みパルス電圧Vppとチャネル電圧ch
との差が小さい程、しきい値電圧の変化は小さくなる。
Here, in order to prevent "0" writing from being performed on the cell B, the channel voltage of the cell B must be sufficiently increased. That is, it is necessary to set the channel voltage Vch of the cell B so that the change in the threshold voltage of the cell B due to the write pulse voltage Vpp is within an allowable range. In the cell B, the write pulse voltage Vpp applied to the control gate and the channel voltage ch
Is smaller, the change in the threshold voltage is smaller.

【0076】この実施の形態によるEEPROMでは、
ビット線とソース線との間で、複数個のメモリセルMM
i,jの各ソース/ドレイン領域に対して直列に各高抵抗
Rがそれぞれ挿入されているので、上記セルBに流れる
セル電流はこれらの高抵抗Rの存在によって制限され
る。
In the EEPROM according to this embodiment,
A plurality of memory cells MM are provided between a bit line and a source line.
Since each high resistance R is inserted in series with each source / drain region of i and j, the cell current flowing through the cell B is limited by the presence of these high resistances R.

【0077】図4(a)は、各メモリセルMMi,jの制
御ゲート電圧(Vg)に対するセル電流(logIcell)
の変化を示した特性図である。通常、NAND型EEP
ROMでは、“0”データを読み出す際にメモリセルに
流れるセル電流の値は0.5μA程度である。この実施
の形態によるEEPROMでは、上記高抵抗Rの存在に
よってセルに流れる電流が律則されるために、セル電流
は0.5μA程度で飽和する。これに対して、従来のセ
ルでは制御ゲート電圧の値が大きくなると、0.5μA
を越えて行く。
FIG. 4A shows the cell current (logIcell) with respect to the control gate voltage (Vg) of each memory cell MMi, j.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in the characteristic. Normally, NAND type EEP
In the ROM, the value of the cell current flowing through the memory cell when reading "0" data is about 0.5 .mu.A. In the EEPROM according to this embodiment, the current flowing through the cell is determined by the presence of the high resistance R, so that the cell current is saturated at about 0.5 μA. On the other hand, in the conventional cell, when the value of the control gate voltage becomes large, 0.5 μA
Go beyond.

【0078】通常、図4(a)に示すように強反転する
しきい値(強反転しきい値)に比べて、“0”データを
読み出す際のしきい値(電流定義)は高くなる。ここ
で、本発明と従来とを比較すると、本発明では高抵抗R
が存在しているために、強反転しきい値は同じであって
も、“0”データのしきい値は本発明の方が従来よりも
大きくなる。なお、図4(a)中のa点は従来のセルの
“0”データのしきい値であり、b点は本発明の“0”
データのしきい値である。
Normally, as shown in FIG. 4A, the threshold value (current definition) for reading “0” data is higher than the threshold value for strong inversion (strong inversion threshold value). Here, when the present invention is compared with the prior art, the high resistance R
Is present, the threshold value of "0" data is larger in the present invention than in the related art, even if the strong inversion threshold value is the same. In FIG. 4A, point a is the threshold value of "0" data of the conventional cell, and point b is "0" of the present invention.
This is the data threshold.

【0079】次に、図4(b)に示すように、例えば、
“0”データのしきい値(0.5μAのセル電流が流れ
る時の制御ゲート電圧Vgの値)を1Vに合わせ込む、
いわゆるベリファイ動作時を考える。なお、この図4
(b)は、先の図4(a)において、a点とb点の位置
が一致するように本発明の特性を図中の左方向にシフト
させたものである。
Next, for example, as shown in FIG.
The threshold value of the “0” data (the value of the control gate voltage Vg when a cell current of 0.5 μA flows) is adjusted to 1 V.
Consider a so-called verify operation. Note that FIG.
FIG. 4B is obtained by shifting the characteristics of the present invention to the left in the drawing so that the positions of the points a and b coincide in FIG. 4A.

【0080】図4(b)に示すように、同じ1Vの
“0”読み出し時のしきい値を持っていても、本発明の
セルの強反転しきい値は従来よりも小さくなる。
As shown in FIG. 4B, the strong inversion threshold value of the cell of the present invention is smaller than that of the conventional cell even if the same threshold value at the time of reading "0" of 1 V is provided.

【0081】ところで、“1”データ書き込み時におけ
る誤書き込みは、先の2式中のVpassthの値に大きく依
存する。本発明では、上記のように従来に比べて強反転
しきい値が小さくなり、これにより上記Vpassthの値が
実質的に下がるので、チャネル電圧Vchを上げることが
できる。すなわち、データ読み出し時のしきい値電圧は
高く、書き込み時のしきい値電圧は低くすることができ
るので、従来のような誤書き込みを大幅に改善すること
ができる。
Incidentally, erroneous writing at the time of writing "1" data largely depends on the value of Vpassth in the above two equations. In the present invention, as described above, the strong inversion threshold value is smaller than that of the related art, and as a result, the value of Vpassth is substantially reduced, so that the channel voltage Vch can be increased. That is, the threshold voltage at the time of data reading can be high and the threshold voltage at the time of writing can be low, so that erroneous writing as in the related art can be significantly improved.

【0082】図5は、転送電圧Vpass(あるいは書き込
みパルス電圧Vpp)と“1”データ書き込みを行うメモ
リセルのしきい値電圧との関係を示す特性図である。な
お、先の図17と同様に、図中の縦軸はメモリセルのし
きい値電圧を示しており、Vth0は“0”データのしき
い値電圧、Vth1は“1”データのしきい値電圧であ
り、図中の一点鎖線で示すしきい値電圧は“1”データ
と“0”データの境界に対応している。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the transfer voltage Vpass (or the write pulse voltage Vpp) and the threshold voltage of the memory cell for writing "1" data. As in FIG. 17, the vertical axis in the figure indicates the threshold voltage of the memory cell, Vth0 is the threshold voltage of "0" data, and Vth1 is the threshold voltage of "1" data. The threshold voltage indicated by a dashed line in the drawing corresponds to the boundary between “1” data and “0” data.

【0083】前述のように、データ書き込み時のしきい
値電圧を低くすることができるので、制御ゲート電圧の
低い領域で選択メモリセルへの書き込み動作を行って
も、選択メモリセルと同じワード線に接続された非選択
メモリセルでは十分にチャネル電圧を上げることがで
き、実線で示すように“0”書き込みが行われて、非選
択メモリセル(セルB)での誤書き込みの発生を防止す
ることができる。
As described above, since the threshold voltage at the time of data writing can be lowered, even if the writing operation to the selected memory cell is performed in a region where the control gate voltage is low, the same word line as that of the selected memory cell is used. The channel voltage can be sufficiently increased in the non-selected memory cell connected to the memory cell, and "0" writing is performed as shown by the solid line, thereby preventing erroneous writing in the non-selected memory cell (cell B). be able to.

【0084】図6は、本発明の第2の実施の形態に係る
NAND型EEPROMの一部を抽出して示す平面図で
ある。
FIG. 6 is a plan view showing a part of a NAND type EEPROM according to the second embodiment of the present invention.

【0085】図1に示した第1の実施の形態のEEPR
OMでは、各メモリセルMi,jのチャネル領域に接する
ソース端及びドレイン端並びに各選択ゲートSk,jのチ
ャネル領域に接するソース端及びドレイン端に、それぞ
れソース/ドレイン用の不純物が導入されていない高抵
抗領域UDを設けることによって高抵抗Rを分散形成し
ていた。
The EEPR of the first embodiment shown in FIG.
In the OM, no source / drain impurities are introduced into the source end and the drain end contacting the channel region of each memory cell Mi, j and the source end and the drain end contacting the channel region of each select gate Sk, j. By providing the high resistance region UD, the high resistance R is dispersedly formed.

【0086】ところが、この実施の形態では、各ビット
線コンタクトBCと各選択ゲートS1,1、S1,2、S1,3
…との間のN型のソース/ドレイン領域の一部に、不純
物濃度の低い高抵抗領域HR(図中、細かな点を施した
領域)を形成することによって、図7の等価回路図に示
すように、各ビット線コンタクトBCと各選択ゲートS
1,1、S1,2、S1,3…との間に高抵抗Rを形成したもの
である。
However, in this embodiment, each bit line contact BC and each selection gate S1,1, S1,2, S1,3 are selected.
By forming a high-resistance region HR with a low impurity concentration (a region with fine dots in the figure) in a part of the N-type source / drain region between the... As shown, each bit line contact BC and each select gate S
A high resistance R is formed between 1,1, S1,2, S1,3,.

【0087】図8(a)は、上記第2の実施の形態にお
いて、各メモリセルにおけるドレイン電圧(Vd)とセ
ル電流(Iceell)との関係を、従来と本発明とで比較
して示す特性図である。本発明の場合には、高抵抗Rに
電圧降下が生じるため、従来に比べて傾きがなだらかに
なる。この傾きは図6中の高抵抗領域HRにおける抵抗
値によって決定され、さらにこの抵抗値は上記高抵抗領
域HRに導入される不純物の濃度によって決定される。
一般にN型のソース/ドレイン領域には、例えば、5×
1013(cm2)程度のドーズ量で不純物(例えばリ
ン)が導入されるが、上記高抵抗領域HRにはそれより
も1桁低い5×1012(cm2)程度のドーズ量で不純
物が導入される。このドーズ量は、例えば、以下のよう
にして決まる。
FIG. 8A is a graph showing the relationship between the drain voltage (Vd) and the cell current (Iceell) of each memory cell in the second embodiment in comparison with the prior art and the present invention. FIG. In the case of the present invention, since the voltage drop occurs in the high resistance R, the slope becomes gentler than in the related art. This inclination is determined by the resistance value in the high resistance region HR in FIG. 6, and the resistance value is further determined by the concentration of the impurity introduced into the high resistance region HR.
Generally, for example, 5 ×
An impurity (for example, phosphorus) is introduced at a dose of about 10 13 (cm 2 ), but the impurity is introduced into the high resistance region HR at a dose of about 5 × 10 12 (cm 2 ), which is one digit lower than that. be introduced. This dose is determined, for example, as follows.

【0088】図8(b)は、各メモリセルにおける制御
ゲート電圧(Vg)とセル電流(logIceell)との関係
を示す特性図である。高電流領域では抵抗成分が支配的
であり、高抵抗Rの値は、Vgが1V変化する時にIce
ellが例えば2桁変化するような値となるように設定さ
れる。
FIG. 8B is a characteristic diagram showing the relationship between the control gate voltage (Vg) and the cell current (logIceell) in each memory cell. In the high current region, the resistance component is dominant, and the value of the high resistance R is set to Ice when Vg changes by 1V.
ell is set to a value that changes by two digits, for example.

【0089】この実施の形態の場合にも、データ書き込
み時のしきい値電圧を低くすることができるので、制御
ゲート電圧の低い領域で選択メモリセルへの書き込み動
作を行っても、選択メモリセルと同じワード線に接続さ
れた非選択のメモリセルでは十分にチャネル電圧を上げ
ることができ、非選択メモリセルでの誤書き込みの発生
を防止することができる。
Also in this embodiment, since the threshold voltage at the time of data writing can be lowered, even if the writing operation to the selected memory cell is performed in a region where the control gate voltage is low, the selected memory cell In an unselected memory cell connected to the same word line as above, the channel voltage can be sufficiently increased, and erroneous writing in the unselected memory cell can be prevented.

【0090】なお、この実施の形態では、各ビット線コ
ンタクトBCと各選択ゲートS1,1、S1,2、S1,3…と
の間のN型のソース/ドレイン領域の一部に、不純物濃
度の低い高抵抗領域HRを形成することによって、図7
の等価回路図に示すように、各ビット線コンタクトBC
と各選択ゲートS1,1、S1,2、S1,3…との間に高抵抗
Rを形成しているが、各ソース線コンタクトSCと各選
択ゲートS2,1、S2,2、S2,3…との間のN型のソース
/ドレイン領域の一部に、不純物濃度の低い高抵抗領域
を形成することによって、各ソース線コンタクトSCと
各選択ゲートS2,1、S2,2、S2,3…との間に高抵抗R
を形成するようにしてもよい。
In this embodiment, a part of the N-type source / drain region between each bit line contact BC and each select gate S1,1, S1,2, S1,3. By forming the high resistance region HR having a low
As shown in the equivalent circuit diagram of FIG.
, A high resistance R is formed between each of the selection gates S1,1, S1,2, S1,3,..., And each of the source line contacts SC and each of the selection gates S2,1, S2,2, S2,3. Are formed in a part of the N-type source / drain regions between the source line contacts SC and the select gates S2,1, S2,2, S2,3. High resistance R between
May be formed.

【0091】図9は、本発明の第3の実施の形態に係る
NAND型EEPROMの一部を抽出して示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a sectional view showing a part of a NAND type EEPROM according to the third embodiment of the present invention.

【0092】図1に示した第1の実施の形態のEEPR
OMでは高抵抗領域UDを設けることによって高抵抗R
を形成していた。ところが、この実施の形態ではビット
線コンタクトBCを構成する導電性材料の高さ(コンタ
クト長)を従来よりも高くすることによって、前記高抵
抗Rを形成するようにしたものてある。
The EEPR of the first embodiment shown in FIG.
In the OM, by providing the high resistance region UD, the high resistance R
Had formed. However, in this embodiment, the high resistance R is formed by making the height (contact length) of the conductive material forming the bit line contact BC higher than in the prior art.

【0093】すなわち、図9(a)は従来のEEPRO
Mのビット線コンタクトBCの部分を抽出して示す断面
図であり、ソース/ドレイン領域12に対して、例え
ば、リンが導入されたアモルファスシリコンからなるビ
ット線コンタクト部21が接続される。そして、このビ
ット線コンタクト部21の高さ(コンタクト長)は例え
ば1μmにされている。
That is, FIG. 9A shows a conventional EEPRO.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an extracted portion of an M bit line contact BC. A bit line contact portion 21 made of, for example, phosphorus-doped amorphous silicon is connected to a source / drain region 12. The height (contact length) of the bit line contact portion 21 is, for example, 1 μm.

【0094】これに対して、図9(b)は本発明の第3
の実施の形態によるEEPROMのビット線コンタクト
BCの部分を抽出して示す断面図である。この場合、ビ
ット線コンタクト部21の高さ(コンタクト長)は、従
来の例えば2倍の2μmにされている。
On the other hand, FIG. 9B shows the third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view extracting and showing a portion of a bit line contact BC of the EEPROM according to the embodiment. In this case, the height (contact length) of the bit line contact portion 21 is set to, for example, 2 μm, which is twice the conventional height.

【0095】このように、ビット線コンタクト部21の
高さ(コンタクト長)を従来よりも高くすることによ
り、ビット線BLとソース線SLとの間で、複数個のN
AND型メモリセルと2個の選択ゲートとからなる経路
の途中に実質的に高抵抗が挿入されることになる。
As described above, by making the height (contact length) of the bit line contact portion 21 higher than in the prior art, a plurality of N lines are formed between the bit line BL and the source line SL.
A high resistance is substantially inserted in the middle of the path formed by the AND type memory cell and the two select gates.

【0096】この実施の形態の場合にも、データ書き込
み時のしきい値電圧を低くすることができるので、制御
ゲート電圧の低い領域で選択メモリセルへの書き込み動
作を行っても、選択メモリセルと同じワード線に接続さ
れた非選択メモリセルでは十分にチャネル電圧を上げる
ことができ、非選択メモリセルでの誤書き込みの発生を
防止することができる。
Also in this embodiment, since the threshold voltage at the time of data writing can be lowered, even if the writing operation to the selected memory cell is performed in the region where the control gate voltage is low, the selected memory cell In a non-selected memory cell connected to the same word line as above, the channel voltage can be sufficiently increased, and erroneous writing in the non-selected memory cell can be prevented.

【0097】次に、本発明の第4の実施の形態について
説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0098】上記した第1ないし第3の各実施の形態で
は、ビット線とソース線との間に高抵抗を挿入すること
によって、非選択メモリセルでの誤書き込みの発生を防
止するようにしていた。
In each of the first to third embodiments, a high resistance is inserted between the bit line and the source line to prevent erroneous writing in an unselected memory cell. Was.

【0099】これに対し、この第4の実施の形態では、
選択ゲートのゲート電圧を、メモリセルの制御ゲートの
電圧よりも低くする設定することによって、高抵抗を形
成した場合と同様の効果が得られるようにしている。
On the other hand, in the fourth embodiment,
By setting the gate voltage of the selection gate lower than the voltage of the control gate of the memory cell, the same effect as in the case where a high resistance is formed can be obtained.

【0100】すなわち、図10(a)は従来のEEPR
OMにおけるデータ読み出し時の等価回路図である。図
示のように、選択メモリセルの制御ゲート(ワード線)
にのみ0Vが印加され、その他の非選択メモリセルの制
御ゲート及び2個の選択ゲートのゲート(選択ゲート
線)にはそれぞれ3.3Vの電源電圧が印加される。
That is, FIG. 10A shows a conventional EEPR
It is an equivalent circuit diagram at the time of data reading in OM. As shown, the control gate (word line) of the selected memory cell
Is applied to the control gate of the other unselected memory cells and the power supply voltage of 3.3 V is applied to the gates (selection gate lines) of the two selection gates.

【0101】これに対して、図10(b)は本発明の場
合のEEPROMにおけるデータ読み出し時の等価回路
図であり、選択メモリセルの制御ゲート(ワード線)に
は0Vが印加され、その他の非選択メモリセルの制御ゲ
ートにはそれぞれ3.3Vの電源電圧が印加される、さ
らに、2個の選択ゲートのゲート(選択ゲート線)に
は、それぞれ3.3Vよりも低い電圧、例えば2.5が
印加される。
On the other hand, FIG. 10B is an equivalent circuit diagram at the time of data reading in the EEPROM in the case of the present invention, wherein 0 V is applied to the control gate (word line) of the selected memory cell, and A power supply voltage of 3.3 V is applied to the control gates of the non-selected memory cells. Further, a voltage lower than 3.3 V, for example, 2. 5 is applied.

【0102】このように、選択ゲートに、非選択メモリ
セルの制御ゲートに印加される電圧よりも低い電圧を印
加することにより、先の高抵抗を挿入した場合と同様に
セル電流が減少し、これにより“0”データ読み出し時
のしきい値と先の強反転しきい値との差を大きくするこ
とができる。
As described above, by applying a voltage lower than the voltage applied to the control gate of the non-selected memory cell to the selection gate, the cell current decreases as in the case where the high resistance is inserted, and Thus, the difference between the threshold value at the time of reading “0” data and the strong inversion threshold value can be increased.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
選択メモリセルに対する誤書き込みを確実に防止するこ
とができる不揮発性半導体記憶装置を提供することかで
きる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of reliably preventing erroneous writing to unselected memory cells.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のNAND型EEPROMの第1の実施
の形態を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a NAND type EEPROM of the present invention.

【図2】図1中のA−A線に沿って切断した断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1;

【図3】図1に示すNAND型EEPROMの等価回路
図。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the NAND-type EEPROM shown in FIG.

【図4】図1中の各メモリセルの制御ゲート電圧に対す
るセル電流の変化を示した特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in cell current with respect to a control gate voltage of each memory cell in FIG. 1;

【図5】転送電圧Vpass(あるいは書き込みパルス電圧
Vpp)と“1”データ書き込みを行うメモリセルのしき
い値電圧との関係を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a transfer voltage Vpass (or a write pulse voltage Vpp) and a threshold voltage of a memory cell in which “1” data is written.

【図6】本発明の第2の実施の形態に係るNAND型E
EPROMの平面図。
FIG. 6 shows a NAND type E according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a plan view of an EPROM.

【図7】図6に示すNAND型EEPROMの等価回路
図。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the NAND-type EEPROM shown in FIG. 6;

【図8】第2の実施の形態において各メモリセルにおけ
るドレイン電圧とセル電流との関係を従来と本発明とで
比較して示す特性図及び第2の実施の形態において各メ
モリセルにおける制御ゲート電圧とセル電流との関係を
示す特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the drain voltage and the cell current in each memory cell in the second embodiment in comparison with the conventional and the present invention, and the control gate in each memory cell in the second embodiment; FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between voltage and cell current.

【図9】本発明の第3の実施の形態に係るNAND型E
EPROMを従来と対比して示す断面図。
FIG. 9 shows a NAND type E according to a third embodiment of the present invention.
Sectional drawing which shows EPROM compared with the conventional.

【図10】本発明の第4の実施の形態に係るNAND型
EEPROMを従来と対比して示す等価回路図。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a NAND-type EEPROM according to a fourth embodiment of the present invention in comparison with the related art.

【図11】従来のNAND型EEPROMの平面図。FIG. 11 is a plan view of a conventional NAND EEPROM.

【図12】図11中のA−A線に沿って切断した断面
図。
FIG. 12 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 11;

【図13】図11中のB−B線に沿って切断した断面
図。
FIG. 13 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 11;

【図14】図11に示す従来のNAND型EEPROM
の等価回路図。
FIG. 14 shows the conventional NAND type EEPROM shown in FIG.
FIG.

【図15】図11中の1個のメモリセルの断面図及びそ
の等価回路図。
15 is a sectional view of one memory cell in FIG. 11 and an equivalent circuit diagram thereof.

【図16】図11の従来のNAND型EEPROM及び
本発明のNAND型EEPROMにおけるセルフブース
ト書き込み動作を説明するための波形図。
FIG. 16 is a waveform diagram for explaining a self-boost write operation in the conventional NAND type EEPROM of FIG. 11 and the NAND type EEPROM of the present invention.

【図17】誤書き込みに関する転送電圧Vpassと“1”
データ書き込みを行う図14中のセルBのしきい値電圧
との関係を示す特性図。
FIG. 17 shows transfer voltage Vpass and “1” related to erroneous writing.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the threshold voltage of the cell B in FIG. 14 where data is written.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

BLj…ビット線、 SL…ソース線、 BC…ビット線コンタクト、 SC…ソース線コンタクト、 Mi,j…メモリセル、 WLi…ワード線、 Sk,j…選択ゲート、 SG1、SG2…選択ゲート線、 UD…高抵抗領域、 R…高抵抗、 HR…高抵抗領域 11…P型のシリコン基板(Pウェル)、 12…ソース/ドレイン領域、 13…第1のゲート絶縁膜、 14…浮遊ゲート、 15…第2のゲート絶縁膜、 16…制御ゲート、 17…サイドウォール絶縁膜、 21…ビット線コンタクト部。 BLj: Bit line, SL: Source line, BC: Bit line contact, SC: Source line contact, Mi, j: Memory cell, WLi: Word line, Sk, j: Select gate, SG1, SG2: Select gate line, UD ... High resistance region, R: High resistance, HR: High resistance region 11: P-type silicon substrate (P well), 12: Source / drain region, 13: First gate insulating film, 14: Floating gate, 15 ... Second gate insulating film, 16: control gate, 17: sidewall insulating film, 21: bit line contact portion.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B025 AA01 AC01 AE08 5F001 AA01 AB08 AB09 AD05 AD12 AD18 AD41 AD53 AE02 AF06 5F083 EP02 EP23 EP33 EP34 EP61 EP76 ER03 ER09 ER21 GA15 LA12 LA16 LA20 NA01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 5B025 AA01 AC01 AE08 5F001 AA01 AB08 AB09 AD05 AD12 AD18 AD41 AD53 AE02 AF06 5F083 EP02 EP23 EP33 EP34 EP61 EP76 ER03 ER09 ER21 GA15 LA12 LA16 LA20 NA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビット線と、 ソース線と、 それぞれ浮遊ゲートと制御ゲートとを有する直列接続さ
れた複数の不揮発性トランジスタからなり、上記ビット
線と上記ソース線との間に挿入されたNAND型メモリ
セルと、 上記NAND型メモリセルと上記ビット線との間に接続
された第1の選択ゲートと、 上記NAND型メモリセルと上記ソース線との間に接続
された第2の選択ゲートと、 上記ビット線と上記ソース線との間の上記NAND型メ
モリセルと第1の選択ゲートと第2の選択ゲートとから
なる経路の途中に挿入された抵抗とを具備したことを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置。
1. A NAND type transistor comprising: a bit line; a source line; and a plurality of serially connected non-volatile transistors each having a floating gate and a control gate, and inserted between the bit line and the source line. A memory cell; a first select gate connected between the NAND type memory cell and the bit line; a second select gate connected between the NAND type memory cell and the source line; A nonvolatile memory comprising a NAND memory cell between the bit line and the source line, and a resistor inserted in the middle of a path formed by a first select gate and a second select gate. Semiconductor storage device.
【請求項2】 前記抵抗は、前記複数の各不揮発性トラ
ンジスタのチャネル領域に接するソース端及びドレイン
端に設けられてい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 resistor is provided at a source end and a drain end that are in contact with a channel region of each of said plurality of nonvolatile transistors.
【請求項3】 前記抵抗は、前記複数の各不揮発性トラ
ンジスタのチャネル領域に接するソース端及びドレイン
端に設けられており、それぞれソース/ドレインとは異
なる不純物濃度を有することを特徴とする請求項1に記
載の不揮発性半導体記憶装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistor is provided at a source end and a drain end in contact with a channel region of each of the plurality of nonvolatile transistors, and has a different impurity concentration from the source / drain. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to 1.
【請求項4】 前記抵抗は、前記複数の各不揮発性トラ
ンジスタのチャネル領域に接するソース端及びドレイン
端に設けられており、それぞれソース/ドレイン用の不
純物が導入されていないことを特徴とする請求項1に記
載の不揮発性半導体記憶装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance is provided at a source end and a drain end which are in contact with a channel region of each of the plurality of nonvolatile transistors, and each of the resistances is not doped with a source / drain impurity. Item 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to item 1.
【請求項5】 前記抵抗は、前記ビット線と前記第1の
選択ゲートとの間に設けられ、前記第1の選択ゲートの
ソース/ドレイン拡散領域とは異なる不純物濃度を有す
る拡散領域で構成されることを特徴とする請求項1に記
載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The resistor is provided between the bit line and the first selection gate, and is formed of a diffusion region having an impurity concentration different from that of a source / drain diffusion region of the first selection gate. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記抵抗は、前記ソース線と前記第2の
選択ゲートとの間に設けられ、前記第2の選択ゲートの
ソース/ドレイン拡散領域とは異なる不純物濃度を有す
る拡散領域で構成されることを特徴とする請求項1に記
載の不揮発性半導体記憶装置。
6. The resistor is provided between the source line and the second selection gate, and includes a diffusion region having an impurity concentration different from that of a source / drain diffusion region of the second selection gate. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項7】 ビット線と、 ソース線と、 それぞれ浮遊ゲートと制御ゲートとを有する直列接続さ
れた複数の不揮発性トランジスタからなり、データの読
み出し時に、選択される制御ゲートには第1電圧が供給
され、非選択の制御ゲートにはそれぞれ上記第1電圧よ
りも高い値の第2電圧が供給され、上記ビット線と上記
ソース線との間に挿入されたNAND型メモリセルと、 上記NAND型メモリセルと上記ビット線との間に接続
され、データの読み出し時に上記第1電圧より高く上記
第2電圧より低い値の第3電圧が供給される第1の選択
ゲートと、 上記NAND型メモリセルと上記ソース線との間に接続
され、データの読み出し時に上記第3電圧が供給される
第2の選択ゲートとを具備したことを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
7. A nonvolatile memory device comprising: a plurality of nonvolatile transistors connected in series having a bit line, a source line, and a floating gate and a control gate, and a first voltage is applied to a selected control gate when data is read. A second memory cell that is supplied to the non-selected control gates and that is supplied with a second voltage higher than the first voltage, and that is inserted between the bit line and the source line; A first selection gate connected between a memory cell and the bit line, to which a third voltage higher than the first voltage and lower than the second voltage is supplied when data is read; And a second selection gate connected between the first and second source lines and supplied with the third voltage at the time of reading data.
JP11181880A 1999-06-28 1999-06-28 Nonvolatile semiconductor storage device Pending JP2001015615A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11181880A JP2001015615A (en) 1999-06-28 1999-06-28 Nonvolatile semiconductor storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11181880A JP2001015615A (en) 1999-06-28 1999-06-28 Nonvolatile semiconductor storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001015615A true JP2001015615A (en) 2001-01-19

Family

ID=16108494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11181880A Pending JP2001015615A (en) 1999-06-28 1999-06-28 Nonvolatile semiconductor storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001015615A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7498630B2 (en) 2003-02-05 2009-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7498630B2 (en) 2003-02-05 2009-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6191975B1 (en) Non-volatile NAND type semiconductor memory device with stacked gate memory cells and a stacked gate select transistor
US6657894B2 (en) Apparatus and method for programming virtual ground nonvolatile memory cell array without disturbing adjacent cells
JP5317742B2 (en) Semiconductor device
US6570810B2 (en) Contactless flash memory with buried diffusion bit/virtual ground lines
JP4856203B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US5422844A (en) Memory array with field oxide islands eliminated and method
KR20090106909A (en) Memory device and method of operating the same
EP3278338A1 (en) Temperature dependent voltage to unselected drain side select transistor during program of 3d nand
KR100553631B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
KR20010024178A (en) Flash Memory Array
KR20160101587A (en) Charge trapping non-volatile memory device and method of fabricating the same, and method of operating the charge trapping non-volatile memory device
JP2004127346A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
KR100635924B1 (en) Method of operating a flash memory device
JPH1187658A (en) Memory cell and nonvolatile semiconductor storage device provided with the same
JPH0750398A (en) Biasing method for nonvolatile flash eeprom memory array
KR101017757B1 (en) NAND Flash Memory of using Common P-Well and Method of operating the same
KR100379553B1 (en) A array of flash memory cell and method for programming of data thereby and method for erased of data thereby
US7227779B2 (en) Contactless bidirectional nonvolatile memory
JP2000174241A (en) Non-volatile semiconductor storage device
JPH027295A (en) Non-volatile semiconductor memory
EP1513160B1 (en) A non-volatile flash memory
KR100460020B1 (en) Transistor, a transistor array and a non-volatile semiconductor memory
US20110075489A1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
JP3584181B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2011023705A (en) Nonvolatile semiconductor memory device