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JP2850655B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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Publication number
JP2850655B2
JP2850655B2 JP4206362A JP20636292A JP2850655B2 JP 2850655 B2 JP2850655 B2 JP 2850655B2 JP 4206362 A JP4206362 A JP 4206362A JP 20636292 A JP20636292 A JP 20636292A JP 2850655 B2 JP2850655 B2 JP 2850655B2
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JP
Japan
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memory cell
erasing
voltage
gate electrode
erase
Prior art date
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JP4206362A
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Japanese (ja)
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JPH0653447A (en
Inventor
保司 山縣
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置に関し、特に電気的書込可能、電気的一括消去可能な
不揮発性半導体記憶装置(フラッシュE2 PROM)に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device (flash E 2 PROM) which can be electrically written and erased collectively.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のフラッシュE2 PROM
の代表的なものとして、例えば、ジャーナル・オブ・ソ
リッド・ステート・サーキット(Jornal of
Solid State Circuit)誌、第12
3巻、第5号、1988年、10月、第1157頁に記
載の論文に示されているようなものがある。なおメモリ
ーセルの動作については、1988年アイ・イー・イー
・イー/インタナショナル・リライアビリティ・フィジ
ックス・シンポジウム(1988 IEEE/Inte
rnftional Reliability phy
sics Symposium)誌、第158頁に述べ
られている。この従来技術に関して、以下説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of flash E 2 PROM
As a typical example, for example, the Journal of Solid State Circuit (Journal of Solid State Circuit)
Solid State Circuit), twelfth
3, No. 5, October 1988, p. 1157. The operation of the memory cell is described in the 1988 IEE / International Reliability Physics Symposium (1988 IEEE / Inte
rnftional Reliability phy
sics Symposium), page 158. This prior art will be described below.

【0003】図3(A)には、メモリーセル単体の断面
図を示す。メモリーセルは、P型シリコン基板51表面
部に形成されたドレイン領域52及びソース領域53
と、ドレイン−ソース間のチャンネル領域上にトンネル
絶縁膜54を介して設けられた浮遊ゲート電極55と、
その上に絶縁膜56を介して設けられた制御ゲート電極
57からなる。
FIG. 3A is a sectional view of a single memory cell. The memory cell includes a drain region 52 and a source region 53 formed on the surface of a P-type silicon substrate 51.
A floating gate electrode 55 provided on a channel region between the drain and the source via a tunnel insulating film 54;
It comprises a control gate electrode 57 provided thereon with an insulating film 56 interposed.

【0004】次に動作について説明する。データの書込
は、図3(B)に示すようにソース領域53を接地し、
制御ゲート電極57及びドレイン領域52に高電圧(V
g及びVd)を印加して、ドレイン領域近傍でのインパ
クトイオニゼーションにより生じた電子を浮遊ゲート電
極に注入することにより行う。データの消去は、図3
(C)に示すように、制御ゲート電極57を接地し、ド
レイン領域52は開放又は接地にして、ソース領域53
に高電圧Vppを印加し電子を浮遊ゲート電極56から
ソース領域53へトンネル放出することにより行う。
Next, the operation will be described. To write data, the source region 53 is grounded as shown in FIG.
A high voltage (V) is applied to the control gate electrode 57 and the drain region 52.
g and Vd) are applied to inject electrons generated by impact ionization near the drain region into the floating gate electrode. Figure 3 shows how to erase data.
As shown in (C), the control gate electrode 57 is grounded, the drain region 52 is opened or grounded, and the source region 53 is opened.
Is applied by applying a high voltage Vpp to the floating gate electrode 56 and tunneling the electrons from the floating gate electrode 56 to the source region 53.

【0005】このようなメモリーセルMCを図4に示す
ように複数個マトリクス状に配列してメモリーセルアレ
イを構成する。同一行のメモリーセルの制御ゲートを共
通に接続して複数のワード線101を形成し、同一列の
メモリーセルのドレイン領域を共通に接続して複数のビ
ット線102を形成し、同一列のメモリーセルのソース
を共通に接続して複数のソース線103を形成する。
As shown in FIG. 4, a plurality of such memory cells MC are arranged in a matrix to form a memory cell array. A plurality of word lines 101 are formed by commonly connecting control gates of memory cells in the same row, and a plurality of bit lines 102 are formed by commonly connecting drain regions of memory cells in the same column. A plurality of source lines 103 are formed by connecting the sources of the cells in common.

【0006】ワード線は行選択回路105に接続し、ビ
ット線は列選択回路104に接続される。
The word lines are connected to a row selection circuit 105, and the bit lines are connected to a column selection circuit 104.

【0007】ソース線は共通に接続され、これは切換え
回路106を介してメモリーセルの読出し、書込み時に
は接地端に、メモリーセルの消去時には消去電圧発生回
路110に接続される。また、メモリーセルの読出し制
御を行なうための読出し制御回路108、メモリーセル
の書込み制御を行うための書込み制御回路109を備え
ている。読出し制御回路108,書込み制御回路10
9,消去制御回路107の出力は行選択回路106,列
選択回路104に接続する。
The source lines are commonly connected, and are connected via a switching circuit 106 to the ground terminal when reading and writing of the memory cell, and to the erase voltage generating circuit 110 when erasing the memory cell. Further, a read control circuit 108 for performing read control of the memory cell and a write control circuit 109 for performing write control of the memory cell are provided. Read control circuit 108, write control circuit 10
9. The output of the erase control circuit 107 is connected to the row selection circuit 106 and the column selection circuit 104.

【0008】次に、動作について説明する。メモリーセ
ルの書込時には、ソース線103は切換え回路106を
介して接地端に接続され書込み制御回路109を作動し
て列選択回路104,行選択回路105により一本のビ
ット線、一本のワード線を高電位にして一個のメモリー
セルMCに書込む。読出し時には書込時同様、ソース線
103は接地端に接続され、読出し制御回路108を作
動して列選択回路104,行選択回路105により一本
のビット線、一本のワード線を所定の電圧(約5V)に
設定して一個のメモリーセルを読出す。メモリーセルの
消去時には、ソース線103は切換え回路106を介し
て消去電圧発生回路110に接続し、消去制御回路10
7を作動して、ソース線を高電位(約15V)に設定し
全ワード線を接地電位に設定し、全ビット線を開放状態
とし、全メモリーセルの消去を行う。
Next, the operation will be described. At the time of writing to the memory cell, the source line 103 is connected to the ground terminal via the switching circuit 106 to operate the write control circuit 109, and the column selection circuit 104 and the row selection circuit 105 control one bit line and one word. The line is set to a high potential and writing is performed on one memory cell MC. At the time of reading, as in the case of writing, the source line 103 is connected to the ground terminal, the read control circuit 108 is operated, and the column selection circuit 104 and the row selection circuit 105 apply one bit line and one word line to a predetermined voltage. (About 5 V) to read one memory cell. At the time of erasing the memory cell, the source line 103 is connected to the erasing voltage generating circuit 110 via the switching circuit 106, and the erasing control circuit 10
7, the source line is set to a high potential (about 15 V), all word lines are set to the ground potential, all bit lines are opened, and all memory cells are erased.

【0009】従来の消去電圧発生回路を、図5に示す。
Nチャンネルエレハンスメント型トランジスタQ2で構
成され、ドレイン電極は高電圧電源端子1に、ゲート電
極は消去制御端子2に、ソース電極は切換え回路106
に接続される。消去動作時には、消去制御端子2に、消
去時間teの期間、信号が入力されてQ2をオンにし、
teの期間、メモリーセルアレイのソース線103に、
切換え回路106を介して高電圧(Vpp=15V)が
印加される。消去時間teはセルのオーバーイレーズ
(過度消去)が生じないように適切に設定される。何故
なら、オーバーイレーズが生じると、正しいデータが読
み出せなくなるからである。これについて、図6、図4
を参照して説明する。
FIG. 5 shows a conventional erase voltage generating circuit.
It is composed of an N-channel enhancement type transistor Q2. The drain electrode is connected to the high voltage power supply terminal 1, the gate electrode is connected to the erase control terminal 2, and the source electrode is connected to the switching circuit 106.
Connected to. At the time of the erasing operation, a signal is input to the erasing control terminal 2 during the erasing time te to turn on Q2,
During the period te, the source line 103 of the memory cell array is
A high voltage (Vpp = 15V) is applied via the switching circuit 106. The erasing time te is appropriately set so that over-erasing (excessive erasing) of the cell does not occur. This is because if overerasing occurs, correct data cannot be read. About this, FIG. 6, FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0010】図6はメモリーセルのしきい電圧VTMと消
去時間の関係を示すグラフである。これより、消去時間
teがある値t0 以上になると初期状態では、例えばし
きい電圧5V程度に、書込まれていたメモリーセルのし
きい電圧は負の値となる。すなわち、ゲート接地の状態
でもオンするいわゆるデプレッション状態となる。これ
がオーバーイレーズ(過度消去)である。ここで、図4
においてメモリーセルHがオーバーイレーズされたとす
る。すると、次に例えばメモリーセルIにデータを書込
みさらにこのデータを読出す場合を考えると、選択され
たセルIにおいてはドレイン・ソース間に電流は流れな
い。しかしながら、非選択のセルHにおいてドレイン・
ソース間に電流が流れるため、図の左端のビット線にも
電流が流れ、オフ・ビットであるメモリーセルIをオン
・ビットとして検出してしまう。従来の消去制御回路で
はセルのオーバーイレーズが生じないように消去時間t
eをある一定値に設定することが行なわれている。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the threshold voltage VTM of a memory cell and the erasing time. As a result, when the erase time te exceeds a certain value t 0 , in the initial state, the threshold voltage of the written memory cell becomes a negative value, for example, about 5 V. In other words, a so-called depletion state occurs in which the gate is turned on even when the gate is grounded. This is over-erasing (excessive erasing). Here, FIG.
It is assumed that the memory cell H has been overerased in the above. Then, for example, when data is written to the memory cell I and then this data is read, no current flows between the drain and the source in the selected cell I. However, in the non-selected cell H, the drain
Since a current flows between the sources, a current also flows to the bit line at the left end of the drawing, and the memory cell I which is an off bit is detected as an on bit. In the conventional erase control circuit, the erase time t is set so that the cell is not over-erased.
e is set to a certain value.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の不揮発
性半導体記憶装置では、製造のばらつきによりメモリー
セルのゲート長が太めに出来上がったり細めに出来上っ
た場合、メモリーセルのオーバーイレーズや消去不足が
生じやすいという欠点がある。図7に当社で得たデータ
を示す。これは、te時間消去後のメモリーセルしきい
電圧のメモリーセルゲート長依存性を示したものであ
る。ゲート長が大きい程、消去後のしきい電圧は低く、
遂にはしきい電圧が負、すなわち、オーバーイレーズ状
態となる。また、ゲート長が小さくなる程、消去後しき
い電圧は高く、消去不足となる。言い換えると、消去時
間te及び制御電圧が一定である場合、メモリーセルの
ゲート長がばらつく事により、オーバーイレーズや消去
不足が生じるのである。この理由は、図8に示すモデル
で理解できる。ここで、Lはゲート長、C1は基板−浮
遊ゲート電極間容量、C2は浮遊ゲート電極−制御ゲー
ト電極間容量、C3はドレイン/ソース−浮遊ゲート電
極間容量である。図に示す状態でVsがソース領域53
に印加された時、ソース電位と浮遊ゲート電位の差は、
[1−C3/(C1+C2+2C3)]Vsで与えられ
る。Lが大きくなる程C1,C2も大きくなるから、電
位差も大となり、消去スピードが大きくなることがわか
る。
In the conventional nonvolatile semiconductor memory device described above, when the gate length of a memory cell is made thicker or thinner due to manufacturing variations, overerasing or insufficient erasing of the memory cell occurs. There is a drawback that is easy to occur. Figure 7 shows the data obtained by our company. This shows the memory cell gate length dependence of the memory cell threshold voltage after erasing for te time. The longer the gate length, the lower the threshold voltage after erasing,
Eventually, the threshold voltage becomes negative, that is, an over-erase state occurs. In addition, as the gate length becomes shorter, the threshold voltage after erasure becomes higher, and the erasure becomes insufficient. In other words, when the erase time te and the control voltage are constant, the gate length of the memory cell varies, resulting in overerasing and insufficient erasing. The reason can be understood from the model shown in FIG. Here, L is the gate length, C1 is the capacitance between the substrate and the floating gate electrode, C2 is the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode, and C3 is the capacitance between the drain / source and the floating gate electrode. In the state shown in FIG.
When applied to, the difference between the source potential and the floating gate potential is
[1−C3 / (C1 + C2 + 2C3)] Vs. Since C1 and C2 increase as L increases, the potential difference also increases, indicating that the erasing speed increases.

【0012】以上述べてきた様に、従来の不揮発性半導
体記憶装置では、メモリーセルゲート長のばらつきを見
込んでの適正な消去時間を設定することは困難であっ
た。
As described above, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, it is difficult to set an appropriate erasing time in consideration of variations in the memory cell gate length.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置は、ワード線に接続された制御ゲート電極、ビ
ット線に接続されたドレイン領域、ソース線に接続され
たソース領域および浮遊ゲート電極を有するメモリーセ
ルと、前記メモリーセルの消去動作を制御する消去制御
回路と、前記消去制御回路からの消去モード信号を受け
て所定の消去電圧を発生する消去電圧発生回路と、前記
消去モード信号を受けて前記ソース線に供給する電圧を
前記消去電圧に切換える切換え回路とを有する不揮発性
半導体記憶装置において、前記消去電圧発生回路、高
電圧端子に一端を接続された抵抗素子と、前記抵抗素子
の他端にドレイン領域が接続され、前記メモリーセルと
同型でゲート長が前記メモリーセルのゲート長と実質上
同一のリファレンス・トランジスタと、前記リファレン
ス・トランジスタのドレイン領域と前記抵抗素子の他端
との接続点を入力端に接続された反転増幅器とを備えて
構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION A nonvolatile semiconductor device according to the present invention
The storage device controls a memory cell having a control gate electrode connected to a word line, a drain region connected to a bit line, a source region connected to a source line and a floating gate electrode, and an erase operation of the memory cell. An erasing control circuit, an erasing voltage generating circuit for generating a predetermined erasing voltage in response to an erasing mode signal from the erasing control circuit, and switching a voltage supplied to the source line in response to the erasing mode signal to the erasing voltage. A non-volatile semiconductor memory device having a switching circuit, wherein the erasing voltage generating circuit has a resistor element having one end connected to a high voltage terminal, and a drain region connected to the other end of the resistor element, and has the same type as the memory cell. A reference transistor whose gate length is substantially the same as the gate length of the memory cell; and the reference transistor And a connected inverting amplifier to the input end of the connection point between the drain region and the other end of the resistive element
It is configured.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】図1(A)は、本発明の第1の実施例にお
ける消去電圧発生回路の回路ブロック図である。図1
(A)において、抵抗素子Rの一端は高電圧電源端子1
に(例えば12.5V)、もう一端は接続点Aに接続し
ている。メモリーセルと同型の構造を有するリファレン
ス・トランジスタQ1のドレイン領域は、接続点Aに、
ゲート電極は消去制御端子2に、ソース領域は設置端に
接続されている。また、反転増幅器5の入力端子は接続
点Aに、出力端子は切換え回路106と接続している。
この切換え回路は、メモリーセルのソース線(図4の1
03)を、消去動作時には接続点Bへ、それ以外の時は
接地端に接続する。ここで、リファレンス・トランジス
タQ1のゲート長とメモリーセルのゲート長は、同一の
リソグラフィー及びエッチング工程で規定され、実質上
同一とみなされる。反転増幅器5は、演算増幅器4と、
入力端子6、出力端子7の間に設けられた抵抗素子R2
と、接続点Aと演算増幅器4の入力端子6の間に接続さ
れた抵抗素子R1とからなる。基準電圧端子3には、高
電圧Vpp(例えば12.5V)が印加されている。こ
の時、出力電圧Voutは
FIG. 1A is a circuit block diagram of an erase voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG.
In (A), one end of a resistance element R is connected to a high-voltage power supply terminal 1.
(For example, 12.5 V), and the other end is connected to the connection point A. The drain region of the reference transistor Q1 having the same structure as the memory cell is connected to a connection point A.
The gate electrode is connected to the erase control terminal 2 and the source region is connected to the installation end. The input terminal of the inverting amplifier 5 is connected to the connection point A, and the output terminal is connected to the switching circuit 106.
This switching circuit is connected to the source line of the memory cell (1 in FIG. 4).
03) is connected to the connection point B during the erase operation, and to the ground terminal otherwise. Here, the gate length of the reference transistor Q1 and the gate length of the memory cell are defined by the same lithography and etching process, and are regarded as substantially the same. The inverting amplifier 5 includes the operational amplifier 4 and
A resistance element R2 provided between the input terminal 6 and the output terminal 7
And a resistance element R1 connected between the connection point A and the input terminal 6 of the operational amplifier 4. A high voltage Vpp (for example, 12.5 V) is applied to the reference voltage terminal 3. At this time, the output voltage Vout is

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】で与えられ、入力電圧Vinが高い程低く
なり、Vinが低い程高くなことがわかる。
It can be seen that the higher the input voltage Vin, the lower the voltage, and the lower the Vin, the higher the input voltage.

【0018】消去動作時には、図4の消去制御回路10
7は、列選択回路104に信号を送って全ビット線を開
放状態とし、行選択回路105に信号を送って全ワード
線を接地電位にし、切換え回路106に信号を送ってソ
ース線103を消去電圧発生回路110に接続し、消去
電圧発生回路110Aの高電圧電源端子1に高電圧Vp
pを印加する。このとき消去制御端子2には定電圧、例
えば5Vが印加される。すると、Q1はオン状態とな
り、定電流IがQ1のドレイン−ソース間及びRに流れ
る。接続点Aの電圧Vinは、Vpp−RIで与えられ
る。接続点Bの電圧Voutは、Vpp+RIで与えら
れる。この電圧が、切換え回路106を介して、メモリ
ーセルのソース領域に供給される。
In the erase operation, the erase control circuit 10 shown in FIG.
7, a signal is sent to the column selection circuit 104 to open all bit lines, a signal is sent to the row selection circuit 105 to set all word lines to the ground potential, and a signal is sent to the switching circuit 106 to erase the source line 103. The high voltage Vp is connected to the high voltage power supply terminal 1 of the erase voltage generation circuit 110A.
Apply p. At this time, a constant voltage, for example, 5 V is applied to the erase control terminal 2. Then, Q1 is turned on, and a constant current I flows between the drain and source of Q1 and R. The voltage Vin at the connection point A is given by Vpp-RI. The voltage Vout at the connection point B is given by Vpp + RI. This voltage is supplied to the source region of the memory cell via the switching circuit 106.

【0019】ここで、製造ばらつきにより、メモリーセ
ルのゲート長が太めに出来上った場合を考える。メモリ
ーセルのゲート長と、Q1のゲート長とは同一のリソグ
ラフィー及びエッチング工程で規定されるのであるか
ら、Q1のゲート長も同様に太くなる。従ってQ1のオ
ン電流Iは減少し、B点の電圧も減少する。逆に、メモ
リセルのゲート長が細めに出来上った場合、Q1のオン
電流Iは増加し、B点の電圧も増加する。
Here, consider a case where the gate length of the memory cell is made thicker due to manufacturing variations. Since the gate length of the memory cell and the gate length of Q1 are determined by the same lithography and etching process, the gate length of Q1 is similarly increased. Therefore, the ON current I of Q1 decreases, and the voltage at point B also decreases. Conversely, when the gate length of the memory cell is made smaller, the ON current I of Q1 increases, and the voltage at point B also increases.

【0020】すなわち、Q1のゲート長とB点の電圧
(消去電圧)は、図1(B)に示す関係となる。結果と
して、メモリーセルの消去スピードは、ほぼ一定に保た
れる。このようにして、メモリーセルのゲート長がばら
つくことによる消去スピードの変動を、印加電圧をそれ
に応じて変化させることにより、補正できるのである。
これが本発明のポイントである。図1(C)に、メモリ
ーセルの消去後のしきい電圧とメモリーセルのゲート長
の関係を示す。
That is, the gate length of Q1 and the voltage at point B (erasing voltage) have the relationship shown in FIG. As a result, the erasing speed of the memory cell is kept almost constant. In this manner, a change in the erase speed due to a variation in the gate length of the memory cell can be corrected by changing the applied voltage accordingly.
This is the point of the present invention. FIG. 1C shows the relationship between the threshold voltage after erasing a memory cell and the gate length of the memory cell.

【0021】本発明によれば、メモリーセルのゲート長
がばらついても、消去後のメモリーセルのしきい値をほ
ぼ一定に保つことができる。
According to the present invention, even if the gate length of the memory cell varies, the threshold value of the erased memory cell can be kept substantially constant.

【0022】図2(A)は、本発明の第2の実施例を説
明するための回路ブロック図である。この実施例では、
トランジスタQ1Aは、図2(B)で示すように制御ゲ
ート電極57と、浮遊ゲート電極55を接続孔59を介
して短絡したゲート電極を有している。これにより、ゲ
ート長以外のQ1Aのオン電流を変化させる要因、例え
ば浮遊ゲート・制御ゲート間の絶縁膜56の厚さのばら
つきの影響を排除することができ、メモリーセルのゲー
ト長の変動に対し、より精度よく応じた消去電圧を供給
することができる。
FIG. 2A is a circuit block diagram for explaining a second embodiment of the present invention. In this example,
The transistor Q1A has a control gate electrode 57 and a gate electrode in which the floating gate electrode 55 is short-circuited via the connection hole 59 as shown in FIG. As a result, it is possible to eliminate a factor that changes the ON current of Q1A other than the gate length, for example, the influence of the variation in the thickness of the insulating film 56 between the floating gate and the control gate. Thus, it is possible to more accurately supply an erasing voltage corresponding to the erasing voltage.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、消去電
圧発生回路にゲート長がメモリーセルのゲート長と、同
一のリソグラフィー及びエッチング工程で規定されるメ
モリーセルと同型のリファレンス・トランジスタを設
け、消去動作時にリファレンス・トランジスタのオン電
流値に応じた消去電圧をメモリーセルのソース領域に供
給することにより、製造ばらつきによりメモリーセルの
ゲート長が太くなったり細くなったりして、オーバーイ
レーズや消去不足が生じ易くなった場合に、これに応じ
て消去電圧を変化させてオーバーイレーズや消去不足を
防止できる。すなわち、本発明によってメモリーセルの
ゲート長の許容製造範囲が広げられ、また、消去時間の
設定に対し、ゲート長がばらついた場合を見込んだマー
ジンが不要となる。従って、従来よりも歩留りの高い不
揮発性半導体装置が得られ、また、消去動作の信頼性も
向上させることができる。当社の検討によれば、図1の
抵抗素子Rの抵抗値として10〜50kΩ、Q1のチャ
ンネル幅を、メモリーセルの5〜10倍とし、R1,R
2を1〜10kΩとした時、従来と比較して、メモリー
セルのゲート長の許容製造範囲は約50%広げることが
できた。
As described above, according to the present invention, the erase voltage generating circuit is provided with a reference transistor of the same type as the memory cell whose gate length is defined by the same lithography and etching process as the gate length of the memory cell. By supplying an erase voltage corresponding to the ON current value of the reference transistor to the source region of the memory cell during the erase operation, the gate length of the memory cell becomes thicker or thinner due to manufacturing variations, resulting in overerasing or erasing. When the shortage is likely to occur, the erase voltage is changed in accordance with this, so that overerasing and insufficient erasure can be prevented. That is, according to the present invention, the allowable manufacturing range of the gate length of the memory cell is expanded, and a margin for setting the erasing time in consideration of the case where the gate length varies is not required. Therefore, a non-volatile semiconductor device having a higher yield than before can be obtained, and the reliability of the erasing operation can be improved. According to our study, the resistance value of the resistance element R in FIG. 1 is 10 to 50 kΩ, the channel width of Q1 is 5 to 10 times that of the memory cell, and R1, R
When 2 was set to 1 to 10 kΩ, the allowable manufacturing range of the gate length of the memory cell could be extended by about 50% as compared with the related art.

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

【図1】本発明の第1の実施例の説明のための回路ブロ
ック図(図1(A))、図1(A)のB点の電圧とリフ
ァレンス・トランジスタQ1のゲート長との関係を示す
グラフ(図1(B))およびメモリーセルの消去後のし
きい電圧とメモリーセルのゲート長との関係を示すグラ
フ(図1(C))である。
FIG. 1 is a circuit block diagram for explaining a first embodiment of the present invention (FIG. 1A), and shows a relationship between a voltage at a point B in FIG. 1A and a gate length of a reference transistor Q1. FIG. 1B is a graph showing the relationship between the threshold voltage after erasing the memory cell and the gate length of the memory cell (FIG. 1C).

【図2】本発明の第2の実施例の説明のための回路ブロ
ック図(図2(A))、図2(A)におけるリファレン
ス・トランジスタQ1Aを示す断面図(図2(B))で
ある。
FIG. 2 is a circuit block diagram (FIG. 2 (A)) for explaining a second embodiment of the present invention, and a cross-sectional view (FIG. 2 (B)) showing a reference transistor Q1A in FIG. 2 (A). is there.

【図3】従来の技術の説明のためのメモリーセルの断面
図(図3(A))、書込動作の説明のための断面模式図
(図3(B))および消去動作の説明のための断面模式
図(図3(C))である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a memory cell for explaining a conventional technique (FIG. 3A), a schematic cross-sectional view for explaining a writing operation (FIG. 3B), and an erasing operation; FIG. 3C is a schematic sectional view of FIG.

【図4】フラッシュE2 PROMの概要を示す回路ブロ
ック図である。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing an outline of a flash E 2 PROM.

【図5】従来の従来の消費電圧発生回路を示す回路ブロ
ック図である。
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a conventional conventional power consumption generating circuit.

【図6】消去時間teと消去後のメモリーセルのしきい
電圧との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an erasing time te and a threshold voltage of a memory cell after erasing;

【図7】メモリーセルのゲート長と消去後のメモリーセ
ルのしきい電圧との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a gate length of a memory cell and a threshold voltage of the memory cell after erasing;

【図8】消費スピードの説明のための断面模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic sectional view for explaining consumption speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高電圧電源端子 2 消去制御端子 3 基準電源端子 4 演算増幅器 5 反転増幅器 6 入力端子 7 出力端子 51 P型シリコン基板 52 ドレイン領域 53 ソース領域 54 トンネル絶縁膜 55 浮遊ゲート電極 56 絶縁膜 57 制御ゲート電極 58 フィールド酸化膜 59 接続孔 101 ワード線 102 ビット線 103 ソース線 104 列選択回路 105 行選択回路 106 切換え回路 107 消去制御回路 108 読出し制御回路 109 書込み制御回路 110 消去電圧発生回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage power supply terminal 2 Erase control terminal 3 Reference power supply terminal 4 Operational amplifier 5 Inverting amplifier 6 Input terminal 7 Output terminal 51 P-type silicon substrate 52 Drain region 53 Source region 54 Tunnel insulating film 55 Floating gate electrode 56 Insulating film 57 Control gate Electrode 58 Field oxide film 59 Connection hole 101 Word line 102 Bit line 103 Source line 104 Column select circuit 105 Row select circuit 106 Switching circuit 107 Erase control circuit 108 Read control circuit 109 Write control circuit 110 Erase voltage generation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−326981(JP,A) 特開 平6−236693(JP,A) 特開 平5−81883(JP,A) 特開 平5−325573(JP,A) 特開 平5−135595(JP,A) 特開 平4−6698(JP,A) 特開 平3−12898(JP,A) 特開 平2−126498(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/115 H01L 21/8247 H01L 29/788 H01L 29/792──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-326981 (JP, A) JP-A-6-236693 (JP, A) JP-A-5-81883 (JP, A) JP-A-5-21883 325573 (JP, A) JP-A-5-135595 (JP, A) JP-A-4-6698 (JP, A) JP-A-3-12898 (JP, A) JP-A-2-126498 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 27/115 H01L 21/8247 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ワード線に接続された制御ゲート電極、
ビット線に接続されたドレイン領域、ソース線に接続さ
れたソース領域および浮遊ゲート電極を有するメモリー
セルと、前記メモリーセルの消去動作を制御する消去制
御回路と、前記消去制御回路からの消去モード信号を受
けて所定の消去電圧を発生する消去電圧発生回路と、前
記消去モード信号を受けて前記ソース線に供給する電圧
を前記消去電圧に切換える切換え回路とを有する不揮発
性半導体記憶装置において、 前記消去電圧発生回路、高電圧端子に一端を接続され
た抵抗素子と、前記抵抗素子の他端にドレイン領域が接
続され、前記メモリーセルと同型でゲート長が前記メモ
リーセルのゲート長と実質上同一のリファレンス・トラ
ンジスタと、前記リファレンス・トランジスタのドレイ
ン領域と前記抵抗素子の他端との接続点を入力端に接続
された反転増幅器とを備えることを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置。
A control gate electrode connected to a word line;
A memory cell having a drain region connected to a bit line, a source region connected to a source line, and a floating gate electrode; an erase control circuit for controlling an erase operation of the memory cell; and an erase mode signal from the erase control circuit A non-volatile semiconductor memory device, comprising: an erasing voltage generating circuit receiving the erasing mode signal to generate a predetermined erasing voltage; and a switching circuit receiving the erasing mode signal to switch a voltage supplied to the source line to the erasing voltage. A voltage generating circuit has a resistance element having one end connected to a high-voltage terminal and a drain region connected to the other end of the resistance element, and has the same type as the memory cell and a gate length substantially equal to the gate length of the memory cell. And a connection point between the drain region of the reference transistor and the other end of the resistance element. The nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that it comprises an inverting amplifier connected to the force terminal.
【請求項2】 リファレンス・トランジスタはメモリー
セルと同型のトランジスタの制御ゲート電極と浮遊ゲー
ト電極とを共通に接続したゲート電極を有している請求
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 the reference transistor has a gate electrode in which a control gate electrode and a floating gate electrode of a transistor of the same type as the memory cell are commonly connected.
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