JP3679544B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローティングゲートを有するメモリセルトランジスタによって多値データの記憶を可能にする不揮発性半導体メモリ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
メモリセルが単一のトランジスタからなる電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM:Electrically Erasable Programmable ROM)においては、フローティングゲートとコントロールゲートとを有する2重ゲート構造のトランジスタによって各メモリセルが形成される。このような2重ゲート構造のメモリセルトランジスタの場合、フローティングゲートのドレイン領域側で発生したホットエレクトロンを加速してフローティングゲートに注入することでデータの書き込みが行われる。そして、フローティングゲートに電荷が注入されたか否かによるメモリセルトランジスタの動作特性の差を検出することで、データの読み出しが行われる。
【0003】
図7は、フローティングゲートを有する不揮発性半導体メモリ装置のメモリセル部分の平面図で、図8は、そのX−X線の断面図である。この図においては、コントロールゲートの一部がフローティングゲートに並んで配置されるスプリットゲート構造を示している。
P型のシリコン基板1の表面領域に、選択的に厚く形成される酸化膜(LOCOS)よりなる複数の分離領域2が短冊状に形成され、素子領域が区画される。シリコン基板1上に、酸化膜3を介し、隣り合う分離領域2の間に跨るようにしてフローティングゲート4が配置される。このフローティングゲート4は、1つのメモリセル毎に独立して配置される。また、フローティングゲート4上の酸化膜5は、フローティングゲート4の中央部で厚く形成され、フローティングゲート4の端部を鋭角にしている。これにより、データの消去動作時にフローティングゲート4の端部で電界集中が生じ易いようにしている。複数のフローティングゲート4が配置されたシリコン基板1上に、フローティングゲート4の各列毎に対応してコントロールゲート6が配置される。このコントロールゲート6は、一部がフローティングゲート4上に重なり、残りの部分が酸化膜3を介してシリコン基板1に接するように配置される。また、これらのフローティングゲート4及びコントロールゲート6は、それぞれ隣り合う列が互いに面対称となるように配置される。コントロールゲート6の間の基板領域及びフローティングゲート4の間の基板領域に、N型の第1拡散層7及び第2拡散層8が形成される。第1拡散層7は、コントロールゲート6の間で分離領域2に囲まれてそれぞれが独立し、第2拡散層8は、コントロールゲート6の延在する方向に連続する。これらのフローティングゲート4、コントロールゲート6、第1拡散層7及び第2拡散層8によりメモリセルトランジスタが構成される。そして、コントロールゲート6上に、酸化膜9を介して、アルミニウム配線10がコントロールゲート6と交差する方向に配置される。このアルミニウム配線10は、コンタクトホール11を通して、第1拡散層7に接続される。
【0004】
このような2重ゲート構造のメモリセルトランジスタの場合、フローティングゲート4に注入される電荷の量に応じてソース、ドレイン間のオン抵抗値が変動する。そこで、フローティングゲート4に選択的に電荷を注入することにより、特定のメモリセルトランジスタのオン抵抗値を段階的に変動させ、これによって生じる各メモリセルトランジスタの動作特性の差を記憶するデータに対応付けるようにしている。例えば、フローティングゲート4への電荷の注入量を4段階で設定し、そのメモリセルトランジスタのオン抵抗値を同じく4段階で読み出すようにすることで、1つのメモリセルトランジスタに4値(2ビット分)のデータを記憶させることができるようになる。
【0005】
図9は、図7に示したメモリセル部分の回路図である。この図においては、メモリセルを4行×4列に配置した場合を示している。
2重ゲート構造のメモリセルトランジスタ20は、コントロールゲート6がワード線21に接続され、第1拡散層7及び第2拡散層8がそれぞれビット線22及びソース線23に接続される。各ビット線22は、それぞれ選択トランジスタ24を介してデータ線25に接続され、このデータ線25が抵抗26を介して読み出し回路27に接続される。また、各ビット線22には、それぞれ電圧値を読み出すセンスアンプ(図示せず)が接続される。各ソース線23は、それぞれ電力線28に接続され、この電力線28に書き込み回路29が接続される。通常は、各メモリセルトランジスタ20で共通に形成されるコントロールゲート6自体がワード線21として用いられ、第1拡散層7に接続されるアルミニウム配線10がビット線22として用いられる。また、コントロールゲート6と平行して延在する第2拡散層8がソース線23として用いられる。
【0006】
行選択情報LS1〜LS4は、ロウアドレス情報に基づいて生成されるものであり、ワード線21の1本を選択することにより、メモリセルトランジスタ20の特定の行を活性化する。列選択信号CS1〜CS4は、カラムアドレス情報に基づいて生成されるものであり、選択トランジスタ24の1つをオンさせることにより、メモリセルトランジスタ20の特定の列を活性化する。これにより、行列配置される複数のメモリセルトランジスタ20の内の1つが、ロウアドレス情報及びカラムアドレス情報に従って指定され、データ線25に接続される。
【0007】
メモリセルトランジスタ20に対して多値情報(またはアナログ情報)を書き込む場合、記録精度を高めるために、電荷の注入(書き込み)と注入量の確認(読み出し)とが短い周期で繰り返される。即ち、メモリセルトランジスタ20への書き込みを少しずつ行いながら、その都度読み出しを行い、記憶させようとしているデータの内容に読み出し結果が一致した時点で書き込みを停止するように構成される。
【0008】
書き込みクロックφWは、例えば、図10に示すように、一定の周期で一定の期間だけクロックが立ち上がるように生成される。この書き込みクロックφWは、書き込み回路29から電力線28及びソース線23を介してメモリセルトランジスタ20に印加される。このとき、データ線25は、書き込みクロックφWに同期して、接地電位に引き下げられる。従って、書き込みクロックφWが立ち上がっている間は、選択されたメモリセルトランジスタ20を通してソース線23からビット線22側へ電流が流れ、この電流によってフローティングゲート4への電荷の注入が行われる。
【0009】
一方、読み出しクロックφRは、例えば、図10に示すように、書き込みクロックφWの間隙期間にパルスが立ち上がるように生成され、読み出し回路27から抵抗26及びビット線22を介してメモリセルトランジスタ20に印加される。このとき、電力線28は、読み出しクロックφRに同期して接地電位まで引き下げられる。従って、抵抗26及び選択されたメモリセルトランジスタ20を通してデータ線25から電力線28側へ電流が流れ、メモリセルトランジスタ20のオン抵抗値と抵抗26の抵抗値との比に応じてビット線22の電位が変化する。このときの電位が、ビット線22に接続されるセンスアンプにより読み出され、その結果が書き込むべき情報に対応する値となるまで上述の書き込み及び読み出しのサイクルが繰り返される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
多値情報あるいはアナログ情報を記憶する上述のメモリ装置においては、書き込みサイクルの1ステップを小さくするほど高精度の書き込みが可能になる。しかしながら、1ステップを小さくすると、メモリセルの書き込み量が所望のレベルに達するまでに要する書き込みサイクルが増大するため、書き込み速度が遅くなるという問題が生じる。
【0011】
一般に、書き込みサイクルの1ステップは、動作速度よりも記憶精度が重要視される場合には小さく、記憶精度よりも動作速度が重要視される場合には逆に大きく設定される。このように書き込みサイクルの1ステップの設定は、メモリ装置の使用目的に応じて行われるが、並列に設けられる複数のメモリセル間で、書き込み特性が必ずしも均一には成らないため、全てのメモリセルに対して最適な状態に設定することは困難であり、設定の自由度は少ない。
【0012】
そこで本発明は、多値情報あるいはアナログ情報を記録するメモリ装置の書き込み動作を高速且つ高精度に維持し、動作条件の設定を簡略化することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するために成されたもので、第1の特徴は、電気的に独立したフローティングゲートを有し、このフローティングゲートに蓄積される電荷の量に応じてオン抵抗値を変化させるメモリセルトランジスタと、上記メモリセルトランジスタのドレイン側に接続されるビット線と、上記メモリセルトランジスタのソース側に接続されるソース線と、上記ビット線を接地して上記ソース線から上記メモリセルトランジスタに対して一定の周期で書き込みクロックを印加する書き込み回路と、上記書き込みクロックの間隙期間内で、上記ソース線を接地して上記ビット線に所定の抵抗値を有する抵抗を介して一定の波高値を有する読み出しクロックを印加する読み出し回路と、上記読み出し回路の動作に同期して上記ビット線の電位を記憶情報に対応する判定値あるいはこの判定値よりも低い予備判定値と比較する判定回路と、を備え、上記書き込み回路は、上記ビット線の読み出し電位が上記予備判定値に達するまで第1の波高値を有する書き込みクロックを発生し、上記ビット線の読み出し電位が上記予備判定値を超えてから上記判定値に達するまで第1の波高値よりも低い第2の波高値を有する書き込みクロックを発生することにある。
【0014】
本発明によれば、メモリセルトランジスタが所望の書き込み状態になる直前まで高い電圧の書き込みクロックが印加され、その後、低い電圧の書き込みクロックが印加されて書き込みが完了する。書き込み動作の開始時点では、1回の書き込みクロックの印加で多量の書き込みが成され、書き込み動作の途中から終了までの間は、1回の書き込みクロックの印加で少量の書き込みが成される。
【0015】
そして、第2の特徴とするところは、電気的に独立したフローティングゲートを有し、このフローティングゲートに蓄積される電荷の量に応じてオン抵抗値を変化させるメモリセルトランジスタと、上記メモリセルトランジスタのドレイン側に接続されるビット線と、上記メモリセルトランジスタのソース側に接続されるソース線と、上記ビット線を接地して上記ソース線から上記メモリセルトランジスタに対して一定の周期で一定の波高値を有する書き込みクロックを印加する書き込み回路と、上記書き込みクロックの間隙期間内で、上記ソース線を接地して上記ビット線に所定の抵抗値を有する抵抗を介して一定の波高値を有する読み出しクロックを印加する読み出し回路と、上記読み出し回路の動作に同期して上記ビット線の読み出し電位を記憶情報に対応する判定値あるいはこの判定値よりも低い予備判定値と比較する判定回路と、を備え、上記書き込み回路は、上記ビット線の読み出し電位が上記予備判定値に達するまで第1の電流量を供給し、上記ビット線の読み出し電位が上記予備判定値を超えてから上記判定値に達するまで第1の電流量よりも少ない第2の電流量を供給することにある。
【0016】
本発明によれば、メモリセルトランジスタが所望の書き込み状態になる直前まで大きな電流を流すように書き込みクロックが印加され、その後、小さい電流を流すように書き込みクロックが印加されて書き込みが完了する。書き込み動作の開始時点では、1回の書き込みクロックの印加で多量の書き込みが成され、書き込み動作の途中から終了までの間は、1回の書き込みクロックの印加で少量の書き込みが成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第1の実施の形態を示す回路図である。この図においては、図面簡略化のため、メモリセルトランジスタ40が4行×1列に配置してある。
メモリセルトランジスタ40は、図7に示すメモリセルトランジスタ20と同一構造であり、フローティングゲート及びコントロールゲートを有し、フローティングゲートに注入(蓄積)される電荷の量に応じてオン抵抗値を変動させる。ワード線41は、メモリセルトランジスタ40の各列毎に対応して配置され、各メモリセルトランジスタ40のコントロールゲートがそれぞれ接続される。このワード線41には、行選択情報を受けるロウデコーダ(図示せず)から供給される行選択信号LS1〜LS4が印加され、何れか1行が選択的に活性化される。ビット線42は、メモリセルトランジスタ40が配列された列方向に延在し、各メモリセルトランジスタ40のドレイン側が接続される。ソース線43は、ビット線42と交差する方向に延在して配置され、各メモリセルトランジスタ40のソース側が接続される。これにより、各メモリセルトランジスタ40は、ビット線42に対して並列に接続され、書き込み、読み出し及び消去の各動作毎にビット線42及びソース線43から所定の電位の供給を受ける。
【0018】
データ線45は、列選択情報LS1に応答して動作する列選択トランジスタ44を介してビット線42に接続されると共に、一定の抵抗値を有する読み出し負荷抵抗46を介して読み出し回路51に接続される。また、データ線45は、書き込み回路52から供給される電流制御信号S0に応答して動作するスイッチングトランジスタ47を介して接地される。そして、電力線48は、各ソース線43に接続され、書き込み回路52に接続される。
【0019】
読み出し回路51は、読み出しクロックφRを発生し、抵抗46を介してデータ線46及びビット線42からメモリセルトランジスタ40に対して一定の電圧を一定の周期で印加する。この読み出しクロックφRは、図10に示す読み出しクロックφRと同一であり、一定の波高値を維持しながら、書き込みクロックφWに従う一定の周期を有する。書き込み回路52は、書き込みクロックφWを発生し、電力線48及びソース線43からメモリセルトランジスタ40に対して第1の電圧または第2の電圧を一定の周期で印加する。また、書き込み回路52は、書き込みクロックφWに同期して電流制御信号S0を発生し、スイッチングトランジスタ47に印加する。
【0020】
判定回路53は、読み出し回路51の動作に合わせてビット線42の電位を読み出し、ビット線42の電位を書き込み情報に対応する電位(判定値)及びこの電位よりも若干低い電位(予備判定値)と比較し、その比較結果を判定信号Dとして出力する。例えば、メモリセルトランジスタ40に4値(2ビット分)の情報を記憶する場合、図2に示すように、記憶情報の4つの状態に対応する判定値VR0〜VR3の内の中間値VR1、VR2に比べて少しだけ低い予備判定値VP1、VP2を設定する。そして、書き込みサイクルの開始時点では、ビット線42の電位を予備判定値VP1、VP2と比較し、ビット線42の電位が予備判定値VP1、VP2を超えてからは判定値VR1、VR2と比較するように構成する。尚、最大の判定値VR3については、最大値の書き込みでは書き込み状態を逐次確認する必要がなく、また、最小の判定値VR0については、最小値の書き込みでは書き込み動作自体を必要としないため、それぞれ予備判定値を設定する必要はない。
【0021】
ところで、予備判定値VP1、VP2の設定については、メモリセルトランジスタ40の書き込み特性に応じて行うようにする。即ち、1回の書き込みサイクルでビット線42の読み出し電位が予備判定値VP1、VP2から判定値VR1、VR2を超えるまで変化することがないように、1回の書き込みサイクルで変化するビット線42の読み出し電位の変化量に対して十分に大きい差を与えるように予備判定値VP1、VP2が設定される。
【0022】
図2に示す4値の記憶で、中間値「0、1」または「1、0」の書き込みにおいて、書込回路52は、図3に示すように、書き込みクロックφW及び電流制御信号S0を発生する。即ち、書き込み回路52は、図3に示すように、書き込み開始時点からビット線42の読み出し電位がそれぞれの予備判定値VP1、VP2に達するまでの間、高電圧VHを選択して書き込みクロックφWの波高値を高いまま維持する。続いて、読み出し電位が予備判定値VP1、VP2を超えると、低電圧VLを選択し、それぞれの判定値VR1、VR2に達するまでの間、書き込みクロックφWの波高値を低く維持する。そして、読み出し電位が判定値VR1、VR2に達すると、書き込みクロックφWの出力を停止し、書き込み動作を終了する。これらの書き込み回路52の動作は、判定回路53から出力されるされる判定信号Dに応答して制御される。尚、読み出し回路51については、図10に示す読み出しクロックφRと同一の読み出しクロックφRを発生し、ビット線42に対して書き込みクロックφWの間隙期間に一定の電位を印加する。
【0023】
図4は、本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第2の実施の形態を示す回路図である。この図において、メモリトランジスタ40、ワード線41、ビット線42、ソース線43、選択トランジスタ44、データ線45、読み出し負荷抵抗46及び電力線48は図1と同一である。また、読み出し回路51及び判定回路53についても図1と同一であり、読み出し動作の度にビット線42の電位が記憶情報に対応して設定される判定値及び予備判定値と比較される。
【0024】
データ線45は、一定の抵抗値を有する読み出し負荷抵抗46を介して読み出し回路51に接続されると共に、書き込み回路54から供給される電流制御信号S1、S2に応答して動作する第1及び第2のスイッチングトランジスタ49a、49bを介して接地される。書き込み回路54は、一定の波高値を有する書き込みクロックφWを発生し、電力線48及びソース線43からメモリセルトランジスタ40に対して一定の電圧を一定の周期で印加する。同時に、書き込み回路52は、書き込みクロックφWに同期する電流制御信号S1、S2を発生し、第1及び第2のスイッチングトランジスタ49a、49bに印加する。
【0025】
図2に示す4値の記憶で、中間値「0、1」または「1、0」の書き込みにおいて、書込回路52は、図5に示すように、書き込みクロックφW及び電流制御信号S1、S2を発生する。即ち、書き込み回路52は、図5に示すように、書き込み開始からビット線42の読み出し電位がそれぞれの予備判定値VP1、VP2に達するまでの間、書き込みクロックφWに同期して電流制御信号S1、S2を共に立ち上げ、第1及び第2のスイッチングトランジスタ49a及び49bを共にオンさせる。これにより、ビット線42から接地側へ流れる電流容量を大きくしている。そして、ビット線42の読み出し電位が予備判定値VP1、VP2を超えると、電流制御信号S2を固定して電流制御信号S1のみを立ち上げるようにし、第1のスイッチングトランジスタS1のみをオンさせる。これにより、ビット線42から接地側へ流れる電流容量を約1/2に制限している。続いて、ビット線42の読み出し電位が判定値VR1、VR2に達すると、書き込みクロックφWの出力を停止すると共に電流制御信号S1、S2を共に停止し、書き込み動作を終了する。これらの書き込み回路54の動作は、判定回路53から出力されるされる判定信号Dに応答して制御される。尚、読み出し回路51については、図10に示す読み出しクロックφRと同一の読み出しクロックφRを発生し、ビット線42に対して書き込みクロックφWの間隙期間に一定の電位を印加する。
【0026】
メモリセルトランジスタ40においては、書き込みクロックφWの印加によってソース線43からビット線42側に電流が流れると、この書き込み電流に応じてメモリセルトランジスタ40のフローティングゲートに電荷が注入される。この注入量は、書き込みクロックφWの電圧及び書き込み電流値に従うため、波高値が一定の書き込みクロックφWに対しては、書き込み電流に応じた書き込み(電荷注入)が成される。従って、スイッチングトランジスタ49a、49bが共にオンしている期間は、十分な書き込み電流が流れてメモリセルトランジスタ40に対して1回で多くの書き込みが行われる。そして、第1のスイッチングトランジスタ49aのみがオンしている期間は、書き込み電流が約1/2となるため、メモリセルトランジスタ40に対して1回で少量の書き込みが行われるようになる。これにより、書き込みの開始時点では、大電流による高速書き込みが成され、書き込みの終了時点では、小電流による精密な書き込みが成されるようになる。
【0027】
以上のメモリ装置においては、メモリセルトランジスタ40が所望の書き込みレベルに達する直前まで、高電圧あるいは大電流による書き込みが行われる。このため、図6に示すように、ビット線42の読み出し電位は、短時間で予備判定値VPまで到達する。そして、予備判定電位VPを超えてから判定電位VRに達するまでは、ゆっくりと変化するようになる。尚、メモリセルトランジスタ40に対する書き込み動作につては、書き込み電圧を切り換えて書き込み量を制御することと、書き込み電流を切り換えて書き込み量を制御することとが考えられるが、これらを組み合わせて書き込み電圧及び書き込み電流を共に切り換えるようにしてもよい。
【0028】
以上の実施の形態においては、メモリセルトランジスタ40に4値(2ビット分)の情報を記憶させる場合を例示したが、記憶情報は4値に限るものではなく、8値(3ビット分)、16値(4ビット分)あるいはそれ以上でも可能である。この場合、判定回路53においては、最大値と最小値とを除いた中間値に対してそれぞれ予備判定値を設定するように構成する。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、メモリセルトランジスタに多値情報またはアナログ情報を記憶させる際に、書き込み速度の高速化が図れる。あるいは、書き込み速度を低下させることなく高精度の書き込みを行うことができる。従って、メモリセルトランジスタに対する書き込み条件の設定が容易になり、条件設定の自由度が拡大される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第1の実施形態を示す回路図である。
【図2】4値の書き込み情報の判定値と予備判定値との関係を示す図である。
【図3】第1の実施の形態の書き込みクロック及び電流制御信号の波形図である。
【図4】本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第2の実施形態を示す回路図である。
【図5】第2の実施の形態の書き込みクロック及び電流制御信号の波形図である。
【図6】読み出し電位と書き込み経過時間との関係を示す図である。
【図7】従来の不揮発性半導体メモリ装置のメモリセルの構造を示す平面図である。
【図8】図7のX−X線の断面図である。
【図9】従来の不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す回路図である。
【図10】書き込みクロック及び読み出しクロックの波形図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 分離領域
3、5、9 酸化膜
4 フローティングゲート
6 制御ゲート
7 ドレイン領域
8 ソース領域
10 アルミニウム配線
11 コンタクトホール
20、40 メモリセルトランジスタ
21、41 ワード線
22、42 ビット線
23、43 ソース線
24、44 選択トランジスタ
25、45 データ線
26、46 読み出し負荷抵抗
27、51 読み出し回路
28、48 電力線
29、52、54 書き込み回路
47、49a、49b スイッチングトランジスタ
53 判定回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device capable of storing multilevel data by a memory cell transistor having a floating gate.
[0002]
[Prior art]
In an electrically erasable programmable ROM (EEPROM) in which a memory cell is composed of a single transistor, each memory cell is formed by a double-gate transistor having a floating gate and a control gate. . In the memory cell transistor having such a double gate structure, data is written by accelerating hot electrons generated on the drain region side of the floating gate and injecting them into the floating gate. Data is read by detecting a difference in operating characteristics of the memory cell transistor depending on whether or not charge is injected into the floating gate.
[0003]
FIG. 7 is a plan view of a memory cell portion of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate, and FIG. 8 is a sectional view taken along line XX. This figure shows a split gate structure in which a part of the control gate is arranged side by side with the floating gate.
A plurality of
[0004]
In the case of such a memory cell transistor having a double gate structure, the on-resistance value between the source and the drain varies depending on the amount of charge injected into the
[0005]
FIG. 9 is a circuit diagram of the memory cell portion shown in FIG. This figure shows a case where memory cells are arranged in 4 rows × 4 columns.
In the
[0006]
The row selection information LS1 to LS4 is generated based on the row address information, and activates a specific row of the
[0007]
When multi-value information (or analog information) is written to the
[0008]
For example, as shown in FIG. 10, the write clock φW is generated so that the clock rises for a certain period at a certain period. This write clock φW is applied from the
[0009]
On the other hand, for example, as shown in FIG. 10, the read clock φR is generated so that a pulse rises in the gap period of the write clock φW, and is applied to the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described memory device that stores multi-value information or analog information, writing with higher accuracy becomes possible as one step of the writing cycle is reduced. However, if one step is reduced, the write cycle required for the write amount of the memory cell to reach a desired level increases, which causes a problem that the write speed becomes slow.
[0011]
In general, one step of the write cycle is set to be small when the storage accuracy is more important than the operation speed, and conversely when the operation speed is more important than the storage accuracy. As described above, the setting of one step of the write cycle is performed according to the purpose of use of the memory device. However, the write characteristics are not necessarily uniform among a plurality of memory cells provided in parallel. However, it is difficult to set an optimal state, and the degree of freedom of setting is small.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to maintain a writing operation of a memory device that records multilevel information or analog information at high speed and with high accuracy, and to simplify setting of operating conditions.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems. The first feature is that an electrically independent floating gate is provided, and an on-resistance is set according to the amount of electric charge accumulated in the floating gate. A memory cell transistor whose value is changed, a bit line connected to the drain side of the memory cell transistor, a source line connected to the source side of the memory cell transistor, and grounding the bit line from the source line A write circuit that applies a write clock to the memory cell transistor at a constant cycle, and a resistor having a predetermined resistance value with respect to the bit line by grounding the source line within a gap period of the write clock A read circuit that applies a read clock having a constant peak value, and the bit in synchronization with the operation of the read circuit. And a determination circuit that compares the potential of the bit line with a determination value corresponding to the stored information or a preliminary determination value lower than the determination value, and the write circuit is configured to perform a first operation until the read potential of the bit line reaches the preliminary determination value. A write clock having a peak value of 1 is generated, and a write clock having a second peak value lower than the first peak value from when the read potential of the bit line exceeds the preliminary determination value until reaching the determination value Is to generate.
[0014]
According to the present invention, a high-voltage write clock is applied until just before the memory cell transistor enters a desired write state, and then a low-voltage write clock is applied to complete the write. At the start of the write operation, a large amount of writing is performed by applying a single write clock, and a small amount of writing is performed by applying a single write clock from the middle to the end of the write operation.
[0015]
The second feature is that the memory cell transistor has an electrically independent floating gate, and the on-resistance value is changed in accordance with the amount of charge accumulated in the floating gate, and the memory cell transistor. A bit line connected to the drain side of the memory cell, a source line connected to the source side of the memory cell transistor, and grounding the bit line to the memory cell transistor from the source line at a constant cycle. A write circuit for applying a write clock having a peak value, and a read having a constant peak value via a resistor having a predetermined resistance value to the bit line by grounding the source line within a gap period of the write clock Read circuit for applying a clock and reading of the bit line in synchronization with the operation of the read circuit And a determination circuit that compares the position with a determination value corresponding to stored information or a preliminary determination value lower than the determination value, and the write circuit includes a first circuit until the read potential of the bit line reaches the preliminary determination value. And a second current amount smaller than the first current amount is supplied from when the read potential of the bit line exceeds the preliminary determination value to the determination value.
[0016]
According to the present invention, the write clock is applied so that a large current flows until just before the memory cell transistor enters a desired write state, and then the write clock is applied so as to allow a small current to flow to complete the writing. At the start of the write operation, a large amount of writing is performed by applying a single write clock, and a small amount of writing is performed by applying a single write clock from the middle to the end of the write operation.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. In this figure, for the sake of simplification,
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
By the way, the preliminary determination values VP1 and VP2 are set according to the write characteristics of the
[0022]
In the four-value storage shown in FIG. 2, when writing the intermediate value “0, 1” or “1, 0”, the
[0023]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. In this figure, the
[0024]
The
[0025]
In the storage of the four values shown in FIG. 2, when writing the intermediate value “0, 1” or “1, 0”, the
[0026]
In the
[0027]
In the memory device described above, writing with a high voltage or a large current is performed immediately before the
[0028]
In the above embodiment, the case where four values (for two bits) of information are stored in the
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, when multi-value information or analog information is stored in a memory cell transistor, the writing speed can be increased. Alternatively, highly accurate writing can be performed without reducing the writing speed. Therefore, it becomes easy to set the write condition for the memory cell transistor, and the degree of freedom for setting the condition is expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a determination value of 4-level write information and a preliminary determination value.
FIG. 3 is a waveform diagram of a write clock and a current control signal according to the first embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram of a write clock and a current control signal according to the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a read potential and a write elapsed time.
FIG. 7 is a plan view showing a structure of a memory cell of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.
8 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.
FIG. 10 is a waveform diagram of a write clock and a read clock.
[Explanation of symbols]
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Claims (5)
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