[發明專利]非易失性半導體存儲裝置

無效

• 申請號: 200910160243.0
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN101640068A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 中山雅義;河野和幸;持田禮司;春山星秀
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G11C16/02
• 分類號: G11C16/02;G11C16/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及非易失性半導體存儲裝置，該非易失性半導體存儲裝置具備MONOS型的、具有多個存儲器單元的存儲器陣列，該存儲器陣列在位線方向被分離。該MONOS型的存儲器單元通過例如局部性地積蓄電荷從而存儲數據。

背景技術

可以電性地全部擦除的非易失性半導體存儲裝置，其特征在于：在沒有接通電源的狀態下也不會丟失存儲信息。作為非易失性半導體存儲裝置的結構，已經有各種各樣的方案問世。近幾年來，使用通過局部性地積蓄電荷從而存儲數據的MONOS型的存儲器單元、用假想接地構成存儲器陣列的方式，令人注目。其理由之一是因為該方式可以比較容易地實現用一個存儲器單元存儲2比特的數據的緣故。

在該方式中，通常采用下述結構：在各擦除單位中配置選擇晶體管，以便對于不擦除的擦除單位而言，不向位線施加電壓。這意味著為了提高擦除細分性，需要配置許多選擇晶體管。因此，旨在配置選擇晶體管的布局面積增大，其結果就存在著導致存儲器陣列的面積增大的問題。

為了解決這個問題，有人提出了下述方式：將存儲器陣列分離成多個位線組，在各位線組之間設置分離區域，從而不配置選擇晶體管地提高擦除細分性(專利文獻1)。

圖4是例示性地表示現有技術的非易失性半導體存儲裝置的存儲器陣列結構的圖。

現在講述圖4的結構中的讀出動作。在這里，假設從與字線402中的WL0和位線403中的BL1、BL2連接的存儲器單元401中，讀出BL2側存儲的數據。

首先，利用字線選擇電路412向WL0施加讀出時的電壓Vwlr，向其它的字線施加0V。

進而，向BL1施加高于源極電壓的讀出時的漏極電壓Vdr，向BL2施加讀出時的源極電壓Vsr。這樣，就可以根據BL2側的電荷積蓄狀態形成的流入存儲器單元的電流的多寡，讀出數據。這時，用電壓控制電路a410生成Vdr，用電壓控制電路b411生成Vsr，選擇位切換晶體管409中的BSL0，選擇MBL選擇晶體管408中的MSL0、MSL1，選擇選擇晶體管407中的SL0、SL2。

另外，反過來，讀出BL1側存儲的數據時，可以向BL1施加源極電壓Vsr，向BL2施加漏極電壓Vdr即可。這可以通過選擇比特選擇晶體管409中的BSL1來實現。MBL選擇晶體管408、選擇晶體管407的選擇及字線402的選擇方法，和上述讀出BL2側存儲的數據時同樣。

接著，講述圖4的結構中的寫入動作。在這里，和讀出動作的講述同樣，假設針對與字線402中的WL0和位線403中的BL1、BL2連接的存儲器單元401，向BL2側局部性地積蓄電荷從而存儲數據。

首先，利用字線選擇電路412向WL0施加寫入時的電壓Vwlp，向其它的字線施加0V。

進而，向BL1施加0V，向BL2施加高電壓Vpd。這樣，使電流流入存儲器單元，在溝道熱電子的作用下，電荷被積蓄到BL2側，從而可以寫入數據。這時，用電壓控制電路a410生成0V，用電壓控制電路b411生成電壓Vdp+ΔVdp。ΔVdp是考慮了寫入時流入存儲器單元的電流Ip導致的位切換晶體管409、MBL選擇晶體管408及選擇晶體管407中的電壓下降以及起因于主位線404的電阻而出現的電壓下降的電壓。進而，選擇位切換晶體管409中的BSL0，選擇MBL選擇晶體管408中的MSL0、MSL1，選擇選擇晶體管407中的SL0、SL2。

施加寫入電壓后，執行判定是否到達規定的Vt的程序檢驗，沒有到達規定的Vt時，再次施加電壓；到達規定的Vt時，停止施加電壓，結束寫入動作。

另外，反過來，向BL1側寫入數據時，可以向BL1施加Vpd，向BL2施加高電壓0V。這樣，就可以通過選擇比特選擇晶體管409中的BSL1來實現。MBL選擇晶體管408、選擇晶體管407的選擇及字線402的選擇方法，和上述向BL2側寫入數據時同樣。

再接著，講述擦除動作。可以電性地全部擦除的非易失性半導體存儲裝置，將1Mb等一定的比特數作為擦除單位，一次擦除。下面講述在圖4的結構中，對于在2個分離區域之間設置的使用區域405中的存儲器單元401的數據進行擦除的情況。

首先，在開始擦除前，在擦除單位內，對擦除狀態的數據進行寫入動作，進行使擦除單位內的Vt一致的預編程序(preprogram)工序。然后，向位線403施加電壓控制電路b411生成的擦除電壓，向局部性地積蓄電荷的區域注入在位線和基板之間產生的熱空穴，從而中和在各存儲器單元401的位線側局部性地積蓄的電荷。這樣執行擦除數據。