JP3479517B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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JP3479517B2 JP2001106553A JP2001106553A JP3479517B2 JP 3479517 B2 JP3479517 B2 JP 3479517B2 JP 2001106553 A JP2001106553 A JP 2001106553A JP 2001106553 A JP2001106553 A JP 2001106553A JP 3479517 B2 JP3479517 B2 JP 3479517B2
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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】この発明は、不揮発性半導体
記憶装置に関し、特に一括消去型EEPROM(エレク
トリカリ・イレーザブル&プログラマブル・リード・オ
ンリー・メモリ)の消去技術に利用して有効な技術に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly to a technique effectively used for a erasing technique of a batch erasing type EEPROM (electrically erasable & programmable read only memory). is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体不揮発性記憶装置としては紫外線
により記憶情報の消去が可能なEPROM(イレーザブ
ル&プログラマブル・リード・オンリー・メモリ)と、
電気的に記憶情報の消去が可能なEEPROMがある。
EPROMは、情報を記憶するところのメモリセルの面
積が比較的小さいため大記憶容量化に適してはいるが、
記憶されている情報を消去するためには、メモリセルに
紫外線を照射する必要があり、そのために比較的高価な
窓付きのパッケージに封止される。また、プログラマー
によって情報の書き込みあるいは書き換えを行うには、
新たな情報の書き込み、あるいは書き換え時にEPRO
Mをそれが実装されたシステムから取り外す必要がある
などの問題を有している。
2. Description of the Related Art An EPROM (erasable & programmable read only memory) capable of erasing stored information by ultraviolet rays is used as a semiconductor nonvolatile storage device,
There is an EEPROM capable of electrically erasing stored information.
The EPROM is suitable for a large storage capacity because the memory cell area for storing information is relatively small.
In order to erase the stored information, it is necessary to irradiate the memory cells with ultraviolet light, which is why they are sealed in a package with a relatively expensive window. Also, to write or rewrite information by a programmer,
EPRO when writing or rewriting new information
It has problems such as the need to remove M from the system in which it is implemented.

【0003】一方、EEPROMは、それがシステムに
実装された状態で、それの記憶情報を電気的に書き換え
ることが可能である。しかしながら、EEPROMにあ
っては、それを構成するメモリセルの面積が比較的大き
く、例えばEPROMの約2.5倍から5倍程度と大き
い。そのため、EEPROMは、大記憶容量化に適して
いるとはいい難い。そこで、最近では両者の中間的な半
導体不揮発性記憶装置として、電気的一括消去型EEP
ROMと呼ばれるものが開発されている。電気的一括消
去型EEPROMは、チップに形成されたメモリセルの
全てを一括して、又はチップに形成されたメモリセルの
うち、あるひとまとまりのメモリセル群を一括して電気
的に消去する機能を持つ半導体不揮発性記憶装置であ
る。電気的一括消去型EEPROMにおいては、メモリ
セルの大きさをEPROMのそれ並に小さくできる。
On the other hand, the EEPROM is capable of electrically rewriting the stored information in the state where it is mounted in the system. However, in the EEPROM, the area of the memory cell forming the EEPROM is relatively large, for example, about 2.5 to 5 times as large as that of the EPROM. Therefore, it cannot be said that the EEPROM is suitable for increasing the storage capacity. Therefore, recently, as an intermediate semiconductor non-volatile memory device between the two, an electrical batch erasing type EEP is used.
What is called a ROM is being developed. The electric batch erasing type EEPROM has a function of collectively electrically erasing all of the memory cells formed on a chip or a group of memory cells formed on a chip. Is a semiconductor non-volatile memory device having. In the electrically batch erase type EEPROM, the size of the memory cell can be made as small as that of the EPROM.

【0004】このような一括消去型EEPROMに関し
ては、1980年のアイ・イー・イー・イー、インター
ナショナル、ソリッド−ステート サーキッツ コンフ
ァレンス(IEEE INTERNATIONAL SOLID-STATE CIRCUITS
CONFERENCE) の頁152 〜 153、1987年のアイ・イー
・イー・イー、インターナショナル、ソリッド−ステー
ト サーキッツ コンファレンス(IEEE INTERNATIONAL
SOLID-STATE CIRCUITSCONFERENCE)の頁76〜77、アイ・
イー・イー・イー・ジャーナル オブ ソリッドステー
ト サーキッツ,第23巻第5号(1988年)第1157
頁から第1163頁(IEEE,J. Solid-State Cicuits, vol.23
(1988) pp.1157-1163)に記載されている。
Regarding such a batch erasable EEPROM, the 1980 IEEE SOLID-STATE CIRCUITS conference
CONFERENCE) pages 152-153, 1987 IEE, International, Solid-State Circuits Conference (IEEE INTERNATIONAL
SOLID-STATE CIRCUITS CONFERENCE) pages 76-77,
E-E-Journal of Solid State Circuits, Volume 23, Issue 5 (1988), 1157
Pages 1163 (IEEE, J. Solid-State Cicuits, vol.23
(1988) pp.1157-1163).

【0005】図16には、1987年の国際電子デバイ
ス会議(International ElectronDevice Meeting) にお
いて発表された電気的一括消去型EEPROMのメモリ
セルの断面構造の概要図が示されている。同図のメモリ
セルは、通常のEPROMのメモリセルとよく似た構造
を有している。すなわち、メモリセルは、2層ゲート構
造の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、MOS
FET又は単にトランジスタと称する)により構成され
ている。同図において、8はP型シリコン基板、11は
上記シリコン基板8に形成されたP型拡散層、10は上
記シリコン基板8に形成された低濃度のN型拡散層、9
は上記P型拡散層11及び上記N型拡散層10のそれぞ
れに形成されたN型拡散層である。また、4は薄い酸化
膜7を介して上記P型シリコン基板8上に形成されたフ
ローティングゲート、6は酸化膜7を介して上記フロー
ティングゲート4上に形成されたコントロールゲート、
3はドレイン電極、5はソース電極である。すなわち、
同図のメモリセルはNチャンネル形の2層ゲート構造の
MOSFETにより構成され、このトランジスタに情報
が記憶される。ここにおいて、情報は実質的にしきい値
電圧の変化としてトランジスタに保持される。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a memory cell of an electrically collective erasing type EEPROM which was announced at the International Electron Device Meeting in 1987. The memory cell shown in the figure has a structure very similar to that of a normal EPROM memory cell. That is, a memory cell is an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as a MOS) having a two-layer gate structure.
FET or simply referred to as a transistor). In the figure, 8 is a P-type silicon substrate, 11 is a P-type diffusion layer formed on the silicon substrate 8, 10 is a low concentration N-type diffusion layer formed on the silicon substrate 8, 9
Are N-type diffusion layers formed in the P-type diffusion layer 11 and the N-type diffusion layer 10, respectively. Further, 4 is a floating gate formed on the P-type silicon substrate 8 via a thin oxide film 7, 6 is a control gate formed on the floating gate 4 via the oxide film 7,
Reference numeral 3 is a drain electrode, and 5 is a source electrode. That is,
The memory cell shown in the figure is constituted by an N-channel MOSFET having a double-layer gate structure, and information is stored in this transistor. Here, the information is substantially retained in the transistor as a change in threshold voltage.

【0006】以下、特に述べないかぎり、メモリセルに
おいて、情報を記憶するトランジスタ(以下、記憶トラ
ンジスタと称する)がNチャンネル形の場合について述
べる。図16に示されているメモリセルへの情報の書き
込み動作は、EPROMのそれと同様である。すなわ
ち、書き込み動作は、ドレイン電極3に接続されたドレ
イン領域9の近傍で発生させたホットキャリアをフロー
ティングゲート4に注入することにより行われる。この
書き込み動作により記憶トランジスタは、そのコントロ
ールゲート6からみたしきい値電圧が、書き込み動作を
行わなかった記憶トランジスタに比べ高くなる。
Unless otherwise specified, a case where a memory cell has a transistor for storing information (hereinafter referred to as a storage transistor) of an N channel type will be described below. The operation of writing information to the memory cell shown in FIG. 16 is similar to that of the EPROM. That is, the write operation is performed by injecting into the floating gate 4 hot carriers generated in the vicinity of the drain region 9 connected to the drain electrode 3. Due to this write operation, the threshold voltage of the memory transistor seen from the control gate 6 becomes higher than that of the memory transistor which has not performed the write operation.

【0007】一方、消去動作においては、コントロール
ゲート6を接地し、ソース電極5に高電圧を印加するこ
とによりフローティングゲート4とソース電極5に接続
されたソース領域9との間に高電界が発生され、薄い酸
化膜7を通したトンネル現象を利用してフローティング
ゲート4に蓄積された電子がソース領域9を介してソー
ス電極5に引き抜かれる。これにより、記憶情報の消去
が行われる。すなわち、消去動作により記憶トランジス
タはそのコントロールゲート6からみたしきい値電圧が
低くなる。読み出し動作におていは、上記メモリセルに
対して弱い書き込み、すなわち、フローティングゲート
4に対して不所望なキャリアの注入が行われないよう
に、ドレイン電極3及びコントロールゲート6に印加さ
れる電圧が比較的低い値に制限される。例えば、1V程
度の低電圧がドレイン電極3に印加されるとともに、コ
ントロールゲート6に5V程度の低電圧が印加される。
これらの印加電圧によって記憶トランジスタを流れるチ
ャンネル電流の大小を検出することにより、メモリセル
に記憶されている情報の“0”,“1”を判定する。
On the other hand, in the erase operation, a high electric field is generated between the floating gate 4 and the source region 9 connected to the source electrode 5 by grounding the control gate 6 and applying a high voltage to the source electrode 5. Then, the electrons accumulated in the floating gate 4 are extracted to the source electrode 5 through the source region 9 by utilizing the tunnel phenomenon through the thin oxide film 7. As a result, the stored information is erased. That is, the erase operation lowers the threshold voltage of the memory transistor as viewed from the control gate 6. In the read operation, the voltage applied to the drain electrode 3 and the control gate 6 is set so as to prevent weak writing to the memory cell, that is, to prevent undesired carrier injection into the floating gate 4. Limited to relatively low values. For example, a low voltage of about 1 V is applied to the drain electrode 3 and a low voltage of about 5 V is applied to the control gate 6.
By detecting the magnitude of the channel current flowing through the memory transistor by these applied voltages, "0" or "1" of the information stored in the memory cell is determined.

【0008】一般に電気的消去においては、消去を長時
間続けると、記憶トランジスタのしきい値電圧は、熱平
衡状態での記憶トランジスタのしきい値電圧とは異なり
負の値となり得る。これに対して、EPROMのように
紫外線で記憶情報の消去を行う場合、消去動作によって
変化する記憶トランジスタのしきい値電圧は、その記憶
装置を製造した時のしきい値電圧に落ち着く、すなわ
ち、記憶装置を製造するときの製造条件等によって、消
去動作後の記憶トランジスタのしきい値電圧を制御する
ことができる。ところが、記憶情報を電気的に消去する
場合においては、フローティングゲートに蓄積された電
子をソース電極に引き抜くことにより、記憶情報の消去
が行われるため、比較的長い時間、消去動作を続ける
と、書き込み動作の際にフローティングゲートに注入し
た電子の量よりも多くの電子が引き抜かれることにな
る。そのため、電気的消去を比較的長い時間続けると、
記憶トランジスタのしきい値電圧は、製造されたときの
しきい値電圧とは異なる値になる。言い換えるならば、
消去動作が行われた場合、EPROMとは対照的に、製
造時の製造条件等によって定まるしきい値電圧に落ち着
かない。本発明者らは電気的消去による記憶トランジス
タのしきい値電圧の変化を測定した。
Generally, in electrical erasing, if erasing is continued for a long time, the threshold voltage of the storage transistor can be a negative value, unlike the threshold voltage of the storage transistor in a thermal equilibrium state. On the other hand, when the stored information is erased by ultraviolet rays like EPROM, the threshold voltage of the storage transistor which changes by the erase operation settles at the threshold voltage when the storage device is manufactured, that is, The threshold voltage of the storage transistor after the erase operation can be controlled by the manufacturing conditions or the like when manufacturing the memory device. However, in the case of electrically erasing stored information, the stored information is erased by pulling out the electrons accumulated in the floating gate to the source electrode. More electrons will be extracted than the amount of electrons injected into the floating gate during operation. Therefore, if electrical erasing is continued for a relatively long time,
The threshold voltage of the storage transistor has a value different from the threshold voltage when manufactured. In other words,
When the erase operation is performed, in contrast to the EPROM, the threshold voltage determined by the manufacturing conditions at the time of manufacturing does not settle. The inventors measured the change in the threshold voltage of the storage transistor due to electrical erasing.

【0009】図8には、この測定により得られた、消去
時間と消去により変化する記憶トランジスタのしきい値
電圧との関係が示されている。同図において、横軸は消
去時間を、縦軸は記憶トランジスタのしきい値電圧を表
しており、Voは実質的にしきい値電圧が零を、+Vth
s はしきい値電圧が正の電圧を、−Vths はしきい値電
圧が負の電圧であることを示している。また、Vthv は
製造条件のバラツキ等に起因する、消去後のしきい値電
圧のバラツキを示している。この図から、消去が比較的
長い時間続けられると、しきい値電圧が負の電圧へと変
化していくことが理解されるであろう。
FIG. 8 shows the relationship between the erase time and the threshold voltage of the memory transistor, which changes due to the erase, obtained by this measurement. In the figure, the horizontal axis represents the erase time and the vertical axis represents the threshold voltage of the memory transistor, Vo is substantially zero threshold voltage, and + Vth.
s indicates that the threshold voltage is positive, and -Vths indicates that the threshold voltage is negative. Further, Vthv represents the variation in the threshold voltage after erasing due to the variation in the manufacturing conditions. From this figure, it will be understood that the threshold voltage changes to a negative voltage when erasing is continued for a relatively long time.

【0010】また、消去動作によって得られるしきい値
電圧は、製造条件のバラツキ等のために、記憶トランジ
スタ毎に異なることがあることも理解されるであろう。
消去時間に従ってしきい値電圧のバラツキが大きくなっ
ていくことも更に同図から理解できるであろう。すなわ
ち、消去時間が長くなるのに従って、2つの記憶トラン
ジスタ間のしきい値電圧の差が大きくなる。上述のよう
に記憶トランジスタのしきい値電圧が負になると読み出
し動作に悪影響がでる。
It will also be understood that the threshold voltage obtained by the erase operation may differ for each storage transistor due to variations in manufacturing conditions and the like.
It will be further understood from the figure that the variation of the threshold voltage increases with the erase time. That is, as the erase time becomes longer, the difference in threshold voltage between the two storage transistors becomes larger. If the threshold voltage of the memory transistor becomes negative as described above, the read operation is adversely affected.

【0011】これを図17を用いて説明する。いま、書
き込まれた状態のメモリセル12から記憶情報を読み出
す場合を考える。同図の17は、センスアンプを表す。
メモリセル12を選択状態にするために、それが結合さ
れたワード線13には、読み出し動作時の選択電圧、例
えば電源電圧Vcc(5V)が印加され、他のメモリセル
14等にはそれらを非選択状態にするために、ワード線
15等は読み出し動作時の非選択電圧、例えば回路の接
地電位0Vにされる。もし、記憶情報の読み出しが行わ
れるべきメモリセル12に対応するデータ線16に接続
された非選択状態のメモリセル14等のしきい値が負に
されていると、ワード線15の電圧、すなわち、メモリ
セルのコントロールゲートの電圧が0Vにされても、非
選択状態にされたメモリセル14を介してデータ線16
に不所望な電流(非選択リーク電流)が流れるため、読
み出し時間の遅れ、ひいては誤読み出しを引き起こす。
This will be described with reference to FIG. Now, consider the case where the stored information is read from the memory cell 12 in the written state. Reference numeral 17 in the figure represents a sense amplifier.
In order to bring the memory cell 12 into the selected state, the selected voltage at the time of the read operation, for example, the power supply voltage Vcc (5V) is applied to the word line 13 to which it is coupled, and the other memory cells 14 and the like are supplied with them. In order to bring it into the non-selected state, the word line 15 and the like are set to the non-selected voltage at the time of the read operation, for example, the ground potential 0V of the circuit. If the threshold value of the non-selected memory cells 14 connected to the data line 16 corresponding to the memory cell 12 from which the stored information is to be read is negative, the voltage of the word line 15, that is, , Even if the voltage of the control gate of the memory cell is set to 0V, the data line 16 is passed through the memory cell 14 in the non-selected state.
Since an undesired current (non-selective leak current) flows through, the read time is delayed, which causes erroneous read.

【0012】また、書き込み動作の際にもメモリセル内
の記憶トランジスタのしきい値電圧が負であると悪影響
がある。通常ホットキャリアを利用した書き込み動作に
おいては、外部から与えられた書き込み用の高電圧(V
pp)がMOSFETを介してメモリセル内の記憶トラン
ジスタのドレイン領域に印加される。上記MOSFET
での電圧降下は、それを流れる電流によって変わる。そ
れ故、上記のように記憶トランジスタのしきい値電圧が
負の値となるような条件下では、上記MOSFETにお
ける電圧降下が大きくなりすぎてメモリセル内の記憶ト
ランジスタのドレインに印加される電圧が、上記電圧降
下分低くなる。この結果、書き込みに要する時間が増加
が引き起こされてしまう。したがって、上記のようなE
EPROMでは消去後のしきい値電圧の値を精度良く制
御しなければならない。
Further, even in the write operation, if the threshold voltage of the storage transistor in the memory cell is negative, there is an adverse effect. Normally, in the write operation using hot carriers, a high voltage for writing (V
pp) is applied to the drain region of the storage transistor in the memory cell via the MOSFET. Above MOSFET
The voltage drop at is dependent on the current flowing through it. Therefore, under the condition that the threshold voltage of the storage transistor becomes a negative value as described above, the voltage drop in the MOSFET becomes too large and the voltage applied to the drain of the storage transistor in the memory cell is The voltage drop is reduced. As a result, the time required for writing is increased. Therefore, the above E
In the EPROM, the threshold voltage value after erasing must be controlled with high accuracy.

【0013】記憶情報の電気的消去を実現するために、
従来のEEPROM、例えば上記1980年のアイ・イ
ー・イー・イー、インターナショナル、ソリッド−ステ
ートサーキッツ コンファレンスの頁152 〜 153に記載
されたEEPROMにおいては、メモリセルのそれぞれ
が記憶トランジスタと、これと直列接続された非選択リ
ーク電流を阻止するための選択トランジスタとから構成
されていた。このEEPROMにおいては、記憶トラン
ジスタのコントロールゲートにプログラム線が結合さ
れ、選択トランジスタのゲートに選択線が結合されてい
る。すなわち、記憶トランジスタと選択トランジスタと
は別々のワード線に結合されている。
In order to electrically erase the stored information,
In a conventional EEPROM, such as the EEPROM described on pages 152-153 of the 1980 IEE International International Solid-State Circuits Conference, each memory cell has a storage transistor and a series connection therewith. And a select transistor for blocking a non-selected leak current connected. In this EEPROM, the program line is connected to the control gate of the memory transistor and the select line is connected to the gate of the select transistor. That is, the storage transistor and the selection transistor are coupled to different word lines.

【0014】また、図18には、上記1987年のアイ
・イー・イー・イー、インターナショナル、ソリッド−
ステート サーキッツ コンファレンスの頁76〜77に記
載された電気的一括消去型のEEPROMのメモリセル
の断面図が示されている。このメモリセルの動作は、上
記図16に示したメモリセルの場合とほゞ同じである
が、記憶情報の消去が上記図16のメモリセルと異な
り、記憶トランジスタのフローティングゲートとドレイ
ン領域間のトンネル現象を使って行われる。このメモリ
セルにおいては、ワード線に接続されべきゲート電極が
1つしかないが、実質的に2つのトランジスタから構成
されているとみなすことができる。すなわち、ゲート電
極とコントロールゲート電極とが一体化された選択トラ
ンジスタと記憶トランジスタとによってメモリセルが構
成されているとみなすことができる。
Further, FIG. 18 shows the above-mentioned 1987 IEE, International, Solid-
A cross-sectional view of a memory cell of an electrically erasable EEPROM as described on pages 76-77 of the State Circuits Conference is shown. The operation of this memory cell is almost the same as that of the memory cell shown in FIG. 16 except that the erase of stored information is different from that of the memory cell shown in FIG. It is done using phenomena. In this memory cell, although there is only one gate electrode to be connected to the word line, it can be considered that it is substantially composed of two transistors. That is, it can be considered that the memory cell is configured by the selection transistor and the storage transistor in which the gate electrode and the control gate electrode are integrated.

【0015】このメモリセルは、上述のように実質的に
選択トランジスタを有するため、読み出し時の非選択リ
ーク電流の問題を解決している。しかしながら、書き込
み動作は、トンネル現象を利用した場合に比べ多くの電
流量を必要とするホットキャリアにより行われるため、
前述した書き込み動作の際の悪影響は改善されない。
Since this memory cell substantially has the selection transistor as described above, it solves the problem of non-selection leak current at the time of reading. However, since the write operation is performed by hot carriers that require a larger amount of current than when using the tunnel phenomenon,
The above-mentioned adverse effects during the write operation are not improved.

【0016】EEPROM、例えば前述した1980年
のアイ・イー・イー・イー、インターナショナル、ソリ
ッド−ステート サーキッツ コンファレンスの頁152
〜頁153に開示されているEEPROMにおいては、互
いに異なるワード線に接続された記憶トランジスタと選
択トランジスタとによって1個のメモリセルが構成され
る。これに対して、図16及び図18に示した電気的一
括消去型EEPROMのメモリセルにおいては、1本の
ワード線に接続された1個の記憶トランジスタによって
構成されている。
EEPROM, eg, 1980 IEE, International, Solid-State Circuits Conference, page 152, mentioned above.
In the EEPROM disclosed on page 153, one memory cell is composed of the memory transistor and the select transistor connected to different word lines. On the other hand, the memory cells of the electrically collective erasing type EEPROM shown in FIGS. 16 and 18 are composed of one storage transistor connected to one word line.

【0017】このことは、図16及び図18に示したメ
モリセル等を回路図で表すことにより、より明確にな
る。そこで、図19(A)及び(B)には、上記したメ
モリセルの回路図が示されている。図19(B)には、
上記1980年のアイ・イー・イー・イー、インターナ
ショナル、ソリッド−ステート サーキッツ コンファ
レンスによって発表されたメモリセルの回路図が示され
ている。同図において、W1,W2はそれぞれ異なるワ
ード線、Dはデータ線を示している。また、Qsは選択
トランジスタを示しており、Qmが記憶トランジスタを
示している。
This becomes clearer by showing the memory cells and the like shown in FIGS. 16 and 18 in a circuit diagram. Therefore, FIGS. 19A and 19B show circuit diagrams of the above memory cell. In FIG. 19B,
A schematic diagram of the memory cell presented by the 1980 IEE International, Solid-State Circuits Conference is shown. In the figure, W1 and W2 are different word lines, and D is a data line. In addition, Qs represents a selection transistor, and Qm represents a memory transistor.

【0018】図19(A)には、上記図16及び図18
に示したメモリセルの回路図を示している。同図から理
解できるように、1個のメモリセルは1本のワード線に
そのコントロールゲートが接続され、1本のデータ線D
にそのドレインが接続され、1本のソース線Sにそのソ
ースが接続された1個の記憶トランジスタQmによって
構成されている。読み出し動作と書き込み動作のとき、
複数のメモリセルから所望の1個のメモリセルを選択す
るには、図19(A)においては、1本のワード線と1
本のデータ線とを選択すれば、その選択されたワード線
Wに接続され、かつ選択されたデータ線Dに接続された
1個のメモリセルを選択することができる。言い換える
ならば、1本のワード線と1本のデータ線とによって1
個のメモリセルを規定することができる。なお、図19
(A)においては、ソース線Sは、チップに形成された
他の全ての記憶トランジスタのソース線Sと共通、ある
いは1つのメモリブロックを構成する所定数のメモリセ
ル間でソース線Sは共通にされる。
FIG. 19A shows the above-mentioned FIG. 16 and FIG.
2 shows a circuit diagram of the memory cell shown in FIG. As can be understood from the figure, one memory cell has its control gate connected to one word line and one data line D.
Is connected to the drain and the source is connected to one source line S by one storage transistor Qm. During read and write operations,
In order to select a desired one memory cell from a plurality of memory cells, in FIG.
If one data line is selected, it is possible to select one memory cell connected to the selected word line W and connected to the selected data line D. In other words, 1 by one word line and one data line
Individual memory cells can be defined. Note that FIG.
In (A), the source line S is common to the source lines S of all the other memory transistors formed on the chip, or the source line S is common to a predetermined number of memory cells forming one memory block. To be done.

【0019】図19(A)に示したメモリセルは、1個
の記憶トランジスタで構成できるためにメモリセルを形
成するために必要とされるチップ上の面積をEPROM
におけるそれ並に小さくすることができる。しかしなが
ら、記憶情報の電気的一括消去を実現するためには消去
後の記憶トランジスタのしきい値電圧を制御できるよう
にすることが不可欠である。
Since the memory cell shown in FIG. 19A can be formed by one storage transistor, the area on the chip required for forming the memory cell is EPROM.
Can be as small as that in. However, it is indispensable to control the threshold voltage of the memory transistor after erasing in order to realize the electric batch erasing of memory information.

【0020】これには消去を何回かに分割して行い、消
去をするたびに読み出しを行い、消去が十分であるかど
うかを確認し、十分でなければ再び消去をするという動
作を繰り返す必要がある。上記アイ・イー・イー・イー
・ジャーナル オブ ソリッドステート サーキッツ,
第23巻第5号(1988年)第1157頁から第1163頁に
は、このような消去後のしきい値電圧の制御に関するア
ルゴリズムが提案されている。上記文献においては、こ
のアルゴリズムを電気的一括消去型EEPROMとは別
に設けられた外部のマイクロプロセッサで実行すること
が述べられている。また、通常の読み出し時における動
作可能電源電圧の下限電圧Vccmin を確保するために、
上記アルゴリズム中の読み出し時(消去ベリファイ時)
にはEEPROMのチップ内でベリファイ電圧を発生さ
せることが述べられている。
To this end, it is necessary to repeat the operation of dividing the erasing into several times, reading each time erasing is performed, confirming whether the erasing is sufficient, and erasing again if it is not sufficient. There is. Above I / E / E Journal of Solid State Circuits,
Vol. 23, No. 5, (1988), pp. 1157 to 1163, proposes an algorithm for controlling the threshold voltage after such erasing. In the above-mentioned document, it is stated that this algorithm is executed by an external microprocessor provided separately from the electrically batch erase type EEPROM. In order to secure the lower limit voltage Vccmin of the operable power supply voltage at the time of normal reading,
During reading in the above algorithm (during erase verification)
Describes generating a verify voltage in an EEPROM chip.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
上記のようなアルゴリズムがマイクロプロセッサにより
実行されるものであるため、電気的一括消去型EEPR
OMをシステムに実装したまま消去動作を実行するのは
煩雑である。また、記憶情報の消去には比較的長い時間
が必要とされるため、この比較的長い時間にわたってマ
イクロプロセッサが上記EEPROMの消去動作に占有
されてしまい、事実上システムが停止してしまうという
重大な問題を有する。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above prior art,
Since the above algorithm is executed by the microprocessor, the electrical batch erase type EEPR
It is troublesome to execute the erase operation with the OM installed in the system. Further, since it takes a relatively long time to erase the stored information, the microprocessor is occupied by the erase operation of the EEPROM for a relatively long time, and the system is actually stopped. Have a problem.

【0022】この発明の目的は、回路の簡素化を図りつ
つ、メモリセルの消去制御を安定的に行うことができる
不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。この発
明の他の目的は、使い勝手を良くした不揮発性半導体記
憶装置を提供することにある。この発明の前記ならびに
そのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および
添付図面から明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of stably controlling erase of memory cells while simplifying the circuit. Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device which is easy to use. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、複数のワード線と複数のデ
ータ線との交点に接続され、電気的に消去可能にされた
複数のメモリセルを有し、該メモリセルに情報を書き込
む書き込みモード、上記メモリセルの情報を読み出す読
み出しモード、およびメモリセルのしきい値電圧を所定
の範囲内にするための電圧を印加する消去動作と上記メ
モリセルのしきい値電圧の状態を読み出すベリファイ動
作とを行う消去モードとを備え、かかる消去モードにお
けるベリファイ動作の状態を不揮発性半導体記憶装置の
外部に出力するデータポーリングモ―ドを設ける。
The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, it has a plurality of electrically erasable memory cells connected to the intersections of a plurality of word lines and a plurality of data lines, a write mode for writing information to the memory cells, and information of the memory cells. A read mode for reading and an erase mode for performing a verify operation for reading the state of the threshold voltage of the memory cell and an erase operation for applying a voltage for setting the threshold voltage of the memory cell within a predetermined range are provided. A data polling mode for outputting the state of the verify operation in the erase mode to the outside of the nonvolatile semiconductor memory device is provided.

【0024】上記した手段によれば、1トランジスタ構
成のメモリセルを用いつつ、過消去を防止させつつ、消
去レベルを安定的に設定し、データポーリングモードに
よってプロセッサ等によるメモリ管理の簡便にするする
ことができる。
According to the above-mentioned means, while using the memory cell having the one-transistor structure, the erase level is stably set while preventing the over-erase, and the memory management by the processor or the like is simplified by the data polling mode. be able to.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図20には、本発明を適用した電
気的一括消去型EEPROM(以下、フラッシュEEP
ROMとも称する)のブロック図が示されている。同図
に示されている各回路ブロックは、特に制限されない
が、周知の半導体集積回路技術によって、1個の半導体
基板に形成されている。また、同図において“○”印は
フラッシュEEPROMに設けられた外部端子を示して
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 20 is a block diagram showing an electrical batch erasing type EEPROM (hereinafter, referred to as flash EEPROM) to which the present invention is applied.
(Also referred to as ROM). Although not particularly limited, each circuit block shown in the figure is formed on one semiconductor substrate by a well-known semiconductor integrated circuit technique. Further, in the figure, the mark “◯” indicates an external terminal provided in the flash EEPROM.

【0026】本願において、図面においては発明の理解
を容易にするため、論理記号の表記方法は、一般的な表
記方法に従っている。例えば、ロウレベルがアクティブ
レベルとなる信号は、制御信号を示すアルファベットに
上線を付したが、明細書ではそれに対応した信号は最後
にB(バーの意味)を付して表現している。例えば、チ
ップイネーブル信号はCEBのように表している。
In the present application, in order to facilitate understanding of the invention in the drawings, the notation method of logical symbols follows the general notation method. For example, a signal in which a low level becomes an active level has an upper line attached to an alphabet indicating a control signal, but in the specification, a signal corresponding to the alphabet is represented by adding B (meaning a bar) at the end. For example, the chip enable signal is represented as CEB.

【0027】同図において、M−ARY−0〜M−AR
Y−7のそれぞれは、互いに同様な構成にされたメモリ
アレイであり、特に制限されないが、複数のワード線
と、これらのワード線と交差するように配置された複数
のデータ線と、ワード線とデータ線との各交差部に設け
られたメモリセルとを有する。
In the figure, M-ARY-0 to M-AR
Each of Y-7 is a memory array having a similar configuration to each other, and is not particularly limited, but includes a plurality of word lines, a plurality of data lines arranged to intersect these word lines, and a word line. And a memory cell provided at each intersection of the data line and the data line.

【0028】XADBは、ロウアドレスバッファであ
り、外部端子を介して供給される外部ロウアドレス信号
AXを受けて、ロウアドレス信号AXに応じた内部相補
ロウアドレス信号を形成する。XDCRは、ロウアドレ
スデコーダであり、上記ロウアドレスバッファXADB
により形成された内部相補ロウアドレス信号を受け、こ
の内部ロウアドレス信号をデコードする。特に制限され
ないが、本実施例において、上記ロウアドレスバッファ
XADB及びロウアドレスデコーダXDCRは、上記メ
モリアレイM−ARY−0〜M−ARY−7に対して共
通にされている。すなわち、上記ロウアドレスデコーダ
XDCRは、内部相補ロウアドレス信号をデコードする
ことによって、上記メモリアレイM−ARY−0〜M−
ARY−7のそれぞれにおける複数のワード線から、外
部ロウアドレス信号AXによって指示された1本のワー
ド線を選択するワード線選択信号を形成する。これによ
り、各メモリアレイM−ARY−0〜M−ARY−7の
それぞれから1本のワード線が選択される。
XADB is a row address buffer, which receives an external row address signal AX supplied through an external terminal and forms an internal complementary row address signal according to the row address signal AX. XDCR is a row address decoder, and is the row address buffer XADB.
The internal complementary row address signal formed by is received, and the internal row address signal is decoded. Although not particularly limited, in the present embodiment, the row address buffer XADB and the row address decoder XDCR are commonly used for the memory arrays M-ARY-0 to M-ARY-7. That is, the row address decoder XDCR decodes the internal complementary row address signal to thereby cause the memory arrays M-ARY-0 to M-.
A word line selection signal for selecting one word line designated by the external row address signal AX is formed from the plurality of word lines in each of ARY-7. As a result, one word line is selected from each of the memory arrays M-ARY-0 to M-ARY-7.

【0029】同図において、YADBはカラムアドレス
バッファであり、外部端子を介して供給される外部カラ
ムアドレス信号AYを受け、この外部カラムアドレス信
号AYに従った内部相補カラムアドレス信号を形成す
る。YDCRはカラムアドレスデコーダであり、上記カ
ラムアドレスバッファYADBにより形成された内部相
補カラムアドレス信号をデコードして、外部カラムアド
レス信号AYに従ったデータ線選択信号を形成する。同
図には図示されていないが、メモリアレイM−ARY−
0〜M−ARY−7のそれぞれには、上記データ線選択
信号を受けてメモリアレイ内の複数のデータ線のうちの
上記外部カラムアドレス信号AYによって指示された1
本のデータ線を、メモリアレイに対応した共通データ線
(図示しない)に結合させるカラムスイッチが設けられ
ている。
In the figure, YADB is a column address buffer, which receives an external column address signal AY supplied through an external terminal and forms an internal complementary column address signal according to the external column address signal AY. YDCR is a column address decoder, which decodes the internal complementary column address signal formed by the column address buffer YADB to form a data line selection signal according to the external column address signal AY. Although not shown in the figure, the memory array M-ARY-
1 to 0-M-ARY-7 designated by the external column address signal AY of the plurality of data lines in the memory array in response to the data line selection signal.
A column switch is provided for coupling the data line of the book to a common data line (not shown) corresponding to the memory array.

【0030】このようにして、メモリアレイM−ARY
−0〜M−ARY−7のそれぞれにおいて、上記外部ロ
ウアドレス信号AXと外部カラムアドレス信号AYに従
った1本のワード線と1本のデータ線が選択され、選択
されたワード線とデータ線との交差部に設けられたメモ
リセルが選択される。すなわち、選択されたワード線及
びデータ線に結合されたメモリセルが、全メモリアレイ
内の複数のメモリセルから選択される。結果として、そ
れぞれのメモリアレイから1個ずつのメモリセルが選択
される。
In this way, the memory array M-ARY
In each of −0 to M-ARY-7, one word line and one data line according to the external row address signal AX and the external column address signal AY are selected, and the selected word line and data line are selected. The memory cell provided at the intersection with and is selected. That is, the memory cell coupled to the selected word line and data line is selected from the plurality of memory cells in the entire memory array. As a result, one memory cell is selected from each memory array.

【0031】特に制限されないが、本実施例において
は、それぞれのメモリアレイから選択されたメモリセル
に対して、ほゞ同時に書き込み動作あるいは読み出し動
作が行われる。すなわち、8ビット単位で情報の書き込
みあるいは読み出し動作が行われる。そのために、本実
施例のEEPROMには、8個の外部入出力端子I/O
0〜I/O7が設けられており、メモリアレイM−AR
Y−0〜M−ARY−7と、それに対応する外部入出力
端子I/O0〜I/O7との間に、データ入力バッファ
DIB、データ出力バッファDOB、センスアンプSA
及びスイッチ用のMOSFETQ18,Q16が設けら
れている。
Although not particularly limited, in the present embodiment, the write operation or the read operation is performed almost simultaneously on the memory cells selected from the respective memory arrays. That is, the information writing or reading operation is performed in 8-bit units. Therefore, the EEPROM of this embodiment has eight external input / output terminal I / Os.
0 to I / O7 are provided for the memory array M-AR
A data input buffer DIB, a data output buffer DOB, a sense amplifier SA are provided between Y-0 to M-ARY-7 and the corresponding external input / output terminals I / O0 to I / O7.
And MOSFETs Q18 and Q16 for switching.

【0032】上記メモリアレイM−ARY−0を例にす
ると、書き込み動作の場合、上記選択されたメモリセル
は、書き込み制御信号wrによってオン状態にされたM
OSFETQ18を介してデータ入力バッファDIB−
0の出力ノードに結合され、読み出し動作の場合には、
読み出し制御信号reによってオン状態にされたMOS
FETQ16を介してセンスアンプSA−0の入力ノー
ドに結合される。外部入出力端子I/O0には、上記デ
ータ入力バッファDIB−0の入力ノードが結合される
とともに、データ出力バッファDOB−0を介して上記
センスアンプSA−0の出力ノードが結合される。残り
のメモリアレイM−ARY−1〜M−ARY−7につい
ても、上述したメモリアレイM−ARY−0と同様にし
て外部入出力端子I/O1〜I/O7に結合されてい
る。
Taking the memory array M-ARY-0 as an example, in the write operation, the selected memory cell is turned on by the write control signal wr.
Data input buffer DIB- via OSFET Q18
0 output node, in the case of a read operation,
MOS turned on by read control signal re
It is coupled to the input node of the sense amplifier SA-0 via the FET Q16. The input node of the data input buffer DIB-0 is coupled to the external input / output terminal I / O0, and the output node of the sense amplifier SA-0 is coupled through the data output buffer DOB-0. The remaining memory arrays M-ARY-1 to M-ARY-7 are also coupled to the external input / output terminals I / O1 to I / O7 in the same manner as the memory array M-ARY-0 described above.

【0033】同図において、LOGCは自動消去の制御
動作を行うための内部回路であり、後で詳しく説明す
る。また、CNTRはタイミング制御回路であり、外部
端子CEB、OEB、WEB、EEB及びVppに供給さ
れる外部信号あるいは電圧と、上記内部回路LOGCか
らの信号に応答して、上述した制御信号wr、re等を
含むタイミング信号を形成する。同図において、Vccは
各タイミングブロックに電源電圧Vccを供給するための
外部端子であり、Vssは各回路ブロックに回路の接地電
位Vssを供給するための外部端子である。なお、上述し
た説明では各メモリアレイ毎にワード線が分割されてい
るように述べたが、各メモリアレイに対してワード線は
共通にしてもよい。
In the figure, LOGC is an internal circuit for performing an automatic erase control operation, which will be described in detail later. Also, CNTR is a timing control circuit, which responds to the external signal or voltage supplied to the external terminals CEB, OEB, WEB, EEB and Vpp, and the signal from the internal circuit LOGC in response to the above-mentioned control signals wr and re. , Etc. to form a timing signal. In the figure, Vcc is an external terminal for supplying the power supply voltage Vcc to each timing block, and Vss is an external terminal for supplying the circuit ground potential Vss to each circuit block. Although the word line is divided for each memory array in the above description, the word line may be common to each memory array.

【0034】図1には、上記図20に示されたフラッシ
ュEEPROMにおける1個のメモリアレイM−AR
Y、その周辺回路、ロウアドレスバッファ、カラムアド
レスバッファ、ロウアドレスデコーダ、カラムアドレス
デコーダ、タイミング制御回路CNTR及び内部回路L
OGCの詳しいブロック図が示されている。前述した説
明から容易に理解できるように、図1に示されている各
回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相
補型MOS)集積回路の製造技術によって、1個の単結
晶シリコンのような半導体基板上において形成されてい
る。同図において、PチャンネルMOSFETは、その
チャンネル(バックゲート)部に矢印が付加されること
によってNチャンネルMOSFETと区別される。この
ことは他の図面においても同様である。
FIG. 1 shows one memory array M-AR in the flash EEPROM shown in FIG.
Y, its peripheral circuits, row address buffer, column address buffer, row address decoder, column address decoder, timing control circuit CNTR and internal circuit L
A detailed block diagram of the OGC is shown. As can be easily understood from the above description, each of the circuit elements shown in FIG. 1 is not particularly limited, but one single crystal silicon is manufactured by a known CMOS (complementary MOS) integrated circuit manufacturing technique. It is formed on such a semiconductor substrate. In the figure, the P-channel MOSFET is distinguished from the N-channel MOSFET by adding an arrow to its channel (back gate) portion. This also applies to other drawings.

【0035】特に制限されないが、集積回路は、単結晶
P型シリコンからなる半導体基板に形成される。Nチャ
ンネルMOSFETは、かかる半導体基板表面に形成さ
れたソース領域、ドレイン領域及びソース領域とドレイ
ン領域との間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁
膜を介して形成されたポリシリコン層からなるようなゲ
ート電極から構成される。PチャンネルMOSFET
は、上記半導体基板表面に形成されたN型ウェル領域に
形成される。これによって、半導体基板は、その上に形
成された複数のNチャンネルMOSFETの共通の基板
ゲートを構成し、回路の接地電位Vssが供給される。N
型ウェル領域は、その上に形成されたPチャンネルMO
SFETの基板ゲートを構成する。PチャンネルMOS
FETの基板ゲートすなわちN型ウェル領域には、電源
電圧Vccが供給される。ただし、電源電圧Vccよりも高
い高電圧を処理する回路を構成するところのPチャンネ
ルMOSFETが形成されるN型ウェル領域には、特に
制限されないが、外部端子Vppを介して外部から与えら
れる高電圧Vpp、あるいはEEPROMの内部で発生さ
れた高電圧等が供給される。
Although not particularly limited, the integrated circuit is formed on a semiconductor substrate made of single crystal P-type silicon. The N-channel MOSFET comprises a source region, a drain region, and a polysilicon layer formed on the surface of the semiconductor substrate between the source region and the drain region via a thin gate insulating film between the source region and the drain region. It is composed of such a gate electrode. P-channel MOSFET
Are formed in the N-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate. As a result, the semiconductor substrate constitutes a common substrate gate of the plurality of N-channel MOSFETs formed on the semiconductor substrate, and the ground potential Vss of the circuit is supplied. N
The mold well region has a P channel MO formed thereon.
It constitutes the substrate gate of the SFET. P channel MOS
The power supply voltage Vcc is supplied to the substrate gate of the FET, that is, the N-type well region. However, the N-type well region in which the P-channel MOSFET is formed, which constitutes a circuit for processing a high voltage higher than the power supply voltage Vcc, is not particularly limited, but a high voltage applied from the outside via the external terminal Vpp. Vpp or a high voltage generated inside the EEPROM is supplied.

【0036】あるいは、上記集積回路は、単結晶N型シ
リコンからなる半導体基板上に形成してもよい。この場
合、NチャンネルMOSFETと不揮発性記憶素子はP
型ウェル領域に形成され、PチャンネルMOSFETは
N型半導体基板上に形成される。
Alternatively, the integrated circuit may be formed on a semiconductor substrate made of single crystal N-type silicon. In this case, the N-channel MOSFET and the non-volatile storage element are P
The P-channel MOSFET is formed in the mold well region and is formed on the N-type semiconductor substrate.

【0037】以下、本実施例のフラッシュEEPROM
について、図1を用いて更に詳しく説明するが、理解を
容易にするために、以下の説明では上述した図20の説
明と重複する場合がある。
The flash EEPROM of this embodiment will be described below.
1 will be described in more detail with reference to FIG. 1. However, in order to facilitate understanding, the following description may overlap with the description of FIG. 20 described above.

【0038】特に制限されないが、この実施例のフラッ
シュEEPROMは、外部端子を介して外部から供給さ
れるX(ロウ),Y(カラム)アドレス信号AX,AY
を受けるアドレスバッファXADB,YADBによって
内部相補アドレス信号が形成され、アドレスデコーダX
DCR,YDCRに供給される。特に制限されないが、
上記アドレスバッファXADB,YADBは内部チップ
選択信号ceBにより活性化され、外部端子から供給さ
れる外部アドレス信号AX,AYを取り込み、外部端子
から供給された外部アドレス信号と同相の内部アドレス
信号と逆相の内部アドレス信号とからなる相補アドレス
信号を形成する。また、上記アドレスバッファXAD
B,YADBには、上述したチップ選択信号ceBのほ
かに、消去モードを示す信号ES、内部アドレス信号A
XI、AYI等が供給されている。しかしながら、これ
らの信号ES,AXI,YAI等は、後述する消去モー
ドで使われる信号であり、通常の書き込みあるいは読み
出しモードにおいては、上記アドレスバッファAXD
B,YADBの動作に対して影響を与えない。
Although not particularly limited, the flash EEPROM of this embodiment has X (row) and Y (column) address signals AX and AY supplied from the outside through external terminals.
An internal complementary address signal is formed by the address buffers XADB and YADB which receive the address decoder X
It is supplied to DCR and YDCR. Although not particularly limited,
The address buffers XADB and YADB are activated by the internal chip selection signal ceB, take in the external address signals AX and AY supplied from the external terminals, and have the opposite phase to the internal address signal in phase with the external address signal supplied from the external terminals. To form a complementary address signal including the internal address signal of Also, the address buffer XAD
B and YADB include, in addition to the above-described chip selection signal ceB, a signal ES indicating an erase mode and an internal address signal A.
XI, AYI, etc. are supplied. However, these signals ES, AXI, YAI, etc. are signals used in the erase mode described later, and in the normal write or read mode, the address buffer AXD is used.
It does not affect the operation of B and YADB.

【0039】ロウ(X)アドレスデコーダXDCRは、
アドレスデコーダ活性化信号DEにより活性化され、対
応するアドレスバッファXADBからの相補アドレス信
号に従った1本のワード線をメモリアレイM−ARY内
の複数のワード線から選択信号する選択信号を形成す
る。
The row (X) address decoder XDCR is
An address decoder activation signal DE is activated to form a selection signal for selecting one word line according to the complementary address signal from the corresponding address buffer XADB from a plurality of word lines in the memory array M-ARY. .

【0040】カラム(Y)アドレスデコーダYDCR
も、上記アドレスデコーダ活性化信号DEにより活性化
され、対応するアドレスバッファYADBからの相補ア
ドレス信号に従った1本のデータ線をメモリアレイM−
ARY内の複数のデータ線から選択する選択信号を形成
する。
Column (Y) address decoder YDCR
Is also activated by the address decoder activation signal DE, and one data line according to the complementary address signal from the corresponding address buffer YADB is connected to the memory array M-.
A selection signal for selecting from a plurality of data lines in ARY is formed.

【0041】上記メモリアレイM−ARYは、複数のワ
ード線と上記ワード線と交差するように配置された複数
のデータ線と、ワード線とデータ線との各交差部に設け
られた複数のメモリセルとを有する。同図には、このメ
モリアレイM−ARYの一部が代表として例示的に示さ
れている。すなわち、図1には、複数のワード線のうち
のワード線W1,W2と、複数のデータ線のうちのデー
タ線D1,D2,Dnと、これらちのデータ線とワード
線との交差部に設けられたメモリセルとが、例示的に示
されている。メモリセルのそれぞれは前記図19(A)
で述べたように、1個の記憶トランジスタ(不揮発性記
憶素子)によって構成されている。すなわち、各メモリ
セルのそれぞれは、コントロールゲートとフローティン
グゲートを有するスタックドゲート構造の1個の記憶ト
ランジスタによって構成されている。同図に例示的に示
されたメモリセルは、記憶トランジスタ(不揮発性記憶
素子)Q1〜Q6により構成されている。前述したよう
に上記記憶トランジスタは、特に制限されないが、EP
ROMの記憶トランジスタと類似の構造とされている。
ただし、その消去動作が前にも述べ、又は後でも述べる
ようにフローティングゲートとソース線CSに結合され
るソース領域との間のトンネル現象を利用して電気的に
行われる点が、紫外線を用いたEPROMの消去方法と
異なる。
The memory array M-ARY includes a plurality of word lines and a plurality of data lines arranged so as to intersect the word lines, and a plurality of memories provided at respective intersections of the word lines and the data lines. And a cell. In the figure, a part of the memory array M-ARY is exemplarily shown as a representative. That is, in FIG. 1, the word lines W1 and W2 of the plurality of word lines, the data lines D1, D2 and Dn of the plurality of data lines, and the intersections of the data lines and the word lines are provided. Memory cells are shown by way of example. Each of the memory cells is shown in FIG.
As described above, it is composed of one storage transistor (nonvolatile storage element). That is, each memory cell is composed of one storage transistor having a stacked gate structure having a control gate and a floating gate. The memory cell exemplarily shown in the figure is composed of storage transistors (nonvolatile storage elements) Q1 to Q6. As described above, the memory transistor is not particularly limited, but EP
It has a structure similar to that of the storage transistor of the ROM.
However, the point that the erase operation is electrically performed by utilizing the tunnel phenomenon between the floating gate and the source region coupled to the source line CS as described before or after is that ultraviolet rays are used. This is different from the EPROM erasing method used.

【0042】上記メモリアレイM−ARYにおいて、同
じ行に配置された記憶トランジスタQ1〜Q3(Q4〜
Q6)のコントロールゲート(メモリセルの選択ノー
ド)は、それぞれ対応するワード線W1(W2)に接続
され、同じ列に配置された記憶トランジスタQ1,Q4
〜Q3,Q6のドレイン領域(メモリセルの入出力ノー
ド)は、それぞれ対応するデータ線D1〜Dnに接続さ
れている。上記記憶トランジスタのソース領域は、ソー
ス線CSに結合される。
In the memory array M-ARY, the storage transistors Q1 to Q3 (Q4 to Q3) arranged in the same row.
The control gate (selection node of the memory cell) of Q6) is connected to the corresponding word line W1 (W2), and storage transistors Q1 and Q4 arranged in the same column.
Drain regions of Q3 to Q6 (input / output nodes of memory cells) are connected to corresponding data lines D1 to Dn, respectively. The source region of the storage transistor is coupled to the source line CS.

【0043】この実施例においては、特に制限されない
が、ソース線CSに、消去回路ERCによりスイッチ制
御されるNチャンネルMOSFETQ10とPチャンネ
ルMOSFETQ17とが接続されている。上記消去回
路ERCは、書き込みモードのときと読み出しモードと
きに、上記NチャンネルMOSFETQ10をオン状態
にさせ、上記ソース線CSに回路の接地電位Vssが与え
られるようにする。一方、消去モードのときには、上記
PチャンネルMOSFETQ17をオン状態にさせ、上
記ソース線CSに消去用の高電圧Vppが与えられるよう
にする。
In this embodiment, although not particularly limited, an N channel MOSFET Q10 and a P channel MOSFET Q17 which are switch-controlled by the erase circuit ERC are connected to the source line CS. The erase circuit ERC turns on the N-channel MOSFET Q10 in the write mode and the read mode so that the ground potential Vss of the circuit is applied to the source line CS. On the other hand, in the erase mode, the P-channel MOSFET Q17 is turned on so that the high voltage Vpp for erase is applied to the source line CS.

【0044】なお、上記メモリアレイM−ARYの部分
的な消去を可能にしたいなら、マトリックス状に配置さ
れる記憶トランジスタが縦方向にMブロックに分割さ
れ、各ブロック毎に上記ソース線に相当するソース線が
それぞれに設けられる。上記のように、それぞれのブロ
ックに設けられたソース線CSのそれぞれには上記のよ
うな消去回路ERCとMOSFETQ10,Q17がそ
れぞれ設けられる。この場合、複数ブロックのうち、ど
のブロックに対して消去を行うかを決めるために、各消
去回路をアドレス信号により指定することが必要とされ
る。上述した実施例においては、メモリアレイM−AR
Yを構成する全メモリセルの記憶情報が一括して消去さ
れる。この場合には、ソース線CSは1つとされ、それ
に対応して上記消去回路ERCとMOSFETQ10と
Q17が設けられる。
If it is desired to partially erase the memory array M-ARY, the storage transistors arranged in a matrix are vertically divided into M blocks, and each block corresponds to the source line. A source line is provided for each. As described above, the erasing circuit ERC and the MOSFETs Q10 and Q17 as described above are provided in each of the source lines CS provided in each block. In this case, it is necessary to specify each erasing circuit by an address signal in order to decide which one of a plurality of blocks is to be erased. In the embodiment described above, the memory array M-AR
The stored information of all the memory cells forming Y is erased at once. In this case, there is one source line CS, and the erase circuit ERC and MOSFETs Q10 and Q17 are provided correspondingly.

【0045】本実施例のEEPROMにおいては、特に
制限されないが、8ビットのような複数ビットの単位で
の書き込み/読み出しが行われるため、上記メモリアレ
イM−ARYは、図20に示したように合計で8組(M
−ARY−0〜M−ARY−7)のように複数組設けら
れる。なお、16ビットの単位での情報の書き込みある
いは読み出しを行う場合には、例えば上記メモリアレイ
M−ARYが16組設けられる。
In the EEPROM of this embodiment, although not particularly limited, since writing / reading is performed in a unit of a plurality of bits such as 8 bits, the memory array M-ARY is as shown in FIG. 8 sets in total (M
-ARY-0 to M-ARY-7). When writing or reading information in units of 16 bits, for example, 16 sets of the memory array M-ARY are provided.

【0046】上記1つのメモリアレイM−ARYを構成
する各データ線D1〜Dnは、上記カラムアドレスデコ
ーダYDCRによって形成された選択信号を受けるカラ
ム(列)選択スイッチMOSFETQ7〜Q9(カラム
スイッチ)を介して、選択的に共通データ線CDに接続
される。共通データ線CDには、外部端子I/Oから入
力される書込みデータを受ける書込み用のデータ入力バ
ッファDIBの出力端子がスイッチMOSFETQ18
を介して接続される。同様に他の残り7個のメモリアレ
イM−ARYに対しても、上記図20で述べたように、
上記と同様なカラム選択スイッチMOSFETが設けら
れ、上記カラムアドレスデコーダYDCRからの選択信
号が供給される。なお、各メモリアレイ毎に異なるカラ
ムアドレスデコーダを設け、カラム選択スイッチMOS
FETが対応するカラムアドレスデコーダからの選択信
号によってスイッチ制御されるようにしてもよい。
Each of the data lines D1 to Dn forming one memory array M-ARY is passed through a column selection switch MOSFET Q7 to Q9 (column switch) for receiving a selection signal formed by the column address decoder YDCR. And is selectively connected to the common data line CD. The output terminal of the write data input buffer DIB that receives write data input from the external terminal I / O is connected to the common data line CD by a switch MOSFET Q18.
Connected via. Similarly, for the remaining seven memory arrays M-ARY, as described above with reference to FIG.
A column selection switch MOSFET similar to the above is provided, and the selection signal from the column address decoder YDCR is supplied. In addition, a different column address decoder is provided for each memory array, and the column selection switch MOS is provided.
The FETs may be switch-controlled by a selection signal from the corresponding column address decoder.

【0047】上記メモリアレイM−ARYに対応して設
けられる共通データ線CDは、スイッチMOSFETQ
16を介してセンスアンプSAの入力段回路を構成する
ところの初段増幅回路の入力端子に結合される。便宜
上、上記初段増幅回路を構成するところのMOSFET
Q11〜Q15と、縦列形態のCMOSインバータ回路
N1及びN2とによって構成される回路をセンスアンプ
SAと呼ぶ事とする。センスアンプSAには、通常読み
出し時には、比較的低い電源電圧VccがセンスアンプS
Aの電源として電源電圧端子Vcc/Vcvに供給され、後
で述べる消去ベリファイ時には上記電源電圧Vccの値よ
り低い電位を有する電圧Vcvが電源として上記電源電源
電圧端子Vcc/Vcvが供給される。
The common data line CD provided corresponding to the memory array M-ARY is a switch MOSFETQ.
It is coupled via 16 to the input terminal of the first-stage amplifier circuit constituting the input stage circuit of the sense amplifier SA. For convenience, the MOSFET that constitutes the above-mentioned first-stage amplifier circuit
A circuit formed by Q11 to Q15 and the column-shaped CMOS inverter circuits N1 and N2 is referred to as a sense amplifier SA. The sense amplifier SA has a relatively low power supply voltage Vcc during normal reading.
The power supply voltage Vcc / Vcv is supplied to the power supply voltage terminal Vcc / Vcv as the power supply of A, and the voltage Vcv having a potential lower than the value of the power supply voltage Vcc is supplied to the power supply power supply voltage terminal Vcc / Vcv as the power supply at the time of erase verify described later.

【0048】上記例示的に示されている共通データ線C
Dは、読み出し制御信号reによりオン状態にされるM
OSFETQ16を通して、Nチャンネル型の増幅MO
SFETQ11のソースに接続される。この増幅MOS
FETQ11のドレインと、センスアンプSAの電源電
圧端子Vcc/Vcvとの間には、そのゲートに回路の接地
電位Vssが印加されたPチャンネル型の負荷MOSFE
TQ12が設けられている。上記負荷MOSFETQ1
2は、読み出し動作のために共通データ線CDにプリチ
ャージ電流を流すような動作を行う。
The common data line C shown as an example above
D is turned on by the read control signal re
N-channel type amplification MO through OSFET Q16
It is connected to the source of SFET Q11. This amplification MOS
Between the drain of the FET Q11 and the power supply voltage terminal Vcc / Vcv of the sense amplifier SA, a gate of the circuit ground potential Vss is applied to the P-channel type load MOSFE.
TQ12 is provided. The load MOSFET Q1
2 performs an operation of passing a precharge current to the common data line CD for the read operation.

【0049】上記増幅MOSFETQ11の感度を高く
するため、スイッチMOSFETQ16を介した共通デ
ータ線CDの電圧は、Nチャンネル型の駆動MOSFE
TQ13とPチャンネル型の負荷MOSFETQ14と
からなる反転増幅回路の入力である駆動MOSFETQ
13のゲートに供給されている。この反転増幅回路の出
力電圧は、上記増幅MOSFETQ11のゲートに供給
される。さらに、センスアンプSAの非動作期間におい
て、センスアンプSAが無駄な電流を消費するのを防止
するために、上記増幅MOSFETQ11のゲートと回
路の接地電位点Vssとの間には、NチャンネルMOSF
ETQ15が設けられる。このMOSFETQ15と上
記PチャンネルMOSFETQ14のゲートには、セン
スアンプの動作タイミング信号scBが共通に供給され
る。
In order to increase the sensitivity of the amplification MOSFET Q11, the voltage of the common data line CD via the switch MOSFET Q16 is N-channel type drive MOSFE.
Driving MOSFET Q which is an input of an inverting amplifier circuit composed of TQ 13 and P-channel type load MOSFET Q 14.
It is supplied to 13 gates. The output voltage of the inverting amplifier circuit is supplied to the gate of the amplifier MOSFET Q11. Further, in order to prevent the sense amplifier SA from consuming unnecessary current during the non-operation period of the sense amplifier SA, an N-channel MOSF is provided between the gate of the amplification MOSFET Q11 and the ground potential point Vss of the circuit.
ETQ15 is provided. The operation timing signal scB of the sense amplifier is commonly supplied to the gates of the MOSFET Q15 and the P-channel MOSFET Q14.

【0050】メモリセルの読み出し時において、センス
アンプ動作タイミング信号scBはロウレベルにされ
る。これにより、MOSFETQ14はオン状態に、M
OSFETQ15はオフ状態にされる。メモリセルを構
成する記憶トランジスタは、予め書き込まれたデータに
従って、読み出し動作時におけるワード線の選択レベル
に対して高いしきい値電圧か又は低いしきい値電圧を持
つ。
At the time of reading the memory cell, the sense amplifier operation timing signal scB is set to the low level. As a result, the MOSFET Q14 is turned on and M
The OSFET Q15 is turned off. The memory transistor forming the memory cell has a high threshold voltage or a low threshold voltage with respect to the selection level of the word line at the time of read operation according to the data written in advance.

【0051】読み出し動作において、上述した各アドレ
スデコーダXDCR,YDCRによってメモリアレイM
−ARYを構成する複数のメモリセルから選択された1
個のメモリセルが、ワード線が選択レベルにされている
にもかかわらずオフ状態となっている場合、共通データ
線CDは、MOSFETQ12とQ11から供給される
電流によって比較的低い電位に制限されたハイレベルに
される。一方、選択された上記メモリセルが、ワード線
の選択レベルによってオン状態となっている場合、共通
データ線CDは、比較的高い電位に制限されたロウレベ
ルにされる。
In the read operation, the memory array M is operated by the address decoders XDCR and YDCR described above.
1 selected from a plurality of memory cells forming the ARY
When the memory cells are in the OFF state even though the word line is at the selection level, the common data line CD is limited to a relatively low potential by the current supplied from the MOSFETs Q12 and Q11. High level. On the other hand, when the selected memory cell is turned on by the selection level of the word line, the common data line CD is set to the low level limited to a relatively high potential.

【0052】この場合、共通データ線CDのハイレベル
は、このハイレベルの電位を受ける反転増幅回路(MO
SFETQ13,Q14)により形成された比較的低い
レベルの出力電圧がMOSFETQ11のゲートに供給
されることによって、上述のように比較的低い電位に制
限される。一方、共通データ線CDのロウレベルは、こ
のロウレベルの電位を受ける反転増幅回路(MOSFE
TQ13,Q14)により形成された比較的高いレベル
の電圧がMOSFETQ11のゲートに供給されること
によって、上述のように比較的高い電位に制限される。
各データ線D1〜Dnとソース線との間に設けられたデ
ータ線放電MOSFETQ19〜Q21は、そのゲート
に供給されるゲートバイアス信号DSが後述するように
中間レベルにされるため、カラムアドレスデコーダYD
CRによって選択されていない状態のデータ線、すなわ
ち、非選択状態のデータ線の電荷が放電される。
In this case, the high level of the common data line CD is an inverting amplifier circuit (MO
The relatively low level output voltage formed by SFETs Q13, Q14) is applied to the gate of MOSFET Q11 to limit it to a relatively low potential as described above. On the other hand, the low level of the common data line CD is an inverting amplifier circuit (MOSFE) that receives the low level potential.
The relatively high level voltage formed by TQ13, Q14) is applied to the gate of MOSFET Q11 to limit it to a relatively high potential as described above.
In the data line discharge MOSFETs Q19 to Q21 provided between the data lines D1 to Dn and the source line, since the gate bias signal DS supplied to the gates of the data line discharge MOSFETs Q19 to Q21 is set to the intermediate level as described later, the column address decoder YD.
The charges of the data line not selected by CR, that is, the data line in the non-selected state are discharged.

【0053】なお、上記増幅用のMOSFETQ11
は、ゲート接地型ソース入力の増幅動作を行い、その出
力信号をCMOSインバータ回路N1の入力に伝える。
CMOSインバータ回路N2は、上記CMOSインバー
タ回路N1の出力信号を波形整形した信号S0(図1の
メモリアレイM−ARYが図20のメモリアレイM−A
RY−0の場合)を形成して対応したデータ出力バッフ
ァDOB─0の入力に伝える。データ出力バッファDO
B─0は、上記信号S0を増幅して外部端子I/O0か
ら送出させる。
The amplification MOSFET Q11 described above is used.
Performs the amplifying operation of the grounded-gate type source input and transmits the output signal to the input of the CMOS inverter circuit N1.
The CMOS inverter circuit N2 has a signal S0 obtained by waveform-shaping the output signal of the CMOS inverter circuit N1 (the memory array M-ARY in FIG. 1 corresponds to the memory array M-A in FIG. 20).
(For RY-0) and delivers it to the input of the corresponding data output buffer DOB-0. Data output buffer DO
B-0 amplifies the signal S0 and sends it out from the external terminal I / O0.

【0054】データ出力バッファは、上記のような読み
出しデータの出力機能の他、次のような機能が設けられ
ている。後で図11を用いて述べるが、8個の外部入出
力端子のうちI/O0ないしI/O6に対応したデータ
出力バッファDOB−0〜DOB−6は、データ出力バ
ッファ活性化信号DO,DOBにより高インピーダンス
を含む3状態の出力動作を行う。これに対して、外部入
出力端子I/O7に対応したデータ出力バッファDOB
−7は、上記信号DO,DOBとは異なるデータ出力バ
ッファ活性化信号信号DO7,DO7Bによって制御さ
れる。このデータ出力バッファDOB−7は、EEPR
OMの内部消去状態を外部へ読み出すというデータポー
リングモードに用いられる。
The data output buffer is provided with the following functions in addition to the read data output function as described above. As will be described later with reference to FIG. 11, the data output buffers DOB-0 to DOB-6 corresponding to I / O0 to I / O6 among the eight external input / output terminals are the data output buffer activation signals DO and DOB. Output operation in three states including high impedance is performed. On the other hand, the data output buffer DOB corresponding to the external input / output terminal I / O7
-7 is controlled by data output buffer activation signal signals DO7 and DO7B different from the above signals DO and DOB. This data output buffer DOB-7 is EEPR
It is used in the data polling mode of reading the internal erased state of the OM to the outside.

【0055】また、上記外部入出力端子I/Oから供給
される書き込みデータは、データ入力バッファDIBを
介して、上記共通データ線CDに伝えられる。他のメモ
リアレイM−ARYに対応した共通データ線と外部入出
力端子との間においても、図20に示したように、上記
同様な入力段回路及びセンスアンプSA並びにデータ出
力バッファDOBからなる読み出し回路と、データ入力
バッファDIBからなる書き込み回路とがそれぞれ設け
られる。
The write data supplied from the external input / output terminal I / O is transmitted to the common data line CD via the data input buffer DIB. Even between the common data line corresponding to another memory array M-ARY and the external input / output terminal, as shown in FIG. 20, a read operation including the same input stage circuit, sense amplifier SA, and data output buffer DOB as described above. A circuit and a write circuit including a data input buffer DIB are provided respectively.

【0056】タイミング制御回路CNTRは、特に制限
されないが、外部端子CEB、OEB、WEB、EEB
(以下、単に信号CEB、OEB、WEB及びEEBの
ように呼ぶ場合がある)及びVppに供給されるチップイ
ネーブル信号CEB,アウトプットイネーブル信号OE
B,ライトイネーブル信号WEB,イレーズイネーブル
信号EEB及び書込み/消去用高電圧Vppと、後述する
ような自動消去動作の制御を行う内部回路LOGCから
供給されるプレライトパルスPP,消去モードを示す信
号ES,デコーダ制御信号DC,消去ベリファイ信号E
V,自動消去モード設定遅延信号AED及びベリファイ
時センスアンプ活性化信号VE等に応じて、内部制御信
号ceB,センスアンプの動作タイミング信号scB等
の内部タイミング信号を形成するとともに、アドレスデ
コーダ等に選択的に供給され読み出し用低電圧Vcc/消
去ベリファイ用低電圧Vcv/書き込み用高電圧Vppの電
圧切り換えを行い、これらの電圧のうちのいずれかを選
択的に出力する。
The timing control circuit CNTR is not particularly limited, but the external terminals CEB, OEB, WEB, EEB.
(Hereinafter, may be simply referred to as signals CEB, OEB, WEB and EEB) and chip enable signal CEB and output enable signal OE supplied to Vpp.
B, a write enable signal WEB, an erase enable signal EEB, a high voltage for programming / erasing Vpp, a pre-write pulse PP supplied from an internal circuit LOGC for controlling an automatic erasing operation described later, and a signal ES indicating an erasing mode. , Decoder control signal DC, erase verify signal E
In accordance with V, the automatic erasing mode setting delay signal AED, the sense amplifier activation signal VE at the time of verification, etc., internal timing signals such as the internal control signal ceB and the operation timing signal scB of the sense amplifier are formed, and selected for the address decoder or the like. The voltage is switched between the read low voltage Vcc, the erase verify low voltage Vcv, and the write high voltage Vpp, and any one of these voltages is selectively output.

【0057】上記内部回路LOGCにより形成される上
記各信号PP,ES,DC,EV,AED及びVE等
は、消去以外のモードではタイミング制御回路CNTR
の動作に影響を与えない。すなわち、消去モードのとき
のみ、上記各信号PP,ES,DC,EV,AED及び
VE等が有効とされ、これらの信号に応じた消去動作の
ための各種信号が上記タイミング制御回路CNTRによ
って発生される。
The signals PP, ES, DC, EV, AED, VE, etc., formed by the internal circuit LOGC, are supplied to the timing control circuit CNTR in modes other than the erase mode.
Does not affect the operation of. That is, only in the erase mode, the signals PP, ES, DC, EV, AED and VE are valid, and various signals for the erase operation corresponding to these signals are generated by the timing control circuit CNTR. It

【0058】図6と図7には、上記タイミング制御回路
CNTRの要部の一実施例の回路図が示されている。次
に示す表1には、上記外部端子を介してフラッシュEE
PROMへ供給される各外部信号とそれに対応した動作
モードが示され、表2には各外部信号にもとづいて形成
される内部タイミング信号のうちのいくつかの内部タイ
ミング信号とが示されている。
6 and 7 are circuit diagrams showing an embodiment of the main part of the timing control circuit CNTR. Table 1 below shows the flash EE through the external terminals.
Each external signal supplied to the PROM and its corresponding operation mode are shown, and Table 2 shows some of internal timing signals formed based on each external signal.

【0059】 [0059]

【0060】 [0060]

【0061】これらの表1、表2においては、Hはハイ
レベル、Lはロウレベル、Vppは電源電圧Vcc(例えば
5V)よりも高い電圧(例えば約12V)を示してい
る。上記表1と表2の外部端子I/Oの欄において、H
zはハイインピーダンスの状態、input はデータ入力、
outputはデータ出力を示しており、特にoutput(I/O7)
は、外部入出力端子I/O7がデータ出力であることを
示している。
In these Tables 1 and 2, H indicates a high level, L indicates a low level, and Vpp indicates a voltage (for example, about 12V) higher than the power supply voltage Vcc (for example, 5V). In the column of external terminal I / O in Tables 1 and 2 above, H
z is high impedance state, input is data input,
output indicates data output, especially output (I / O7)
Indicates that the external input / output terminal I / O7 is a data output.

【0062】上記表1、表2において、*はハイレベル
(H)でもロウレベル(L)でも良いことを表してお
り、Oは上記内部回路LOGCから上記タイミング制御
回路CNTRへ供給される信号によって、そのレベルが
変化することを表している。上記表1と表2の見方につ
いて、読み出しモードを例にして説明する。他のモード
についても同様であるので、以下の例から容易に理解で
きるであろう。
In Tables 1 and 2 above, * indicates that it may be high level (H) or low level (L), and O is given by the signal supplied from the internal circuit LOGC to the timing control circuit CNTR. It shows that the level changes. How to read Tables 1 and 2 will be described by taking the read mode as an example. The same applies to the other modes, which will be easily understood from the following examples.

【0063】外部からフラッシュEEPROMへ、ロウ
レベル(L)のチップイネーブル信号CEB、アウトプ
ットイネーブル信号OEBと、ハイレベル(H)のライ
トイネーブル信号WEB、イレーズイネーブル信号EE
Bが供給されるとともに、フラッシュEEPROMの外
部端子Vppに電源電圧Vccのような低電圧が印加される
と、上記タイミング制御回路CNTRによって読み出し
モードが指示されたものと判定し、タイミング制御回路
CNTR及び内部回路LOGCは、内部信号VP、E
V、wp、wr、AED、DC、ES、POLM、PP
のそれぞれをロウレベル(L)にし、内部信号SC、r
e、DEのそれぞれをハイレベル(H)にする。そし
て、アドレス信号によって指示されたメモリセルに保持
されていたところのデータが外部入出力端子I/O0〜
I/O7から出力される。
A low level (L) chip enable signal CEB, an output enable signal OEB, and a high level (H) write enable signal WEB and an erase enable signal EE are externally applied to the flash EEPROM.
When B is supplied and a low voltage such as the power supply voltage Vcc is applied to the external terminal Vpp of the flash EEPROM, it is determined that the read mode is instructed by the timing control circuit CNTR, and the timing control circuit CNTR and The internal circuit LOGC has internal signals VP and E.
V, wp, wr, AED, DC, ES, POLM, PP
Of the internal signals SC and r
Each of e and DE is set to high level (H). Then, the data held in the memory cell designated by the address signal is transferred to the external input / output terminals I / O0-I0.
It is output from I / O7.

【0064】本明細書において、互いに同じ信号あるい
は同じ端子には、同一の記号が示されている。また、図
面においてアルファベット文字の上部に“─”が付され
た記号によって表されている信号は、同じアルファベッ
ト文字で表され、“─”が上部に付されていない信号で
表されている信号に対して位相反転された信号を示して
いる。例えば記号vpBは記号vpで表されている信号
に対して位相反転された信号である。なお、この信号v
pは、上記外部端子Vppに高電圧Vppが印加されたとき
ハイレベル(Vcc)となり、それ以外ではロウレベル
(Vss) となる。
In the present specification, the same symbol is used for the same signal or the same terminal. In addition, in the drawings, the signals represented by the symbol with "─" added to the upper part of the alphabetical characters are the signals represented by the same alphabetic character and the signals without "─" added to the upper part. On the other hand, a signal whose phase is inverted is shown. For example, the symbol vpB is a signal whose phase is inverted with respect to the signal represented by the symbol vp. Note that this signal v
p becomes high level (Vcc) when the high voltage Vpp is applied to the external terminal Vpp, and becomes low level (Vss) otherwise.

【0065】上記タイミング制御回路CNTRの主要部
を構成する図6と図7の回路については、その動作を逐
一詳細に説明しないが、動作モードを表す上記表1、表
2と後述する動作説明から容易に理解されよう。
The operation of the circuits of FIGS. 6 and 7 constituting the main part of the timing control circuit CNTR will not be described in detail, but from Tables 1 and 2 showing the operation modes and the operation described later. Easy to understand.

【0066】チップイネーブル信号CEBがハイレベル
にされ、外部端子Vppに高電圧が供給されない状態では
上記フラッシュEEPROMは非選択状態となる。
The flash EEPROM is in the non-selected state when the chip enable signal CEB is set to the high level and the high voltage is not supplied to the external terminal Vpp.

【0067】チップイネーブル信号CEBがロウレベル
にされ、アウトプットイネーブル信号OEBがロウレベ
ルにされ、ライトイネーブル信号WEBがハイレベルに
され、イレーズイネーブル信号EEBがハイレベルにさ
れ、外部端子Vppに高電圧が供給されない状態では、上
述のように読み出しモードとされ、上記内部チップイネ
ーブル信号ceBはロウレベルに、アドレスデコーダ活
性化信号DE,センスアンプの動作タイミング信号s
c,読み出し信号reのそれぞれがハイレベルにされ
る。
The chip enable signal CEB is set to low level, the output enable signal OEB is set to low level, the write enable signal WEB is set to high level, the erase enable signal EEB is set to high level, and a high voltage is supplied to the external terminal Vpp. In this state, the read mode is set as described above, the internal chip enable signal ceB is set to the low level, the address decoder activation signal DE, the sense amplifier operation timing signal s.
c and the read signal re are set to the high level.

【0068】また、このときアドレスデコーダXDC
R,YDCR、データ入力回路DIBのそれぞれには、
その動作電圧として低電圧Vcc(約5V)が上記タイミ
ング制御回路CNTRから供給される。これにより、セ
ンスアンプSAが動作状態になって上記のような読み出
し動作が行われる。このとき、図6に示した回路によっ
て、データ線放電MOSFET非活性化信号SBがロウ
レベルにされる。これに応じて、非活性化信号SBを受
けるNチャンネルMOSFET(図7)がオフ状態にさ
れ、同じく非活性化信号SBを受けるPチャンネルMO
SFET(図7)がオン状態にされる。このときセンス
アンプ動作タイミング信号scがハイレベルされるた
め、この信号scを受けるNチャンネルMOSFET
(図7)がオン状態にされ、同じく信号scを受けるP
チャンネルMOSFET(図7)がオフ状態にされる。
そのため、データ線放電MOSFETゲートバイアス信
号DSは直列形態にされる2つのPチャンネルMOSF
ET(図7)と3つのNチャンネルMOSFET(図
7)のコンダクタンス比に従って中間電圧となり、上記
メモリアレイM−ARYのデータ線に設けられたデータ
線放電MOSFETQ19ないしQ21を制御して、非
選択状態のデータ線の電荷を放電させる。
At this time, the address decoder XDC
In each of R, YDCR and the data input circuit DIB,
As its operating voltage, a low voltage Vcc (about 5V) is supplied from the timing control circuit CNTR. As a result, the sense amplifier SA is put into an operating state and the above-described read operation is performed. At this time, the data line discharge MOSFET deactivating signal SB is set to the low level by the circuit shown in FIG. In response to this, the N-channel MOSFET (FIG. 7) that receives the deactivation signal SB is turned off, and the P-channel MO that also receives the deactivation signal SB.
The SFET (Fig. 7) is turned on. At this time, since the sense amplifier operation timing signal sc is set to the high level, the N-channel MOSFET that receives this signal sc
(FIG. 7) is turned on and also receives the signal sc P
The channel MOSFET (FIG. 7) is turned off.
Therefore, the data line discharge MOSFET gate bias signal DS has two P-channel MOSFs arranged in series.
An intermediate voltage is set according to the conductance ratio between ET (FIG. 7) and three N-channel MOSFETs (FIG. 7), and the data line discharge MOSFETs Q19 to Q21 provided in the data line of the memory array M-ARY are controlled to be in the non-selected state. To discharge the electric charge of the data line.

【0069】チップイネーブル信号CEBがロウレベル
にされ、アウトプットイネーブル信号OEBがハイレベ
ルにされ、ライトイネーブル信号WEBがロウレベルに
され、イレーズイネーブル信号EEBがハイレベルにさ
れ、外部端子Vppに高電圧(例えば約12V)が供給さ
れた状態ならば書き込みモードとされる。このとき、上
記内部チップイネーブル信号ceBはロウレベルに、ア
ドレスデコーダ活性化信号DE,書き込みモード信号W
P,書き込み制御信号wr,書き込みパルスPGはそれ
ぞれはハイレベルにされ、ゲートバイアス信号DS,セ
ンスアンプ動作タイミング信号scB,読み出し制御信
号re,データ出力バッファ活性化信号DO及びDO7
はそれぞれはロウレベルにされる。
The chip enable signal CEB is set to the low level, the output enable signal OEB is set to the high level, the write enable signal WEB is set to the low level, the erase enable signal EEB is set to the high level, and the external terminal Vpp is supplied with a high voltage (eg, When about 12 V is supplied, the writing mode is set. At this time, the internal chip enable signal ceB is set to low level, the address decoder activation signal DE and the write mode signal W are set.
P, the write control signal wr, and the write pulse PG are set to the high level, and the gate bias signal DS, the sense amplifier operation timing signal scB, the read control signal re, the data output buffer activation signals DO and DO7.
Are set to low level.

【0070】上記信号DEのハイレベルによりアドレス
デコーダXDCR及びYDCRのそれぞれが活性化さ
れ、上記メモリアレイM−ARYを構成する複数のワー
ド線及び複数のデータ線から、外部アドレス信号AX,
AYによって指示された1つのワード線と、1つのデー
タ線が選択される。このとき、アドレスデコーダXDC
R,YDCR及びデータ入力バッファDIBには、その
動作電圧として高電圧Vppが上記タイミング制御回路C
NTRから供給される。上述のように、このとき読み出
し制御信号reはロウレベルにされるため、上記MOS
FETQ16はオフ状態にされ、ゲートバイアス信号D
Sのロウレベルにより上記放電MOSFETQ19ない
しQ21もオフ状態にされ、センスアンプ動作タイミン
グ信号scBのロウレベルによってセンスアンプSAは
非活性化される。また、このときデータ出力バッファ活
性化信号DO及びDO7はロウレベルであるため、デー
タ出力バッファDOB−0〜DOB−7のそれぞれは非
活性化される。なお、データ出力バッファDOBの構成
については、後で図11を用いて述べる。
The address decoders XDCR and YDCR are activated by the high level of the signal DE, and the external address signal AX, from the plurality of word lines and the plurality of data lines forming the memory array M-ARY.
One word line designated by AY and one data line are selected. At this time, the address decoder XDC
In the R, YDCR and the data input buffer DIB, the high voltage Vpp is used as the operating voltage of the timing control circuit C.
Supplied from NTR. As described above, since the read control signal re is set to the low level at this time, the MOS
The FET Q16 is turned off, and the gate bias signal D
The discharge MOSFETs Q19 to Q21 are turned off by the low level of S, and the sense amplifier SA is inactivated by the low level of the sense amplifier operation timing signal scB. Further, at this time, since the data output buffer activation signals DO and DO7 are at the low level, each of the data output buffers DOB-0 to DOB-7 is inactivated. The configuration of the data output buffer DOB will be described later with reference to FIG.

【0071】書き込みが行われるべきメモリセルの選択
ノードが結合されたワード線、言い換えるならば、選択
されたワード線は、その動作電圧として高電圧Vppが供
給されたアドレスデコーダXDCRによって、その電位
が上記高電圧Vppに従った高電圧、例えば約12Vのよ
うな高電圧にされる。一方、選択されたデータ線は、書
き込むべき情報に従って、データ入力バッファDIBに
より高電圧又は低い電位にされる。
The word line to which the selected nodes of the memory cells to be programmed are coupled, in other words, the selected word line has its potential changed by the address decoder XDCR supplied with the high voltage Vpp as its operating voltage. The voltage is set to a high voltage according to the high voltage Vpp, for example, a high voltage of about 12V. On the other hand, the selected data line is set to a high voltage or a low potential by the data input buffer DIB according to the information to be written.

【0072】メモリセルは、前述したように図16に示
した記憶トランジスタにより構成される。その選択ノー
ドが選択されたワード線に結合され、その入出力ノード
が選択されたデータ線に結合されたメモリセル、すなわ
ち、選択されたメモリセルにおいて、それを構成する記
憶トランジスタのフローティングゲートに電子を注入す
る場合、選択されたデータ線の電位は書き込み制御信号
wrのハイレベルに応じてオン状態にされたMOSFE
TQ18とデータ入力バッファDIBを介して高電圧V
ppに従った高電圧にされる。これにより、記憶トランジ
スタにチャンネル飽和電流が流れ、データ線に結合され
たドレイン領域近傍のピンチオフ領域では高電界により
加速された電子がイオン化を起こし、高エネルギーを持
つ電子、いわゆるホットエレクトロンが発生する。
The memory cell is composed of the storage transistor shown in FIG. 16 as described above. In the memory cell whose selected node is coupled to the selected word line and whose input / output node is coupled to the selected data line, that is, in the selected memory cell, electrons are supplied to the floating gate of the storage transistor that constitutes it. , The potential of the selected data line is turned on in response to the high level of the write control signal wr.
High voltage V via TQ18 and data input buffer DIB
High voltage according to pp. As a result, a channel saturation current flows in the memory transistor, and in the pinch-off region near the drain region coupled to the data line, electrons accelerated by the high electric field are ionized to generate electrons having high energy, so-called hot electrons.

【0073】一方、この記憶トランジスタのフローティ
ングゲートの電位は、ワード線が結合されたコントロー
ルゲートの電圧とドレイン領域の電圧、及び半導体基板
とフローティングゲート間の容量とフローティングゲー
トとコントロールゲートとの容量とで決まる値となる。
これにより、フローティングゲートにホットエレクトロ
ンが誘引され、フローティングゲートの電位が負にな
る。フローティングゲートの電位が負とされることによ
り、電子の注入された記憶トランジスタのしきい値電圧
は、電子の注入を行う前に比べて上昇し、高くなる。
On the other hand, the potential of the floating gate of this memory transistor includes the voltage of the control gate connected to the word line and the voltage of the drain region, the capacitance between the semiconductor substrate and the floating gate, and the capacitance between the floating gate and the control gate. It is a value determined by.
As a result, hot electrons are attracted to the floating gate and the potential of the floating gate becomes negative. By setting the potential of the floating gate to be negative, the threshold voltage of the storage transistor into which electrons have been injected rises and becomes higher than that before the electron injection.

【0074】これに対して、選択されたメモリセルにお
いて、それを構成する記憶トランジスタのフローティン
グゲートに電子を注入しない場合、記憶トランジスタの
しきい値電圧は上昇せず、比較的低い値に保持される。
選択されたメモリセルにおいて、それを構成する記憶ト
ランジスタのフローティングゲートに電子の注入を行わ
ないようにするためには、上記記憶トランジスタのドレ
イン領域に、選択されたデータ線、上記オン状態にされ
たMOSFETQ18及びデータ入力バッファDIBを
介して、上記ドレイン領域の近傍のピンチオフ領域でホ
ットエレクトロンが発生しないような低い電圧が印加さ
れるようにすればよい。
On the other hand, in the selected memory cell, when electrons are not injected into the floating gate of the memory transistor which constitutes the selected memory cell, the threshold voltage of the memory transistor does not rise and is held at a relatively low value. It
In order to prevent injection of electrons into the floating gate of the memory transistor that constitutes the selected memory cell, the selected data line is turned on in the drain region of the memory transistor. A low voltage that does not generate hot electrons in the pinch-off region near the drain region may be applied via the MOSFET Q18 and the data input buffer DIB.

【0075】選択されたメモリセルの記憶トランジスタ
のドレイン領域に上述したような高電圧を印加するか、
上述したような低い電圧を印加するかは書き込むべき情
報によって定められる。後で図22を用いて述べるデー
タ入力バッファDIBが、外部入出力端子I/Oを介し
て供給される情報に従って上述した高電圧又は低い電圧
を形成し、形成された電圧が上述のようにして選択され
たデータ線に伝えられる。
A high voltage as described above is applied to the drain region of the storage transistor of the selected memory cell, or
Whether to apply the low voltage as described above is determined by the information to be written. The data input buffer DIB, which will be described later with reference to FIG. 22, forms the above-described high voltage or low voltage according to the information supplied via the external input / output terminal I / O, and the formed voltage is as described above. It is transmitted to the selected data line.

【0076】電子がフローティングゲートに注入される
ことによって、そのしきい値電圧が高くされた記憶トラ
ンジスタは、読み出しモードの際に、そのコントロール
ゲートに選択レベル(例えば5V)の選択信号が供給さ
れても、すなわち、選択ノードが結合されたワード線が
選択されても、導通状態とはならず、非導通状態とな
る。これに対して、電子の注入が行われなかった記憶ト
ランジスタは、そのしきい値電圧が比較的低い電圧に保
持されているため、読み出しモードの際、選択レベルの
選択信号が供給されると、すなわち、ワード線の選択動
作によって、導通状態となり、電流が流れる。
In the memory transistor whose threshold voltage has been increased by injecting electrons into the floating gate, a selection level (for example, 5 V) selection signal is supplied to its control gate in the read mode. Also, that is, even if the word line to which the selection node is coupled is selected, it does not become conductive but becomes non-conductive. On the other hand, since the threshold voltage of the memory transistor in which electrons have not been injected is held at a relatively low voltage, when the selection signal of the selection level is supplied in the read mode, That is, the selection operation of the word line brings it into a conductive state, and a current flows.

【0077】なお、書き込みモードにおいて、選択され
なかったメモリセルにおいては、それを構成する記憶ト
ランジスタのコントロールゲート又は/及びドレイン領
域に高電圧が印加されない。そのため、フローティング
ゲートへの電子の注入が行われず、記憶トランジスタの
しきい値電圧は変化しない。
In the write mode, a high voltage is not applied to the control gate or / and the drain region of the memory transistor constituting the memory cell which is not selected. Therefore, electrons are not injected into the floating gate, and the threshold voltage of the storage transistor does not change.

【0078】チップイネーブル信号CEBがロウレベル
にされ、アウトプットイネーブル信号OEBがロウレベ
ルにされ、ライトイネーブル信号WEBがハイレベルに
され、イレーズイネーブル信号EEBがハイレベルにさ
れ、外部端子Vppに高電圧Vppが供給された状態なら
ば、書き込みベリファイモードとされる。外部端子Vpp
に高電圧Vppが供給されている以外は、前記読み出しモ
ードと同じ状態である。アドレスデコーダXDCR,Y
DCR及びデータ入力回路DIBのそれぞれにはその動
作電圧が上記高電圧Vppから低電圧Vccに切り換えられ
て供給される。
The chip enable signal CEB is set to the low level, the output enable signal OEB is set to the low level, the write enable signal WEB is set to the high level, the erase enable signal EEB is set to the high level, and the high voltage Vpp is applied to the external terminal Vpp. If it is supplied, the write verify mode is set. External terminal Vpp
The state is the same as that in the read mode except that the high voltage Vpp is supplied to. Address decoder XDCR, Y
The operating voltage of each of the DCR and the data input circuit DIB is switched from the high voltage Vpp to the low voltage Vcc and supplied.

【0079】上記表1、表2に示されている書き込み/
インヒビットモードでは、各デコーダは活性化されてい
るが、書き込み/消去用の高電圧Vppが各デコーダには
供給されない状態である。このモードにおいては、上記
ゲートバイアス信号DSがハイレベルにされ、データ線
の放電が行われる書き込み/書き込みベリファイ/消去
の準備期間である。
Writing / writing shown in Tables 1 and 2 above
In the inhibit mode, each decoder is activated, but the high voltage Vpp for writing / erasing is not supplied to each decoder. In this mode, the gate bias signal DS is set to the high level, and the write / write verify / erase preparation period is performed in which the data lines are discharged.

【0080】チップイネーブル信号CEB、イレーズイ
ネーブル信号EEBがロウレベルにされ、アウトプット
イネーブル信号OEB、ライトイネーブル信号WEBが
ハイレベルにされ、外部端子Vppに高電圧Vppが印加さ
れることにより、消去モードが開始される。後で図21
を用いて述べるが、これらの外部信号の電圧の組み合わ
せにより、消去モードの開始が指示されるものであり、
この状態を維持しなければ消去モードが終了するという
わものではない。
When the chip enable signal CEB and the erase enable signal EEB are set to the low level, the output enable signal OEB and the write enable signal WEB are set to the high level, and the high voltage Vpp is applied to the external terminal Vpp, the erase mode is set. Be started. Figure 21 later
The combination of these external signal voltages is used to instruct the start of the erase mode.
If this state is not maintained, the erase mode does not end.

【0081】この実施例のフラッシュEEPROMにお
ける消去モードについては、そのアルゴリズムの一例を
示す図2の動作フローチャート図、図3図び図4に示し
た上記内部回路LOGCの主要部の具体的回路図、図5
に示した動作タイミング図を参照して次に詳細に説明す
る。上記内部回路LOGCは、消去制御回路として働
く。
With respect to the erase mode in the flash EEPROM of this embodiment, an operation flow chart of FIG. 2 showing an example of an algorithm thereof, a concrete circuit diagram of a main part of the internal circuit LOGC shown in FIG. 3 and FIG. Figure 5
This will be described in detail below with reference to the operation timing chart shown in FIG. The internal circuit LOGC functions as an erase control circuit.

【0082】上記図3及び図4に示した回路は、上記図
2のフローチャート図に示されたアルゴリズムを実行す
るためのシーケンス制御を行うものであるため、後述す
るような図5の動作タイミング図を参照した消去動作モ
ードの説明から容易に理解されよう。
Since the circuits shown in FIGS. 3 and 4 perform sequence control for executing the algorithm shown in the flow chart of FIG. 2, the operation timing chart of FIG. It will be easily understood from the description of the erase operation mode with reference to FIG.

【0083】図2のフローチャート図において、実際の
消去動作に先立って同図に点線で示すような一連のプレ
ライト動作が実行される。これは、消去する前のメモリ
アレイM−ARYにおけるメモリセルの記憶情報、言い
換えるならば、記憶トランジスタのしきい値電圧は、前
記のような書き込みの有無(フローティングゲートへの
電子の注入の有無)に従って高低さまざまであるために
実行される。すなわち、消去前のメモリアレイM−AR
Yには、しきい値電圧が高くされた記憶トランジスタ
と、しきい値電圧が比較的低い値に維持された記憶トラ
ンジスタとが混在するために実行される。
In the flowchart of FIG. 2, a series of pre-write operations as indicated by the dotted line in FIG. 2 are executed prior to the actual erase operation. This is the storage information of the memory cells in the memory array M-ARY before erasing, in other words, the threshold voltage of the storage transistor is the presence or absence of writing as described above (presence or absence of injection of electrons into the floating gate). Performed according to different highs and lows. That is, the memory array M-AR before erasing
This is executed because a storage transistor having a high threshold voltage and a storage transistor having a relatively low threshold voltage are mixed in Y.

【0084】上記のプレライト動作は、電気的消去動作
に先立って、全ての記憶トランジスタに対して書き込み
を行うことである。これにより、未書き込みのメモリセ
ル(それを構成する記憶トランジスタのフローティング
ゲートに実質的に電子の注入が行われていない)である
いわば消去状態のメモリセルに対して、この実施例によ
る内部自動消去動作が行われることによって、未書き込
みのメモリセルにおける記憶トランジスタのしきい値電
圧が、負のしきい値電圧になってしまうのを防ぐもので
ある。
The above-mentioned pre-write operation is to write in all the storage transistors prior to the electrical erasing operation. As a result, an internal automatic erase according to this embodiment is performed on a memory cell which is in an erased state, that is, an unwritten memory cell (electrons are not substantially injected into the floating gate of the storage transistor constituting the memory cell). The operation prevents the threshold voltage of the memory transistor in the unwritten memory cell from becoming a negative threshold voltage.

【0085】このプレライト動作は、まず、ステップ
(1)において、アドレス設定が行われる。すなわち、
個々のメモリセルを選択するためのアドレス信号がアド
レスカウンタ回路で発生されるように、アドレスカウン
タ回路の設定が行われる。このアドレス設定により、特
に制限されないが、最初に書き込みが行われるべきメモ
リセルのアドレスを指示するアドレス信号が上記アドレ
スカウンタ回路により発生される。
In this prewrite operation, first, in step (1), address setting is performed. That is,
The address counter circuit is set so that an address signal for selecting an individual memory cell is generated by the address counter circuit. By this address setting, although not particularly limited, an address signal designating an address of a memory cell to be written first is generated by the address counter circuit.

【0086】ステップ(2)において、書き込みパルス
を発生され、アドレスカウンタ回路によって発生された
アドレス信号により指示されたメモリセルに対して書き
込み(プレライト)が行われる。
In step (2), a write pulse is generated and writing (pre-write) is performed to the memory cell designated by the address signal generated by the address counter circuit.

【0087】この書き込みの後にステップ(3)が実行
される。このステップ(3)において、上記アドレスカ
ウンタ回路がインクリメント(+1)動作させられると
いう、アドレスインクリメントが行われる。
After this writing, step (3) is executed. In this step (3), an address increment is performed in which the address counter circuit is incremented (+1).

【0088】そして、ステップ(4)において、上記ア
ドレスカウンタ回路により発生されたアドレス信号が最
終アドレスを指すか否かの判定が行われる。最終アドレ
スまで上記のプレライトが行われていない場合(NO)
は、上記ステップ(2)に戻りプレライトが行われる。
これを最終アドレスまで繰り返して行うものである。上
記のようにアドレスインクリメントを行うステップ
(3)の後に、最終アドレスまでプレライトが行われた
か否かの判定が行われるため、実際に判定されるアドレ
スは最終アドレス+1となるものである。もちろん、最
終アドレスの判定を行うステップ(4)の後に、アドレ
スインクリメントのステップ(3)を設けるようにして
もよい。この場合、判定がNOのときに、アドレスイン
クリメントが行われるようにステップ(4)からステッ
プ(2)へ戻る経路にステップ(3)が設けられる。上
記のようなプレライトが最終アドレスまで行われると
(YES)、以下のような消去動作が次に実行される。
Then, in step (4), it is determined whether the address signal generated by the address counter circuit indicates the final address. When the above prewrite is not performed up to the final address (NO)
Returns to step (2) and pre-write is performed.
This is repeated until the final address. After the step (3) of incrementing the address as described above, it is determined whether or not the pre-write has been performed up to the final address, so the actually determined address is the final address + 1. Of course, the step (3) of address increment may be provided after the step (4) of determining the final address. In this case, when the determination is NO, step (3) is provided on the route returning from step (4) to step (2) so that the address is incremented. When the above pre-write is performed up to the final address (YES), the following erase operation is executed.

【0089】ステップ(5)において、消去動作のため
のアドレスの初期設定が行われる。すなわち、アドレス
カウンタ回路に対して、アドレス信号の初期設計が行わ
れる。この実施例ではフラッシュEEPROM内の全て
のメモリセルが一括して消去されるため、このアドレス
の初期設定は消去動作それ自体には格別の意味を持たな
い。このアドレス設定は、消去動作その後に行われるベ
リファイ動作(消去ベリファイ)のために必要とされ
る。
In step (5), initialization of addresses for erase operation is performed. That is, the address counter circuit is initially designed. In this embodiment, since all the memory cells in the flash EEPROM are erased at once, the initial setting of this address has no special meaning to the erase operation itself. This address setting is necessary for the verify operation (erase verify) performed after the erase operation.

【0090】ステップ(6)では、一括消去のための消
去パルスが発生され、消去動作が行われる。この後、上
記アドレス設定に従いステップ(7)において、ベリフ
ァイ動作が行われる。このベリファイ動作では、後述す
るように動作電圧が、外部端子Vccを介して供給される
低電圧の電源電圧Vcc(例えば5V)より更に低い例え
ば3.5Vのような低い電圧Vcvの下で前記のような読
み出し動作が行われる。すなわち、アドレスデコーダX
DCR,YDCR及びセンスアンプSAには、その動作
電圧として電源電圧Vccのかわりに上述した低電圧Vcv
が供給される。
In step (6), an erase pulse for collective erase is generated and the erase operation is performed. After that, the verify operation is performed in step (7) according to the address setting. In this verify operation, as will be described later, the operating voltage is lower than the low-voltage power supply voltage Vcc (for example, 5V) supplied via the external terminal Vcc (for example, 5V) under a low voltage Vcv such as 3.5V. Such a read operation is performed. That is, the address decoder X
The DCR, YDCR and the sense amplifier SA have the above-mentioned low voltage Vcv instead of the power supply voltage Vcc as their operating voltage.
Is supplied.

【0091】このとき、内部回路LOGC、タイミング
制御回路CNTRには、その動作電圧として電源電圧V
ccが供給されている。この読み出し動作において、読み
出し信号が“0”ならば、すなわち、記憶トランジスタ
がオン状態になれば、その記憶トランジスタのしきい値
電圧は上記3.5V以下の消去状態にされたものと認め
られるから、次にステップ(8)が実行される。このス
テップ(8)において、上記アドレスカウンタ回路のア
ドレスインクリメントが行われる。
At this time, the internal circuit LOGC and the timing control circuit CNTR are supplied with the power supply voltage V as their operating voltage.
cc is supplied. In this read operation, if the read signal is "0", that is, if the storage transistor is turned on, it is recognized that the threshold voltage of the storage transistor is in the erased state of 3.5 V or less. , Then step (8) is performed. In this step (8), the address increment of the address counter circuit is performed.

【0092】そして、前記のプレライト動作の場合と同
様にステップ(9)において、上記アドレスカウンタ回
路により形成されたアドレス信号が最終アドレスを指す
か否かの判定が行われる。最終アドレスでない場合(N
O)にはステップ(7)へ戻り、上記同様な消去ベリフ
ァイ動作が行われる。これを上記アドレスカウンタ回路
が最終アドレスを指すまで繰り返して行うことにより、
消去動作を終了する。
Then, as in the case of the above-mentioned pre-write operation, in step (9), it is determined whether the address signal formed by the address counter circuit indicates the final address. If it is not the final address (N
In (O), the procedure returns to step (7), and the same erase verify operation as described above is performed. By repeating this until the address counter circuit points to the final address,
The erase operation is completed.

【0093】前記のように、本実施例においては、メモ
リアレイM−ARYの記憶情報が一括消去されるもので
あるため、上述した消去動作では、全メモリセルのうち
書き込み動作によって最もしきい値電圧が高くされた記
憶トランジスタにより消去回数が決められる。すなわ
ち、最もしきい値電圧が高くされた記憶トランジスタ
が、上記3.5Vで読み出しが可能、すなわち低いしき
い値電圧を持つまでステップ(6)における消去パルス
の印加(消去動作)が行われる。そして、この記憶トラ
ンジスタが上記低いしきい値電圧を持つようになったか
否かの検出がステップ(7)の消去ベリファイ動作によ
って行われる。すなわち、ステップ(7)のベリファイ
結果に基づいて、ステップ(6)における消去パルスの
印加(消去動作)の有無が決定される。
As described above, in the present embodiment, since the stored information in the memory array M-ARY is erased at once, in the erase operation described above, the threshold voltage of the write operation is the highest among all the memory cells. The number of erases is determined by the memory transistor whose voltage is increased. That is, the erase pulse is applied (erasing operation) in step (6) until the memory transistor having the highest threshold voltage can be read at 3.5 V, that is, the threshold voltage is low. Then, the erase verify operation in step (7) detects whether or not the storage transistor has the low threshold voltage. That is, the presence or absence of the erase pulse application (erase operation) in step (6) is determined based on the verification result in step (7).

【0094】上記のような消去動作モードを図5の動作
タイミング図を参照して図3及び図4の具体的回路とと
もに詳細に説明する。なお、以下の説明においては、前
述した図6,図7、及び表1,表2も参照される。
The erase operation mode as described above will be described in detail with reference to the operation timing chart of FIG. 5 together with the specific circuits of FIGS. In the following description, reference is also made to FIGS. 6 and 7 and Tables 1 and 2 described above.

【0095】チップイネーブル信号CEBがロウレベル
にされ、アウトプットイネーブル信号OEBがハイレベ
ルにされ、ライトイネーブル信号WEBがハイレベルに
され、外部端子Vppに高電圧Vpp(例えば約12V)が
供給された状態では、前記図6に示したタイミング制御
回路CNTRの具体的回路及び表1,表2から明らかな
ように内部チップイネーブル信号ceB、消去開始信号
ecBがロウレベルとなる。したがって、イレーズイネ
ーブル信号EEBがハイレベルからロウレベルに変化す
ると、これに応じてフリップフロップ回路FF1がセッ
トされる。
A state in which the chip enable signal CEB is set to the low level, the output enable signal OEB is set to the high level, the write enable signal WEB is set to the high level, and the high voltage Vpp (for example, about 12V) is supplied to the external terminal Vpp. Then, as is clear from the concrete circuit of the timing control circuit CNTR shown in FIG. 6 and Tables 1 and 2, the internal chip enable signal ceB and the erase start signal ecB are at the low level. Therefore, when the erase enable signal EEB changes from the high level to the low level, the flip-flop circuit FF1 is set accordingly.

【0096】これにより、消去モードを示す信号ESが
ハイレベルからロウレベルに変化して消去モードに入
る。内部信号ES2Bは、遅延回路D1の持つ遅延時間
によって決められた一定時間遅れてロウレベルに変化す
る。消去モードを示す信号ESがハイレベルに変化する
と、それがノアゲート回路NOR1に帰還される。その
ため、消去モード信号ERが発生されるまで、消去モー
ド信号ESは、この帰還動作により保持される。従っ
て、消去モードの間、ノアゲート回路NOR1はこれ以
降内部信号ecにより代表されるCEB、OEB、WE
B及びEEBの信号変化を受け付けなくなる。すなわ
ち、消去制御回路LOGCは、上記のような外部制御信
号を受け付けなくなり、消去シーケンスを実行すること
になる。言い換えるならば、この消去モード信号ESに
よって、上記外部制御信号の変化が内部の動作に影響を
与えないようにされる。例えば、図6において、デコー
ダ活性化信号DEを形成する回路は、上記消去モード信
号ESがハイレベルとされることにより、チップイネー
ブル信号CEBにもとづく信号ceBには影響されなく
なる。
As a result, the signal ES indicating the erase mode changes from the high level to the low level to enter the erase mode. The internal signal ES2B changes to the low level with a delay of a fixed time determined by the delay time of the delay circuit D1. When the signal ES indicating the erase mode changes to the high level, it is fed back to the NOR gate circuit NOR1. Therefore, the erase mode signal ES is held by this feedback operation until the erase mode signal ER is generated. Therefore, during the erase mode, the NOR gate circuit NOR1 hereafter becomes CEB, OEB, WE represented by the internal signal ec.
The B and EEB signal changes are not accepted. That is, the erase control circuit LOGC does not accept the external control signal as described above and executes the erase sequence. In other words, the erase mode signal ES prevents the change in the external control signal from affecting the internal operation. For example, in FIG. 6, the circuit for forming the decoder activation signal DE is not affected by the signal ceB based on the chip enable signal CEB because the erase mode signal ES is set to the high level.

【0097】消去動作を実行する前に、前記プレライト
動作が実行される。この全ビットに対して一定時間の書
き込みを行うというプレライト動作のために、アドレス
インクリメント開始信号AIS、発振器制御信号OSC
により発振回路O1が起動される。発振回路O1の出力
信号は、4ビットの2進カウンタ回路BCS1により分
周されてプレライトパルスPPが発生される。このプレ
ライトパルスPPの発生は、上記のような分周により得
られた分周信号OS3とOS4及びプレライト制御信号
PCから形成するものに限定されず、種々の変形例を採
ることができるものであることはいうまでもない。
The pre-write operation is executed before the erase operation is executed. The address increment start signal AIS and oscillator control signal OSC
This activates the oscillator circuit O1. The output signal of the oscillator circuit O1 is divided by the 4-bit binary counter circuit BCS1 to generate a pre-write pulse PP. The generation of the pre-write pulse PP is not limited to the one generated from the frequency division signals OS3 and OS4 obtained by the frequency division as described above and the pre-write control signal PC, and various modifications can be adopted. Needless to say.

【0098】上記カウンタ回路BCS1の出力信号は、
2進カウンタ回路BCS2に供給される。このカウンタ
回路BCS2は、アドレスカウンタ回路としての動作を
行い、内部アドレス信号A5I,A6I・・・・A2I
を発生する。これらのアドレス信号A5I,A6I・・
・・A2Iは、アドレスバッファXADB,YADBに
入力される。このアドレスバッファXADB,YADB
の入力の切り換えに上記消去モード信号ESが用いられ
る。アドレスバッファXADB,YADBのそれぞれ
は、互いに同様な構成にされた複数の単位回路により構
成されている。
The output signal of the counter circuit BCS1 is
It is supplied to the binary counter circuit BCS2. The counter circuit BCS2 operates as an address counter circuit, and the internal address signals A5I, A6I ... A2I.
To occur. These address signals A5I, A6I ...
.. A2I is input to the address buffers XADB and YADB. This address buffer XADB, YADB
The erase mode signal ES is used to switch the input of the. Each of the address buffers XADB and YADB is composed of a plurality of unit circuits having the same structure.

【0099】図9には、その単位回路が示されている。
単位回路は、同図のように、消去モード信号ESのハイ
レベルにより、その入力が、外部端子AX,AYを介し
て供給される外部アドレス信号AX,AYから、内部ア
ドレス信号AXI,AYIにそれぞれ切り換えられて、
アドレスデコーダXDCR,YDCRに伝えられるべき
内部相補アドレス信号ax,axBとay,ayBが形
成される。すなわち、上記信号ESのハイレベルによ
り、アドレスバッファXADB,YADBの単位回路
は、外部端子からの外部アドレス信号AX,AYを受け
付けなくされ、内部アドレス信号A5I,A6I・・・
・A2Iに相当する内部アドレス信号AXI,AYIの
受け付けを行う。
FIG. 9 shows the unit circuit.
In the unit circuit, as shown in the figure, the input of the unit circuit is changed from the external address signals AX and AY supplied through the external terminals AX and AY to the internal address signals AXI and AYI by the high level of the erase mode signal ES. Switched,
Internal complementary address signals ax, axB and ay, ayB to be transmitted to the address decoders XDCR and YDCR are formed. That is, due to the high level of the signal ES, the unit circuits of the address buffers XADB, YADB are prevented from accepting the external address signals AX, AY from the external terminals, and the internal address signals A5I, A6I ...
-Accepts internal address signals AXI and AYI corresponding to A2I.

【0100】特に制限されないが、上記カウンタ回路B
CS2は、外部アドレス信号AX,AYと同じ数の内部
アドレス信号AXI,AYIを形成する。これにより、
各メモリアレイM−ARYからそれぞれ1個のメモリセ
ルが内部アドレス信号AXI,AYIによって選択され
る。この選択されたメモリセルに対して、データ入力バ
ッファDIB−0〜DIB−7から情報が供給され、書
き込まれる(プレライト)。この場合、データ入力バッ
ファDIB−0〜DIB−7は、外部端子I/O0〜I
/O7からのデータではなく、プレライトパルスPPに
もとづいて情報を形成する。
The counter circuit B is not particularly limited.
CS2 forms the same number of internal address signals AXI and AYI as the external address signals AX and AY. This allows
One memory cell is selected from each memory array M-ARY by the internal address signals AXI and AYI. Information is supplied from the data input buffers DIB-0 to DIB-7 to the selected memory cell and written (pre-write). In this case, the data input buffers DIB-0 to DIB-7 are connected to the external terminals I / O0 to I / O.
Information is formed based on the pre-write pulse PP, not the data from / O7.

【0101】メモリアレイのすべてのアドレスについて
プレライトが終了すると、最終アドレス信号ENDがハ
イレベルになり、フリップフロップ回路FF2がセット
される。これにより自動消去モード設定信号AEがハイ
レベルになり消去期間に入る。内部信号PSCにより、
アドレスインクリメント信号AISや発振器制御信号O
SCがロウレベルに変化され、発振回路O1、カウンタ
回路BCS1,BCS2がリセットされる。遅延回路D
2によって設定された遅延時間は、消去を行う準備期間
であり、ワード線を全非選択状態としたり、データ線の
放電に用いられる。
When the prewriting is completed for all the addresses of the memory array, the final address signal END becomes high level and the flip-flop circuit FF2 is set. As a result, the automatic erase mode setting signal AE becomes high level and the erase period starts. By the internal signal PSC,
Address increment signal AIS and oscillator control signal O
SC is changed to the low level, and the oscillation circuit O1 and the counter circuits BCS1 and BCS2 are reset. Delay circuit D
The delay time set by 2 is a preparatory period for erasing, and is used for completely deselecting the word lines and discharging the data lines.

【0102】その後、消去開始信号STが遅延回路D4
により設定された一定時間ハイレベルになり、フリップ
フロップ回路FF3がセットされる。遅延回路D5によ
り設定された時間の後に、消去パルスEPBがロウレベ
ルになる。この消去パルスEPBのロウレベルにより、
前記のような消去回路ERCを介してメモリセルのソー
スに高電圧Vppが印加される。
After that, the erase start signal ST is delayed by the delay circuit D4.
Is set to the high level for a certain period of time set by, and the flip-flop circuit FF3 is set. After the time set by the delay circuit D5, the erase pulse EPB becomes low level. By the low level of this erase pulse EPB,
The high voltage Vpp is applied to the source of the memory cell through the erase circuit ERC as described above.

【0103】特に制限されないが、消去回路ERCは、
図10に示す回路とされる。信号EPBは、基本的には
低電圧Vccを動作電圧とするインバータ回路と、高電圧
Vppを動作電圧とするレベルシフト機能を持つインバー
タ回路とを介してPチャンネルMOSFETQ17のゲ
ートに、また低電圧Vccを動作電圧とするインバータ回
路を2段介してNチャンネルMOSFETQ10のゲー
トに伝えられる。同図において、信号EXTEは、この
実施例における内部自動消去モードとは別に、このEE
PROMを通常の消去モード、すなわち、外部の信号に
よって設定された期間だけ消去動作を行う場合にハイレ
ベルにされる外部消去モード信号である。
Although not particularly limited, the erase circuit ERC is
The circuit is shown in FIG. The signal EPB is basically supplied to the gate of the P-channel MOSFET Q17 through an inverter circuit having a low voltage Vcc as an operating voltage and an inverter circuit having a level shift function having a high voltage Vpp as an operating voltage, and to the low voltage Vcc. Is transmitted to the gate of the N-channel MOSFET Q10 via two stages of inverter circuits having an operating voltage of. In the figure, the signal EXT is different from the EE in the internal automatic erase mode in this embodiment.
This is an external erase mode signal that is set to a high level when the PROM is in a normal erase mode, that is, when the erase operation is performed only during a period set by an external signal.

【0104】上記消去回路ERCの構成及び動作は、次
の通りである。消去パルスEPBを受けるナンドゲート
回路は、外部消去モード信号EXTEがロウレベルのと
きには、実質的にはインバータ回路として動作する。そ
れ故、信号EPBは3つのインバータ回路を介してゲー
トに定常的に電源電圧Vccが供給されたカット用MOS
FET及びゲートに定常的に高電圧Vppが供給されたカ
ット用MOSFETを介して、高電圧Vppを動作電圧と
するCMOSインバータ回路を構成するPチャンネルM
OSFETのゲートに供給される。上記CMOSインバ
ータ回路を構成するNチャンネルMOSFETのゲート
には、上記最終段のインバータ回路の出力信号が供給さ
れる。
The structure and operation of the erase circuit ERC are as follows. The NAND gate circuit receiving the erase pulse EPB substantially operates as an inverter circuit when the external erase mode signal EXTE is at a low level. Therefore, the signal EPB is a cutting MOS whose gate is constantly supplied with the power supply voltage Vcc through three inverter circuits.
A P-channel M that constitutes a CMOS inverter circuit whose operating voltage is the high voltage Vpp via a cutting MOSFET whose high voltage Vpp is constantly supplied to the FET and the gate.
It is supplied to the gate of the OSFET. The output signal of the inverter circuit at the final stage is supplied to the gate of the N-channel MOSFET forming the CMOS inverter circuit.

【0105】この構成に代えて、NチャンネルMOSF
ETのゲートを上記PチャンネルMOSFETのゲート
と接続してもよい。上記PチャンネルMOSFETのゲ
ートと高電圧Vppとの間には、レベル変換出力信号を受
ける帰還用のPチャンネルMOSFETが設けられる。
この実施例回路では、上記消去パルスEPBがロウレベ
ルにされると、上記の最終段インバータ回路の出力がハ
イレベルになるので、NチャンネルMOSFETがオン
状態になって出力信号をロウレベルにする。これによ
り、帰還用のPチャンネルMOSFETがオン状態にな
ってCMOSインバータ回路を構成するPチャンネルM
OSFETのゲート電圧を高電圧にするため、このPチ
ャンネルMOSFETがオフ状態になる。また、カット
用MOSFETがオフ状態になるため、高電圧Vppから
低電圧Vccで動作する最終段インバータ回路に向かって
直流電流が流れるのが防止される。これにより、出力信
号がロウレベルにされるためMOSFETQ17がオン
状態になってメモリセルのソース領域の電位を高電圧V
ppにする。
Instead of this structure, an N-channel MOSF
The gate of ET may be connected to the gate of the P-channel MOSFET. A feedback P-channel MOSFET for receiving the level-converted output signal is provided between the gate of the P-channel MOSFET and the high voltage Vpp.
In the circuit of this embodiment, when the erase pulse EPB is set to the low level, the output of the final stage inverter circuit is set to the high level, so that the N-channel MOSFET is turned on and the output signal is set to the low level. As a result, the feedback P-channel MOSFET is turned on and the P-channel M that constitutes the CMOS inverter circuit is formed.
Since the gate voltage of the OSFET is set to a high voltage, this P-channel MOSFET is turned off. Further, since the cutting MOSFET is turned off, the direct current is prevented from flowing from the high voltage Vpp toward the final stage inverter circuit operating at the low voltage Vcc. As a result, the output signal is set to the low level, the MOSFET Q17 is turned on, and the potential of the source region of the memory cell is set to the high voltage V.
Set to pp.

【0106】このとき、MOSFETQ10のゲート電
圧は、ロウレベルになるためオフ状態となる。消去パル
スEPBがハイレベルにされると、上記の最終段インバ
ータ回路の出力がロウレベルになるのでNチャンネルM
OSFETがオフ状態にされ、PチャンネルMOSFE
Tがオン状態になる。これにより、出力信号は高電圧V
ppのようなハイレベルになって、上記PチャンネルMO
SFETQ17をオフ状態にする。このとき、帰還用の
PチャンネルMOSFETは、出力信号の高レベルによ
りオフ状態になる。このとき、NチャンネルMOSFE
TQ10のゲート電圧がハイレベルになる。これによ
り、MOSFETQ10がオン状態になり、メモリセル
のソース電位を回路の接地電位とする。
At this time, the gate voltage of the MOSFET Q10 is at a low level, so that it is turned off. When the erase pulse EPB is set to the high level, the output of the final stage inverter circuit is set to the low level, so that the N channel M
The OSFET is turned off, and the P channel MOSFE
T is turned on. As a result, the output signal is high voltage V
It becomes a high level like pp and the above P channel MO
The SFET Q17 is turned off. At this time, the feedback P-channel MOSFET is turned off by the high level of the output signal. At this time, N channel MOSFE
The gate voltage of TQ10 becomes high level. As a result, the MOSFET Q10 is turned on, and the source potential of the memory cell becomes the ground potential of the circuit.

【0107】再び図4に戻り、同図において、発振回路
O2と2進カウンタ回路BCS3は、消去パルスEPB
がロウレベルとにされることにより、それらによって定
められた時間が経過した後、消去パルス終了信号PEを
ロウレベルからハイレベルに変化させ、フリップフロッ
プ回路FF3をリセットする。これに応じて、上記消去
パルスEPBがハイレベルに変化するので、上記の消去
回路ERCによりメモリセルのソースの電位は高電圧V
ppから回路の接地電位Vssに切り換えられる。
Returning to FIG. 4 again, in the same figure, the oscillating circuit O2 and the binary counter circuit BCS3 have the erase pulse EPB.
Is set to the low level, the erase pulse end signal PE is changed from the low level to the high level and the flip-flop circuit FF3 is reset after the time determined by them has passed. In response to this, the erase pulse EPB changes to the high level, so that the potential of the source of the memory cell is changed to the high voltage V by the erase circuit ERC.
It is switched from pp to the ground potential Vss of the circuit.

【0108】遅延回路D7により設定された遅延時間の
後に、消去ベリファイ信号EVがハイレベルに変化して
消去ベリファイモードに移る。このとき、上記カウンタ
回路BCS1とBCS2はプレライト時とは異なり、自
動消去モード設定信号AEにより、互いに電気的に切り
離されてカウンタ回路BCS1はベリファイ用の基準パ
ルスを発生するために用いられ、カウンタ回路BCS2
は、プレライト用ではなく、ベリファイ用の内部アドレ
ス信号を発生するために用いられる。
After the delay time set by the delay circuit D7, the erase verify signal EV changes to the high level and shifts to the erase verify mode. At this time, the counter circuits BCS1 and BCS2 are electrically disconnected from each other by the automatic erase mode setting signal AE, unlike the pre-write operation, and the counter circuit BCS1 is used to generate a reference pulse for verification. Circuit BCS2
Are used to generate an internal address signal for verifying, not for prewriting.

【0109】すなわち、上記カウンタ回路BCS1の出
力信号OS2は周期の前半がハイレベルに、周期の後半
がロウレベルの信号であり、ロウレベルである期間にセ
ンスアンプSAからの出力信号S0〜S7(8ビット出
力の場合)のハイレベル/ロウレベルの判定が行われ、
センスアンプSAから出力されている全ビットの信号S
0〜S7がロウレベルのとき、言い換えるならば、上記
カウンタ回路BSC2によって選択された8個の記憶ト
ランジスタのそれぞれのしきい値電圧が低くされた消去
状態ならば、フリップフロップ回路FF3がセットされ
ずに、ベリファイ時アドレスインクリメント信号EAI
に応答して、次のアドレスを指す内部アドレス信号AX
I,AYIがカウンタ回路BSC2により形成され、再
び信号OS2のロウレベルの期間に判定が行われる。
That is, the output signal OS2 of the counter circuit BCS1 is a high level signal in the first half of the cycle and a low level signal in the second half of the cycle, and the output signals S0 to S7 (8 bits) from the sense amplifier SA during the low level period. High-level / low-level determination (for output)
All-bit signal S output from the sense amplifier SA
When 0 to S7 are at a low level, in other words, in the erased state in which the threshold voltages of the eight storage transistors selected by the counter circuit BSC2 are lowered, the flip-flop circuit FF3 is not set. , Verify address increment signal EAI
In response to the internal address signal AX pointing to the next address
I and AYI are formed by the counter circuit BSC2, and the determination is performed again during the low level period of the signal OS2.

【0110】このようにして、ベリファイ時アドレスイ
ンクリメント信号EAIに従って、内部アドレス信号A
XI,AYIが形成され、その内部アドレス信号AX
I,AYIに従ったメモリセルの判定が行われる。も
し、センスアンプSAの出力信号S0〜S7のうち1ビ
ット以上の信号がハイレベルであれば、すなわち、1ビ
ットでも消去されてないメモリセルがあれば、ノアゲー
ト回路NOR2によりフリップフロップ回路3がセット
され、再びロウレベルの消去パルスEPBが発生され
る。このロウレベルの消去パルスEPBによって、再び
上述した消去動作が行われ、その後、上述した消去ベリ
ファイが再び実行される。
In this way, according to the address increment signal EAI during verification, the internal address signal A
XI and AYI are formed, and their internal address signals AX
The determination of the memory cell is performed according to I and AYI. If one or more bits of the output signals S0 to S7 of the sense amplifier SA are at a high level, that is, if there is a memory cell in which even one bit is not erased, the flip-flop circuit 3 is set by the NOR gate circuit NOR2. Then, the low level erase pulse EPB is generated again. With the low-level erase pulse EPB, the above-described erase operation is performed again, and then the above-described erase verify is performed again.

【0111】図5においては、上記内部信号OS2によ
り示される4つのアドレスで消去されていると判定さ
れ、5番目のアドレスで消去されていないと判定されて
ベリファイ期間が終了した例が示されている。このと
き、遅延回路D8の作用により、信号OS2の最後のパ
ルスはアドレスインクリメント信号EAIに現れないよ
うにされ、最後に消去されていないと判定されたアドレ
スに留まることを示している。言い換えるならば、上記
カウンタ回路BSC2には、消去されていないと判定さ
れたアドレスを指すアドレス信号が保持される。そのた
め、特に制限されないが、再び自動消去が行われた後の
消去ベリファイは、前に消去されていなかったと判定さ
れたアドレスから実行される。ここではベリファイモー
ドの基本パルスを分周回路の出力信号OS2としたが、
特にこれに限定されるものではないことは言うまでもな
い。
FIG. 5 shows an example in which the verify period is terminated when it is determined that the erase operation has been performed at the four addresses indicated by the internal signal OS2 and that the erase operation has not been performed at the fifth address. There is. At this time, the action of the delay circuit D8 prevents the last pulse of the signal OS2 from appearing in the address increment signal EAI, and indicates that the last pulse remains at the address determined not to be erased. In other words, the counter circuit BSC2 holds the address signal indicating the address determined not to be erased. Therefore, although not particularly limited, the erase verify after the automatic erase is performed again is executed from the address determined not to be erased before. Here, the basic pulse of the verify mode is the output signal OS2 of the frequency dividing circuit,
It goes without saying that it is not particularly limited to this.

【0112】上記動作の繰り返しによりすべてのアドレ
スに対応するメモリセルがベリファイされると、プレラ
イト終了時と同様に終了アドレス信号ENDがハイレベ
ルになり、フリップフロップ回路FF2がリセットされ
る。このフリップフロップ回路FF2のリセットに応じ
て自動消去モード設定信号AEがロウレベルに変化し、
消去モード終了信号ERが遅延回路D9により設定され
た遅延時間の間だけハイレベルにされる。
When the memory cells corresponding to all the addresses are verified by repeating the above operation, the end address signal END becomes high level and the flip-flop circuit FF2 is reset as in the case of the end of the pre-write. In response to the reset of the flip-flop circuit FF2, the automatic erase mode setting signal AE changes to low level,
The erase mode end signal ER is set to the high level only during the delay time set by the delay circuit D9.

【0113】この信号ERのハイレベルにより、フリッ
プフロップ回路FF1がリセットされて、遅延回路D1
により設定された遅延時間経過後に、消去モードを示す
信号ESがハイレベルに変化され、外部信号を受け付け
ないようにしていた状態が解除される。
The high level of the signal ER resets the flip-flop circuit FF1 and delay circuit D1.
After the lapse of the delay time set by, the signal ES indicating the erase mode is changed to the high level, and the state in which the external signal is not accepted is released.

【0114】2進カウンタ回路BCS4は、消去パルス
EPBの発生回数を計数する。ある一定回数のパルスE
PBを計数しても上記のように消去モードが終了しない
場合には異常検出信号FAILをハイレベルにして、強
制的に消去モードを終了させる。すなわち、消去モード
終了信号ERが発生される。また、この消去モード終了
信号ERを形成する論理回路には、内部信号PSTOP
と終了アドレス信号ENDが入力されるゲート回路が示
されているが、これはプレライトだけで消去を行いたく
ない時に外部信号により作られる内部信号PSTOPに
より本モードを終了できるようにしたためである。
The binary counter circuit BCS4 counts the number of times the erase pulse EPB is generated. A certain number of pulses E
If the erase mode does not end even after counting PB as described above, the abnormality detection signal FAIL is set to a high level to forcibly end the erase mode. That is, the erase mode end signal ER is generated. In addition, the logic circuit which generates the erase mode end signal ER has an internal signal PSTOP.
The gate circuit to which the end address signal END is input is shown. This is because this mode can be ended by the internal signal PSTOP generated by an external signal when erasing is not desired only by prewriting.

【0115】以上の説明では、図5のタイミング図を中
心にして、図3と図4に示された消去制御回路LOGC
の具体的回路を中心においたが、実際にはこれら消去制
御回路LOGCで発生された各信号が、タイミング制御
回路CNTRを介してアドレスバッファやデコーダ、M
OSFET等を制御する。
In the above description, the erase control circuit LOGC shown in FIG. 3 and FIG. 4 is centered on the timing chart of FIG.
However, in actuality, each signal generated by the erase control circuit LOGC is transmitted via the timing control circuit CNTR to the address buffer, the decoder, the M
Controls OSFET and the like.

【0116】図6と図7に示した信号DE,SB,s
c,re,wr,PG,DO等の信号発生回路では消去
モード中は信号ES,AED等の信号により外部端子C
EB,OEB,WEB,EEBの入力が無効にされてお
り、内部で制御される。例えば、消去パルスEPBがロ
ウレベル、すなわち、電気的消去を行っている期間は、
図3及び図4中の信号DCがハイレベルとなり、信号D
Eはロウレベルとされ、各デコーダXDCR,YDCR
は非活性化となる。よって全ワード線,全データ線は非
選択状態になる。他の期間についても同様にその状態が
図3及び図4に示された消去制御回路LOGCの出力信
号によって決められる。
Signals DE, SB, s shown in FIGS. 6 and 7
In the signal generation circuits such as c, re, wr, PG, DO, etc., the external terminal C is generated by the signals such as signals ES, AED during the erase mode.
The inputs of EB, OEB, WEB and EEB are disabled and controlled internally. For example, when the erase pulse EPB is at a low level, that is, while the electrical erase is being performed,
The signal DC in FIGS. 3 and 4 becomes high level, and the signal D
E is set to low level, and each decoder XDCR, YDCR
Is deactivated. Therefore, all word lines and all data lines are deselected. The states of the other periods are similarly determined by the output signal of the erase control circuit LOGC shown in FIGS.

【0117】データポーリングモードは、消去中か否か
を判定するためのモードである。そのため、EEPRO
Mの内部状態を知るためのモード、すなわち、ステータ
スポーリングモードとみなすこともできる。チップイネ
ーブル信号CEBがロウレベルにされ、アウトプットイ
ネーブル信号OEBがロウレベルにされ、ライトイネー
ブル信号WEBがハイレベルにされ、イレーズイネーブ
ル信号EEBがロウレベルにされ、外部端子Vppに高電
圧Vppが供給された状態で本モードとなる。このモード
にされると、図6及び図7に示した回路においてデータ
ポーリング制御信号POLMBがロウレベルになる。こ
のとき、データ出力バッファ活性化信号DO7はハイレ
ベルにされるが、データ出力バッファ活性化信号DO
は、データポリーリング制御信号POLMBによってロ
ウレベルにされる。
The data polling mode is a mode for determining whether or not erasing is in progress. Therefore, EEPRO
It can be regarded as a mode for knowing the internal state of M, that is, a status polling mode. A state in which the chip enable signal CEB is set to the low level, the output enable signal OEB is set to the low level, the write enable signal WEB is set to the high level, the erase enable signal EEB is set to the low level, and the high voltage Vpp is supplied to the external terminal Vpp. It becomes this mode. In this mode, the data polling control signal POLMB becomes low level in the circuits shown in FIGS. 6 and 7. At this time, the data output buffer activation signal DO7 is set to the high level, but the data output buffer activation signal DO7
Is set to a low level by the data polling control signal POLMB.

【0118】データ出力バッファDOBの具体的回路が
図11に示されている。データポーリング(ステータス
ポーリング)制御回路DPを除けば、外部入出力端子I
/O0〜I/O6に対応したデータ出力バッファDOB
−0〜DOB−6と、外部入出力端子I/O7に対応し
たデータ出力バッファDOB−7の構成は、共に高イン
ピーダンス状態を含む3状態出力回路であることに相違
点はなく、先に読み出しモードで説明したように、活性
化信号DO,DO7がハイレベルになるとセンスアンプ
SAからの出力信号S0〜S7を反転して出力するとい
う動作を行う。
A concrete circuit of the data output buffer DOB is shown in FIG. Except for the data polling (status polling) control circuit DP, the external input / output terminal I
Data output buffer DOB corresponding to / O0 to I / O6
The configurations of -0 to DOB-6 and the data output buffer DOB-7 corresponding to the external input / output terminal I / O7 are the same in that they are three-state output circuits including a high impedance state. As described in the mode, when the activation signals DO and DO7 become high level, the output signals S0 to S7 from the sense amplifier SA are inverted and output.

【0119】これに対して、データポーリングモード
(ステータスポーリングモード)では、活性化信号PO
LMBがロウレベルであるため、出力信号S7が無効に
され、そのときの消去モードを示す信号ESのレベルに
従い端子I/O7の出力信号が決まる。すなわち、消去
モード期間中は、消去モードを示す信号ESがロウレベ
ルであるから、外部入出力端子I/O7からロウレベル
の信号が出力され、消去動作が終了していればハイレベ
ルの信号が出力される。
On the other hand, in the data polling mode (status polling mode), the activation signal PO
Since LMB is at the low level, the output signal S7 is invalidated, and the output signal of the terminal I / O7 is determined according to the level of the signal ES indicating the erase mode at that time. That is, during the erase mode, the signal ES indicating the erase mode is at a low level, so that a low level signal is output from the external input / output terminal I / O7 and a high level signal is output if the erase operation is completed. R.

【0120】図12には、センスアンプSAやアドレス
デコーダXDCR,YDCRに供給される消去ベリファ
イモード時の動作電圧Vcvを発生させる電源回路が示さ
れている。この回路は、シリコンバンドギャップを利用
した公知の基準電圧発生回路VREFと、演算増幅回路
OP1とOP2とを用いて構成される。すなわち、上記
基準電圧回路VREFにより形成された基準電圧VRを
演算増幅回路OP1により、抵抗R1とR2により決ま
る利得(R1+R2)/R2に従い電圧増幅し、前記約
3.5Vのような電圧を形成する。この電圧をボルテー
ジフォロワ形態の演算増幅回路OP2を通して出力させ
て上記電圧Vcvを得るものである。
FIG. 12 shows a power supply circuit for generating the operating voltage Vcv in the erase verify mode supplied to the sense amplifier SA and the address decoders XDCR and YDCR. This circuit is configured by using a known reference voltage generation circuit VREF that utilizes a silicon bandgap and operational amplifier circuits OP1 and OP2. That is, the reference voltage VR formed by the reference voltage circuit VREF is voltage-amplified by the operational amplifier circuit OP1 according to the gain (R1 + R2) / R2 determined by the resistors R1 and R2 to form the voltage of about 3.5V. . The voltage Vcv is obtained by outputting this voltage through the operational amplifier circuit OP2 of the voltage follower type.

【0121】上記演算増幅回路OP1とOP2は、上記
自動消去モード設定信号AEにより活性化して上記電圧
Vcvを発生させる。これにより、他の動作モードのとき
には上記の電源回路での電流消費を行わないようにでき
るものである。なお、上記演算増幅回路OP2として、
その出力回路としてPチャンネルMOSFETとNチャ
ンネルMOSFETからなる出力回路を用いた場合、上
記信号AEにより演算増幅回路を非活性化する際、上記
信号AEにより、PチャンネルMOSFETをオン状態
にして、低電圧である電源電圧Vccを出力させる。この
構成を採ることによって、上記の電源回路に信号AEに
より電圧VccとVcvの切り換え機能を付加できるもので
ある。なお、上述した基準電圧発生回路VREFとして
は、例えば英国特許2081458Bに開示されている
ものが使用できる。
The operational amplifier circuits OP1 and OP2 are activated by the automatic erase mode setting signal AE to generate the voltage Vcv. As a result, it is possible to prevent current consumption in the power supply circuit in other operation modes. As the operational amplifier circuit OP2,
When an output circuit composed of a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET is used as the output circuit, when the operational amplifier circuit is deactivated by the signal AE, the P-channel MOSFET is turned on by the signal AE and a low voltage is applied. Power source voltage Vcc is output. By adopting this configuration, it is possible to add the function of switching the voltages Vcc and Vcv to the power supply circuit by the signal AE. As the reference voltage generation circuit VREF described above, for example, the one disclosed in British Patent 2081458B can be used.

【0122】上記の消去ベリファイ中の動作電圧は、フ
ラッシュEEPROMに対して読み出し動作が可能な下
限の電源電圧Vccmin にほゞ等しくなるようにするため
に、読み出しモードの時のフラッシュEEPROMにお
ける電源電圧Vccより低く設定することが望ましい。ま
た、ここでは図12に示すように、電源を内蔵すること
を想定したが、上記信号AEをフラッシュEEPROM
の外部に出力し、外部に設けらられたプログラマブル電
源をこの信号AEによって制御して、その電圧を本フラ
ッシュEEPROMのセンスアンプSAやアドレスデコ
ーダXDCR,YDCR等のように上記電圧Vcvが印加
されるべき回路に供給する構成としてもよい。ここで、
上述した下限電圧Vccmin とは、EEPROMを構成す
るメモリセルのうち、最も高いしきい値電圧を持つメモ
リセルから、その記憶情報の読み出しを可能とする最低
の電源電圧Vcc(EEPROMの外部端子Vccに印加さ
れる)を意味している。
In order to make the operating voltage during the erase verify almost equal to the lower limit power supply voltage Vccmin at which the read operation can be performed on the flash EEPROM, the power supply voltage Vcc in the flash EEPROM in the read mode is set. It is desirable to set it lower. Although it is assumed here that a power supply is built in as shown in FIG. 12, the signal AE is set to the flash EEPROM.
Of the programmable power supply provided outside is controlled by the signal AE, and the voltage Vcv is applied like the sense amplifier SA and the address decoders XDCR and YDCR of the main flash EEPROM. It may be configured to supply to a power circuit. here,
The above-mentioned lower limit voltage Vccmin is the lowest power supply voltage Vcc (the external terminal Vcc of the EEPROM that can read the stored information from the memory cell having the highest threshold voltage among the memory cells forming the EEPROM. Applied).

【0123】図23には、アドレスデコーダXDCR,
YDCRを構成する単位回路の回路図が示されている。
各アドレスデコーダは、複数の互いに同様な構成にされ
た単位回路によって構成されている。ただし、供給され
る内部アドレス信号の組み合わせが、各単位回路で異な
る。図23には、これらの単位回路の1個が実施例とし
て示されている。
FIG. 23 shows the address decoder XDCR,
A circuit diagram of a unit circuit forming the YDCR is shown.
Each address decoder is composed of a plurality of unit circuits having the same structure. However, the combination of the supplied internal address signals is different in each unit circuit. FIG. 23 shows one of these unit circuits as an embodiment.

【0124】同図において、UDGは単位デコーダ回路
であり、例えば内部アドレス信号ax(ay)とアドレ
スデコーダ活性化信号DEを受けるナンド回路によって
構成される。このナンド回路の出力信号は、図10に示
した回路と同様な構成のレベル変換回路に供給されてい
る。図23のレベル変換回路においては、図10におい
て高電圧Vppが供給されていたノードに対応するノード
に、上記タイミング制御回路CNTRから、高電圧Vp
p、電源電圧Vcc及び上記低電圧Vcvが選択的に供給さ
れる。これに対して、上記ナンド回路UDGには、定常
的に電源電圧Vccが供給される。
In the figure, UDG is a unit decoder circuit, and is constituted by, for example, a NAND circuit which receives the internal address signal ax (ay) and the address decoder activation signal DE. The output signal of the NAND circuit is supplied to the level conversion circuit having the same configuration as the circuit shown in FIG. In the level conversion circuit of FIG. 23, the high voltage Vp is supplied from the timing control circuit CNTR to the node corresponding to the node to which the high voltage Vpp was supplied in FIG.
p, the power supply voltage Vcc, and the low voltage Vcv are selectively supplied. On the other hand, the power supply voltage Vcc is constantly supplied to the NAND circuit UDG.

【0125】これにより、書き込み動作時あるいはプレ
ライト時に、アドレスバッファXADB(YADB)か
らの内部アドレス信号ax(ay)によって指示された
ワード線W(カラムスイッチMOSFETの選択線C
L)に対して、上記高電圧Vppと実質的に等しい電圧を
持つ選択信号を単位回路が出力する。また、読み出し動
作時には、内部アドレス信号ax(ay)によって指示
されたワード線W(選択線CL)に電源電圧Vccと実質
的に等しい電圧を持つ選択信号が出力される。消去ベリ
ファイモードにはアドレスバッファXADB(YAD
B)からの内部アドレス信号ax(ay)によって指示
されたワード線W(選択線CL)に対して、上記低電圧
Vcvと実質的に等しい電圧を持つ選択信号が出力され
る。
As a result, at the time of the write operation or the pre-write, the word line W (the selection line C of the column switch MOSFET C) designated by the internal address signal ax (ay) from the address buffer XADB (YADB).
L), the unit circuit outputs a selection signal having a voltage substantially equal to the high voltage Vpp. Further, during the read operation, a selection signal having a voltage substantially equal to the power supply voltage Vcc is output to the word line W (selection line CL) designated by the internal address signal ax (ay). In the erase verify mode, the address buffer XADB (YAD
A selection signal having a voltage substantially equal to the low voltage Vcv is output to the word line W (selection line CL) designated by the internal address signal ax (ay) from B).

【0126】消去動作のときには、活性化信号DEが上
述のようにロウレベルにされるため、全ての単位回路か
ら回路の接地電位Vssと実質的に等しい電圧が、ワード
線W(選択線CL)に供給される。なお、選択されない
ワード線W(選択線CL)には、回路の接地電位Vssに
従った電圧が供給される。また、上述したように、プレ
ライト時及び消去ベリファイ時には、外部アドレス信号
AX(AY)ではなくて、カウンタ回路によって形成さ
れた内部アドレス信号AXI(AYI)がアドレスバッ
ファXADB(YADB)に取り込まれ、これに対応し
た内部アドレス信号ax(ay)が形成される。
During the erase operation, since the activation signal DE is set to the low level as described above, the voltage substantially equal to the ground potential Vss of the circuit is applied to the word line W (selection line CL) from all the unit circuits. Supplied. A voltage according to the ground potential Vss of the circuit is supplied to the unselected word line W (selection line CL). Further, as described above, at the time of pre-write and erase verify, the internal address signal AXI (AYI) formed by the counter circuit is taken into the address buffer XADB (YADB) instead of the external address signal AX (AY), An internal address signal ax (ay) corresponding to this is formed.

【0127】図22には、データ入力バッファDIBの
一実施例を示す回路図が示されている。このデータ入力
バッファDIBは、外部入出力端子I/Oからのデータ
をメモリセルへ書き込む場合と、プレライト時にメモリ
セルへ予め定められたデータを書き込む場合とに共通に
使われる。書き込みモードの場合、前記表1,表2から
理解できるように書き込みモード信号wpはハイレベル
にされ、プレライトパルスPPはロウレベルにされる。
そのため、外部入出力端子I/Oに供給されたデータ
は、2個のノア回路を介してインバータの入力ノードに
伝えられる。入力ノードに伝えられたデータは、インバ
ータによって位相反転された後、互いに直列接続された
1個のPチャンネルMOSFET、2個のNチャンネル
MOSFETからなるバイアス回路に供給される。
FIG. 22 is a circuit diagram showing an embodiment of the data input buffer DIB. The data input buffer DIB is commonly used when writing data from the external input / output terminal I / O to the memory cell and when writing predetermined data to the memory cell during prewriting. In the write mode, as can be understood from Tables 1 and 2, the write mode signal wp is set to the high level and the prewrite pulse PP is set to the low level.
Therefore, the data supplied to the external input / output terminal I / O is transmitted to the input node of the inverter via the two NOR circuits. The data transmitted to the input node is inverted in phase by an inverter and then supplied to a bias circuit composed of one P-channel MOSFET and two N-channel MOSFETs connected in series.

【0128】このバイアス回路によって所定のレベルに
変換された上記データは、書き込み用のPチャンネルM
OSFETQPIのゲートに供給される。この書き込み
用のPチャンネルMOSFETQPIは、所定のバイア
ス電圧がそのゲートに供給されたMOSFETQL,上
述したMOSFETQ18を介してコモンデータ線CD
に結合され、更に選択されたデータ線を介して書き込み
が行われるべきメモリセル(記憶トランジスタ)のドレ
インに結合される。上記PチャンネルMOSFETQP
Iは、書き込みべきデータに従った電圧をメモリセルの
ドレインに供給する。これによって、メモリセルへのデ
ータの書き込みが行われる。ところが、メモリセルの記
憶トランジスタのしきい値電圧が負となってしまうと、
上記MOSFETQL等を流れる電流Iwが高くなり、
上記MOSFETQL等における電圧降下が大きくなっ
て、前述したように充分な書き込みが行えなくなってし
まう。これに対して、本実施例によれば、しきい値電圧
が負になるのを防ぐことができるため、電流Iwが高く
なるのを防ぐことができ、確実なデータの書き込みが可
能となる。
The above data converted to a predetermined level by this bias circuit is the P channel M for writing.
It is supplied to the gate of OSFET QPI. This P channel MOSFET QPI for writing uses the common data line CD through the MOSFET QL whose gate is supplied with a predetermined bias voltage and the above-mentioned MOSFET Q18.
And to the drain of the memory cell (memory transistor) to be written via the selected data line. The P channel MOSFET QP
I supplies a voltage according to the data to be written to the drain of the memory cell. As a result, data is written in the memory cell. However, if the threshold voltage of the memory transistor of the memory cell becomes negative,
The current Iw flowing through the MOSFET QL or the like becomes high,
As the voltage drop in the MOSFET QL and the like becomes large, sufficient writing cannot be performed as described above. On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to prevent the threshold voltage from becoming negative, so that it is possible to prevent the current Iw from becoming high, and it is possible to reliably write data.

【0129】なお、プレライト動作の際には、上記信号
wpがロウレベルとなるため、外部入出力端子I/Oか
らのデータは取り込まれない。そのかわりに、プレライ
トパルスPPを書き込みデータとした書き込みが行われ
る。
During the pre-write operation, since the signal wp is at low level, the data from the external input / output terminal I / O is not taken in. Instead, writing is performed using the pre-write pulse PP as write data.

【0130】図21には、以上述べてきた自動消去モー
ドにおける外部入力信号と、外部出力信号とに着目した
タイミングチャートが示されている。時刻t1において
イレーズイネーブル信号EEBがハイレベルからロウレ
ベルに変化すると、フラッシュEEPROMの内部に設
けられたラッチが働き、自動消去モードとに入る。以
後、時刻t4において消去が終了するまでフラッシュE
EPROMは、データポーリングの要求を示す外部信号
の組み合わせ以外は外部信号を受け付けない。
FIG. 21 is a timing chart focusing on the external input signal and the external output signal in the automatic erase mode described above. When the erase enable signal EEB changes from the high level to the low level at time t1, the latch provided inside the flash EEPROM operates to enter the automatic erase mode. After that, the flash E is erased until the erase is completed at time t4
The EPROM does not accept any external signal other than a combination of external signals indicating a data polling request.

【0131】イレーズイネーブル信号EEBを内部で決
まるある一定時間以上ロウレベルに保った後は、CE
B,OEB,WEB,EEBの外部制御信号はいかなる
組み合わせであっても構わない。本実施例の自動消去モ
ードにおいては、このイレーズイネーブル信号EEBの
ロウレベルの期間において、消去が行われるのではな
い。そのため、上述した一定時間は、上記図3に示した
ラッチ回路を所定の状態にセットするため等に必要とさ
れるものであり、メモリセルの消去に要する時間よりも
充分短くて済むものである。また、外部アドレス信号に
ついては、この図に記載されていないが、内部に取り込
まれないため、いかなる組み合わせであっても構わな
い。
After the erase enable signal EEB is kept at the low level for a certain fixed time determined internally, the CE
The external control signals of B, OEB, WEB and EEB may be in any combination. In the automatic erase mode of this embodiment, the erase is not performed during the low level period of the erase enable signal EEB. Therefore, the above-mentioned fixed time is required for setting the latch circuit shown in FIG. 3 to a predetermined state, etc., and is sufficiently shorter than the time required for erasing the memory cell. Further, the external address signal is not described in this figure, but since it is not taken in internally, any combination may be used.

【0132】同図には、時刻t2でデータポーリングモ
ードに入る例が示されている。内部の信号遅延で決まる
時刻t3にデータポーリング信号が外部入出力端子I/
O7に現れる。時刻t3から時刻t4の間はまだ消去が
終了していないので出力はロウレベルである。消去が時
刻t4に終了するとハイレベルに変化して、フラッシュ
EEPROMの外部から消去の終了を検出できる。な
お、自動消去モードの時、外部入出力端子I/O0〜I
/O6は、フローティング状態にされている。外部入出
力端子I/O7もポーリングモードを除いて、自動消去
モードのときにはフローティング状態とされている。
The figure shows an example of entering the data polling mode at time t2. At time t3 determined by the internal signal delay, the data polling signal is transmitted to the external input / output terminal I /
Appears at O7. From time t3 to time t4, the erase is not completed yet, so the output is low level. When erasing ends at time t4, the level changes to high, and the end of erasing can be detected from outside the flash EEPROM. In the automatic erase mode, external input / output terminals I / O0-I
/ O6 is in a floating state. The external input / output terminal I / O7 is also in a floating state in the automatic erase mode except for the polling mode.

【0133】図24には、メモリセルの記憶情報を消去
する際に、外部から供給されるイレーズイネーブル信号
EEの波形図が示されている。図24(A)には、上述
した自動消去モードの際のイレーズイネーブル信号EE
Bの波形図が示されている。また、図24(B)は、消
去動作とベリファイ動作とを外部から指示する場合のイ
レーズイネーブル信号EEBの波形を示し、図24
(C)は、単に記憶情報の消去を外部からイレーズイネ
ーブル信号EEBによって指示する場合の波形を示して
いる。これらの波形は、いずれも一括消去の場合を示し
ている。
FIG. 24 is a waveform diagram of the erase enable signal EE supplied from the outside when the stored information in the memory cell is erased. FIG. 24A shows the erase enable signal EE in the above-mentioned automatic erase mode.
The waveform diagram of B is shown. FIG. 24B shows the waveform of the erase enable signal EEB when an erase operation and a verify operation are instructed from the outside.
(C) shows a waveform in the case where the erase enable signal EEB is instructed from the outside to simply erase the stored information. All of these waveforms show the case of batch erasing.

【0134】図24(B)では、上記信号EEBがロウ
レベルにされている期間EO(例えば10ms)におい
て、実際にメモリセル(例えば1バイト)の消去動作が
行われ、上記信号EEBがハイレベルされている期間V
Oにおいて、実際にメモリセル(1バイト)からの読み
出し動作を伴うベリファイ動作が行われる。また、図2
4(C)においては、信号EEBがロウレベルにされて
いる期間EO’(例えば1秒)において、チップ上のす
べてのメモリセルに対して実際に消去の動作が行われ
る。
In FIG. 24B, during a period EO (for example, 10 ms) in which the signal EEB is at a low level, a memory cell (for example, 1 byte) is actually erased and the signal EEB is set to a high level. Period V
At O, the verify operation accompanied by the read operation from the memory cell (1 byte) is actually performed. Also, FIG.
4C, the erase operation is actually performed on all the memory cells on the chip during the period EO ′ (for example, 1 second) in which the signal EEB is at the low level.

【0135】これに対して、上記した自動消去モードで
は、図3に示したラッチ回路等を所定状態にセットする
だけの時間、上記信号EEBがロウレベルにされていれ
ば良い。そのため、上記イレーズイネーブル信号EEB
をロウレベルに保持しておく時間は、図24(B),
(C)に示したものに比べて短くてよく、例えば50ns
程度でよい。これは、自動消去モードの場合、イレーズ
イネーブル信号EEBのロウレベルの期間において、メ
モリセルに対する実際の消去の動作が実行されるもので
はないためである。
On the other hand, in the above-mentioned automatic erase mode, it is sufficient that the signal EEB is set to the low level for a time sufficient to set the latch circuit and the like shown in FIG. 3 to a predetermined state. Therefore, the erase enable signal EEB
Is held at a low level for the time period shown in FIG.
It may be shorter than that shown in (C), for example, 50 ns
The degree is enough. This is because in the automatic erase mode, the actual erase operation for the memory cell is not executed during the low level period of the erase enable signal EEB.

【0136】なお、本実施例においては、主に自動消去
モードのための内部の構成を述べたが、図24(B),
(C)に示されている消去モードも合わせて実行できる
ようにしてもよい。
In this embodiment, the internal structure mainly for the automatic erasing mode has been described.
The erase mode shown in (C) may also be executed.

【0137】図24(D)及び図24(E)には、読み
出しサイクルの際の、外部アドレス信号AX,AY及び
外部入出力端子I/Oの出力信号とが示されている。読
み出しモードにするには、前記表1,表2に示されてい
るように各外部信号を設定する必要があるが、同図は、
上述のように外部アドレス信号と出力信号とが示されて
いる。例えば、スタンバイモードから所望のアドレスA
iを指示するような外部アドレス信号AX,AYをEE
PROMに与えることにより、そのアドレスAiに保持
されていたデータDiが外部入出力端子I/Oから出力
される。その後、再びEEPROMは、例えばスタンバ
イモードにされる。この読み出しサイクルにおいては、
メモリセルの選択動作、センスアンプの活性化等が行わ
れるため、そのサイクルタイムは、例えば100〜20
0ns程度必要とされる。
24D and 24E show the external address signals AX and AY and the output signal of the external input / output terminal I / O in the read cycle. To enter the read mode, it is necessary to set each external signal as shown in Tables 1 and 2 above.
The external address signal and the output signal are shown as described above. For example, from the standby mode to the desired address A
EE the external address signals AX and AY indicating i
By giving the data to the PROM, the data Di held at the address Ai is output from the external input / output terminal I / O. After that, the EEPROM is again set to the standby mode, for example. In this read cycle,
Since the memory cell selection operation and the sense amplifier activation are performed, the cycle time is, for example, 100 to 20.
About 0 ns is required.

【0138】これに対して、図24(A)に示した消去
モードでは、イレーズイネーブル信号EEBのパルス幅
が、上述のように50ns程度と短くてよい。そのため、
後で図14,図15を用いて述べるが、EEPROMを
制御する装置(CPU等)が長い時間、EEPROMの
イレーズ動作に専有されてしまうのを防ぐことができ
る。このイレーズイネーブル信号EEB〔図24
(A)〕のパルス幅は、実際にメモリセルの消去を行う
のに必要とされる時間よりも短くてよい。これは、前述
のように、このイレーズイネーブル信号EEBによっ
て、実際の消去動作が行われるのではなく、EEPRO
Mに対して消去動作の指示が行われるためである。
On the other hand, in the erase mode shown in FIG. 24A, the pulse width of the erase enable signal EEB may be as short as about 50 ns as described above. for that reason,
As will be described later with reference to FIGS. 14 and 15, it is possible to prevent a device (CPU or the like) for controlling the EEPROM from being exclusively used for the erase operation of the EEPROM for a long time. This erase enable signal EEB [Fig.
The pulse width of (A)] may be shorter than the time required to actually erase the memory cell. This is because, as described above, the erase enable signal EEB does not cause the actual erase operation, but EEPRO.
This is because the erase operation is instructed to M.

【0139】この実施例においては、消去ベリファイを
全てのアドレスについて行う構成としてが、本発明はこ
れに限定されるものでない。要求される消去後のしきい
値電圧の制御の程度により変えても構わない。例えば、
1つのデータ線のみをベリファイしたり、極端な場合に
は1つの代表的ビット(メモリセル)のみをベリファイ
するものであってもよい。上記ベリファイ用電源電圧V
cvを要求される読み出し可能な下限電圧Vccmin より十
分低く設定できる場合にはこのような方法であっても通
常十分な読み出し可能な下限電源電圧Vccmin を確保で
きる。なお、図5において、PSTOPはテストのため
の信号である。
In this embodiment, the erase verify is performed for all addresses, but the present invention is not limited to this. It may be changed depending on the required degree of control of the threshold voltage after erasing. For example,
It is also possible to verify only one data line or, in an extreme case, only one representative bit (memory cell). Power supply voltage for verification V
When cv can be set sufficiently lower than the required readable lower limit voltage Vccmin, even with such a method, a sufficiently readable lower limit power source voltage Vccmin can be normally secured. In FIG. 5, PSTOP is a test signal.

【0140】図13には、この発明が適用されるEEP
ROMの他の実施例の回路図が示されている。この実施
例においても、前記図1の実施例と同様に、1つのメモ
リアレイと、それに対応する周辺回路のみが示されてい
る。全体については、前記図20を参照されたい。
FIG. 13 shows an EEP to which the present invention is applied.
A circuit diagram of another embodiment of a ROM is shown. Also in this embodiment, similarly to the embodiment of FIG. 1, only one memory array and its corresponding peripheral circuit are shown. For the whole, see FIG. 20 above.

【0141】この実施例のEEPROMのメモリセル
は、前記実施例のように電気的消去をソース領域側で行
うものに代えて、ドレイン領域側で行うようにしたもの
である。すなわち、この実施例では、メモリアレイM−
ARYのソース線CSは回路の接地電位点Vssに固定的
に接続される。
In the memory cell of the EEPROM of this embodiment, the electric erase is performed on the drain region side instead of the one on the source region side as in the previous embodiment. That is, in this embodiment, the memory array M-
The ARY source line CS is fixedly connected to the ground potential point Vss of the circuit.

【0142】消去回路ERCと、それによりスイッチ制
御される前記PチャンネルMOSFETQ17とNチャ
ンネルMOSFETQ10の出力ノードは、共通データ
線CDにPチャンネル型のスイッチMOSFETQ25
を介して接続される。スイッチMOSFETQ25は、
そのゲートに前記のような消去パルスEPBが印加され
る。これにより、スイッチMOSFETQ25は、消去
パルスEPBがロウレベルにされる期間だけオン状態に
なり、消去パルスEPBのロウレベルに基づいてオン状
態にされるPチャンネルMOSFETQ17を介して出
力される高電圧Vppを共通データ線CDに伝える。ま
た、アドレスデコーダYDCRは、メモリアレイM−A
RY内の全メモリセルの一括消去を行うために、上記共
通データ線CDの高電圧Vppをデータ線に伝えるよう、
例えば上記消去パルスEPBに応答して、全てのカラム
スイッチMOSFETQ7〜Q9をオン状態にする。
The erase circuit ERC and the output nodes of the P-channel MOSFET Q17 and the N-channel MOSFET Q10 which are switch-controlled by the erase circuit ERC are connected to the common data line CD by a P-channel type switch MOSFET Q25.
Connected via. The switch MOSFET Q25 is
The erase pulse EPB as described above is applied to the gate. As a result, the switch MOSFET Q25 is turned on only during the period when the erase pulse EPB is set to the low level, and the high voltage Vpp output via the P-channel MOSFET Q17 which is turned on based on the low level of the erase pulse EPB is used as the common data. Tell the line CD. Further, the address decoder YDCR is a memory array M-A.
In order to collectively erase all the memory cells in the RY, the high voltage Vpp of the common data line CD is transmitted to the data line,
For example, in response to the erase pulse EPB, all the column switch MOSFETs Q7 to Q9 are turned on.

【0143】この構成に代え、カラムデコーダYDCR
を内部又は外部のアドレスに従った選択信号を形成する
ようにすれば、データ線の単位での消去が可能になる。
したがって、この実施例のEEPROMでは、消去動作
のときのアドレスデコーダYDCRの制御が、前記図1
の実施例と異なるものとなる。他の部分については、前
記図1と同じため、図1を参照されたい。
Instead of this configuration, the column decoder YDCR
By forming a selection signal according to the internal or external address, it becomes possible to erase in units of data lines.
Therefore, in the EEPROM of this embodiment, the control of the address decoder YDCR at the time of erase operation is the same as that shown in FIG.
The present embodiment is different from the embodiment. Since other parts are the same as those in FIG. 1, refer to FIG.

【0144】図14には、この発明に係るフラッシュ
(FLASH)EEPROMを用いたマイクロコンピュ
ータシステムの一実施例のブロック図が示されている。
この実施例のマイクロコンピュータシステムは、マイク
ロプロセッサCPUを中心として、プログラム等が格納
されたROM(リード・オンリー・メモリ)、主メモリ
装置として用いられるRAM(ランダム・アクセス・メ
モリ)、入出力ポートI/OPORT、この発明に係る
前記一括消去型EEPROM、制御回路CONTROL
LERを介して接続されるモニターとして液晶表示装置
又はCRT(陰極線管)がアドレスバスADDRES
S、データバスDATAと、例示的に示され制御信号C
ONTROLを伝える制御バスとによって相互に接続さ
れてなる。
FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of a microcomputer system using a flash (FLASH) EEPROM according to the present invention.
The microcomputer system of this embodiment is mainly composed of a microprocessor CPU, a ROM (read only memory) in which programs and the like are stored, a RAM (random access memory) used as a main memory device, and an input / output port I. / OPORT, the batch erase type EEPROM according to the present invention, and a control circuit CONTROL
A liquid crystal display device or a CRT (cathode ray tube) as a monitor connected via the LER is an address bus ADDRES.
S, data bus DATA, and exemplary control signal C
They are connected to each other by a control bus for transmitting ONTROL.

【0145】この実施例では、上記表示装置LCDやC
RTの動作に必要な12V系電源RGUを、上記EEP
ROMの高電圧Vppとしても利用する。このため、この
実施例では、電源RGUはマイクロプロセッサCPUか
らの制御信号によって、読み出し動作のときに端子Vpp
をVccのような5Vに切り換える機能が付加される。ま
た、図15には、マイクロプロセッサCPUとEEPR
OMに着目した各信号の接続関係が示されている。
In this embodiment, the display device LCD or C is used.
The 12V power supply RGU necessary for RT operation is set to the above EEP
It is also used as the high voltage Vpp of the ROM. Therefore, in this embodiment, the power supply RGU is controlled by the control signal from the microprocessor CPU so that the terminal Vpp can be operated during the read operation.
Is added to 5V like Vcc. Further, FIG. 15 shows a microprocessor CPU and EEPR.
The connection relationship of each signal focusing on the OM is shown.

【0146】EEPROMのチップイネーブル端子CE
Bには、システムアドレスのうちEEPROMに割り当
てられたアドレス空間を示すアドレス信号をデコーダ回
路DECに供給し、チップイネーブル信号CEBを発生
させる。また、タイミング制御回路TCは、マイクロプ
ロセッサCPUからのR/W(リード/ライト)信号、
DSB(データストローブ)信号及びWAIT(ウエイ
ト)信号を受け、出力イネーブル信号OEB、ライトイ
ネーブル信号WEB及びイレーズイネーブル信号EEB
を発生させる。なお、マイクロプロセッサCPUのデー
タ端子は、データバスを介してEEPROMの外部入出
力端子I/O0〜I/O7に結合され、マイクロプロセ
ッサCPUのアドレス端子は一部を除いてアドレスバス
を介してEEPROMの外部アドレス端子AX,AYに
結合されている。
EEPROM chip enable terminal CE
In B, an address signal indicating an address space assigned to the EEPROM in the system address is supplied to the decoder circuit DEC to generate a chip enable signal CEB. Further, the timing control circuit TC is provided with an R / W (read / write) signal from the microprocessor CPU,
It receives a DSB (data strobe) signal and a WAIT (wait) signal, and outputs an output enable signal OEB, a write enable signal WEB, and an erase enable signal EEB.
Generate. The data terminal of the microprocessor CPU is coupled to the external input / output terminals I / O0 to I / O7 of the EEPROM via the data bus, and the address terminal of the microprocessor CPU is, except for a part thereof, the EEPROM via the address bus. Of the external address terminals AX and AY.

【0147】この実施例のマイクロコンピュータシステ
ムでは、EEPROMが前記のような自動消去機能を持
つものであるため、マイクロプロセッサCPUは、EE
PROMをアドレス指定して信号CEBを発生させると
ともに上記信号R/W、DSB及びWAITの組み合わ
せにより、図21に示したような消去モードを指定する
信号OEB、WEB及び信号EEBを発生させる。この
後は、EEPROMが前記のように内部で自動的な消去
モードに入る。EEPROMが消去モードに入ると、前
記のようにアドレス端子、データ端子及び全コントロー
ル端子がフリーになり、マイクロプロセッサCPUか
ら、EEPROMが電気的に分離される。したがって、
マイクロプロセッサCPUは、EEPROMに対しては
消去モードを指示するだけで、その後はシステムバスを
用いて他のメモリ装置ROMやRAM、あるいは入出力
ポートとの間で情報の授受を伴うデータ処理を実行する
ことができる。
In the microcomputer system of this embodiment, since the EEPROM has the automatic erasing function as described above, the microprocessor CPU is
The PROM is addressed to generate the signal CEB, and the signals OEB, WEB and EEB for designating the erase mode as shown in FIG. 21 are generated by the combination of the signals R / W, DSB and WAIT. After this, the EEPROM enters the automatic erase mode internally as described above. When the EEPROM enters the erase mode, the address terminals, data terminals and all control terminals become free as described above, and the EEPROM is electrically separated from the microprocessor CPU. Therefore,
The microprocessor CPU simply instructs the erase mode to the EEPROM, and thereafter executes the data processing involving the exchange of information with another memory device ROM or RAM or the input / output port using the system bus. can do.

【0148】これにより、システムのスループットを犠
牲にすることなく、一括消去型のEEPROMを、フル
ファンクション(バイト毎の書き換え可能)のEEPR
OMと同様にシステムに実装したままの状態での消去が
可能になる。マイクロプロセッサCPUは、上記のよう
な消去モードの指示をした後は、適当な時間間隔で上記
EEPROMに対して前記データポーリングモードを指
定して、データバスのうちの端子I/O7のレベルがロ
ウレベルかハイレベルかの判定を行い消去動作の終了の
有無を判定し、消去が完了しEEPROMに書き込むべ
きデータが存在するなら書き込みを指示するものであ
る。
As a result, the batch erasable type EEPROM can be used as a full function (byte rewritable) EEPROM without sacrificing system throughput.
As with the OM, it is possible to erase the card as it is mounted in the system. After instructing the erase mode as described above, the microprocessor CPU designates the data polling mode to the EEPROM at appropriate time intervals so that the level of the terminal I / O7 of the data bus becomes low level. It is determined whether the erasing operation is completed or not by judging whether the erasing operation is completed or not, and if the erasing is completed and there is data to be written in the EEPROM, the writing is instructed.

【0149】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すわなち、 (1) 電気的に消去可能にされた不揮発性記憶素子が
マトリック配置されてなるメモリアレイを具備するEE
PROMに、外部からの消去動作の指示に従って消去動
作を行った後に対応するメモリセルを少なくとも1回の
読み出し動作を行い、その読み出し情報に基づいて消去
動作の継続,停止の制御を行う消去制御回路を内蔵させ
ることにより、EEPROM自身が消去確認機能、すな
わち、読み出しを伴う上記自動消去機能を持つため、マ
イクロプロセッサに負担をかけることなくそれをシステ
ムに置いたままでの消去動作が可能になるという効果が
得られる。
The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) EE including a memory array in which electrically erasable nonvolatile memory elements are arranged in a matrix
An erase control circuit for performing a read operation on the corresponding memory cell at least once after performing the erase operation on the PROM in accordance with an erase operation instruction from the outside, and controlling the continuation or stop of the erase operation based on the read information. Since the EEPROM itself has an erase confirmation function, that is, the above-mentioned automatic erase function accompanied by reading, by incorporating the above, it becomes possible to perform the erase operation while placing it in the system without burdening the microprocessor. Is obtained.

【0150】(2) 上記消去制御回路として、上記の
消去動作に先立って全メモリセルに対して書き込みを行
うというプレライト機能を付加することによって、未書
き込みのメモリセルが消去動作の実行によって負のしき
い値電圧を持つようにされることが防止できるという効
果が得られる。
(2) By adding a pre-write function of writing to all memory cells prior to the above-mentioned erase operation as the erase control circuit, unwritten memory cells become negative by executing the erase operation. It is possible to obtain an effect that it is possible to prevent the threshold voltage of V from being set.

【0151】(3) 上記メモリセルとして、フローテ
ィングゲートとコントロールゲートとの2層ゲート構造
を持つMOSFETであり、フローティングゲートに蓄
積された情報電荷をトンネル現象を利用してソース、ド
レイン又はウェルに引き抜くことによって電気的消去が
行われるものであるものとすることにより、メモリセル
の占有面積が小さくなり、大記憶容量化が可能になると
いう効果が得られる。
(3) The memory cell is a MOSFET having a two-layer gate structure of a floating gate and a control gate, and information charges accumulated in the floating gate are extracted to a source, a drain or a well by utilizing a tunnel phenomenon. As a result, electrical erasing is performed, so that the area occupied by the memory cell is reduced, and an effect that a large storage capacity can be achieved is obtained.

【0152】(4) 上記メモリアレイを構成するメモ
リセルは、メモリアレイ全体又はその一部のメモリセル
群のソース,ドレインが共通化され、共通化されたメモ
リセル毎に一括して電気的消去動作が行われるものとす
ることによって、上記のようにメモリセルの小型化が図
られるという効果が得られる。
(4) In the memory cells constituting the memory array, the sources and drains of the entire memory array or a part of the memory cell group are made common, and the common memory cells are collectively electrically erased. By performing the operation, the effect of miniaturizing the memory cell can be obtained as described above.

【0153】(5) 上記消去制御回路として、メモリ
セルを順次選択するためのアドレス発生回路を設けるこ
とにより、全メモリセルに対する前記プレライト及び消
去確認のためのベリファイを実施することができるとい
う効果が得られる。
(5) By providing an address generation circuit for sequentially selecting memory cells as the erase control circuit, it is possible to carry out the pre-write and verify for erase confirmation for all memory cells. Is obtained.

【0154】(6) 上記消去の継続,停止の制御のた
めのメモリセルのベリファイ時に、コントロールゲート
に伝えられるワード線の選択電位を低電圧Vccより低い
読み出し可能な下限電圧Vccmin に相当する約3.5V
のような低い電圧Vcvに設定して行うことによって、必
要十分な消去を保証することができるという効果が得ら
れる。
(6) At the time of verifying the memory cell for controlling the continuation and stop of the erasure, the selection potential of the word line transmitted to the control gate is about 3 which is lower than the low voltage Vcc and corresponds to the readable lower limit voltage Vccmin. .5V
By setting the voltage to such a low voltage Vcv as described above, it is possible to obtain the effect that necessary and sufficient erase can be guaranteed.

【0155】(7) 上記ワード線の選択電位を比較的
低い電圧Vcvに発生させる電源回路として、基準電圧発
生回路で形成された基準電圧を受け、利得設定用抵抗素
子に基づいて所望の出力電圧に変換する第1の演算増幅
回路と、この第1の演算増幅回路の出力信号を受けて出
力電圧を形成するボルティージフォロワ形態の第2の演
算増幅回路の出力端子から得ることにより、素子プロセ
スのバラツキの影響を受けることなく任意の設定された
所望電圧を高精度で得ることができるという効果が得ら
れる。
(7) As a power supply circuit for generating the selection potential of the word line to a relatively low voltage Vcv, it receives a reference voltage formed by a reference voltage generation circuit and receives a desired output voltage based on the gain setting resistance element. A first operational amplifier circuit for converting into a first operational amplifier circuit and an output terminal of a second operational amplifier circuit in the form of a voltage follower that receives the output signal of the first operational amplifier circuit and forms an output voltage It is possible to obtain an effect that an arbitrarily set desired voltage can be obtained with high accuracy without being affected by the variation of.

【0156】(8) 上記EEPROMに外部からの指
示に従い消去動作の継続,停止等の内部状態を外部へ出
力させるというデータポーリング機能を持たせることに
より、マイクロプロセッサによるメモリ管理が簡便にな
るという効果が得られる。
(8) By providing the EEPROM with a data polling function of outputting an internal state such as continuation or stop of the erase operation to the outside according to an instruction from the outside, the effect that the memory management by the microprocessor is simplified Is obtained.

【0157】(9) 上記EEPROMをマイクロコン
ピュータに実装し、上記マイクロプロセッサからの消去
指示に従いマイクロプロセッサとは、電気的に切り離さ
れた状態で内部の消去制御回路により自動的に消去動作
を行うようにすることによって、マイクロコンピュータ
システムのスループットを犠牲にすることなく、EEP
ROMの消去をオンボード状態での実行することができ
るという効果が得られる。
(9) The EEPROM is mounted in a microcomputer, and an erase operation is automatically performed by an internal erase control circuit in an electrically disconnected state from the microprocessor according to an erase instruction from the microprocessor. To enable the EEP without sacrificing the throughput of the microcomputer system.
The effect that the erasing of the ROM can be executed in the on-board state is obtained.

【0158】(10) 1つのゲート信号線(ワード
線)と1つのドレイン信号線(データ線)により選択さ
れる、電気的に消去可能にされた不揮発性記憶素子がマ
トリックス配置されてなるメモリアレイを有し、外部か
らの消去の指示に従って消去動作を開始し、その後は外
部からのアドレス信号、入力データ、制御信号によら
ず、自動的に消去が行われ、該消去が完了した後外部か
らのアドレス信号、入力データ、制御信号により所望の
動作が可能となる半導体不揮発性記憶装置が得られる。
(10) A memory array in which electrically erasable nonvolatile memory elements are arranged in a matrix and are selected by one gate signal line (word line) and one drain signal line (data line). The erase operation is started according to an erase instruction from the outside, and thereafter, the erase operation is automatically performed regardless of the address signal, input data, or control signal from the outside, and after the erase is completed, the It is possible to obtain a semiconductor nonvolatile memory device capable of performing a desired operation by the address signal, the input data, and the control signal.

【0159】(11) 1つのゲート信号線(ワード
線)と1つのドレイン信号線(データ線)により選択さ
れる、電気的に消去可能にされた不揮発性記憶素子がマ
トリックス配置されてなるメモリアレイを有し、外部か
らの消去の指示に従って消去動作を開始、その後は外部
からのアドレス信号、入力データ、制御信号によらず、
自動的に消去が行われ、該消去が完了した後外部からの
アドレス信号、入力データ、制御信号により所望の動作
が可能となる半導体不揮発性記憶装置と、所定の情報処
理機能を持つマイクロプロセッサと、上記半導体不揮発
性記憶装置とマイクロプロセッサとを接続するシステム
バスとを含み、半導体不揮発性記憶装置は上記マイクロ
プロセッサからの消去指示に従いマイクロプロセッサと
は電気的に切り離された状態で内部の消去制御回路によ
り自動的に消去動作を行う情報処理システムが得られ
る。
(11) A memory array in which electrically erasable non-volatile memory elements selected by one gate signal line (word line) and one drain signal line (data line) are arranged in a matrix. The erase operation is started in accordance with an erase instruction from the outside, and thereafter, regardless of the external address signal, input data, or control signal,
A semiconductor non-volatile memory device that is automatically erased and that can perform a desired operation by an external address signal, input data, or control signal after the erase is completed; and a microprocessor having a predetermined information processing function. An internal erase control including a system bus connecting the semiconductor nonvolatile memory device and a microprocessor, the semiconductor nonvolatile memory device being electrically disconnected from the microprocessor according to an erase instruction from the microprocessor. An information processing system that automatically performs an erase operation by the circuit is obtained.

【0160】(12) 行及び列からなる、マトリック
ス状に配置されてなる、電気的に書き込み、消去可能な
不揮発性メモリであり、該消去において、読み出しサイ
クル期間以下の単一パルスを入力することにより消去を
開始し、その後は外部からのアドレス、データ、制御信
号の入力に拘らず自動的に消去を行い、該消去が終了後
に、外部からのアドレス、データ、制御信号を受け付け
る半導体不揮発性記憶装置が得られる。
(12) A non-volatile memory that is electrically writable and erasable and is arranged in a matrix with rows and columns, and a single pulse of a read cycle period or less is input in the erasing. Erase is started by the following, and after that, it is automatically erased regardless of the input of address, data and control signal from the outside, and after the erase is completed, the semiconductor nonvolatile memory which receives the address, data and control signal from the outside The device is obtained.

【0161】(13) 行及び列からなる、マトリック
ス状に配置されてなる、電気的に書き込み、消去可能な
不揮発性メモリを含み、マイクロプロセッサとシステム
バスにより接続された情報処理システムにおいて、該消
去において、読み出しサイクル期間以下の単一パルスを
入力することにより消去を開始し、その後はシステムバ
スからのアドレス、データ、制御信号に拘らず自動的に
消去を行い、該消去が終了後に、システムバスからの信
号を受け付ける半導体不揮発性記憶装置を含む情報処理
システムが得られる。
(13) In an information processing system including electrically erasable and erasable nonvolatile memory arranged in a matrix with rows and columns, the erasing is performed in an information processing system connected to a microprocessor by a system bus. In, the erase is started by inputting a single pulse of the read cycle period or less, and thereafter, the erase is automatically performed regardless of the address, data and control signals from the system bus. An information processing system including a semiconductor nonvolatile memory device that receives a signal from the device can be obtained.

【0162】(14) メモリセルのうち、最も低いし
きい値電圧を持つメモリセルが消去動作によって、負の
しきい値電圧を持つようになるのを防ぐとともに、最も
高いしきい値電圧を持つメモリセルが消去動作によって
下限電圧Vccmin で読み出し可能なしきい値電圧を持つ
ように、内部の消去制御回路によってEEPROMの消
去動作が自動的に制御されるという効果が得られる。
(14) Among the memory cells, the memory cell having the lowest threshold voltage is prevented from having a negative threshold voltage by the erase operation and has the highest threshold voltage. The erase operation of the EEPROM is automatically controlled by the internal erase control circuit so that the memory cell has a threshold voltage that can be read at the lower limit voltage Vccmin by the erase operation.

【0163】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、この発明は上記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、
図4の信号FAILやERは、外部に出力させる機能を
持たせてもよい。この場合外部端子数の増加を防ぐため
に、前記データポーリング機能を利用して出力させるこ
とが望ましい。例えば、データ入出力端子I/O5とI
/O6を、図11のデータ入出力端子I/O7に対応し
たデータ出力回路と同様の回路として、信号ESが供給
されるゲートに信号FAIL,ERを対応させればよ
い。このように他の内部の動作シーケンスを示す信号も
必要に応じて外部に出力させるようにしてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example,
The signals FAIL and ER in FIG. 4 may have a function of outputting them to the outside. In this case, in order to prevent an increase in the number of external terminals, it is desirable to use the data polling function to output. For example, data input / output terminals I / O5 and I
/ O6 is a circuit similar to the data output circuit corresponding to the data input / output terminal I / O7 in FIG. 11, and the signals FAIL and ER may be associated with the gate to which the signal ES is supplied. As described above, other signals indicating the internal operation sequence may be output to the outside as needed.

【0164】メモリアレイM−ARYの消去は、ソース
線とワード線とをそれぞれ分割して、その組み合わせに
より消去すべきメモリブロックを指定するものであって
もよい。メモリセルを構成する記憶トランジスタとして
は、EPROMに用いられるスタックドゲート構造のM
OSトランジスタの他、書き込み動作もトンネル現象を
用いるFLOTOX型の記憶トランジスタを用いるもの
であってもよい。
The memory array M-ARY may be erased by dividing the source line and the word line and designating the memory block to be erased by the combination. As a memory transistor forming a memory cell, a stacked gate structure M used in EPROM is used.
In addition to the OS transistor, a FLOTOX type memory transistor that uses a tunnel phenomenon for the writing operation may be used.

【0165】前記実施例においては、図16に示した1
個の記憶トランジスタを1個のメモリセルとして使って
いたが、図18に示した1個の記憶トランジスタ(この
場合、実質的に2個のトランジスタを1個の記憶トラン
ジスタとみなす)を1個のメモリセルとして使ってもよ
い。すなわち、本発明は、図19(A)に示した1個の
記憶トランジスタを1メモリセルとして使うEEPRO
Mに特に適している。しかしながら、図19(B)に示
したようなメモリセル(1メモリセルが2個のトランジ
スタにより構成され、2本のワード線と1本のデータ線
によって規定される)を有するEEPROMにも適用で
きる。
In the above embodiment, the number 1 shown in FIG.
Although one memory transistor is used as one memory cell, one memory transistor shown in FIG. 18 (in this case, substantially two transistors are regarded as one memory transistor) is used as one memory cell. It may be used as a memory cell. That is, according to the present invention, EEPRO using one memory transistor shown in FIG. 19A as one memory cell
Particularly suitable for M. However, it can also be applied to an EEPROM having a memory cell as shown in FIG. 19B (one memory cell is composed of two transistors and defined by two word lines and one data line). .

【0166】書き込み/消去用の高電圧Vppは、外部か
ら供給される高電圧を用いるものに限定されない。すな
わち、書き込み/消去時に流れる電流が小さいならば、
EEPROMの内部で電源電圧Vccから公知のチャージ
ポンプ回路等により昇圧したものを利用するものであっ
てもよい。また、この内部昇圧電源と外部高電圧Vppと
を併用するものとしてもよい。
The high voltage Vpp for writing / erasing is not limited to the high voltage supplied from the outside. That is, if the current flowing during writing / erasing is small,
It is also possible to use a voltage boosted from the power supply voltage Vcc by a known charge pump circuit or the like inside the EEPROM. Further, the internal boosted power source and the external high voltage Vpp may be used together.

【0167】EEPROMは、通常の書き込み/読み出
し等の制御を行う回路部分(CNTR)や、消去アルゴ
リズムを制御する回路部分(LOGC)の構成は、上記
のような動作シーケンスを行うものであればどのような
回路であってもかまわない。すなわち、図3及び図4、
図6及び図7のようなランダムロジック回路によるもの
他、プログラマブルロジックアレイ(PLA)、マイク
ロコンピュータとソフトウェアの組み込み、あるいは前
記実施例では非同期回路で構成したが同期回路で構成し
ても構わない。このように、上記の動作シーケンスを実
現する回路は、種々の実施形態を採ることができるもの
である。
In the EEPROM, the circuit portion (CNTR) for controlling the normal writing / reading or the like and the circuit portion (LOGC) for controlling the erasing algorithm may have any configuration as long as the above operation sequence is performed. Such a circuit may be used. That is, FIG. 3 and FIG.
In addition to the random logic circuit as shown in FIGS. 6 and 7, a programmable logic array (PLA), a microcomputer and software are incorporated, or in the above-described embodiment, an asynchronous circuit is used, but a synchronous circuit may be used. As described above, the circuit that realizes the above operation sequence can adopt various embodiments.

【0168】EEPROMを構成するメモリアレイやそ
の周辺回路の具体的回路構成は、種々の実施形態を採る
ことができるものである。さらに、EEPROM等は、
マイクロコンピュータ等のようなディジタル半導体集積
回路装置に内蔵されるものであってもよい。
Various specific embodiments of the memory array and its peripheral circuits forming the EEPROM can be adopted. Furthermore, EEPROM etc.
It may be built in a digital semiconductor integrated circuit device such as a microcomputer.

【0169】上述した説明では、説明を容易にするため
に、記憶トランジスタが持つ一対の領域をソース領域
と、ドレイン領域と定めていたが、印加される電圧の値
によって、ソース,ドレインが定まる記憶トランジスタ
においては、上述したソース領域、ドレイン領域を一方
の領域(ノード)と他方の領域(ノード)と読み替えれ
ば本発明が適用できるものである。
In the above description, for ease of explanation, the pair of regions of the memory transistor are defined as the source region and the drain region, but the source and drain are determined by the value of the applied voltage. In the transistor, the present invention can be applied by replacing the above-mentioned source region and drain region with one region (node) and the other region (node).

【0170】この発明は、EPROMに用いられるよう
なスタックドゲート構造の記憶トランジスタや、FLO
TOX型の記憶トランジスタを用いる半導体不揮発性記
憶装置及びそれを用いた情報処理システムに広く利用で
きるものである。
The present invention is directed to a storage transistor having a stacked gate structure such as used in EPROM, and a FLO.
It is widely applicable to a semiconductor nonvolatile memory device using a TOX type memory transistor and an information processing system using the same.

【0171】[0171]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、電気的に消去可能にされた
不揮発性記憶素子がマトリックス配置されてなるメモリ
アレイを具備するEEPROMに、外部からの消去動作
の指示に従って消去動作を行った後に対応するメモリセ
ルを少なくとも1回の読み出し動作を行い、その読み出
し情報に基づいて消去動作の継続,停止の制御を行う消
去制御回路を内蔵させ、このようなEEPROMをマイ
クロプロセッサを含む情報処理システムに実装した状態
で、マイクロプロセッサからの指示に従いマイクロプロ
セッサとは切り離された状態で内部の消去制御回路によ
り自動的に消去動作を行うようにする。この構成におい
ては、EEPROM自身が消去確認の読み出しを伴う自
動消去機能を持つため、それをシテテムに実装した状態
のままでの消去動作において、マイクロプロセッサから
の制御が消去開始を指示するだけの僅かの時間となり、
マイクロプロセッサの負担が著しく軽減されてシステム
のスループットが犠牲になることがない。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in an EEPROM having a memory array in which electrically erasable non-volatile memory elements are arranged in a matrix, a corresponding memory cell is at least once after an erase operation is performed according to an erase operation instruction from the outside. Read-out operation is performed, and an erase control circuit for controlling continuation and stop of the erase operation based on the read-out information is incorporated, and such an EEPROM is mounted on an information processing system including the microprocessor, In accordance with the instruction, the erasing operation is automatically performed by the internal erasing control circuit in a state of being separated from the microprocessor. In this configuration, since the EEPROM itself has an automatic erasing function accompanied by reading the erasure confirmation, in the erasing operation while the EEPROM is mounted in the system, the control from the microprocessor only instructs the erasing start. It's time for
The microprocessor load is not significantly reduced and the system throughput is not sacrificed.

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

【図1】この発明が適用されたEEPROMの一実施例
を示すメモリアレイ部の回路図と周辺回路のブロック図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a memory array section and a block diagram of peripheral circuits showing an embodiment of an EEPROM to which the present invention is applied.

【図2】この発明に係る消去アルゴリズムの一例を示す
フローチャート図である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an erasing algorithm according to the present invention.

【図3】消去制御回路LOGCの具体的一実施例の一部
回路図である。
FIG. 3 is a partial circuit diagram of a specific example of an erase control circuit LOGC.

【図4】消去制御回路LOGCの具体的一実施例の他の
一部回路図である。
FIG. 4 is another partial circuit diagram of a specific example of the erase control circuit LOGC.

【図5】消去動作を説明するためのタイミング図であ
る。
FIG. 5 is a timing chart for explaining an erase operation.

【図6】タイミング制御回路CNTRの具体的一実施例
の一部回路図である。
FIG. 6 is a partial circuit diagram of a specific example of the timing control circuit CNTR.

【図7】タイミング制御回路CNTRの具体的一実施例
の他の一部回路図である。
FIG. 7 is another partial circuit diagram of a specific example of the timing control circuit CNTR.

【図8】消去時間と記憶トランジスタのしきい値電圧と
の関係を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between an erase time and a threshold voltage of a storage transistor.

【図9】アドレスバッファXADB,YADBの単位回
路の一実施例を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a unit circuit of address buffers XADB and YADB.

【図10】消去回路ERCの一実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an embodiment of an erase circuit ERC.

【図11】データ出力バッファDOBの一実施例を示す
回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing an embodiment of a data output buffer DOB.

【図12】消去ベリファイ用電圧Vcvを発生させる電源
回路の一実施例を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing an embodiment of a power supply circuit for generating an erase verify voltage Vcv.

【図13】上記EEPROMの他の一実施例を示すメモ
リアレイ部の回部図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a memory array section showing another embodiment of the EEPROM.

【図14】上記EEPROMが用いられるマイクロコン
ピュータシステムの一実施例を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of a microcomputer system in which the EEPROM is used.

【図15】上記EEPROMとマイクロプロセッサCP
Uとの一実施例の接続を示すブロック図である。
FIG. 15 is a diagram showing the EEPROM and the microprocessor CP.
FIG. 3 is a block diagram showing a connection of an embodiment with U.

【図16】従来技術のメモリセルの一例を説明するため
の構造断面図である。
FIG. 16 is a structural cross-sectional view for explaining an example of a conventional memory cell.

【図17】その読み出し動作を説明するための概略回路
図である。
FIG. 17 is a schematic circuit diagram for explaining the read operation.

【図18】従来技術のメモリセルの他の一例を説明する
ための構造断面図である。
FIG. 18 is a structural cross-sectional view for explaining another example of the conventional memory cell.

【図19】本発明が適用されるEEPROMにおけるメ
モリセル(A)と従来のメモリセル(B)の回路図であ
る。
FIG. 19 is a circuit diagram of a memory cell (A) and a conventional memory cell (B) in an EEPROM to which the present invention is applied.

【図20】本発明の一実施例であるEEPROMの全体
ブロック図である。
FIG. 20 is an overall block diagram of an EEPROM that is an embodiment of the present invention.

【図21】本発明が適用されたEEPROMの外部信号
の一例を示す波形図である。
FIG. 21 is a waveform diagram showing an example of an external signal of the EEPROM to which the present invention is applied.

【図22】データ入力バッファの一実施例を示す回路図
である。
FIG. 22 is a circuit diagram showing an example of a data input buffer.

【図23】アドレスデコーダの一実施例を示す回路図で
ある。
FIG. 23 is a circuit diagram showing an embodiment of an address decoder.

【図24】イレーズイネーブル信号(A),(B),
(C)と読み出しサイクル(D),(E)を示す波形図
である。
FIG. 24 shows erase enable signals (A), (B),
FIG. 6 is a waveform diagram showing (C) and read cycles (D) and (E).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

XADB,YADB…アドレスバッファ、XDCR,Y
DCR…アドレスデコーダ、UDG…単位デコーダ回
路、M−ARY…メモリアレイ、SA…センスアンプ、
DIB,DIB−0〜DIB−7…データ入力バッフ
ァ、DOB,DOB−0〜DOB−7…データ出力バッ
ファ、CNTR…タイミング制御回路、ERC…消去回
路、LOGC…消去制御回路(内部回路)、N1,N2
…CMOSインバータ回路、CS…ソース線、W1,W
2…ワード線、D1〜Dn…データ線、CD…共通デー
タ線、O1,O2…発振回路、BCS1〜BCS4…2
進カウンタ回路、DP…データポーリング制御回路、C
PU…マイクロプロセッサ、ROM…リード・オンリー
・メモリ、RAM…ランダム・アクセス・メモリ、I/
OPORT…入出力ポート、EEPROM(FLAS
H)…一括消去型半導体不揮発性記憶装置、RGU…1
2V系電源装置、LCD…液晶表示装置、CRT…陰極
線管、ADDRESS…アドレスバス、DATA…デー
タバス、DEC…デコーダ回路、TC…タイミング制御
回路、3…ドレイン、4…フローティングゲート、5…
ソース、6…コントロールゲート、7…薄い酸化膜、8
…P型シリコン基板、9…N型拡散層、10…低濃度の
N型拡散層、11…P型拡散層、12…選択メモリセ
ル、14…非選択メモリセル、13…選択ワード線、1
5…非選択ワード線、16…データ線、17…センスア
ンプ。
XADB, YADB ... Address buffer, XDCR, Y
DCR ... Address decoder, UDG ... Unit decoder circuit, M-ARY ... Memory array, SA ... Sense amplifier,
DIB, DIB-0 to DIB-7 ... Data input buffer, DOB, DOB-0 to DOB-7 ... Data output buffer, CNTR ... Timing control circuit, ERC ... Erase circuit, LOGC ... Erase control circuit (internal circuit), N1 , N2
... CMOS inverter circuit, CS ... Source line, W1, W
2 ... Word line, D1-Dn ... Data line, CD ... Common data line, O1, O2 ... Oscillation circuit, BCS1-BCS4 ... 2
Advance counter circuit, DP ... Data polling control circuit, C
PU ... Microprocessor, ROM ... Read only memory, RAM ... Random access memory, I /
OPORT ... I / O port, EEPROM (FLAS
H) ... Batch erase type semiconductor nonvolatile memory device, RGU ... 1
2V power supply device, LCD ... Liquid crystal display device, CRT ... Cathode ray tube, ADDRESS ... Address bus, DATA ... Data bus, DEC ... Decoder circuit, TC ... Timing control circuit, 3 ... Drain, 4 ... Floating gate, 5 ...
Source, 6 ... Control gate, 7 ... Thin oxide film, 8
... P-type silicon substrate, 9 ... N-type diffusion layer, 10 ... Low-concentration N-type diffusion layer, 11 ... P-type diffusion layer, 12 ... Selected memory cell, 14 ... Non-selected memory cell, 13 ... Selected word line, 1
5 ... Non-selected word line, 16 ... Data line, 17 ... Sense amplifier.

フロントページの続き (72)発明者 武藤 匡志 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社 日立製作所 武蔵工場内 (72)発明者 窪田 康郎 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日立超エル・エス・アイ・エンジニアリ ング株式会社内 (72)発明者 庄司 和良 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日立超エル・エス・アイ・エンジニアリ ング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−123096(JP,A) 特開 昭62−229597(JP,A) 特開 昭62−146496(JP,A) 特開 昭63−291297(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 16/06 Front page continuation (72) Inventor Tadashi Muto 5-20-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Musashi Factory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yasuro Kubota 5-2-1, Kamimizumoto, Kodaira-shi, Tokyo No. Hitachi Ultra LSI Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Kayoshi Shoji 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Within Hitachi Ultra LSI Engineering Co., Ltd. ( 56) References JP-A-61-213096 (JP, A) JP-A-62-129597 (JP, A) JP-A-62-146496 (JP, A) JP-A-63-291297 (JP, A) (58) ) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G11C 16/06

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 消去モードにおいて、消去対象の複数の
メモリセルの消去が完了するまで消去動作と消去ベリフ
ァイ動作とを繰り返し内部で自動的に行なう消去制御回
路と、順次アドレス信号を発生するアドレス生成回路を
有し上記消去制御回路が、上記消去動作後に上記アド
レス生成回路によって指定されるメモリセルについて上
記消去ベリファイ動作を実行し、消去不十分であった場
合に上記消去動作を再度実行する不揮発性半導体装置で
あって、上記消去モード中か否かの情報を出力するデー
タポーリングモ―ドを有することを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置。
1. In an erase mode, an erase control cycle in which an erase operation and an erase verify operation are repeated automatically until the erase of a plurality of memory cells to be erased is completed.
And an address generation circuit that sequentially generates address signals.
A, the erase control circuit, the address after the erase operation
Memory cells specified by the response generation circuit
If the erase verify operation is executed and the erase is not sufficient,
A non-volatile semiconductor memory device that re-executes the erase operation, and has a data polling mode that outputs information as to whether or not the erase mode is in effect.
【請求項2】 複数の動作モードを有する不揮発性半導
体記憶装置であって、 複数のメモリセルと、 メモリセルに記憶されたデータを読み出す読み出しモー
ドにおいて、外部アドレス信号が入力される外部端子
と、 順次アドレス信号を生成するアドレス信号生成回路を含
み、メモリセルのしきい値電圧を所定のしきい値レベル
に変化させる消去モードにおいて、メモリセルのしきい
値電圧を上記所定のしきい値レベルに向けて変化させる
消去動作とその後の消去ベリファイ動作を行う消去制御
回路とを有し、 上記消去ベリファイ動作において、上記アドレス信号発
生回路から出力されたアドレス信号によって指定された
メモリセルのしきい値電圧が上記消去動作によって上記
所定のしきい値レベルに変化しているか否かを判定する
ベリファイ動作を行い、該アドレス信号によって指定さ
れたメモリセルのしきい値電圧が上記所定のしきい値レ
ベルを満たさない場合には再度の消去動作を行い、上記
アドレス信号発生回路から出力されたアドレス信号によ
って指定されたメモリセルのしきい値電圧が上記所定の
しきい値レベルを満たしている場合には上記アドレス信
号発生回路から出力される別のアドレス信号によって指
定されたメモリセルのしきい値電圧が上記消去動作によ
って上記所定のしきい値レベルに変化しているか否かを
判定するベリファイ動作を行い、 さらに上記不揮発性半導体記憶装置の外部に、上記消去
モード中か否かの情報を出力する出力回路を有すること
を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
2. A non-volatile semiconductor memory device having a plurality of operation modes, comprising: a plurality of memory cells; and an external terminal to which an external address signal is input in a read mode for reading data stored in the memory cells. In an erase mode including an address signal generation circuit for sequentially generating address signals, the threshold voltage of the memory cell is set to the predetermined threshold level in an erase mode in which the threshold voltage of the memory cell is changed to the predetermined threshold level. A threshold voltage of a memory cell designated by an address signal output from the address signal generating circuit in the erase verify operation. Is a verifier that determines whether the threshold voltage level has changed to the predetermined threshold level by the erase operation. When the threshold voltage of the memory cell designated by the address signal does not satisfy the predetermined threshold level, the erase operation is performed again, and the address signal output from the address signal generating circuit is output. If the threshold voltage of the memory cell specified by the above satisfies the predetermined threshold level, the threshold voltage of the memory cell specified by another address signal output from the address signal generating circuit. Performs a verify operation to determine whether the erase operation has changed to the predetermined threshold level, and further outputs information on whether the erase mode is in progress to the outside of the nonvolatile semiconductor memory device. A non-volatile semiconductor memory device having an output circuit.
【請求項3】 請求項2において、 上記アドレス信号発生回路はアドレスカウンタを含むこ
とを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the address signal generation circuit includes an address counter.
【請求項4】 請求項2又は3において、 上記読み出しモードにおいて、上記記憶されたデータを
出力するため、及び上記消去ベリファイ動作の状況を出
力するために用いられる外部端子を有することを特徴と
する不揮発性半導体記憶装置。
4. The external device according to claim 2, further comprising an external terminal used to output the stored data and output the status of the erase verify operation in the read mode. Nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項5】 請求項2ないし4のいずれかにおいて、 複数のメモリセルが接続された複数のワード線を有し、 上記読み出しモードにおいて、上記外部アドレス信号に
よって上記複数のワード線のいずれかが選択され、 上記消去モードにおいて、上記アドレス信号発生回路か
ら出力されるアドレス信号によって上記複数のワード線
のいずれかが選択されることを特徴とする不揮発性半導
体記憶装置。
5. The method according to claim 2, further comprising a plurality of word lines to which a plurality of memory cells are connected, wherein in the read mode, one of the plurality of word lines is driven by the external address signal. A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that, in the erase mode, any one of the plurality of word lines is selected by an address signal output from the address signal generating circuit.
【請求項6】 不揮発性半導体記憶装置であって、 所定の電圧が印加されることによりそのしきい値電圧が
所定のしきい値レベルに変化する複数のメモリセルと、 読み出しモードにおいて、上記メモリセルに記憶された
データを読み出すための外部アドレス信号が入力される
外部端子と、 消去モードにおいて、上記メモリセルのしきい値電圧を
上記所定のしきい値レベルに変化させるための上記所定
の電圧を供給する消去電圧供給回路と、 順次アドレス信号を発生するアドレスカウンタと、 上記アドレスカウンタから出力されたアドレス信号によ
って指定されるメモリセルのしきい値電圧が上記所定の
しきい値レベルに変化したかを判定する判定回路と、 上記消去電圧供給回路と上記判定回路を制御する制御回
路とを有し、 上記制御回路は、上記アドレスカウンタからのアドレス
信号によって指定されたメモリセルのしきい値電圧が上
記所定のしきい値レベルを満たさないものが含まれてい
ることを上記判定回路が指示した場合には、上記消去電
圧供給回路、続いて上記判定回路を動作させ、 上記アドレスカウンタからのアドレス信号によって指定
されたメモリセルのそれぞれのしきい値電圧が上記所定
のしきい値レベルを満たしている場合には、上記アドレ
スカウンタから出力するアドレス信号を異なるアドレス
信号に更新して、上記判定回路を動作させ、 さらに上記不揮発性半導体記憶装置の外部に、上記消去
モード中か否かの情報を出力する出力回路を有すること
を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
6. A nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a plurality of memory cells whose threshold voltage changes to a predetermined threshold level when a predetermined voltage is applied; and the memory in a read mode. An external terminal to which an external address signal for reading the data stored in the cell is input, and the predetermined voltage for changing the threshold voltage of the memory cell to the predetermined threshold level in the erase mode. The erase voltage supply circuit for supplying the address signal, the address counter for sequentially generating the address signal, and the threshold voltage of the memory cell designated by the address signal output from the address counter are changed to the predetermined threshold level. And a control circuit for controlling the erase voltage supply circuit and the determination circuit. If the judgment circuit indicates that the threshold voltage of the memory cell designated by the address signal from the address counter does not satisfy the predetermined threshold level, the erase operation is performed. If the threshold voltage of each memory cell specified by the address signal from the address counter satisfies the predetermined threshold level, the voltage supply circuit and then the determination circuit are operated. An address circuit that updates the address signal output from the address counter to a different address signal, operates the determination circuit, and further has an output circuit that outputs information whether or not the erase mode is in progress outside the nonvolatile semiconductor memory device. A non-volatile semiconductor memory device characterized by the above.
【請求項7】 請求項6において、 上記複数のメモリセルは複数のワード線に接続されてお
り、 上記読み出しモードにおいて、上記ワード線は上記外部
アドレス信号に従って選択され、上記選択されたワード
線に読み出し電圧が供給され、 上記判定回路は、上記読み出し電圧とは異なるベリファ
イ電圧を発生させるベリファイ電圧供給回路を含み、上
記アドレスカウンタからのアドレス信号によって選択さ
れたワード線に、上記ベリファイ電圧供給回路からのベ
リファイ電圧が供給されることを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。
7. The memory cell according to claim 6, wherein the plurality of memory cells are connected to a plurality of word lines, and in the read mode, the word line is selected according to the external address signal and the selected word line is selected. A read voltage is supplied, and the determination circuit includes a verify voltage supply circuit that generates a verify voltage different from the read voltage, and the verify voltage supply circuit supplies the word line selected by the address signal from the address counter. The non-volatile semiconductor memory device is characterized in that the verify voltage is supplied.
【請求項8】 請求項6又は7において、 上記読み出しモードにおいて、上記外部アドレス信号を
デコードすることによって、上記複数のワード線のいず
れかを選択し、上記消去モードにおいては上記外部アド
レス信号ではなく上記アドレスカウンタから出力された
アドレス信号をデコードすることによって上記複数のワ
ード線のいずれかを選択することを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置。
8. The read mode according to claim 6 or 7, wherein one of the plurality of word lines is selected by decoding the external address signal, and the external address signal is not selected in the erase mode. A non-volatile semiconductor memory device characterized by selecting one of the plurality of word lines by decoding an address signal output from the address counter.
【請求項9】 請求項6ないし8のいずれかにおいて、 上記読み出しモードにおいて、上記記憶されたデータを
出力するため、及び上記消去ベリファイ動作の状況を出
力するために用いられる外部端子を有することを特徴と
する不揮発性半導体記憶装置。
9. The external device according to claim 6, further comprising an external terminal used for outputting the stored data and for outputting a status of the erase verify operation in the read mode. A characteristic non-volatile semiconductor memory device.
【請求項10】 消去モードにおいて、消去対象の複数
のメモリセルの消去が完了するまで消去動作と消去ベリ
ファイ動作とを繰り返し内部で自動的に行なう消去制御
回路と、上記消去ベリファイ動作のためのアドレス信号
を発生するアドレスカウンタ回路を有し、上記消去制御
回路が、上記アドレスカウンタ回路のアドレス信号の初
期設定を行ない、上記消去動作後に上記アドレスカウン
タ回路から出力されるアドレス信号によって指定される
メモリセルについて上記消去ベリファイ動作を実行し、
消去不十分であった場合に上記消去動作を再度実行し、
消去完了であった場合に上記アドレスカウンタ回路のア
ドレスインクリメントを行なって上記アドレスカウンタ
回路から出力される次のアドレス信号によって指定され
るメモリセルについて上記消去ベリファイ動作を実行す
る不揮発性半導体装置であって、 上記消去モード中か否かの情報を出力するデータポーリ
ングモ―ドを有することを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置。
10. In an erase mode, an erase control circuit that automatically repeats an erase operation and an erase verify operation internally until the erase of a plurality of memory cells to be erased is completed, and an address for the erase verify operation. A memory cell having an address counter circuit for generating a signal, wherein the erase control circuit initializes the address signal of the address counter circuit, and is designated by the address signal output from the address counter circuit after the erase operation. For the erase verify operation above,
If erasing is insufficient, execute the above erasing operation again,
A non-volatile semiconductor device that performs the erase verify operation on a memory cell designated by a next address signal output from the address counter circuit by incrementing the address of the address counter circuit when the erase is completed. A nonvolatile semiconductor memory device having a data polling mode for outputting information on whether or not the erase mode is in effect.
【請求項11】 消去モードにおいて、消去対象の複数
のメモリセルに対して消去動作を行なう消去回路と、消
去対象の複数のメモリセルの内の一部のメモリセルを指
定するアドレス信号を発生するアドレスカウンタ回路
と、前記アドレス信号によって指定されるメモリセルの
消去が完了したか否かを判定する消去ベリファイ動作を
行なう判定回路を有し、前記消去回路によって前記消去
動作を行なった後、前記アドレス信号により指定された
メモリセルについて前記消去ベリファイ動作を行ない、
前記判定回路により消去が完了していないと判定された
場合には前記消去回路によって再度の前記消去動作を行
ない、前記判定回路により消去が完了したと判定された
場合には前記アドレスカウンタ回路から出力される次の
アドレス信号によって指定されるメモリセルについて前
記消去ベリファイ動作を行なう不揮発性半導体装置であ
って、 上記消去モード中か否かの情報を出力するデータポーリ
ングモ―ドを有することを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置。
11. In an erase mode, an erase circuit for performing an erase operation on a plurality of memory cells to be erased, and an address signal designating a part of the memory cells to be erased are generated. An address counter circuit and a determination circuit for performing an erase verify operation for determining whether or not the erase of the memory cell designated by the address signal is completed, and the address is determined after the erase operation is performed by the erase circuit. Performing the erase verify operation on the memory cell specified by the signal,
If the determination circuit determines that the erase is not completed, the erase circuit performs the erase operation again, and if the determination circuit determines that the erase is completed, the address counter circuit outputs. A non-volatile semiconductor device for performing the erase verify operation on a memory cell specified by the next address signal, which has a data polling mode for outputting information on whether or not the erase mode is in effect. Nonvolatile semiconductor memory device.
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