JPH11250677A - Semiconductor non-volatile storage and it information erasure method - Google Patents

Semiconductor non-volatile storage and it information erasure method

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JPH11250677A
JPH11250677A JP10358671A JP35867198A JPH11250677A JP H11250677 A JPH11250677 A JP H11250677A JP 10358671 A JP10358671 A JP 10358671A JP 35867198 A JP35867198 A JP 35867198A JP H11250677 A JPH11250677 A JP H11250677A
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JP
Japan
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memory cell
erase
erasing
voltage
erasure
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Application number
JP10358671A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Saeki
俊一 佐伯
Toshihiro Tanaka
利広 田中
Hitoshi Kume
均 久米
Naoki Miyamoto
直樹 宮本
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce total time required for switching a voltage and to reduce time for an entire erasure mode by allowing an electron emission operation to include the application operation of a plurality of pulses, allowing a plurality of pulses to include pulses with different widths, and preventing the width of a preceding pulse from becoming larger than the width of succeeding pulses. SOLUTION: When erasure time is divided for performing erasure, the pulse width of erasure is not made constant and one erasure pulse width is extended, thus reducing the number of erasures to be repeatedly made, thus reducing the switching count of voltage or the like to be applied to the gate, drain, and source of a memory cell being made when switching from erasure to verification and from verification to erasure and hence reducing time required for switching the voltage. In this case, however, the pulse width of erasure is set so that the threshold voltage of a memory cell cannot become a negative voltage with one erasure by considering the characteristic fluctuation of temperature and rewriting characteristics or the like.

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】半導体不揮発性記憶装置に関
し、例えばフラッシュメモリとそれを用いたマイクロコ
ンピュータシステムに利用して有効な技術に関するもの
である。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a technology effective when used in a flash memory and a microcomputer system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュメモリはEPROM(Era
sable Programmable Read O
nly Memory)のメモリセルと類似の構造を持
ち、EPROMと同程度のメモリセル面積でEEPRO
M(ElectricallyErasable an
d Programmable Read OnlyM
emory)のように電気的消去が可能である。
2. Description of the Related Art A flash memory is an EPROM (Era).
sable Programmable Read O
nly Memory), and has an EEPRO with the same memory cell area as EPROM.
M (Electrically Erasable an
d Programmable Read OnlyM
(e.g., memory).

【0003】一般にフラッシュメモリの消去後のしきい
値電圧は、EPROMのように紫外線で消去した場合の
熱平衡状態のしきい値電圧とは異なり、負の電圧となり
うる。このように、メモリセルのしきい値電圧が負の電
圧まで下がると、読み出し等に悪影響がある。すなわ
ち、メモリセルのしきい値電圧が負の電圧まで下がった
メモリセルであれば、ワード線の電圧すなわち制御ゲー
ト電圧が0Vであっても、データ線に電流(非選択リー
ク電流)が流れる。これにより読み出し時間の遅れ、ひ
いては誤読み出しを引き起こす。
In general, the threshold voltage of a flash memory after erasing can be a negative voltage, unlike the threshold voltage in a thermal equilibrium state when erasing with an ultraviolet ray as in EPROM. As described above, when the threshold voltage of the memory cell decreases to a negative voltage, there is an adverse effect on reading and the like. That is, if the threshold voltage of the memory cell is reduced to a negative voltage, a current (non-selective leak current) flows through the data line even if the word line voltage, that is, the control gate voltage is 0V. This causes a delay in the read time and, consequently, an erroneous read.

【0004】また、フラッシュメモリを消去した後のメ
モリアレイにおける各メモリセルのしきい値電圧は、ア
レイ内である分布(ばらつき)をもっている。このしき
い値電圧のばらつきの大きさは、約1V〜3Vである。
従って、消去後においてメモリアレイ内の全てのメモリ
セルのしきい値電圧が、負の電圧にならないように精度
良く制御する必要がある。これには消去の時間を何回か
に分割して行ない、各回の消去後に読み出し(ベリファ
イ)を行なって消去が十分であるかどうかを確認し、十
分でなければ再度消去をするという動作を繰り返す必要
がある。
The threshold voltage of each memory cell in the memory array after erasing the flash memory has a certain distribution (variation) in the array. The magnitude of the variation in the threshold voltage is about 1 V to 3 V.
Therefore, it is necessary to precisely control the threshold voltages of all the memory cells in the memory array after erasing so that the threshold voltages do not become negative. For this, the erasing time is divided into several times, and after each erasing, reading (verify) is performed to confirm whether the erasing is sufficient, and if not enough, the operation of erasing again is repeated. There is a need.

【0005】特開平2−289997号公報における消
去モードのフローチャート図を図2に示し、消去モード
における一連の動作を説明する。消去モードに入ると、
実際の消去に先立って図2に点線で示すようなプレライ
ト動作が実行される。プレライト動作は、消去が行なわ
れることによって未書き込みのメモリセルのしきい値電
圧が負の電圧になるのを防止するために、全てのメモリ
セルに対して書き込みを行なう動作である。プレライト
動作が終了すると、ベリファイに備えてアドレス設定が
行なわれる。その後、消去パルスが発生され消去が行な
われる。消去が終了するとベリファイが行なわれ、消去
が十分であるかどうかを確認する。もし、消去が不十分
であれば再度消去を行なう。この繰り返し行なわれる消
去では、各々の消去が終了すると前回の消去で消去が不
十分であると判定したアドレスからベリファイを行な
う。このように、消去とベリファイを繰り返し行ない全
てのメモリセルが消去されたと判定されると、プレライ
ト後消去とベリファイを繰り返す消去モードは終了す
る。上記した従来技術の消去モードでは、繰り返し行な
われる消去のパルス幅は一定である。
FIG. 2 is a flowchart of the erase mode in Japanese Patent Laid-Open No. 2-289997, and a series of operations in the erase mode will be described. When you enter erase mode,
Prior to the actual erasure, a prewrite operation as shown by a dotted line in FIG. 2 is executed. The pre-write operation is an operation for writing to all memory cells in order to prevent the threshold voltage of unwritten memory cells from becoming negative due to erasing. When the prewrite operation is completed, address setting is performed in preparation for verification. Thereafter, an erase pulse is generated to perform the erase. When erasure is completed, verification is performed to confirm whether erasure is sufficient. If the erasure is insufficient, the erasure is performed again. In this repeated erasure, when each erasure is completed, verification is performed from the address determined to be insufficient in the previous erasure. As described above, when it is determined that all memory cells have been erased by repeating erasing and verifying, the erasing mode in which erasing and verifying after prewriting are repeated is ended. In the above-described prior art erase mode, the pulse width of the erase performed repeatedly is constant.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、上記の通り繰り返し行なわれる消去のパルス幅が一
定であるため、図2において太い矢印で示したステップ
6の消去パルス発生からステップ7のベリファイ、及び
ステップ7のベリファイからステップ6の消去パルス発
生への繰り返し回数が多くなってしまう。また、ステッ
プ6の消去パルス発生からステップ7のベリファイ、及
びステップ7のベリファイからステップ6の消去パルス
発生へ切り換わる際には、メモリセルのゲート、ドレイ
ン、ソースに印加される電圧等の切り換えが行なわれる
ため、電圧の切り換え時間が必要となる。従って、従来
技術のように図2において太い矢印で示した部分の繰り
返し回数が多くなると、上記したメモリセルに印加され
る電圧等の切り換え回数も多くなってしまう。その結
果、メモリセルに印加される電圧等の切り換えに必要な
トータル時間が長くなり、図2における消去モード開始
から消去モード終了までの時間が長くなってしまう。
In the above-mentioned prior art, since the pulse width of the erase performed repeatedly as described above is constant, the erase pulse generation from the step 6 indicated by the thick arrow in FIG. , And the number of repetitions from the verification in step 7 to the generation of the erase pulse in step 6 increases. When switching from the generation of the erase pulse in step 6 to the verification in step 7 and from the verification in step 7 to the generation of the erase pulse in step 6, switching of the voltage applied to the gate, drain and source of the memory cell is performed. Therefore, a voltage switching time is required. Therefore, if the number of repetitions of the portion indicated by the thick arrow in FIG. 2 increases as in the related art, the number of switching of the voltage and the like applied to the memory cell also increases. As a result, the total time required for switching the voltage or the like applied to the memory cell becomes longer, and the time from the start of the erase mode to the end of the erase mode in FIG. 2 becomes longer.

【0007】従って本発明の目的とするところは、半導
体不揮発性記憶装置において、消去とベリファイの繰り
返し回数を減らし消去からベリファイ、及びベリファイ
から消去へ切り換わる際に行なわれるメモリセルのゲー
ト、ドレイン、ソースに印加される電圧等の切り換え回
数を少なくすることによって、この電圧の切り換えに必
要なトータル時間を短くし、消去モード全体の時間を短
縮することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the number of repetitions of erasing and verifying in a semiconductor non-volatile memory device and reduce the number of repetitions of erasing and verifying, and perform switching from erase to verify and from verify to erase. An object of the present invention is to reduce the number of times of switching the voltage or the like applied to the source, thereby shortening the total time required for switching the voltage and shortening the time of the entire erase mode.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、繰り返し行
なわれる消去のパルス幅を一定としないことによって達
成される。
The above object is achieved by making the pulse width of repeated erasure not constant.

【0009】すなわち、フラッシュメモリは、消去が進
むにつれメモリセルのしきい値電圧が低下する。このメ
モリセルのしきい値電圧の変化と消去時間との関係は、
メモリセルのしきい値電圧の変化が実数軸で表わされる
のに対し、消去時間は対数軸で表わされる。従って、繰
り返し行なわれる消去のパルス幅を一定としない方法は
特に制限されないが、繰り返し行なわれる消去のうち少
なくとも1回以上はメモリセルのしきい値電圧が負にな
らない程度の長い消去のパルス幅で消去する方法や、消
去の回数が増えるにしたがって消去のパルス幅を長くす
る方法等が優位である。
That is, in a flash memory, the threshold voltage of a memory cell decreases as erasure proceeds. The relationship between the change in the threshold voltage of the memory cell and the erase time is as follows:
While the change in the threshold voltage of the memory cell is represented by a real axis, the erase time is represented by a logarithmic axis. Therefore, there is no particular limitation on the method of not making the pulse width of the repeated erasure constant, but at least one of the repeated erasures requires a long erasure pulse width that does not make the threshold voltage of the memory cell negative. The method of erasing and the method of increasing the pulse width of erasing as the number of erasing increases are superior.

【0010】最初の消去パルスを長くし、2回目以降の
消去のパルス幅を一定パルス幅にしたときの消去回数と
消去パルス幅との関係を図1−(1)に示し、消去のパ
ルス幅を消去の回数が増えるにしたがって長くしたとき
の消去回数と消去パルス幅との関係を図1−(2)に示
す。また、消去のパルス幅を一定とした従来方式のとき
の消去回数と消去パルス幅との関係を図1−(3)に示
す。
FIG. 1A shows the relationship between the number of erasures and the erasure pulse width when the first erasure pulse is lengthened and the second and subsequent erasure pulse widths are fixed. FIG. 1- (2) shows the relationship between the number of erasures and the erasing pulse width when is increased as the number of erasures increases. FIG. 1- (3) shows the relationship between the number of erases and the erase pulse width in the conventional method in which the erase pulse width is fixed.

【0011】このように本発明では消去時間を分割して
消去を行なう際に消去のパルス幅を一定とせず、図1−
(1)や図1−(2)に示すように1回の消去のパルス
幅を長くすることによって繰り返し行なう消去の回数を
減らす。これにより消去からベリファイ、及びベリファ
イから消去へ切り換わる際に行なわれるメモリセルのゲ
ート、ドレイン、ソースに印加される電圧等の切り換え
回数を減らし、この電圧の切り換えに必要なトータル時
間を短縮して消去モード全体の時間を短くするものであ
る。
As described above, according to the present invention, when erasing is performed by dividing the erasing time, the pulse width of erasing is not fixed, and the erasing pulse width shown in FIG.
As shown in (1) and FIG. 1- (2), by increasing the pulse width of one erasure, the number of erasures to be repeated is reduced. As a result, the number of times of switching the voltage, etc. applied to the gate, drain, and source of the memory cell at the time of switching from erase to verify and from verify to erase is reduced, and the total time required for switching this voltage is shortened. This is to shorten the time of the entire erase mode.

【0012】但し、消去のパルス幅を長くする際には、
温度特性や書き換え特性等の特性変動を考慮したうえ
で、1回の消去でメモリセルのしきい値電圧が負の電圧
になってしまわないように消去のパルス幅を設定する必
要がある。
However, when increasing the erase pulse width,
It is necessary to set the erasing pulse width so that the threshold voltage of the memory cell does not become a negative voltage in one erasing in consideration of the characteristic fluctuation such as the temperature characteristic and the rewriting characteristic.

【0013】上記したように消去モードで繰り返し行な
われる消去のパルス幅を一定としていた従来技術に対し
て、本発明は繰り返し行なわれる消去のパルス幅を一定
とせずにそのなかの1回の消去のパルス幅を長くするこ
とによって、繰り返し行なう消去の回数を減らすことが
できる。
In contrast to the prior art in which the pulse width of the erasure repeatedly performed in the erasing mode is fixed as described above, the present invention does not make the pulse width of the erasure performed repeatedly constant but performs one of the erasures. By increasing the pulse width, the number of repeated erasures can be reduced.

【0014】すなわち、消去のパルス幅を長くするとそ
の時の消去が深く行なわれ、消去後のベリファイでメモ
リセルの消去が不十分であると判定される割合は減少す
る。従って、消去とベリファイの繰り返し回数は消去の
パルス幅を長くした分だけ少なくなる。
That is, when the erase pulse width is increased, the erasure at that time is performed deeply, and the rate at which the erasure of the memory cell is determined to be insufficient by the verification after the erasure is reduced. Therefore, the number of repetitions of erasing and verifying is reduced by the increase in the erasing pulse width.

【0015】その結果、消去からベリファイ、及びベリ
ファイから消去へ切り換わる際に行なわれるメモリセル
のゲート、ドレイン、ソースに印加される電圧等の切り
換え回数が減り、この電圧の切り換えに必要なトータル
時間が短縮され消去モード全体の時間が短くなる。
As a result, the number of times of switching the voltage, etc. applied to the gate, drain and source of the memory cell at the time of switching from erase to verify and from verify to erase is reduced, and the total time required for this voltage switch is reduced. And the time of the entire erase mode is shortened.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図3には、半導体不揮発性記憶装
置の回路図が示されている。
FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor nonvolatile memory device.

【0017】(1)半導体不揮発性記憶装置の素子構造 この図3の各回路素子は特に制限されないが、公知のC
MOS(相補型MOS)集積回路の製造技術により、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
される。
(1) Element Structure of Semiconductor Nonvolatile Memory Device Each circuit element shown in FIG.
MOS (complementary MOS) integrated circuit manufacturing technology
It is formed on a semiconductor substrate such as a piece of single crystal silicon.

【0018】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上に形成される。nチャ
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上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からなるようなゲート電極
から構成される。pチャネル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
チャネルMOSFETの共通の基板ゲートを構成し、回
路の接地電位が供給される。pチャネルMOSFETの
共通の基板ゲート、すなわちn型ウェル領域は電源電圧
Vccに接続される。あるいは、高電圧回路であれば、
このn型ウェル領域は外部から与えられた高電圧Vp
p、もしくはオンチップ内部発生高電圧等に接続され
る。あるいは、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良い。この場合nチャネルM
OSFETはp型ウェル領域に形成される。
Although not particularly limited, the integrated circuit is a single crystal p
It is formed on a semiconductor substrate made of mold silicon. An n-channel MOSFET is formed of polysilicon formed on a semiconductor substrate between a source region and a drain region and between the source region and the drain region with a thin gate insulating film formed between the source region and the drain region formed on the surface of the semiconductor substrate. It is composed of a gate electrode. The p-channel MOSFET is formed in an n-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate.
This allows the semiconductor substrate to have a plurality of n formed thereon.
A common substrate gate of the channel MOSFET is formed, and the ground potential of the circuit is supplied. The common substrate gate of the p-channel MOSFET, that is, the n-type well region is connected to the power supply voltage Vcc. Or, if it is a high voltage circuit,
This n-type well region is supplied with an externally applied high voltage Vp.
p, or connected to the on-chip internally generated high voltage or the like. Alternatively, the integrated circuit may be formed over a semiconductor substrate made of single-crystal n-type silicon. In this case, n channel M
The OSFET is formed in a p-type well region.

【0019】(2)半導体不揮発性記憶装置の回路構成
とアドレス回路系 特に制限されないが、この実施例の半導体不揮発性記憶
装置では外部端子から供給される行、列アドレス信号A
X、AYを受けるアドレスバッファXADB、YADB
で形成された相補アドレス信号が行、列アドレスデコー
ダXDCR、YDCRに供給される。特に制限されない
が、上記行、列アドレスバッファXADB、YADBは
装置内部の選択信号ceにより活性化されて、外部端子
からのアドレス信号AX、AYを取り込み、外部端子か
ら供給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号と
逆相のアドレス信号とからなる相補アドレス信号とを形
成する。
(2) Circuit Configuration and Address Circuit System of Semiconductor Nonvolatile Memory Device Although not particularly limited, in the semiconductor nonvolatile memory device of this embodiment, row and column address signals A supplied from external terminals are provided.
Address buffers XADB and YADB that receive X and AY
Are supplied to the row and column address decoders XDCR and YDCR. Although not particularly limited, the row and column address buffers XADB and YADB are activated by a selection signal ce inside the device, take in address signals AX and AY from external terminals, and have the same phase as the address signals supplied from the external terminals. A complementary address signal composed of the internal address signal and the address signal having the opposite phase is formed.

【0020】行アドレスデコーダXDCRは、アドレス
バッファXADBの相補アドレス信号に従ったメモリア
レイのワード線WLの選択信号を形成し、列アドレスデ
コーダYDCRは、アドレスバッファYADBの相補ア
ドレス信号に従ったメモリアレイのデータ線DLの選択
信号を形成する。
The row address decoder XDCR forms a select signal of the word line WL of the memory array in accordance with the complementary address signal of the address buffer XADB, and the column address decoder YDCR generates the memory array in accordance with the complementary address signal of the address buffer YADB. Of the data line DL is formed.

【0021】特に制限されないが、メモリセルの選択は
8ビットあるいは16ビット単位等での書き込み、読み
出しを行なうため行アドレスデコーダXDCRと列アド
レスデコーダYDCRによりメモリセルは8個あるいは
16個等が選択される。一つのデータブロックのメモリ
セルはワード線方向(行方向)にm個、データ線方向
(列方向)にn個とした。言い換えると、メモリアレイ
はm×n個のメモリセル群のデータブロックが8個ある
いは16個等に分かれている。
Although there is no particular limitation, the selection of memory cells is carried out in units of 8 bits or 16 bits, so that eight or sixteen memory cells are selected by a row address decoder XDCR and a column address decoder YDCR in order to perform writing and reading. You. The number of memory cells in one data block is m in the word line direction (row direction) and n in the data line direction (column direction). In other words, the memory array is divided into 8 or 16 data blocks of m × n memory cell groups.

【0022】(3)不揮発性メモリアレイ系 不揮発性メモリアレイは、制御ゲートと浮遊ゲートとを
有するメモリセルMOSFETM1〜M9、ワード線W
L、データ線DL、共通ソース線CSにより構成されて
いる。
(3) Non-Volatile Memory Array System The non-volatile memory array includes a memory cell MOSFET M1 to M9 having a control gate and a floating gate, and a word line W.
L, a data line DL, and a common source line CS.

【0023】上記メモリセルは特に制限されないが、E
PROMのメモリセルと類似の構成とされ、制御ゲート
と浮遊ゲートとを有する公知のメモリセル、または制御
ゲートと浮遊ゲート、及び選択ゲートを有する公知のメ
モリセルである。但し、その消去が浮遊ゲートとソース
線に結合されるソース間のトンネル現象を利用して電気
的に行なわれる点が、従来の紫外線を用いたEPROM
の消去方法と異なっている。
The memory cell is not particularly limited.
A known memory cell having a configuration similar to that of a PROM memory cell and having a control gate and a floating gate, or a known memory cell having a control gate, a floating gate, and a select gate. However, the point that the erasing is performed electrically utilizing the tunnel phenomenon between the floating gate and the source coupled to the source line is a conventional EPROM using ultraviolet rays.
Is different from the erasing method.

【0024】(4)消去回路系 この共通ソース線CSは、消去回路ERCによって書き
込み、読み出し及びベリファイ時には回路の接地電位V
ssとされるのに対して、消去時には高電圧Vppに切
り換えられる。同図のメモリアレイにおいて、同じ行に
配置されたメモリセル例えばM1、M4、M7の制御ゲ
ートはワード線WL1に接続され、同じ列に配置された
メモリセル例えばM1〜M3のドレインはデータ線DL
1に接続されている。
(4) Erase Circuit System The common source line CS is connected to the ground potential V of the circuit at the time of writing, reading and verifying by the erasing circuit ERC.
In contrast to ss, the voltage is switched to the high voltage Vpp during erasing. In the memory array shown in the figure, the control gates of the memory cells arranged in the same row, for example, M1, M4, M7 are connected to the word line WL1, and the drains of the memory cells arranged in the same column, for example, M1 to M3 are connected to the data line DL.
1 connected.

【0025】(5)共通データ線、書き込み回路、読み
出し回路 複数のデータ線DL1〜DLmは、アドレスデコーダY
DCRによって形成された選択信号を受ける列選択スイ
ッチMOSFETQ1〜Q3を介して共通データ線CD
に接続される。この共通データ線CDには、書き込み時
にオンとなるMOSFETQ5を介して書き込み用デー
タ入力バッファDIBが接続される。この書き込み用デ
ータ入力バッファDIBは、外部端子I/Oから入力さ
れる書き込み信号を受ける。また、この共通データ線C
Dは、読み出し制御信号seを受け読み出し時にオンと
なるスイッチMOSFETQ4を介してセンスアンプS
Aに接続され、更に読み出し用データ出力バッファDO
Bを介して外部端子I/Oに接続される。
(5) Common Data Line, Write Circuit, Read Circuit A plurality of data lines DL1 to DLm
A common data line CD via column select switch MOSFETs Q1 to Q3 receiving a select signal formed by DCR.
Connected to. A write data input buffer DIB is connected to the common data line CD via a MOSFET Q5 which is turned on at the time of writing. This write data input buffer DIB receives a write signal input from an external terminal I / O. The common data line C
D is a sense amplifier S via a switch MOSFET Q4 which is turned on at the time of reading upon receiving a read control signal se.
A, and a read data output buffer DO
It is connected to an external terminal I / O via B.

【0026】(6)タイミング制御回路 タイミング制御回路CONTは特に制限されないが、外
部端子/CE、/OE、/WE、/EEにそれぞれ供給
されるチップイネーブル信号、アウトプットイネーブル
信号、ライトイネーブル信号、イレーズイネーブル信号
に応答するとともに書き込み・消去用高電圧Vppに応
答して、内部制御信号ce、se、we、er等のタイ
ミング信号を発生したり、またアドレスデコーダ等に選
択的に供給する読み出し用電源電圧Vcc、書き込み及
び消去用高電圧Vpp、ベリファイ用電圧Vcv等を発
生する。
(6) Timing Control Circuit Although the timing control circuit CONT is not particularly limited, a chip enable signal, an output enable signal, a write enable signal supplied to the external terminals / CE, / OE, / WE, / EE, respectively. In response to the erase enable signal and the write / erase high voltage Vpp, it generates timing signals such as internal control signals ce, se, we, and er, and selectively supplies read signals to an address decoder and the like. A power supply voltage Vcc, a high voltage Vpp for writing and erasing, a voltage Vcv for verifying, and the like are generated.

【0027】(7)書き込み動作 書き込み時には、内部信号ce及びweはハイレベルに
される。共通ソース線CSのソース電位は、消去回路E
RCによって回路の接地電位Vssにされる。
(7) Write Operation During writing, the internal signals ce and we are set to high level. The source potential of the common source line CS is
It is set to the circuit ground potential Vss by RC.

【0028】行、列アドレスデコーダ回路XDCR、Y
DCR及びデータ入力回路DIBには、その動作電圧と
して高電圧Vppが供給される。書き込みが行なわれる
ワード線WLは、その電圧が上記高電圧Vppになる。
浮遊ゲートに電子を注入すべきメモリセルが接続された
データ線DLは、上記同様な高電圧Vppに接続され
る。
Row and column address decoder circuits XDCR, Y
The high voltage Vpp is supplied to the DCR and data input circuit DIB as its operating voltage. The voltage of the word line WL on which writing is performed becomes the high voltage Vpp.
The data line DL to which the memory cell into which electrons are to be injected is connected to the floating gate is connected to the high voltage Vpp as described above.

【0029】これにより、メモリセルに書き込みが行な
われる。書き込まれた(“0”状態)メモリセルは、そ
の浮遊ゲートに電子が蓄積される。
Thus, writing is performed on the memory cell. In the written ("0" state) memory cell, electrons are accumulated in its floating gate.

【0030】(8)消去動作 消去時には内部信号ce及びerはハイレベルにされ、
共通ソース線CSには消去回路ERCによって消去のた
めの高電圧Vppが供給される。この時、制御ゲートか
らソースに向かう高電界が作用し、メモリセルの浮遊ゲ
ートに蓄積された電子がトンネル現象によりソース線側
に引き抜かれる(“1”状態)ことによって消去が行な
われる。
(8) Erasing Operation At the time of erasing, the internal signals ce and er are set to a high level.
A high voltage Vpp for erasing is supplied to the common source line CS by the erasing circuit ERC. At this time, a high electric field is applied from the control gate to the source, and electrons accumulated in the floating gate of the memory cell are drawn out to the source line side by the tunnel phenomenon ("1" state), thereby performing erasing.

【0031】なお、外部端子I/O、及び/CE、/O
E、/WEから書き込み、消去等の動作を指示する制御
信号を供給することにより各動作を指定しても良い。高
電圧Vppは、外部からの供給でなく内部で電源電圧V
ccを昇圧した電位であっても良い。
The external terminals I / O and / CE, / O
Each operation may be designated by supplying a control signal instructing operations such as writing and erasing from E and / WE. The high voltage Vpp is not supplied from outside, but is
It may be a potential obtained by boosting cc.

【0032】(9)読み出し動作 通常の読み出し時には、内部信号se及びceはハイレ
ベルにされる。共通ソース線CSの電位は、消去回路E
RCによって回路の接地電位Vssにされる。
(9) Read operation During normal read, the internal signals se and ce are set to high level. The potential of the common source line CS is
It is set to the circuit ground potential Vss by RC.

【0033】行、列アドレスデコーダ回路XDCR、Y
DCR、センスアンプSA及びデータ入力回路DIBに
はその動作電圧として電源電圧Vccが供給される。
Row and column address decoder circuits XDCR, Y
The power supply voltage Vcc is supplied as an operation voltage to the DCR, the sense amplifier SA, and the data input circuit DIB.

【0034】読み出しが行なわれるメモリセルに接続さ
れたワード線WLは、その電圧が電源電圧Vccにな
る。尚、データ線DLには、弱い書き込みが起こりにく
いように1V程度の低電圧をセンスアンプSAより供給
する。
The voltage of the word line WL connected to the memory cell from which reading is performed becomes the power supply voltage Vcc. A low voltage of about 1 V is supplied from the sense amplifier SA to the data line DL so that weak writing is unlikely to occur.

【0035】“0”状態に書き込まれたメモリセルは、
その浮遊ゲートに電子が蓄積されているので、しきい値
電圧は高くなり、読み出し時にワード線WLを選択して
もドレイン電流は流れない。一方、電子の注入が行なわ
れていない“1”状態のメモリセルのしきい値電圧は低
く、ワード線WLを選択すると電流が流れる。この電流
をセンスアンプSAで受け、データ出力回路DOBを通
り外部端子I/Oに出力される。これにより、メモリア
レイの通常の読み出しが行なわれる。
The memory cell written to the “0” state is
Since electrons are accumulated in the floating gate, the threshold voltage increases, and no drain current flows even when the word line WL is selected at the time of reading. On the other hand, the threshold voltage of the memory cell in the “1” state where electrons are not injected is low, and a current flows when the word line WL is selected. This current is received by the sense amplifier SA and output to the external terminal I / O through the data output circuit DOB. Thus, normal reading of the memory array is performed.

【0036】(10)消去後のベリファイ動作 フラッシュメモリにおいては、誤読み出しを防止するた
めにメモリセルのしきい値電圧が負の電圧にならないよ
うに精度良く制御しなければならない。このため、実際
の消去に先立ってプレライト動作を実行し、その後、消
去の時間を何回かに分割して行ない、消去後にベリファ
イを行なって消去が十分であるかどうかを確認し、十分
でなければ再度消去をするという動作を繰り返す必要が
ある。
(10) Verification Operation after Erasing In a flash memory, it is necessary to precisely control the threshold voltage of a memory cell so as not to be a negative voltage in order to prevent erroneous reading. For this reason, a pre-write operation is performed prior to the actual erasure, and then the erasing time is divided into several times.After the erasing, verification is performed to confirm whether the erasing is sufficient. If not, it is necessary to repeat the operation of erasing again.

【0037】このようなアルゴリズムを一連の動作とし
て行なうのが、消去モードである。また、上記した消去
モードのアルゴリズムを、半導体不揮発性記憶装置内部
で制御可能としたものを自動消去モードという。
The erasing mode performs such an algorithm as a series of operations. An algorithm in which the above-described algorithm of the erase mode can be controlled inside the semiconductor nonvolatile memory device is called an automatic erase mode.

【0038】消去モードにおけるベリファイ時には、共
通ソース線CSのソース電位は消去回路ERCによって
回路の接地電位Vssにされる。一方、行、列アドレス
デコーダ回路XDCR、YDCR、センスアンプSA及
びデータ入力回路DIBには、その動作電圧として電源
電圧Vccよりも低い電圧Vcvが供給される。
At the time of verification in the erase mode, the source potential of the common source line CS is set to the circuit ground potential Vss by the erase circuit ERC. On the other hand, a voltage Vcv lower than the power supply voltage Vcc is supplied to the row and column address decoder circuits XDCR and YDCR, the sense amplifier SA, and the data input circuit DIB as their operation voltages.

【0039】すなわち、ベリファイ時には選択されたメ
モリセルが消去状態(しきい値電圧が低い状態)である
かどうかを判定するため、フラッシュメモリに対して読
み出し動作が可能な下限の電源電圧Vccminにほぼ
等しくなるような電圧で読み出しが行なわれる。
That is, at the time of verification, in order to determine whether or not the selected memory cell is in an erased state (a state where the threshold voltage is low), the power supply voltage is almost equal to the lower limit power supply voltage Vccmin at which a read operation can be performed on the flash memory. Reading is performed with voltages that are equal.

【0040】(11)消去モード 特開平2−289997号公報においては、上記した消
去モードのアルゴリズムを半導体不揮発性記憶装置内部
で制御することが可能な自動消去モードを例にとって説
明している。一方、本発明の実施例の消去モードでは、
特開平2−289997号公報における消去モードに対
して、消去のパルス幅を一定としないという点が異な
る。従って、主な回路については特開平2−28999
7号公報に示される回路を引用し、ここでは消去のパル
ス幅を設定する回路、すなわち消去パルス終了信号PE
を発生させる2進カウンタ回路BCS3及び異常検出信
号FAILを発生させる2進カウンタ回路BCS4を中
心に図4から図7を用いて説明する。
(11) Erasing Mode Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-289997 describes an example of an automatic erasing mode in which the algorithm of the erasing mode can be controlled inside the semiconductor nonvolatile memory device. On the other hand, in the erase mode of the embodiment of the present invention,
The difference from the erasing mode in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-289997 is that the pulse width of erasing is not fixed. Accordingly, the main circuit is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 28999/1990.
7, a circuit for setting an erase pulse width, that is, an erase pulse end signal PE
A description will be given with reference to FIGS. 4 to 7 mainly of a binary counter circuit BCS3 for generating an error detection signal and a binary counter circuit BCS4 for generating an abnormality detection signal FAIL.

【0041】(12)消去パルス発生回路と消去動作 図4と図6に示す2進カウンタ回路BCS3は、消去の
パルス幅を設定するために必要な回路である。また、図
4と図6に示す2進カウンタ回路BCS4は、消去パル
スが発生された回数を計数するために必要な回路であ
る。
(12) Erase Pulse Generating Circuit and Erase Operation The binary counter circuit BCS3 shown in FIGS. 4 and 6 is a circuit necessary for setting the erase pulse width. The binary counter circuit BCS4 shown in FIGS. 4 and 6 is a circuit necessary for counting the number of times the erase pulse has been generated.

【0042】自動消去モードでは、メモリアレイの全て
のアドレスについてプレライトが終了すると、自動消去
モード設定信号AEが立ち上がり消去期間に入る。ま
た、自動消去モード設定信号AEの立ち上がりに伴い、
ある遅延を持って自動消去モード設定遅延信号AEDが
立ち上がる。この信号AEDの立ち上がりを受けて消去
開始信号STが一定期間だけ立ち上がり、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/EPが立ち下がる。
この消去パルス/EPのロウレベルにより、消去回路E
RCを介してメモリセルのソースに高電圧Vppが印加
される。発振回路O2と2進カウンタ回路BCS3は、
消去パルス/EPがロウレベル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
て消去パルス/EPが立ち上がるので、消去回路ERC
によりメモリセルのソースの電位は高電圧Vppから回
路の接地電位Vssに切り換えられる。
In the automatic erasing mode, when pre-writing is completed for all the addresses of the memory array, the automatic erasing mode setting signal AE rises and enters an erasing period. Also, with the rise of the automatic erase mode setting signal AE,
The automatic erasing mode setting delay signal AED rises with a certain delay. In response to the rise of the signal AED, the erase start signal ST rises for a certain period, and the flip-flop circuit FF3 is set. After a time set by the delay circuit D5, the erase pulse / EP falls.
The low level of the erase pulse / EP causes the erase circuit E
High voltage Vpp is applied to the source of the memory cell via RC. The oscillation circuit O2 and the binary counter circuit BCS3
After the time determined by the erasing pulse / EP being set to the low level has elapsed, the erasing pulse end signal PE is changed from the low level to the high level, and the flip-flop circuit FF3 is reset. Since the erase pulse / EP rises in response to this, the erase circuit ERC
As a result, the source potential of the memory cell is switched from the high voltage Vpp to the circuit ground potential Vss.

【0043】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が立ち上がりベリファイ
に移る。ベリファイ用基準パルスの分周信号OS2は周
期の前半がハイレベル、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なわれ、センスアンプから出
力されている全ビットの信号S0〜S7がロウレベルの
時、言い換えるならばメモリセルのそれぞれのしきい値
電圧が低い消去状態ならば、フリップフロップ回路FF
3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示す内部アドレ
ス信号が形成され、再び信号OS2のロウレベルの期間
に判定が行なわれる。もし、センスアンプの出力信号S
0〜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ビットでも消去が不十分であると判定さ
れたメモリセルがあれば、フリップフロップ回路FF3
がセットされ再びロウレベルの消去パルス/EPが発生
される。このロウレベルの消去パルス/EPによって再
び消去が行なわれ、その後ベリファイが再び実行され
る。この時、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に現わ
れないようにされ、最後に消去が不十分であると判定さ
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、再び消去が行なわれた後のベリファイは前のベリ
ファイで消去が不十分であると判定されたアドレスから
実行される。
After the delay time set by the delay circuit D7, the erase verify signal EV rises and shifts to verify. The frequency-divided signal OS2 of the verifying reference pulse is a high-level signal in the first half of the cycle and a low-level signal in the second half of the cycle. During the low-level period, the output signals S0 to S7 (in the case of 8-bit output) from the sense amplifier are high. When the signals S0 to S7 of all bits output from the sense amplifier are at the low level, in other words, when the threshold voltage of each memory cell is low, the flip-flop circuit FF
3 is not set, an internal address signal indicating the next address is formed in response to the address increment signal EAI at the time of verification, and the determination is performed again during the low level period of the signal OS2. If the output signal S of the sense amplifier is
If a signal of one or more bits among 0 to S7 is at a high level, that is, if there is a memory cell determined that erasure is insufficient even with one bit, the flip-flop circuit FF3
Is set and a low-level erase pulse / EP is generated again. Erasure is performed again by this low-level erase pulse / EP, and then verify is performed again. At this time, the operation of the delay circuit D8 prevents the last pulse of the signal OS2 from appearing in the address increment signal EAI, indicating that the last pulse remains at the address determined to be insufficiently erased. In other words, the verification after the erasure is performed again is executed from the address determined to be insufficient in the erasure by the previous verification.

【0044】上記動作の繰り返しにより全てのアドレス
に対応するメモリセルがベリファイされると、自動消去
モード設定信号AEが立ち下がり消去モード終了信号E
Rが一定期間だけハイレベルにされ、消去モードが終了
する。また、自動消去モード設定信号AEの立ち下がり
に伴い、ある遅延を持って自動消去モード設定遅延信号
AEDが立ち下がる。
When the memory cells corresponding to all the addresses are verified by repeating the above operation, the automatic erase mode setting signal AE falls and the erase mode end signal E
R is set to high level for a certain period, and the erase mode ends. Further, with the fall of the automatic erase mode setting signal AE, the automatic erase mode setting delay signal AED falls with a certain delay.

【0045】特に限定されないが、図4には最初の消去
のパルス幅を長くし2回目以降の消去のパルス幅を一定
パルス幅にするための回路図が示され、図5にはその時
の主な波形のタイミングが示されている。図5におい
て、消去パルス/EPが立ち下がっている間にソース線
に消去パルスが印加され消去が行なわれる。また、消去
パルス/EPが立ち上がり、ある遅延を持って消去ベリ
ファイ信号EVが立ち上がるとベリファイが行なわれ
る。消去パルス/EPが立ち下がるタイミングは、セン
スアンプからの出力信号S0〜S7によって決まる。す
なわち、ベリファイを行ない消去が不十分であるメモリ
セルがあると、S0〜S7信号のいずれかが立ち上がり
消去パルス/EPが立ち下がる。また、消去パルス/E
Pが立ち上がるタイミングは消去パルス終了信号PEに
よって決まる。すなわち、d信号と2進カウンタB.C
の出力信号Aを入力とする2入力NOR回路の出力信号
PEA、または/a信号と2進カウンタB.Cの出力信
号Cを入力とする2入力NOR回路の出力信号PECの
どちらか一方が立ち上がると、消去パルス終了信号PE
が立ち上がり消去パルス/EPが立ち上がる。上述した
d信号は、最初に消去パルス/EPが立ち上がるまでは
ハイレベルを保ち、消去パルス/EPが立ち上がった後
は消去モード終了信号ERが立ち上がり消去モードが終
了するまではロウレベルとなる。このように、最初に消
去モードに入った時はd信号がハイレベルとなっている
ため、Aが立ち下がってもPEA信号が立ち上がらな
い。このため、PEC信号が立ち上がるまで消去パルス
終了信号PEが立ち上がらないので、長いパルス幅の消
去パルス/EPを得ることができる。従って、図4に示
す回路により最初の消去のパルス幅を長くし、2回目以
降の消去のパルス幅を一定パルス幅にすることができ
る。更に、2進カウンタBCS3内にある2進カウンタ
B.Cの段数を変えること、PEA信号を出力とする2
入力NOR回路、及びPEC信号を出力とする2入力N
OR回路をどこの2進カウンタB.Cの出力から取り出
すかによって、消去のパルス幅を任意に設定することが
できる。
Although not particularly limited, FIG. 4 shows a circuit diagram for increasing the pulse width of the first erase and making the pulse width of the second and subsequent erases a constant pulse width. FIG. The timing of various waveforms is shown. In FIG. 5, while the erase pulse / EP falls, an erase pulse is applied to the source line to perform erasure. When the erase pulse / EP rises and the erase verify signal EV rises with a certain delay, verification is performed. The timing at which the erase pulse / EP falls is determined by output signals S0 to S7 from the sense amplifier. That is, if there is a memory cell that has been verified and erasure is insufficient, one of the signals S0 to S7 rises and the erase pulse / EP falls. Also, the erase pulse / E
The timing at which P rises is determined by the erase pulse end signal PE. That is, the d signal and the binary counter B. C
The output signal PEA of the two-input NOR circuit which receives the output signal A of the second input circuit or the / a signal and the binary counter B. When one of the output signals PEC of the two-input NOR circuit to which the output signal C of C is input rises, the erase pulse end signal PE
Rises and the erase pulse / EP rises. The above-mentioned d signal is maintained at a high level until the erase pulse / EP first rises, and is at a low level after the erase pulse / EP rises until the erase mode end signal ER rises and the erase mode ends. As described above, when the erase mode is first entered, the d signal is at the high level, so that even if A falls, the PEA signal does not rise. Therefore, the erase pulse end signal PE does not rise until the PEC signal rises, so that an erase pulse / EP having a long pulse width can be obtained. Therefore, the pulse width of the first erasure can be increased by the circuit shown in FIG. 4, and the pulse width of the second and subsequent erasures can be made constant. Further, the binary counter B.1 in the binary counter BCS3. Change the number of stages of C, output PEA signal 2
An input NOR circuit and a two-input N output PEC signal
The OR circuit is connected to a binary counter B. The erasing pulse width can be arbitrarily set depending on whether the pulse is taken out from the output of C.

【0046】また、特に限定されないが、図6には繰り
返し行なわれる消去のパルス幅を消去の回数が増えるに
したがって長くするための回路図が示され、図7にはそ
の時の主な波形のタイミングが示されている。上述した
ように、消去パルス/EPが立ち下がるタイミングはセ
ンスアンプの出力信号S0〜S7によって決まる。ま
た、消去パルス/EPが立ち上がるタイミングは、消去
パルス終了信号PEによって決まる。図6に示す回路で
は、/aから/x信号及び異常検出信号FAILを利用
して1回目の消去時にはPEA信号が立ち上がり、2回
目の消去時にはPEB信号が立ち上がるというように設
計されているため、消去の回数が増えるにしたがって繰
り返し行なわれる消去のパルス幅が長くなる。図6に示
す回路においては、2進カウンタ回路BCS3内にある
2進カウンタB.Cの段数を変えることによって消去の
パルス幅をどこまで長くするか、すなわち消去を何回繰
り返すかを任意に決めることができる。
Although not particularly limited, FIG. 6 shows a circuit diagram for increasing the pulse width of repeated erasing as the number of times of erasing increases, and FIG. 7 shows timings of main waveforms at that time. It is shown. As described above, the timing at which the erase pulse / EP falls is determined by the output signals S0 to S7 of the sense amplifier. The timing at which the erase pulse / EP rises is determined by the erase pulse end signal PE. The circuit shown in FIG. 6 is designed such that the PEA signal rises at the first erasing by using the / x signal and the abnormality detection signal FAIL from / a, and the PEB signal rises at the second erasing. As the number of erasures increases, the pulse width of the erasure performed repeatedly becomes longer. In the circuit shown in FIG. 6, the binary counter B.1 in the binary counter circuit BCS3 is used. By changing the number of stages of C, it is possible to arbitrarily determine how long the erase pulse width is to be, that is, how many times the erase is to be repeated.

【0047】なお、特開平2−289997でも述べら
れているが、2進カウンタ回路BCS4では消去パルス
/EPの発生回数を計数し、ある一定回数の消去パルス
/EPを計数しても消去モードが終了しない場合、すな
わち消去パルス/EPをある一定回数印加しても消去が
できない場合には異常検出信号FAIL号を立ち上げ
る。その結果、消去モード終了信号ERが立ち上がり強
制的に消去モードを終了させる。
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-289997, the binary counter circuit BCS4 counts the number of generations of the erase pulse / EP, and even if the erase pulse / EP is counted a certain number of times, the erase mode is not changed. If the process is not completed, that is, if erasing cannot be performed even if the erasing pulse / EP is applied a certain number of times, the abnormality detection signal FAIL is raised. As a result, the erase mode end signal ER rises to forcibly end the erase mode.

【0048】[0048]

【発明の効果】本願において開示される発明によって得
られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
The effects obtained by the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0049】すなわち、半導体不揮発性記憶装置の消去
モードにおいて、繰り返し行なわれる消去のパルス幅を
一定としないことによって消去とベリファイの繰り返し
回数を減らし、消去からベリファイ、及びベリファイか
ら消去へ切り換わる際に行なわれるメモリセルのゲー
ト、ドレイン、ソースに印加される電圧等の切り換え回
数を少なくする。その結果、上記した電圧の切り換えに
必要なトータル時間を短縮し、消去モード全体の時間を
短くすることができる。
That is, in the erasing mode of the semiconductor nonvolatile memory device, the number of erasing and verifying repetitions is reduced by making the pulse width of erasing that is repeatedly performed not constant, and when switching from erasing to verifying and from verifying to erasing is performed. The number of times of switching of the voltage, etc. applied to the gate, drain and source of the memory cell is reduced. As a result, the total time required for the above-described voltage switching can be reduced, and the time for the entire erase mode can be shortened.

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

【図1】本発明の実施例による消去モードのフローチャ
ートである。
FIG. 1 is a flowchart of an erase mode according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の消去モードのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of a conventional erase mode.

【図3】本発明の実施例による半導体不揮発性記憶装置
の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例による消去パルス発生回路の回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of an erase pulse generating circuit according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例による消去パルス発生回路の波
形タイミングである。
FIG. 5 is a waveform timing chart of the erase pulse generation circuit according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例による消去パルス発生の回
路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of generation of an erase pulse according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例による消去パルス発生回路
の波形タイミングである。
FIG. 7 is a waveform timing chart of an erase pulse generating circuit according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LOGC…消去制御回路、ERC…消去回路、SA…セ
ンスアンプ、XDCR…行アドレスデコーダ、YDCR
…列アドレスデコーダ、XADB…行アドレスバッフ
ァ、YADB…列アドレスバッファ、DOB…出力バッ
ファ、DIB…入力バッファ、CONT…タイミング制
御回路、M1〜M9…メモリセル、Q1〜Q5…MOS
FET、WL1〜WLn…ワード線、DL1〜DLm…
データ線、CS…共通ソース線、CD…共通データ線、
ce…内部制御信号、se…読み出し制御信号、we…
書き込み制御信号、er…消去制御信号、Vss…接地
電圧、Vcc…電源電圧、Vpp…高電圧、Vcv…ベ
リファイ用電圧、AX…行アドレス信号、AY…列アド
レス信号、/CE…外部端子(チップイネーブル信
号)、/OE…外部端子(アウトプットイネーブル信
号)、/WE…外部端子(ライトイネーブル信号)、/
EE…外部端子(イレーズイネーブル信号)、I/O…
外部入出力端子、PP…プレライトパルス、ES…消去
モードを示す信号、DC…デコーダ制御信号、EV…消
去ベリファイ信号、AED…自動消去モード設定遅延信
号、VE…ベリファイ時センスアンプ活性化信号、D5
〜D8…遅延回路、O2…発振回路、BCS3、BCS
4…2進カウンタ回路、/EP…消去パルス、AE…自
動消去モード設定信号、ST…消去開始信号、OS2…
べリファイ用基準パルスの分周信号、S0〜S7…セン
スアンプの出力信号、EV…消去ベリファイ信号、EA
I…ベリファイ時アドレスインクリメント信号、PE…
消去パルス終了信号、FAIL…異常検出信号、ER…
消去モード終了信号。
LOGC: erase control circuit, ERC: erase circuit, SA: sense amplifier, XDCR: row address decoder, YDCR
... column address decoder, XADB ... row address buffer, YADB ... column address buffer, DOB ... output buffer, DIB ... input buffer, CONT ... timing control circuit, M1 to M9 ... memory cells, Q1 to Q5 ... MOS
FET, WL1 to WLn ... word line, DL1 to DLm ...
Data line, CS: common source line, CD: common data line,
ce: Internal control signal, se: Read control signal, we ...
Write control signal, er: Erase control signal, Vss: Ground voltage, Vcc: Power supply voltage, Vpp: High voltage, Vcv: Verify voltage, AX: Row address signal, AY: Column address signal, / CE: External terminal (chip Enable signal), / OE: external terminal (output enable signal), / WE: external terminal (write enable signal), / OE
EE: external terminal (erase enable signal), I / O:
External input / output terminals, PP: prewrite pulse, ES: signal indicating erase mode, DC: decoder control signal, EV: erase verify signal, AED: automatic erase mode setting delay signal, VE: sense amplifier activation signal at verify, D5
~ D8: delay circuit, O2: oscillation circuit, BCS3, BCS
4: binary counter circuit, / EP: erase pulse, AE: automatic erase mode setting signal, ST: erase start signal, OS2:
Divided signal of verify reference pulse, S0 to S7: output signal of sense amplifier, EV: erase verify signal, EA
I: Address increment signal during verification, PE:
Erase pulse end signal, FAIL ... abnormality detection signal, ER ...
Erase mode end signal.

フロントページの続き (72)発明者 久米 均 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮本 直樹 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Kume 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】浮遊ゲートを有する複数のメモリセルを有
し、 該メモリセルは上記浮遊ゲートの電子の量により情報を
記憶し、 上記浮遊ゲートの電子を放出して情報を消去する消去モ
ードは、上記メモリセルに電子を注入する電子注入動作
と、上記メモリセルから電子を放出する電子放出動作と
を含み、 上記電子放出動作は、複数のパルスの印加動作を含み、
該複数のパルスは異なる幅のパルスを含み、先行するパ
ルスの幅はそれより後のパルスの幅よりも大きくならな
いように設定されることを特徴とする半導体不揮発性記
憶装置。
An erase mode for erasing information by storing a plurality of memory cells each having a floating gate, storing information according to an amount of electrons of the floating gate, and erasing the information by emitting electrons of the floating gate. Including an electron injection operation of injecting electrons into the memory cell and an electron emission operation of emitting electrons from the memory cell, wherein the electron emission operation includes an operation of applying a plurality of pulses,
The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the plurality of pulses include pulses of different widths, and a width of a preceding pulse is set so as not to be larger than a width of a subsequent pulse.
【請求項2】上記複数のパルスの印加動作中に、上記浮
遊ゲートの電荷の蓄積状態をチェックするベリファイ動
作を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体不揮発
性記憶装置。
2. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a verify operation for checking a charge accumulation state of the floating gate is performed during the application of the plurality of pulses.
【請求項3】上記ベリファイ動作は、上記複数のパルス
の各パルスの印加の後に、メモリセルに対してベリファ
イ電圧を印加することにより行われることを特徴とする
請求項2記載の半導体不揮発性記憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 2, wherein said verify operation is performed by applying a verify voltage to a memory cell after application of each of said plurality of pulses. apparatus.
【請求項4】上記複数のパルスの幅が順次大きくなって
いくことを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか
に記載の半導体不揮発性記憶装置。
4. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a width of said plurality of pulses is sequentially increased.
【請求項5】上記複数のパルスの各パルスの幅は、1回
のパルスで上記メモリセルのしきい値電圧が負にならな
いように設定されていることを特徴とする請求項1乃至
4のうちのいずれかに記載の半導体不揮発性記憶装置。
5. The method according to claim 1, wherein the width of each of the plurality of pulses is set so that the threshold voltage of the memory cell does not become negative in one pulse. The semiconductor nonvolatile memory device according to any one of the above.
【請求項6】浮遊ゲートを備えたメモリセルを有し、該
浮遊ゲートの電荷量に応じて情報を記憶する半導体不揮
発性記憶装置において、 情報の消去を行う消去動作は、上記浮遊ゲートからトン
ネル現象を用いて電荷放出を行なう電荷放出動作と、上
記浮遊ゲートに電荷注入を行う電荷注入動作を含み、 上記電荷放出動作においては、上記電荷放出に必要な電
圧を与える消去パルスを各メモリセルに印加する消去動
作と、この後にメモリセルが所望の状態になったか否か
をメモリセルに電圧を与えて情報の読み出しを行い検証
する検証動作を1サイクルとして、この消去・検証サイ
クルを繰り返す際に、先行するサイクルの消去パルスの
幅はそれより後のサイクルの消去パルスの幅よりも大き
くならないように設定されることを特徴とする半導体不
揮発性記憶装置。
6. In a semiconductor nonvolatile memory device having a memory cell having a floating gate and storing information in accordance with a charge amount of the floating gate, an erasing operation for erasing information is performed by tunneling from the floating gate. A charge discharging operation for discharging charges using a phenomenon, and a charge injection operation for charging charges to the floating gate. In the charge discharging operation, an erase pulse for giving a voltage necessary for the charge discharge is applied to each memory cell. When an erase operation to be applied and a verify operation for reading and verifying whether or not the memory cell is in a desired state by applying a voltage to the memory cell thereafter to determine whether the memory cell is in a desired state are defined as one cycle, the erase / verify cycle is repeated. The width of the erase pulse in the preceding cycle is set so as not to be larger than the width of the erase pulse in the subsequent cycle. Somatic non-volatile storage.
【請求項7】浮遊ゲートを備えたメモリセルを有し、上
記浮遊ゲートから電子を放出して情報を消去する半導体
不揮発性記憶装置の情報消去方法において、 情報を消去する際には、メモリセルのしきい値を下げる
ための電子放出動作とメモリセルのしきい値を上げるた
めの電子注入動作を共に行い、 上記電子放出動作においては、上記電子放出に必要な電
圧を与える消去パルスを各メモリセルに印加する第1の
動作と、この後にメモリセルが所望の状態になったか否
かをメモリセルに電圧を与えて情報の読み出しを行い検
証する第2の動作を1サイクルとして、このサイクルを
繰り返す際に、最後のサイクルの消去パルスの幅がそれ
より前のサイクルの消去パルスの幅よりも大きくなるよ
うに制御されることを特徴とする半導体不揮発性記憶装
置の情報消去方法。
7. An information erasing method for a semiconductor nonvolatile memory device having a memory cell provided with a floating gate and erasing information by emitting electrons from the floating gate. The electron emission operation for lowering the threshold value of the memory cell and the electron injection operation for raising the threshold value of the memory cell are performed together. The first operation to be applied to the cell and the second operation to read and verify the information by applying a voltage to the memory cell to determine whether or not the memory cell has reached a desired state are defined as one cycle. When repeating, the semiconductor nonvolatile memory is controlled so that the width of the erase pulse in the last cycle is larger than the width of the erase pulse in the previous cycle. Information erasing method of the device.
【請求項8】上記電子放出動作と電子注入動作により情
報を消去した後のメモリセルのしきい値が負にならない
ように制御されることを特徴とする請求項7記載の半導
体不揮発性記憶装置の情報消去方法。
8. The semiconductor non-volatile memory device according to claim 7, wherein the threshold value of the memory cell after erasing information by the electron emission operation and the electron injection operation is controlled so as not to become negative. Information erasing method.
【請求項9】上記メモリセルは、ドレイン領域とソース
領域を有し、該ソース領域に上記消去パルスを供給する
ことにより、上記浮遊ゲートに蓄積された電子をトンネ
ル現象によりソース領域に放出させて情報を消去するこ
とを特徴とする請求項7または8記載の半導体不揮発性
記憶装置の消去方法。
9. The memory cell has a drain region and a source region. By supplying the erase pulse to the source region, electrons accumulated in the floating gate are emitted to the source region by a tunnel phenomenon. 9. The method according to claim 7, wherein information is erased.
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