JP2000215697A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device

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JP2000215697A
JP2000215697A JP1628799A JP1628799A JP2000215697A JP 2000215697 A JP2000215697 A JP 2000215697A JP 1628799 A JP1628799 A JP 1628799A JP 1628799 A JP1628799 A JP 1628799A JP 2000215697 A JP2000215697 A JP 2000215697A
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voltage
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately determine deterioration in a memory cell. SOLUTION: This memory device comprises a timing control circuit 1, a memory circuit 9, a high voltage control circuit 10, a voltage control circuit 11, a data comparison circuit 12 and a write data hold circuit 13. The write data hold circuit 13 holds the value to be stored in the memory cell of the memory circuit 9. The stored value is compared with the value stored in the memory cell of the memory circuit 9 in the data comparison circuit 12 and when comparison value is different, an alarm signal is output. In this case, the voltage control circuit 11 supplies a voltage different from the voltage level applied during the ordinary read operation to the word line connected to the control gate of the memory cell of the memory circuit 9. Thereby, a read operation for detecting deterioration is performed only once and an alarm signal is output when the memory cell is deteriorated and moreover the normal value of the memory cell is held during output of the alarm signal.

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】本発明は、メモリセルに対す
る書き替えを行った直後に、通常の読み出し時よりも厳
密な条件で読み出しを行って劣化状況を判断する不揮発
性半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device in which immediately after rewriting of a memory cell, reading is performed under stricter conditions than in normal reading, and a deterioration state is determined.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の不揮発性半導体記憶装置
では、例えば、シリコン基板上に形成されたフローティ
ングゲートが電荷を蓄積して情報を記憶する例がある。
この例において、情報が消去された状態及び情報が書き
込まれた状態(適宜、消去/書き込みと略称する)は、
フローティングゲートに電荷を蓄積させて制御ゲートを
基準にした際のしきい値より高い状態で実現し、また、
フローティングゲートに蓄積された電荷を引き抜いて制
御ゲートを基準にした際のしきい値より低い状態で実現
している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of nonvolatile semiconductor memory device, for example, there is an example in which a floating gate formed on a silicon substrate accumulates electric charges and stores information.
In this example, the state in which the information is erased and the state in which the information is written (appropriately referred to as erase / write) are as follows.
The charge is stored in the floating gate and realized in a state higher than the threshold when the control gate is used as a reference.
This is realized in a state where the charge accumulated in the floating gate is extracted and the threshold value is lower than the threshold value with respect to the control gate.

【0003】次に、この消去/書き込みについて説明す
る。図3は消去/書き込み時のメモリセルの状態を示す
等価回路図であり、図4はメモリセルに対して消去/書
き込みを繰り返した際の特性図である。また、図5は消
去/書き込みを行った際のしきい値電圧分布を説明する
ための図である。
Next, the erasing / writing will be described. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing the state of the memory cell at the time of erasing / writing, and FIG. 4 is a characteristic diagram when erasing / writing is repeated for the memory cell. FIG. 5 is a diagram for explaining a threshold voltage distribution when erasing / writing is performed.

【0004】情報の消去は、例えば、図3(a)(b)
に示すように、制御ゲートGに高電圧VC(例えば、1
0〜20V)を印加し、ドレインDを接地(GND)レ
ベルに設定することにより、トンネル酸化膜を介してフ
ローティングゲートFに電荷を蓄積させる。このフロー
ティングゲートに電荷が蓄積されると制御ゲートGから
みたしきい値電圧が高くなる(例えば、6〜9V)。こ
の結果、制御ゲートGに電圧(例えば、5V)を印加し
て読み出しを行った場合は、ソース−ドレイン間に電流
が流れない。すなわち、論理値「0」の情報が書き込ま
れていることになる。
[0004] Information is erased, for example, by referring to FIGS.
As shown in FIG. 2, a high voltage VC (for example, 1
0 to 20 V) and the drain D is set to the ground (GND) level, whereby charges are accumulated in the floating gate F via the tunnel oxide film. When charges are accumulated in the floating gate, the threshold voltage as viewed from the control gate G increases (for example, 6 to 9 V). As a result, when reading is performed by applying a voltage (for example, 5 V) to the control gate G, no current flows between the source and the drain. That is, the information of the logical value “0” is written.

【0005】また、論理値「1」の情報を書き込むに
は、ドレインDに高電圧VD(例えば、10〜20V)
を印加し、制御ゲートGを接地(GND)レベルに設定
してフローティングゲートFに蓄積された電荷を放出す
る。フローティングゲートFから電荷を引き抜くと制御
ゲートGからみたしきい値電圧が低下する(例えば、1
〜3V)。このため、制御ゲートGに電圧(例えば、5
V)を印加して読み出しを行った場合は、ソース−ドレ
イン間に電流が流れる。すなわち、論理値「1」の情報
が書き込まれていることになる。
To write information having a logical value of “1”, a high voltage VD (for example, 10 to 20 V) is applied to the drain D.
And the control gate G is set to the ground (GND) level to discharge the charge stored in the floating gate F. When charge is extracted from the floating gate F, the threshold voltage seen from the control gate G decreases (for example, 1
33V). Therefore, a voltage (for example, 5) is applied to the control gate G.
When reading is performed by applying V), a current flows between the source and the drain. That is, the information of the logical value “1” is written.

【0006】このような不揮発性半導体記憶装置では、
消去/書き込みの繰り返しによって徐々に素子劣化が進
み、最終的には、消去/書き込みが出来なくなる特性を
有している。図4は、この消去/書き込みの劣化特性を
示しており、書き替えを重ねることによって順次消去/
書き込みによるしきい値の差が小さくなる。
In such a nonvolatile semiconductor memory device,
Due to the repetition of erasing / writing, the element deterioration gradually progresses, and eventually, there is a characteristic that erasing / writing cannot be performed. FIG. 4 shows the deterioration characteristics of the erasing / writing.
The difference in threshold value due to writing becomes smaller.

【0007】以下の例では、しきい値電圧が高い状態を
消去状態とし、また、しきい値電圧が低い状態を書き込
み状態として説明する。このように不揮発性半導体記憶
装置は、消去/書き込みの繰り返しが最終的にできなく
なるため、一般的には、サンプル評価によって書き込み
制限回数を規定し、この書き込み制限回数内で、その動
作保証を行っている。この場合、正常な消去/書き込み
が出来なくなることは、内部の情報が消失することを意
味する。この消去/書き込みが出来なくなった不揮発性
半導体記憶装置の使用を防止するため、メモリセルの寿
命を判断して表示する様々な方法が考えられている。
In the following example, a state where the threshold voltage is high will be referred to as an erase state, and a state where the threshold voltage is low will be referred to as a write state. As described above, in the non-volatile semiconductor memory device, the erasing / writing cannot be repeated finally. Therefore, in general, the number of times of writing is limited by the sample evaluation, and the operation is guaranteed within the number of times of writing. ing. In this case, the fact that normal erasing / writing cannot be performed means that internal information is lost. In order to prevent the use of the non-volatile semiconductor memory device in which the erasing / writing cannot be performed, various methods for judging and displaying the life of the memory cell have been considered.

【0008】このメモリセルの寿命判断に対する従来技
術として、例えば、特開平10−112192号「半導
体記憶装置」公報の例が知られている。この従来例で
は、しきい値に基づいて劣化を判断しているが、すでに
値が書き替えられたメモリセルに対し、異なる制御ゲー
ト電圧を印加して、二度の読み出しを行っている。この
二度の読み出しの結果が異なる場合に、そのメモリセル
劣化が検出される。
As a conventional technique for determining the life of a memory cell, for example, an example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-112192 “Semiconductor Storage Device” is known. In this conventional example, although the deterioration is determined based on the threshold value, a different control gate voltage is applied to the memory cell whose value has been rewritten, and the reading is performed twice. When the result of the two readings is different, the memory cell deterioration is detected.

【0009】図5中の(a)は、この従来例にあって、
正常に消去が行われた際のしきい値電圧分布であり、図
5中の(c)は正常に書き込みが行われた際のしきい値
電圧分布を示している。これは図4において、書き替え
回数が少なく、メモリセルが劣化していない状態に対応
する。また、図5中の(b)は、劣化したメモリセルに
消去が行われた際のしきい値電圧分布であり、図5中の
(d)は、劣化したメモリセルに書き込みが行われた際
のしきい値電圧分布を示している。これは図4におい
て、書き替えを繰り返して行って、メモリセルが劣化し
た状態に対応する。
FIG. 5A shows this conventional example.
FIG. 5C shows a threshold voltage distribution when data is normally erased, and FIG. 5C shows a threshold voltage distribution when data is normally written. This corresponds to the state in FIG. 4 where the number of rewrites is small and the memory cell is not deteriorated. FIG. 5B shows a threshold voltage distribution when erasing is performed on the deteriorated memory cell, and FIG. 5D shows a case where writing is performed on the deteriorated memory cell. 3 shows the threshold voltage distribution at this time. This corresponds to a state in which the memory cell is deteriorated by repeatedly performing rewriting in FIG.

【0010】このいずれの状態もメモリセル自体の特性
のバラツキによって消去/書き込み状態のしきい値電圧
も多少のバラツキが発生する。このようにメモリセルの
劣化によって、消去時のしきい値が徐々に低下し、ま
た、書き込み時のしきい値が徐々に上昇する。
In any of these states, the threshold voltage in the erase / write state slightly varies due to the variation in the characteristics of the memory cell itself. As described above, due to the deterioration of the memory cell, the threshold value at the time of erasing gradually decreases, and the threshold value at the time of writing gradually increases.

【0011】この変化特性を利用して消去/書き込み時
のしきい値の変化に基づいてメモリセルの劣化を判断し
ている。通常の読み出しでは、正常に消去が行われた場
合のしきい値の電圧よりも低く、かつ、制御ゲートに印
加する電圧Vccよりも高い電圧V1をゲート電圧を印
加して読み出しを行う。次に、正常に書き込みが行われ
た際のしきい値の電圧よりも高く、かつ、電圧Vccよ
りも低い電圧V2をゲート電圧を印加して読み出しを行
う。
Using this change characteristic, the deterioration of the memory cell is determined based on the change in the threshold value at the time of erasing / writing. In a normal read operation, a read operation is performed by applying a gate voltage of a voltage V1 lower than the threshold voltage when normal erasing is performed and higher than the voltage Vcc applied to the control gate. Next, reading is performed by applying a gate voltage of a voltage V2 which is higher than the threshold voltage when writing is normally performed and lower than the voltage Vcc.

【0012】メモリセルが劣化していない場合、消去又
は書き込みを行うと、電圧V1を制御ゲートに印加して
読み出しを行った結果と電圧V2を制御ゲートに印加し
て読み出しを行った結果は等しくなる。
When erasing or writing is performed when the memory cell is not deteriorated, the result of applying voltage V1 to the control gate to perform reading is equal to the result of applying voltage V2 to the control gate and performing reading. Become.

【0013】メモリセルが劣化している場合、電圧V1
を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果と電圧V
2を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果が異な
る。これによって、メモリセルの劣化が検出可能にな
る。
When the memory cell is deteriorated, the voltage V1
Is applied to the control gate to perform reading and the voltage V
2 is applied to the control gate and the result of reading is different. Thereby, the deterioration of the memory cell can be detected.

【0014】また、特開平10−55691号「不揮発
性半導体メモリ」公報の従来例では、制御ゲート電圧を
徐々に変化させ、繰り返して読み出しを行い、メモリセ
ルのしきい値を判定して、その正常な値が保持されるま
で書き込みを行っている。
In the conventional example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-55691, "Non-volatile semiconductor memory", the control gate voltage is gradually changed, reading is repeatedly performed, and the threshold value of the memory cell is determined. Writing is performed until a normal value is held.

【0015】更に、特開平7−45084号公報例で
は、データの書き込みアドレスごとに、書き替え回数を
カウントするカウンタを設けている。書き替え回数が所
定のカウント値に達した際に、このアドレスに対する書
き替え要求があった場合には、予備のアドレスに書き替
えを行うように切り替えて、メモリの寿命を延ばすよう
にしている。すなわち、特定アドレスに対する書き替え
が、他のアドレスに対する書き替えに対して頻繁に発生
する場合、特定アドレスのメモリセルが寿命になったこ
とによって、そのメモリが使用できなくなることを阻止
するようにしている。
Further, in the example of JP-A-7-45084, a counter is provided for counting the number of rewrites for each data write address. When the number of rewrites reaches a predetermined count value, if there is a rewrite request for this address, the address is switched to rewrite to a spare address to extend the life of the memory. That is, in the case where rewriting to a specific address frequently occurs with respect to rewriting to another address, it is possible to prevent the memory cell of a specific address from becoming unusable due to the end of its life. I have.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このような上記従来例
の不揮発性半導体記憶装置では、メモリセルの劣化を検
出する場合、制御ゲートに異なる電圧を印加して二度の
読み出しを行う必要があり、更に、消去/書き込みを行
った時点で、すでにメモリセルが正常に機能しなくなっ
た場合、この動作不能を検出できない。換言すれば、メ
モリセルでの正常な値が保持されている時点で、この後
に劣化に達することを検出できないという欠点がある。
In such a conventional non-volatile semiconductor memory device, when detecting deterioration of a memory cell, it is necessary to apply different voltages to the control gate and perform two readings. Further, if the memory cell has already stopped functioning normally at the time of erasing / writing, this inoperability cannot be detected. In other words, there is a disadvantage that it is not possible to detect that deterioration has occurred after the normal value is held in the memory cell.

【0017】例えば、あるメモリセルに書き込みを行う
場合、まず、そのメモリセルに対する消去を行った後に
書き込みを行う。しかし、メモリセルが正常に機能して
おらず、消去ができたものの、書き込みが正常に行われ
なかった際には、本当は、そのメモリセルに対して書き
込みを行ったにもかかわらず、実際には消去のみを行っ
た状態になってしまう。このとき、消去後のしきい値電
圧が充分に高く、電圧V1よりも高い値の場合、メモリ
セルが正常に機能していないにもかかわらず、電圧V1
を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果と電圧V
2を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果が等し
くなり、メモリセルが正常に機能していないことの検出
が出来ないことになる。
For example, when writing to a certain memory cell, first, after erasing the memory cell, writing is performed. However, when a memory cell is not functioning properly and erasing has been performed but writing has not been performed normally, actually, even though writing has been performed on that memory cell, Is in the state where only the erasure has been performed. At this time, if the threshold voltage after erasing is sufficiently high and higher than the voltage V1, the voltage V1 is obtained even though the memory cell is not functioning properly.
Is applied to the control gate to perform reading and the voltage V
2 is applied to the control gate and the result of reading is equal, and it cannot be detected that the memory cell is not functioning properly.

【0018】本発明は、このような従来の技術における
課題を解決するものであり、不揮発性メモリの劣化状況
を正確に判断できるようになり、結果的に不揮発性メモ
リの効率的な使用が可能になる不揮発性半導体記憶装置
の提供を目的とする。特に、上記劣化状況の正確な判断
とともに、次の目的を達成する。 (1)劣化検出のための読み出しを一度ですむようにす
る。 (2)メモリセルが劣化した際に警報信号を出力する。 (3)警報信号の出力時でメモリセルでの正常な値を保
持する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and makes it possible to accurately determine the state of deterioration of the nonvolatile memory, and as a result, it is possible to use the nonvolatile memory efficiently. The purpose of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device. In particular, the present invention achieves the following object together with the accurate determination of the deterioration state. (1) Readout for deterioration detection needs to be performed only once. (2) Output a warning signal when the memory cell is deteriorated. (3) When the alarm signal is output, the normal value in the memory cell is held.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の不揮発性半導体記憶装置は、電気的に書き
替え可能な半導体記憶素子と、この半導体記憶素子に対
して選択的に書き込み/読み出しを行う記憶処理手段と
を備えたものであり、半導体記憶素子に記憶する値を保
持する書き込みデータ保持回路と、書き込みデータ保持
回路で記憶した値と半導体記憶素子に記憶している値と
を比較するデータ比較回路とを備える構成としてある。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises an electrically rewritable semiconductor memory element and selectively writing data to the semiconductor memory element. A write data holding circuit for holding a value to be stored in the semiconductor storage element, and a value stored in the write data holding circuit and a value stored in the semiconductor storage element. And a data comparison circuit for comparing

【0020】前記データ比較回路の比較において、書き
込みデータ保持回路で記憶した値と半導体記憶素子に記
憶している値とが異なる際に警報信号を出力する構成と
してある。
In the comparison of the data comparison circuit, when the value stored in the write data holding circuit is different from the value stored in the semiconductor storage element, an alarm signal is output.

【0021】また、前記半導体記憶素子の制御ゲートに
接続されるワードラインに対し、通常の読み出し動作時
に印加する電圧レベルとは異なる電圧を供給するための
電圧制御部を、更に備える構成としてある。
Further, the semiconductor memory device further comprises a voltage controller for supplying a voltage different from a voltage level applied during a normal read operation to a word line connected to a control gate of the semiconductor memory element.

【0022】更に、前記半導体記憶素子に対するデータ
の書き込みアドレスごとに、書き替え回数をカウントす
るカウンタを設け、前記カウンタでの書き替え回数が予
め定めた所定のカウント値に達した際に警報信号を出力
する構成としてある。また、前記カウンタでの書き替え
回数が所定のカウント値に達した際に警報信号を出力す
るとともに、この警報信号を出力したアドレスに対する
書き替え要求があった場合に、予備のアドレスに書き替
えるための切り替えを行う構成としてある。
Further, a counter for counting the number of rewrites is provided for each address for writing data to the semiconductor memory element, and an alarm signal is issued when the number of rewrites in the counter reaches a predetermined count value. There is an output configuration. Also, when the number of rewrites in the counter reaches a predetermined count value, an alarm signal is output, and when there is a rewrite request for the address that output the alarm signal, the address is rewritten to a spare address. Is switched.

【0023】また、前記記憶処理手段として、読み出し
信号、書き込み信号、プリチャージ信号が入力されて、
データの書き込み/読み出しタイミングを制御するタイ
ミング制御部と、ビットラインを選択するためのYデコ
ーダと、アドレス信号を保持するアドレスラッチ部と、
ワードラインを選択するためのXデコーダと、書き込み
/読み出しのデータの入出力に対するバッファリングを
行うための入出力バッファデータラッチ回路と、読み出
しデータの信号を増幅して出力するセンス増幅部と、入
出力バッファデータラッチ回路で保持した書き込みデー
タに対応したデータを出力する書き込み回路と、Yデコ
ーダによって選択された位置に書き込みデータをセット
するためのマルチプレクサと、書き込みを行う半導体記
憶素子におけるメモリセルの制御ゲートに高電圧を印加
するための高電圧制御部とを備える構成としてある。
Further, a read signal, a write signal, and a precharge signal are inputted as the storage processing means,
A timing controller for controlling data write / read timing, a Y decoder for selecting a bit line, an address latch for holding an address signal,
An X decoder for selecting a word line; an input / output buffer data latch circuit for buffering input / output of write / read data; a sense amplifier for amplifying and outputting a read data signal; A write circuit for outputting data corresponding to the write data held by the output buffer data latch circuit, a multiplexer for setting the write data at a position selected by the Y decoder, and control of a memory cell in the semiconductor memory device for writing And a high voltage control unit for applying a high voltage to the gate.

【0024】このような構成の発明の不揮発性半導体記
憶装置は、半導体記憶素子におけるメモリセルに記憶す
る値を保持し、この保持した値とメモリセルに記憶して
いる値とをデータ比較回路で比較し、この比較の値が異
なる際に警報信号を出力する。この際、メモリセルの制
御ゲートに接続されるワードラインに対し、通常の読み
出し動作時に印加する電圧レベルとは異なる電圧を供給
する。
The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention having such a configuration holds a value stored in a memory cell in a semiconductor storage element, and compares the held value with a value stored in the memory cell by a data comparison circuit. Compare and output an alarm signal when the value of the comparison is different. At this time, a voltage different from the voltage level applied during the normal read operation is supplied to the word line connected to the control gate of the memory cell.

【0025】すなわち、半導体記憶素子におけるメモリ
セルに書き込む値を、予め書き込み回路に記憶してお
き、メモリセルに対して書き込み動作を行った直後に、
通常の読み出し時よりも厳格な条件で、そのメモリセル
から読み出しを行い、この書き込んだ値と読み出した値
とが一致するかを比較して、その劣化状況を判断してい
る。
That is, a value to be written to a memory cell in a semiconductor memory element is stored in a write circuit in advance, and immediately after a write operation is performed on the memory cell,
Reading is performed from the memory cell under stricter conditions than during normal reading, and the state of deterioration is determined by comparing whether the written value matches the read value.

【0026】このようにして、不揮発性メモリの劣化状
況を正確に判断できるようになる。すなわち、劣化検出
のための読み出しが一度ですむようになる。また、メモ
リセルが劣化した際に警報信号を出力できるとともに、
警報信号の出力時でメモリセルでの正常な値を保持でき
るようになり、結果的に不揮発性メモリの効率的な使用
が可能になる。
In this way, it is possible to accurately determine the state of deterioration of the nonvolatile memory. That is, reading for deterioration detection is required only once. In addition, an alarm signal can be output when the memory cell is deteriorated,
The normal value in the memory cell can be held when the alarm signal is output, and as a result, the nonvolatile memory can be used efficiently.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、本発明の不揮発性半導体記
憶装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の不揮発性半導体記憶装置の実施形態にお
ける構成を示すブロック図である。図1において、この
不揮発性半導体記憶装置は、読み出し信号(rea
d)、書き込み信号(write)、プリチャージ信号
(precharge)が入力されて、データ(dat
a)の書き込み/読み出しタイミングを制御するタイミ
ング制御部1と、ビットラインを選択するためのYデコ
ーダ2と、アドレス信号(address)を保持(ラ
ッチ)するアドレスラッチ部3と、ワードラインを選択
するためのXデコーダ4と、書き込み/読み出しのデー
タ(data)の入出力に対するバッファリング(ラッ
チ)するための入出力バッファデータラッチ回路5とを
備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device includes a read signal (rea)
d), a write signal (write), and a precharge signal (precharge) are input, and data (dat)
a) a timing control unit 1 for controlling write / read timing, a Y decoder 2 for selecting a bit line, an address latch unit 3 for holding (latch) an address signal (address), and selecting a word line. And an input / output buffer data latch circuit 5 for buffering (latch) input / output of write / read data (data).

【0028】また、この不揮発性半導体記憶装置は、読
み出しデータの信号を増幅して出力するセンス増幅部6
と、入出力バッファデータラッチ回路5で保持した書き
込みデータに対応したデータをマルチプレクサ8に出力
するための書込回路7と、Yデコーダ2によって選択さ
れた位置に書き込みデータをセットするためのマルチプ
レクサ8と、メモリセルの制御ゲートに電圧を印加して
データの書き込み/読み出しが行われるメモリ部9と、
書き込みを行うメモリ部9におけるメモリセルの制御ゲ
ートに高電圧を印加するための高電圧制御部10とを備
えている。
The nonvolatile semiconductor memory device has a sense amplifier 6 for amplifying and outputting a read data signal.
A write circuit 7 for outputting data corresponding to the write data held by the input / output buffer data latch circuit 5 to the multiplexer 8, and a multiplexer 8 for setting the write data at a position selected by the Y decoder 2. A memory unit 9 in which data is written / read by applying a voltage to a control gate of a memory cell;
A high voltage control unit 10 for applying a high voltage to a control gate of a memory cell in the memory unit 9 for performing writing is provided.

【0029】更に、この不揮発性半導体記憶装置は、劣
化状況を検出する際に制御ゲートに任意の電圧を印加す
るための電圧制御部11と、この電圧制御部11によっ
て制御ゲートに任意電圧を印加することによりメモリ部
9から読み出した値と書込データ保持回路13が保持し
ている値とを比較してデータが異なる際に警報信号S1
4を出力するデータ比較回路12と、メモリ部9に書き
込んだ値を保持する書込データ保持回路13とを備えて
いる。
Further, in this nonvolatile semiconductor memory device, a voltage control section 11 for applying an arbitrary voltage to the control gate when detecting a deterioration state, and an arbitrary voltage applied to the control gate by the voltage control section 11 By doing so, the value read from the memory unit 9 is compared with the value held by the write data holding circuit 13, and when the data is different, an alarm signal S1 is output.
4 and a write data holding circuit 13 for holding a value written in the memory unit 9.

【0030】次に、この実施形態の動作について説明す
る。まず、書き込み時は、書き込み信号(write)
がタイミング制御部1に入力され、更に、書き込みアド
レスデータ(address)がアドレスラッチ部3
(アドレスポート)に入力される。更に、書き込みデー
タ(data)が入出力バッファデータラッチ回路5
(入出力ポート)に入力される。このときタイミング制
御部1からのラッチ信号がアドレスラッチ部3及び入出
力バッファデータラッチ回路5に出力され、かつ、書き
込みアドレス(address)をアドレスラッチ部3
で保持し、また、書き込みデータを入出力バッファデー
タラッチ回路5で保持する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, at the time of writing, a write signal (write)
Is input to the timing control unit 1, and the write address data (address) is further stored in the address latch unit 3.
(Address port). Further, the write data (data) is stored in the input / output buffer data latch circuit 5.
(Input / output port). At this time, the latch signal from the timing control unit 1 is output to the address latch unit 3 and the input / output buffer data latch circuit 5, and the write address (address) is stored in the address latch unit 3.
And the write data is held by the input / output buffer data latch circuit 5.

【0031】また、入出力バッファデータラッチ回路5
で保持した書き込みデータが書込回路7に出力され、書
き込みデータに対応したデータをマルチプレクサ8に出
力する。更に、アドレスラッチ部3で保持した書き込み
アドレスデータがYデコーダ2及びXデコーダ4に出力
され、Xデコーダ4で書き込みアドレス(addres
s)のワードラインが選択され、マルチプレクサ8では
Yデコーダ2によって選択された位置に、書込回路7か
ら入力された書き込みデータをセットする。タイミング
制御部1から高電圧制御部10に制御信号が出力され、
この高電圧制御部10によって、書き込みを行うメモリ
部9におけるメモリセルの制御ゲートに高電圧が印加さ
れて、その書き込みが行われる。
The input / output buffer data latch circuit 5
Is output to the write circuit 7, and outputs data corresponding to the write data to the multiplexer 8. Further, the write address data held by the address latch unit 3 is output to the Y decoder 2 and the X decoder 4, and the write address (addres
The word line s) is selected, and the multiplexer 8 sets the write data input from the write circuit 7 at the position selected by the Y decoder 2. A control signal is output from the timing control unit 1 to the high voltage control unit 10,
The high voltage control unit 10 applies a high voltage to the control gate of the memory cell in the memory unit 9 to which the writing is performed, and the writing is performed.

【0032】次に、読み出し時は、読み出し信号(re
ad)がタイミング制御部1に入力され、かつ、読み出
しアドレスデータがアドレスポートに入力される。読み
出しアドレスデータがアドレスラッチ部3で保持され、
ここで保持された読み出しアドレスデータがYデコーダ
2、Xデコーダ4及びマルチプレクサ8を通じて、ワー
ドライン及びビットラインが選択される。タイミング制
御部1から電圧制御部11に制御信号が出力される。電
圧制御部11から出力された電圧が、読み出しを行うメ
モリ部9のメモリセルの制御ゲートに印加される。指定
された読み出しアドレスデータによる読み出しデータ
(信号)がセンス増幅部6で増幅されて、入出力バッフ
ァデータラッチ回路5を通じて入出力ポートに送出され
る。
Next, at the time of reading, a read signal (re
ad) is input to the timing controller 1, and read address data is input to the address port. Read address data is held in the address latch unit 3,
The read address data held here is selected through the Y decoder 2, the X decoder 4, and the multiplexer 8 to select a word line and a bit line. A control signal is output from the timing control unit 1 to the voltage control unit 11. The voltage output from the voltage control unit 11 is applied to a control gate of a memory cell of the memory unit 9 that performs reading. Read data (signal) based on the designated read address data is amplified by the sense amplifier 6 and sent to the input / output port through the input / output buffer data latch circuit 5.

【0033】次に、本発明に対応する要部の動作につい
て説明する。以下、前記した図3(消去/書き込み時の
メモリセルの状態)、図4(メモリセルに対して消去/
書き込みを繰り返した際の特性)及び図5(消去/書き
込みを行った場合のしきい値電圧分布)を重複して参照
して説明する。図2は劣化検出時に印加する制御ゲート
電圧を説明するための図である。
Next, the operation of the main part corresponding to the present invention will be described. Hereinafter, FIG. 3 (the state of the memory cell at the time of erasing / writing) and FIG.
A description will be given with reference to FIG. 5 (characteristics when writing is repeated) and FIG. 5 (threshold voltage distribution when erasing / writing is performed). FIG. 2 is a diagram for explaining a control gate voltage applied when deterioration is detected.

【0034】メモリ部9は、その寿命によって、制御ゲ
ートに所定電圧を印加して読み出しを行っても、メモリ
セルに記憶した値を読み出せなくなる。例えば、図5に
示すように、消去を行った際に、そのメモリセルのしき
い値が読み出し時の制御ゲート電圧よりも低下した場
合、ソース−ドレイン間に電流が流れてしまう。したが
って、論理値「1」のデータを記憶していることにな
り、メモリセルが寿命に達したことになる。そして、書
き替えを繰り返すとメモリセルのしきい値は、図5に示
すように変化する。この変化特性を利用してメモリセル
が寿命に達することを判断できるようになる。
Due to the life of the memory section 9, the value stored in the memory cell cannot be read even when reading is performed by applying a predetermined voltage to the control gate. For example, as shown in FIG. 5, when erasing is performed, if the threshold voltage of the memory cell is lower than the control gate voltage at the time of reading, a current flows between the source and the drain. Therefore, the data of the logical value “1” is stored, and the memory cell has reached the end of its life. Then, when rewriting is repeated, the threshold value of the memory cell changes as shown in FIG. Using this change characteristic, it can be determined that the memory cell will reach the end of its life.

【0035】例えば、消去を行ったメモリセルに対して
通常の読み出し時に印加する制御ゲート電圧よりも高い
電圧を印加して読み出しを行う。すなわち、図5に示す
劣化検出時の制御ゲート電圧を制御ゲートに印加して読
み出しを行う。この読み出しで正常な読み出しが出来な
かった場合、そのメモリセルは間もなく寿命に達すると
判断する。この時点では、通常の読み出し時における制
御ゲート電圧を印加すれば、消失した値を、まだ正常に
読み出すことが可能である。すなわち、メモリ部9に保
持したデータは消滅しないことになる。
For example, reading is performed by applying a voltage higher than the control gate voltage applied during normal reading to the erased memory cell. That is, read is performed by applying the control gate voltage at the time of deterioration detection shown in FIG. 5 to the control gate. If normal reading cannot be performed by this reading, it is determined that the memory cell will soon reach the end of its life. At this point, the lost value can still be read out normally by applying the control gate voltage during normal reading. That is, the data held in the memory unit 9 does not disappear.

【0036】このメモリセルが寿命に達することの判断
(劣化の検出)を具体的に説明する。まず、メモリ部9
の任意アドレスに対して消去/書き込み要求が行われた
場合、外部からメモリセルに記憶する入力データを、書
込データ保持回路13が取り込んで保持する。次に、任
意アドレスに対して消去/書き込みを行った直後に、電
圧制御部11から劣化検出時の制御ゲート電圧を印加し
て読み出しを行う。この読み出し値と書込データ保持回
路13が保持している書き込み値とをデータ比較回路1
2で比較する。この比較で読み出し値と書き込み値とが
異なる場合に外部に警報信号S14を出力する。この警
報信号S14によって、メモリ部9が間もなく寿命に達
することを、例えば、図示しないCPUにおいて認識で
きるようになる。
The judgment (detection of deterioration) that the memory cell reaches the end of its life will be specifically described. First, the memory unit 9
When an erasing / writing request is made to any of the addresses, the write data holding circuit 13 fetches and holds input data to be stored in the memory cell from outside. Next, immediately after erasing / writing to an arbitrary address, reading is performed by applying a control gate voltage at the time of detection of deterioration from the voltage control unit 11. The read value and the write value held by the write data holding circuit 13 are compared with the data comparison circuit 1.
Compare with 2. If the read value differs from the write value in this comparison, an alarm signal S14 is output to the outside. The alarm signal S14 allows, for example, a CPU (not shown) to recognize that the memory section 9 is about to reach the end of its life.

【0037】この読み出しの場合に対して、逆に書き込
み時の値に対しても同様に、その劣化の検出が可能であ
る。この場合、通常の読み出し時に印加する制御ゲート
電圧よりも低い電圧を印加して、その読み出しを行うこ
とによって、通常の読み出し時よりも厳格な条件での読
み出しが可能になる。劣化検出の手順は、劣化検出時の
制御ゲート電圧値が異なるのみであり、消去した値に対
する条件を厳格に読み出しを行う手順と同様である。
Conversely, in the case of this reading, the deterioration can be detected similarly for the value at the time of writing. In this case, by applying a voltage lower than the control gate voltage applied during normal reading and performing reading, reading can be performed under more strict conditions than during normal reading. The procedure of the deterioration detection is the same as the procedure of strictly reading the condition for the erased value, except that the control gate voltage value at the time of the deterioration detection is different.

【0038】この読み出しにおける劣化検出、又は、書
き込みにおける劣化検出のいずれを用いるかは、メモリ
部9での消去不良、書き込み不良のどちらが先に発生す
るかを予め判別して決定する。また、両方の劣化検出を
行うようにし、先に検出した読み出しにおける劣化検出
によって、又は、書き込みにおける劣化検出によって、
その劣化検出を判断するようにしても良い。
Whether to use the deterioration detection in the reading or the deterioration detection in the writing is determined by previously determining which of the erasing failure and the writing failure in the memory section 9 occurs first. In addition, both deterioration detections are performed, and the deterioration detection in the previously detected reading or the deterioration detection in the writing is performed.
The deterioration detection may be determined.

【0039】このように、メモリ部9での記憶の値が正
常に記憶できているかの判断が可能になる。更に、消去
/書き込みを行ったメモリセル(メモリ部9)の劣化状
況が正確に判断できるようになる。この場合、記憶した
データの読み出しが一度のみですむようになる。
As described above, it is possible to determine whether the value stored in the memory unit 9 has been normally stored. Further, the deterioration state of the memory cell (memory section 9) that has been erased / written can be accurately determined. In this case, the stored data needs to be read only once.

【0040】このような劣化検出処理では、その記憶し
た値を確認するための読み出し(又は書き込み)動作
が、余分に必要となる。この場合の動作によって、メモ
リセルの劣化が進むことはない。メモリセルに消去/書
き込みを行う場合、制御ゲート又はドレインに高い電圧
を印加することによって、フローティングゲートに対し
て正孔/電荷の注入を行っている。
In such deterioration detection processing, an extra read (or write) operation for confirming the stored value is required. The operation in this case does not cause the deterioration of the memory cell to progress. When erasing / writing is performed on a memory cell, holes / charges are injected into a floating gate by applying a high voltage to a control gate or a drain.

【0041】図2は、消去/書き込みを行う場合のメモ
リセルの状態を表した等価回路であるが、この消去/書
き込み時には、電荷がフローティングゲートFとドレイ
ンD間を移動することになる。書き替えを繰り返すと、
トンネル酸化膜中にトラップが増加して、メモリセルが
劣化するが、読み出し時は、電荷が移動しないため、読
み出し回数の増加によるメモリセルの劣化は、消去/書
き込み時に比較して極めて小さく、その考慮は不要であ
る。
FIG. 2 is an equivalent circuit showing the state of a memory cell when erasing / writing is performed. At the time of erasing / writing, charges move between the floating gate F and the drain D. Repeatedly rewriting,
Although the number of traps in the tunnel oxide film increases and the memory cell deteriorates, the charge does not move at the time of reading. Therefore, the deterioration of the memory cell due to the increase in the number of readings is extremely small as compared with the erasing / writing. No consideration is necessary.

【0042】次に、他の実施形態について説明する。こ
の実施形態では、前記した特開平7−45084号公報
例(書き替え回数が所定のカウント値に達した際に、こ
のアドレスに対する書き替え要求があった場合には、予
備のアドレスに書き替えを行うように切り替えて、メモ
リの長寿命化を図る)と同様の実施が可能である。すな
わち、特定アドレスに対する書き替えが、他のアドレス
に対する書き替えに対して頻繁に発生するような読み出
しを必要以上に行うことによるメモリセルの劣化が心配
される状況や、読み出しを行うために必要となる時間を
節約したい場合には、別にカウンタを設け、このカウン
タで書き替えをカウントする。カウント値が一定回数以
上の場合にのみ劣化状況の検出を行う。すなわち、一定
回数の書き替えごとに劣化を検出し、また、書き替えが
一定回数を越えるごとに劣化検出を行う。
Next, another embodiment will be described. In this embodiment, in the above-described Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45084 (when a rewrite request for this address is issued when the number of rewrites reaches a predetermined count value, rewriting to a spare address is performed). To increase the life of the memory). That is, there is a concern that the memory cell may be degraded due to unnecessary reading that rewriting to a specific address frequently occurs with respect to rewriting to another address, and it is necessary to perform reading. To save a certain amount of time, a separate counter is provided, and rewriting is counted by this counter. The deterioration state is detected only when the count value is equal to or more than a predetermined number. That is, deterioration is detected every fixed number of times of rewriting, and deterioration detection is performed every time rewriting exceeds a certain number of times.

【0043】この場合、図1の構成では、データ比較回
路12からの警報信号S14の出力時点で、このアドレ
スに対する書き替え要求を予備のアドレスに切り替える
ようにする。このアドレスの切替えは、書き替え回数に
よって判断せずに、前記したように劣化検出時の制御ゲ
ート電圧を印加して実際の劣化状況を検出して行う。し
たがって、より正確な実際の劣化状況を検出できるよう
になる。
In this case, in the configuration of FIG. 1, at the time when the data comparison circuit 12 outputs the alarm signal S14, the rewrite request for this address is switched to a spare address. This address switching is performed by detecting the actual state of deterioration by applying the control gate voltage at the time of deterioration detection as described above, without making a determination based on the number of rewrites. Therefore, it is possible to more accurately detect the actual deterioration state.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の不揮発性半導体記憶装置によれば、半導体記憶素子に
おけるメモリセルに記憶する値を保持し、この保持した
値とメモリセルに記憶している値とをデータ比較回路で
比較し、この比較の値が異なる際に警報信号を出力す
る。この際、メモリセルの制御ゲートに接続されるワー
ドラインに対し、通常の読み出し動作時に印加する電圧
レベルとは異なる電圧を供給する。
As is apparent from the above description, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the value stored in the memory cell in the semiconductor memory element is held, and the held value and the value stored in the memory cell are stored. Is compared with a data comparison circuit, and when the comparison value is different, an alarm signal is output. At this time, a voltage different from the voltage level applied during the normal read operation is supplied to the word line connected to the control gate of the memory cell.

【0045】この結果、不揮発性メモリの劣化状況を正
確に判断できるようになる。すなわち、劣化検出のため
の読み出しが一度ですむようになる。また、メモリセル
が劣化した際に警報信号を出力できるとともに、警報信
号の出力時でメモリセルでの正常な値を保持できるよう
になり、結果的に不揮発性メモリの効率的な使用が可能
になる。
As a result, the state of deterioration of the nonvolatile memory can be accurately determined. That is, reading for deterioration detection is required only once. In addition, an alarm signal can be output when the memory cell is deteriorated, and a normal value in the memory cell can be maintained when the alarm signal is output, thereby enabling efficient use of the nonvolatile memory. Become.

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

【図1】本発明の不揮発性半導体記憶装置の実施形態に
おける構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施形態にあって劣化検出時に印加する制御ゲ
ート電圧を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a control gate voltage applied at the time of detecting deterioration in the embodiment.

【図3】消去/書き込み時のメモリセルの状態を示す等
価回路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a state of a memory cell at the time of erasing / writing.

【図4】メモリセルに対して消去/書き込みを繰り返し
た際の特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram when erasing / writing is repeated for a memory cell.

【図5】消去/書き込みを行った場合のしきい値電圧分
布を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a threshold voltage distribution when erasing / writing is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タイミング制御部 2 Yデコーダ 3 アドレスラッチ部 4 Xデコーダ 5 入出力バッファデータラッチ回路 6 センス増幅部 7 書込回路 8 マルチプレクサ 9 メモリ部 10 高電圧制御部 11 電圧制御部 12 データ比較回路 13 書込データ保持回路 S14 警報信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Timing control part 2 Y decoder 3 Address latch part 4 X decoder 5 I / O buffer data latch circuit 6 Sense amplification part 7 Writing circuit 8 Multiplexer 9 Memory part 10 High voltage control part 11 Voltage control part 12 Data comparison circuit 13 Writing Data holding circuit S14 Alarm signal

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年11月26日(1999.11.
26)
[Submission Date] November 26, 1999 (1999.11.
26)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 不揮発性半導体記憶装置[Title of the Invention] Nonvolatile semiconductor memory device

【特許請求の範囲】[Claims]

【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】本発明は、メモリセルに対す
る書き替えを行った直後に、通常の読み出し時よりも厳
密な条件で読み出しを行って劣化状況を判断する不揮発
性半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device in which immediately after rewriting of a memory cell, reading is performed under stricter conditions than in normal reading, and a deterioration state is determined.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の不揮発性半導体記憶装置
では、例えば、シリコン基板上に形成されたフローティ
ングゲートが電荷を蓄積して情報を記憶する例がある。
この例において、情報が消去された状態及び情報が書き
込まれた状態(適宜、消去/書き込みと略称する)は、
フローティングゲートに電荷を蓄積させて制御ゲートを
基準にした際のしきい値より高い状態で実現し、また、
フローティングゲートに蓄積された電荷を引き抜いて制
御ゲートを基準にした際のしきい値より低い状態で実現
している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of nonvolatile semiconductor memory device, for example, there is an example in which a floating gate formed on a silicon substrate accumulates electric charges and stores information.
In this example, the state in which the information is erased and the state in which the information is written (appropriately referred to as erase / write) are as follows.
The charge is stored in the floating gate and realized in a state higher than the threshold when the control gate is used as a reference.
This is realized in a state where the charge accumulated in the floating gate is extracted and the threshold value is lower than the threshold value with respect to the control gate.

【0003】次に、この消去/書き込みについて説明す
る。図3は消去/書き込み時のメモリセルの状態を示す
等価回路図であり、図4はメモリセルに対して消去/書
き込みを繰り返した際の特性図である。また、図5は消
去/書き込みを行った際のしきい値電圧分布を説明する
ための図である。
Next, the erasing / writing will be described. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing the state of the memory cell at the time of erasing / writing, and FIG. 4 is a characteristic diagram when erasing / writing is repeated for the memory cell. FIG. 5 is a diagram for explaining a threshold voltage distribution when erasing / writing is performed.

【0004】情報の消去は、例えば、図3(a)(b)
に示すように、制御ゲートGに高電圧VC(例えば、1
0〜20V)を印加し、ドレインDを接地(GND)レ
ベルに設定することにより、トンネル酸化膜を介してフ
ローティングゲートFに電荷を蓄積させる。このフロー
ティングゲートに電荷が蓄積されると制御ゲートGから
みたしきい値電圧が高くなる(例えば、6〜9V)。こ
の結果、制御ゲートGに電圧(例えば、5V)を印加し
て読み出しを行った場合は、ソース−ドレイン間に電流
が流れない。すなわち、論理値「0」の情報が書き込ま
れていることになる。
[0004] Information is erased, for example, by referring to FIGS.
As shown in FIG. 2, a high voltage VC (for example, 1
0 to 20 V) and the drain D is set to the ground (GND) level, whereby charges are accumulated in the floating gate F via the tunnel oxide film. When charges are accumulated in the floating gate, the threshold voltage as viewed from the control gate G increases (for example, 6 to 9 V). As a result, when reading is performed by applying a voltage (for example, 5 V) to the control gate G, no current flows between the source and the drain. That is, the information of the logical value “0” is written.

【0005】また、論理値「1」の情報を書き込むに
は、ドレインDに高電圧VD(例えば、10〜20V)
を印加し、制御ゲートGを接地(GND)レベルに設定
してフローティングゲートFに蓄積された電荷を放出す
る。フローティングゲートFから電荷を引き抜くと制御
ゲートGからみたしきい値電圧が低下する(例えば、1
〜3V)。このため、制御ゲートGに電圧(例えば、5
V)を印加して読み出しを行った場合は、ソース−ドレ
イン間に電流が流れる。すなわち、論理値「1」の情報
が書き込まれていることになる。
To write information having a logical value of “1”, a high voltage VD (for example, 10 to 20 V) is applied to the drain D.
And the control gate G is set to the ground (GND) level to discharge the charge stored in the floating gate F. When charge is extracted from the floating gate F, the threshold voltage seen from the control gate G decreases (for example, 1
33V). Therefore, a voltage (for example, 5) is applied to the control gate G.
When reading is performed by applying V), a current flows between the source and the drain. That is, the information of the logical value “1” is written.

【0006】このような不揮発性半導体記憶装置では、
消去/書き込みの繰り返しによって徐々に素子劣化が進
み、最終的には、消去/書き込みが出来なくなる特性を
有している。図4は、この消去/書き込みの劣化特性を
示しており、書き替えを重ねることによって順次消去/
書き込みによるしきい値の差が小さくなる。
In such a nonvolatile semiconductor memory device,
Due to the repetition of erasing / writing, the element deterioration gradually progresses, and eventually, there is a characteristic that erasing / writing cannot be performed. FIG. 4 shows the deterioration characteristics of the erasing / writing.
The difference in threshold value due to writing becomes smaller.

【0007】以下の例では、しきい値電圧が高い状態を
消去状態とし、また、しきい値電圧が低い状態を書き込
み状態として説明する。このように不揮発性半導体記憶
装置は、消去/書き込みの繰り返しが最終的にできなく
なるため、一般的には、サンプル評価によって書き込み
制限回数を規定し、この書き込み制限回数内で、その動
作保証を行っている。この場合、正常な消去/書き込み
が出来なくなることは、内部の情報が消失することを意
味する。この消去/書き込みが出来なくなった不揮発性
半導体記憶装置の使用を防止するため、メモリセルの寿
命を判断して表示する様々な方法が考えられている。
In the following example, a state where the threshold voltage is high will be referred to as an erase state, and a state where the threshold voltage is low will be referred to as a write state. As described above, in the non-volatile semiconductor memory device, the erasing / writing cannot be repeated finally. Therefore, in general, the number of times of writing is limited by the sample evaluation, and the operation is guaranteed within the number of times of writing. ing. In this case, the fact that normal erasing / writing cannot be performed means that internal information is lost. In order to prevent the use of the non-volatile semiconductor memory device in which the erasing / writing cannot be performed, various methods for judging and displaying the life of the memory cell have been considered.

【0008】このメモリセルの寿命判断に対する従来技
術として、例えば、特開平10−112192号「半導
体記憶装置」公報の例が知られている。この従来例で
は、しきい値に基づいて劣化を判断しているが、すでに
値が書き替えられたメモリセルに対し、異なる制御ゲー
ト電圧を印加して、二度の読み出しを行っている。この
二度の読み出しの結果が異なる場合に、そのメモリセル
劣化が検出される。
As a conventional technique for determining the life of a memory cell, for example, an example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-112192 “Semiconductor Storage Device” is known. In this conventional example, although the deterioration is determined based on the threshold value, a different control gate voltage is applied to the memory cell whose value has been rewritten, and the reading is performed twice. When the result of the two readings is different, the memory cell deterioration is detected.

【0009】図5中の(a)は、この従来例にあって、
正常に消去が行われた際のしきい値電圧分布であり、図
5中の(c)は正常に書き込みが行われた際のしきい値
電圧分布を示している。これは図4において、書き替え
回数が少なく、メモリセルが劣化していない状態に対応
する。また、図5中の(b)は、劣化したメモリセルに
消去が行われた際のしきい値電圧分布であり、図5中の
(d)は、劣化したメモリセルに書き込みが行われた際
のしきい値電圧分布を示している。これは図4におい
て、書き替えを繰り返して行って、メモリセルが劣化し
た状態に対応する。
FIG. 5A shows this conventional example.
FIG. 5C shows a threshold voltage distribution when data is normally erased, and FIG. 5C shows a threshold voltage distribution when data is normally written. This corresponds to the state in FIG. 4 where the number of rewrites is small and the memory cell is not deteriorated. FIG. 5B shows a threshold voltage distribution when erasing is performed on the deteriorated memory cell, and FIG. 5D shows a case where writing is performed on the deteriorated memory cell. 3 shows the threshold voltage distribution at this time. This corresponds to a state in which the memory cell is deteriorated by repeatedly performing rewriting in FIG.

【0010】このいずれの状態もメモリセル自体の特性
のバラツキによって消去/書き込み状態のしきい値電圧
も多少のバラツキが発生する。このようにメモリセルの
劣化によって、消去時のしきい値が徐々に低下し、ま
た、書き込み時のしきい値が徐々に上昇する。
In any of these states, the threshold voltage in the erase / write state slightly varies due to the variation in the characteristics of the memory cell itself. As described above, due to the deterioration of the memory cell, the threshold value at the time of erasing gradually decreases, and the threshold value at the time of writing gradually increases.

【0011】この変化特性を利用して、二種類の判定電
圧を用いることにより消去/書き込み時のしきい値の変
化に基づいてメモリセルの劣化を判断している。最初
に、正常に消去が行われた場合のしきい値の電圧よりも
低く、かつ、制御ゲートに印加する電圧Vccよりも高
判定電圧V1をゲート電圧として印加して読み出しを
行う。次に、正常に書き込みが行われた際のしきい値の
電圧よりも高く、かつ、電圧Vccよりも低い判定電圧
V2をゲート電圧として印加して読み出しを行う。
By utilizing this change characteristic, two types of judgment electric
By using the pressure, the deterioration of the memory cell is determined based on the change in the threshold value at the time of erasing / writing. the first
To lower than the threshold voltage when erasing is performed normally, and to read a high determination voltage V1 than the voltage Vcc applied to the control gate is applied as a gate voltage. Then, normally higher than the threshold voltage when the write is performed, and performs reading by applying a low determination voltage V2 than the voltage Vcc as the gate voltage.

【0012】メモリセルが劣化していない場合、消去又
は書き込みを行うと、電圧V1を制御ゲートに印加して
読み出しを行った結果と電圧V2を制御ゲートに印加し
て読み出しを行った結果は等しくなる。
When erasing or writing is performed when the memory cell is not deteriorated, the result of applying voltage V1 to the control gate to perform reading is equal to the result of applying voltage V2 to the control gate and performing reading. Become.

【0013】メモリセルが劣化している場合、電圧V1
を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果と電圧V
2を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果が異な
る。これによって、メモリセルの劣化が検出可能にな
る。
When the memory cell is deteriorated, the voltage V1
Is applied to the control gate to perform reading and the voltage V
2 is applied to the control gate and the result of reading is different. Thereby, the deterioration of the memory cell can be detected.

【0014】また、特開平10−55691号「不揮発
性半導体メモリ」公報の従来例では、制御ゲート電圧を
徐々に変化させ、繰り返して読み出しを行い、メモリセ
ルのしきい値を判定して、その正常な値が保持されるま
で書き込みを行っている。
In the conventional example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-55691, "Non-volatile semiconductor memory", the control gate voltage is gradually changed, reading is repeatedly performed, and the threshold value of the memory cell is determined. Writing is performed until a normal value is held.

【0015】更に、特開平7−45084号公報例で
は、データの書き込みアドレスごとに、書き替え回数を
カウントするカウンタを設けている。書き替え回数が所
定のカウント値に達した際に、このアドレスに対する書
き替え要求があった場合には、予備のアドレスに書き替
えを行うように切り替えて、メモリの寿命を延ばすよう
にしている。すなわち、特定アドレスに対する書き替え
が、他のアドレスに対する書き替えに対して頻繁に発生
する場合、特定アドレスのメモリセルが寿命になったこ
とによって、そのメモリが使用できなくなることを阻止
するようにしている。
Further, in the example of JP-A-7-45084, a counter is provided for counting the number of rewrites for each data write address. When the number of rewrites reaches a predetermined count value, if there is a rewrite request for this address, the address is switched to rewrite to a spare address to extend the life of the memory. That is, in the case where rewriting to a specific address frequently occurs with respect to rewriting to another address, it is possible to prevent the memory cell of a specific address from becoming unusable due to the end of its life. I have.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このような上記従来例
の不揮発性半導体記憶装置では、メモリセルの劣化を検
出する場合、制御ゲートに異なる電圧を印加して二度の
読み出しを行う必要があり、更に、消去/書き込みを行
った時点で、すでにメモリセルが正常に機能しなくなっ
た場合、この動作不能を検出できない。換言すれば、メ
モリセルでの正常な値が保持されている時点で、この後
に劣化に達することを検出できないという欠点がある。
In such a conventional non-volatile semiconductor memory device, when detecting deterioration of a memory cell, it is necessary to apply different voltages to the control gate and perform two readings. Further, if the memory cell has already stopped functioning normally at the time of erasing / writing, this inoperability cannot be detected. In other words, there is a disadvantage that it is not possible to detect that deterioration has occurred after the normal value is held in the memory cell.

【0017】例えば、あるメモリセルに書き込みを行う
場合、まず、そのメモリセルに対する消去を行った後に
書き込みを行う。しかし、メモリセルが正常に機能して
おらず、消去ができたものの、書き込みが正常に行われ
なかった際には、本当は、そのメモリセルに対して書き
込みを行ったにもかかわらず、実際には消去のみを行っ
た状態になってしまう。このとき、消去後のしきい値電
圧が充分に高く、電圧V1よりも高い値の場合、メモリ
セルが正常に機能していないにもかかわらず、電圧V1
を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果と電圧V
2を制御ゲートに印加して読み出しを行った結果が等し
くなり、メモリセルが正常に機能していないことの検出
が出来ないことになる。
For example, when writing to a certain memory cell, first, after erasing the memory cell, writing is performed. However, when a memory cell is not functioning properly and erasing has been performed but writing has not been performed normally, actually, even though writing has been performed on that memory cell, Is in the state where only the erasure has been performed. At this time, if the threshold voltage after erasing is sufficiently high and higher than the voltage V1, the voltage V1 is obtained even though the memory cell is not functioning properly.
Is applied to the control gate to perform reading and the voltage V
2 is applied to the control gate and the result of reading is equal, and it cannot be detected that the memory cell is not functioning properly.

【0018】本発明は、このような従来の技術における
課題を解決するものであり、不揮発性メモリの劣化状況
を正確に判断できるようになり、結果的に不揮発性メモ
リの効率的な使用が可能になる不揮発性半導体記憶装置
の提供を目的とする。特に、上記劣化状況の正確な判断
とともに、次の目的を達成する。 (1)劣化検出のための読み出しを一度ですむようにす
る。 (2)メモリセルが劣化した際に警報信号を出力する。 (3)警報信号の出力時でメモリセルでの正常な値を保
持する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and makes it possible to accurately determine the state of deterioration of the nonvolatile memory, and as a result, it is possible to use the nonvolatile memory efficiently. The purpose of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device. In particular, the present invention achieves the following object together with the accurate determination of the deterioration state. (1) Readout for deterioration detection needs to be performed only once. (2) Output a warning signal when the memory cell is deteriorated. (3) When the alarm signal is output, the normal value in the memory cell is held.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の不揮発性半導体記憶装置は、電気的に書き
替え可能な半導体記憶素子と、この半導体記憶素子に対
して選択的に書き込み/読み出しを行う記憶処理手段と
を備えた不揮発性半導体記憶装置において、前記半導体
記憶素子に記憶させる値を保持する書き込みデータ保持
回路と、前記半導体記憶素子の制御ゲートに、しきい値
の劣化検出用電圧を供給する電圧制御部と、前記保持回
路から前記半導体記憶素子に上記値の書き込みを行った
後、前記書き込みデータ保持回路記憶してある値と
記電圧制御部からの前記劣化検出用電圧によって読み出
された前記半導体記憶素子に記憶してある値とを比較す
るデータ比較回路とを備えこのデータ比較回路による
比較の結果、書き込みデータ保持回路で記憶した値と半
導体記憶素子に記憶している値とが異なるときに警報信
号を出力する構成としてある。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises an electrically rewritable semiconductor memory element and selectively writing data to the semiconductor memory element. A write data holding circuit for holding a value to be stored in the semiconductor storage element, and a threshold value provided to a control gate of the semiconductor storage element.
A voltage control unit for supplying a voltage for detecting deterioration of the
The above value was written to the semiconductor storage element from the path
Later, the value stored in the write data holding circuit and the value before
Read by the deterioration detection voltage from the voltage control unit.
And a data comparator circuit for comparing the been has been stored in the semiconductor memory device value, according to the data comparison circuit
As a result of the comparison, the value stored in the write data
When the value stored in the conductor storage element differs from the
Signal is output .

【0020】前記比較回路による比較を、前記半導体記
憶素子に対するデータの書き込みアドレスごとに、書き
替え回数をカウントするカウンタを設け、このカウンタ
の書き替え回数が予め定めた所定のカウント値に達した
ときに行う構成としてある。
The comparison by the comparison circuit is performed by the semiconductor memory.
For each write address of data to the storage element,
A counter that counts the number of replacements is provided.
Has reached a predetermined count value
It is a configuration that is sometimes performed .

【0021】また、前記比較回路による比較を、前記半
導体記憶素子に対するデータの書き込みアドレスごと
に、書き替え回数をカウントするカウンタを設け、この
カウンタの書き替えが一定回数を超えるごとに行う構成
としてある。
Further, the comparison by the comparison circuit is performed by
For each data write address to the conductor storage element
Is provided with a counter that counts the number of rewrites.
The configuration is such that the counter is rewritten every time the number of times exceeds a certain number .

【0022】更に、前記警報信号を出力したアドレスに
対する書き替え要求があった場合に、予備のアドレスに
書き替えるための切り替えを行う構成としてある。
Further, the address at which the alarm signal was output is
To a spare address when a rewrite request
It is configured to perform switching for rewriting .

【0023】 このような構成の発明の不揮発性半導体記
憶装置は、半導体記憶素子におけるメモリセルに記憶す
る値を保持し、この保持した値とメモリセルに記憶して
いる値とをデータ比較回路で比較し、この比較の値が異
なるときに警報信号を出力する。この際、メモリセルの
制御ゲートに接続されるワードラインに対し、通常の読
み出し動作時に印加する電圧レベルとは異なる電圧を供
給する。
The nonvolatile semiconductor memory device of the invention having such a structure, holds a value stored in the memory cells in the semiconductor memory device, and a value stored in the held value with the memory cell data comparison circuit Compare and output an alarm signal when the value of the comparison is different. At this time, a voltage different from the voltage level applied during the normal read operation is supplied to the word line connected to the control gate of the memory cell.

【0024】 すなわち、半導体記憶素子におけるメモリ
セルに書き込む値を、予め書き込み回路に記憶してお
き、メモリセルに対して書き込み動作を行った直後に、
通常の読み出し時よりも厳格な条件で、そのメモリセル
から読み出しを行い、この書き込んだ値と読み出した値
とが一致するかを比較して、その劣化状況を判断してい
る。
[0024] That is, the value to be written to the memory cells in the semiconductor memory device, it is stored in advance in the write circuit, immediately after performing the write operation on the memory cells,
Reading is performed from the memory cell under stricter conditions than during normal reading, and the state of deterioration is determined by comparing whether the written value matches the read value.

【0025】 このようにして、不揮発性メモリの劣化状
況を正確に判断できるようになる。すなわち、劣化検出
のための読み出しが一度ですむようになる。また、メモ
リセルが劣化した際に警報信号を出力できるとともに、
警報信号の出力時でメモリセルでの正常な値を保持でき
るようになり、結果的に不揮発性メモリの効率的な使用
が可能になる。
In this way, the state of deterioration of the nonvolatile memory can be accurately determined. That is, reading for deterioration detection is required only once. In addition, an alarm signal can be output when the memory cell is deteriorated,
The normal value in the memory cell can be held when the alarm signal is output, and as a result, the nonvolatile memory can be used efficiently.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】次に、本発明の不揮発性半導体記
憶装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の不揮発性半導体記憶装置の実施形態にお
ける構成を示すブロック図である。図1において、この
不揮発性半導体記憶装置は、読み出し信号(rea
d)、書き込み信号(write)、プリチャージ信号
(precharge)が入力されて、データ(dat
a)の書き込み/読み出しタイミングを制御するタイミ
ング制御部1と、ビットラインを選択するためのYデコ
ーダ2と、アドレス信号(address)を保持(ラ
ッチ)するアドレスラッチ部3と、ワードラインを選択
するためのXデコーダ4と、書き込み/読み出しのデー
タ(data)の入出力に対するバッファリング(ラッ
チ)するための入出力バッファデータラッチ回路5とを
備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device includes a read signal (rea)
d), a write signal (write), and a precharge signal (precharge) are input, and data (dat)
a) a timing control unit 1 for controlling write / read timing, a Y decoder 2 for selecting a bit line, an address latch unit 3 for holding (latch) an address signal (address), and selecting a word line. And an input / output buffer data latch circuit 5 for buffering (latch) input / output of write / read data (data).

【0027】 また、この不揮発性半導体記憶装置は、読
み出しデータの信号を増幅して出力するセンス増幅部6
と、入出力バッファデータラッチ回路5で保持した書き
込みデータに対応したデータをマルチプレクサ8に出力
するための書込回路7と、Yデコーダ2によって選択さ
れた位置に書き込みデータをセットするためのマルチプ
レクサ8と、メモリセルの制御ゲートに電圧を印加して
データの書き込み/読み出しが行われるメモリ部9と、
書き込みを行うメモリ部9におけるメモリセルの制御ゲ
ートに高電圧を印加するための高電圧制御部10とを備
えている。
[0027] The sense amplifier section 6 non-volatile semiconductor memory device, for amplifying and outputting a signal of the read data
A write circuit 7 for outputting data corresponding to the write data held by the input / output buffer data latch circuit 5 to the multiplexer 8, and a multiplexer 8 for setting the write data at a position selected by the Y decoder 2. A memory unit 9 in which data is written / read by applying a voltage to a control gate of a memory cell;
A high voltage control unit 10 for applying a high voltage to a control gate of a memory cell in the memory unit 9 for performing writing is provided.

【0028】 更に、この不揮発性半導体記憶装置は、劣
化状況を検出する際に制御ゲートに任意の電圧を印加す
るための電圧制御部11と、この電圧制御部11によっ
て制御ゲートに任意電圧を印加することによりメモリ部
9から読み出した値と書込データ保持回路13が保持し
ている値とを比較してデータが異なる際に警報信号S1
4を出力するデータ比較回路12と、メモリ部9に書き
込んだ値を保持する書込データ保持回路13とを備えて
いる。
Furthermore, the non-volatile semiconductor memory device, applied a voltage control unit 11 for applying an arbitrary voltage to the control gate when detecting the deterioration state, an arbitrary voltage to the control gate by the voltage control unit 11 By doing so, the value read from the memory unit 9 is compared with the value held by the write data holding circuit 13, and when the data is different, an alarm signal S1 is output.
4 and a write data holding circuit 13 for holding a value written in the memory unit 9.

【0029】 次に、この実施形態の動作について説明す
る。まず、書き込み時は、書き込み信号(write)
がタイミング制御部1に入力され、更に、書き込みアド
レスデータ(address)がアドレスラッチ部3
(アドレスポート)に入力される。更に、書き込みデー
タ(data)が入出力バッファデータラッチ回路5
(入出力ポート)に入力される。このときタイミング制
御部1からのラッチ信号がアドレスラッチ部3及び入出
力バッファデータラッチ回路5に出力され、かつ、書き
込みアドレス(address)をアドレスラッチ部3
で保持し、また、書き込みデータを入出力バッファデー
タラッチ回路5で保持する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, at the time of writing, a write signal (write)
Is input to the timing control unit 1, and the write address data (address) is further stored in the address latch unit 3.
(Address port). Further, the write data (data) is stored in the input / output buffer data latch circuit 5.
(Input / output port). At this time, the latch signal from the timing control unit 1 is output to the address latch unit 3 and the input / output buffer data latch circuit 5, and the write address (address) is stored in the address latch unit 3.
And the write data is held by the input / output buffer data latch circuit 5.

【0030】 また、入出力バッファデータラッチ回路5
で保持した書き込みデータが書込回路7に出力され、書
き込みデータに対応したデータをマルチプレクサ8に出
力する。更に、アドレスラッチ部3で保持した書き込み
アドレスデータがYデコーダ2及びXデコーダ4に出力
され、Xデコーダ4で書き込みアドレス(addres
s)のワードラインが選択され、マルチプレクサ8では
Yデコーダ2によって選択された位置に、書込回路7か
ら入力された書き込みデータをセットする。タイミング
制御部1から高電圧制御部10に制御信号が出力され、
この高電圧制御部10によって、書き込みを行うメモリ
部9におけるメモリセルの制御ゲートに高電圧が印加さ
れて、その書き込みが行われる。
The input / output buffer data latch circuit 5
Is output to the write circuit 7, and outputs data corresponding to the write data to the multiplexer 8. Further, the write address data held by the address latch unit 3 is output to the Y decoder 2 and the X decoder 4, and the write address (addres
The word line s) is selected, and the multiplexer 8 sets the write data input from the write circuit 7 at the position selected by the Y decoder 2. A control signal is output from the timing control unit 1 to the high voltage control unit 10,
The high voltage control unit 10 applies a high voltage to the control gate of the memory cell in the memory unit 9 to which the writing is performed, and the writing is performed.

【0031】 次に、読み出し時は、読み出し信号(re
ad)がタイミング制御部1に入力され、かつ、読み出
しアドレスデータがアドレスポートに入力される。読み
出しアドレスデータがアドレスラッチ部3で保持され、
ここで保持された読み出しアドレスデータがYデコーダ
2、Xデコーダ4及びマルチプレクサ8を通じて、ワー
ドライン及びビットラインが選択される。タイミング制
御部1から電圧制御部11に制御信号が出力される。電
圧制御部11から出力された電圧が、読み出しを行うメ
モリ部9のメモリセルの制御ゲートに印加される。指定
された読み出しアドレスデータによる読み出しデータ
(信号)がセンス増幅部6で増幅されて、入出力バッフ
ァデータラッチ回路5を通じて入出力ポートに送出され
る。
[0031] Next, at the time of reading, the read signal (re
ad) is input to the timing controller 1, and read address data is input to the address port. Read address data is held in the address latch unit 3,
The read address data held here is selected through the Y decoder 2, the X decoder 4, and the multiplexer 8 to select a word line and a bit line. A control signal is output from the timing control unit 1 to the voltage control unit 11. The voltage output from the voltage control unit 11 is applied to a control gate of a memory cell of the memory unit 9 that performs reading. Read data (signal) based on the designated read address data is amplified by the sense amplifier 6 and sent to the input / output port through the input / output buffer data latch circuit 5.

【0032】 次に、本発明に対応する要部の動作につい
て説明する。以下、前記した図3(消去/書き込み時の
メモリセルの状態)、図4(メモリセルに対して消去/
書き込みを繰り返した際の特性)及び図5(消去/書き
込みを行った場合のしきい値電圧分布)を再度参照して
説明する。図2は劣化検出時に印加する制御ゲート電圧
を説明するための図である。
[0032] Next, the operation of the main part corresponding to the present invention. Hereinafter, FIG. 3 (the state of the memory cell at the time of erasing / writing) and FIG.
Description will be made with reference again to FIG. 5 (characteristics when writing is repeated) and FIG. 5 (threshold voltage distribution when erasing / writing is performed). FIG. 2 is a diagram for explaining a control gate voltage applied when deterioration is detected.

【0033】 メモリ部9は、その寿命によって、制御ゲ
ートに所定電圧を印加して読み出しを行っても、メモリ
セルに記憶した値を読み出せなくなる。例えば、図5に
示すように、消去を行った際に、そのメモリセルのしき
い値が読み出し時の制御ゲート電圧よりも低下した場
合、ソース−ドレイン間に電流が流れてしまう。したが
って、論理値「1」のデータを記憶していることにな
り、メモリセルが寿命に達したことになる。そして、書
き替えを繰り返すとメモリセルのしきい値は、図5に示
すように変化する。この変化特性を利用してメモリセル
が寿命に達することを判断できるようになる。
The memory section 9 cannot read the value stored in the memory cell due to its life even if a predetermined voltage is applied to the control gate to perform reading. For example, as shown in FIG. 5, when erasing is performed, if the threshold voltage of the memory cell is lower than the control gate voltage at the time of reading, a current flows between the source and the drain. Therefore, the data of the logical value “1” is stored, and the memory cell has reached the end of its life. Then, when rewriting is repeated, the threshold value of the memory cell changes as shown in FIG. Using this change characteristic, it can be determined that the memory cell will reach the end of its life.

【0034】 例えば、消去を行ったメモリセルに対して
通常の読み出し時に印加する制御ゲート電圧よりも高い
電圧を印加して読み出しを行う。すなわち、図5に示す
劣化検出時の制御ゲート電圧V1を制御ゲートに印加し
て読み出しを行う。この読み出しで正常な読み出しが出
来なかった場合、そのメモリセルは間もなく寿命に達す
ると判断する。この時点では、通常の読み出し時におけ
る制御ゲート電圧を印加すれば、消失した値を、まだ正
常に読み出すことが可能である。すなわち、メモリ部9
に保持したデータは消滅しないことになる。
[0034] For example, to read by applying a voltage higher than the control gate voltage applied during normal read to the memory cell subjected to erase. That is, reading is performed by applying the control gate voltage V1 at the time of deterioration detection shown in FIG. 5 to the control gate. If normal reading cannot be performed by this reading, it is determined that the memory cell will soon reach the end of its life. At this point, the lost value can still be read out normally by applying the control gate voltage during normal reading. That is, the memory unit 9
Will not be lost.

【0035】 このメモリセルが寿命に達することの判断
(劣化の検出)を具体的に説明する。まず、メモリ部9
の任意アドレスに対して消去/書き込み要求が行われた
場合、外部からメモリセルに記憶する入力データを、書
込データ保持回路13が取り込んで保持する。次に、任
意アドレスに対して消去/書き込みを行った直後に、電
圧制御部11から劣化検出の制御ゲート電圧V1を印
加して読み出しを行う。この読み出し値と書込データ保
持回路13が保持している書き込み値とをデータ比較回
路12で比較する。この比較で読み出し値と書き込み値
とが異なる場合に外部に警報信号S14を出力する。こ
の警報信号S14によって、メモリ部9が間もなく寿命
に達することを、例えば、図示しないCPUにおいて認
識できるようになる。
[0035] illustrating a determination that the memory cell reaches the lifetime (detection of deterioration) in detail. First, the memory unit 9
When an erasing / writing request is made to any of the addresses, the write data holding circuit 13 fetches and holds input data to be stored in the memory cell from outside. Next, immediately after erasing / writing to an arbitrary address, reading is performed by applying the control gate voltage V1 for deterioration detection from the voltage control unit 11. The read value and the write value held by the write data holding circuit 13 are compared by the data comparison circuit 12. If the read value differs from the write value in this comparison, an alarm signal S14 is output to the outside. The alarm signal S14 allows, for example, a CPU (not shown) to recognize that the memory section 9 is about to reach the end of its life.

【0036】 この読み出しの場合に対して、逆に書き込
み時の値に対しても同様に、その劣化の検出が可能であ
る。この場合、通常の読み出し時に印加する制御ゲート
電圧よりも低い電圧V2を印加して、その読み出しを行
うことによって、通常の読み出し時よりも厳格な条件で
の読み出しが可能になる。劣化検出の手順は、劣化検出
時の制御ゲート電圧値が異なるのみであり、消去した値
に対する条件を厳格に読み出しを行う手順と同様であ
る。
[0036] For the case of this reading, similarly for the value at the time of writing to the contrary, it is possible to detect the deterioration. In this case, by applying a voltage V2 lower than the control gate voltage applied during normal reading and performing the reading, reading can be performed under stricter conditions than during normal reading. The procedure of the deterioration detection is the same as the procedure of strictly reading the condition for the erased value, except that the control gate voltage value at the time of the deterioration detection is different.

【0037】 この読み出しにおける劣化検出、又は、書
き込みにおける劣化検出のいずれを用いるかは、メモリ
部9での消去不良、書き込み不良のどちらが先に発生す
るかを予め判別して決定する。また、両方の劣化検出を
行うようにし、先に検出した読み出しにおける劣化検出
によって、又は、書き込みにおける劣化検出によって、
その劣化検出を判断するようにしても良い。
The deterioration detection in the reading, or the use of either of the deterioration detection in writing, erasing failure of the memory unit 9, both the writing failure is determined in advance determine occur first. In addition, both deterioration detections are performed, and the deterioration detection in the previously detected reading or the deterioration detection in the writing is performed.
The deterioration detection may be determined.

【0038】 このように、メモリ部9での記憶の値が正
常に記憶できているかの判断が可能になる。更に、消去
/書き込みを行ったメモリセル(メモリ部9)の劣化状
況が正確に判断できるようになる。この場合、記憶した
データの読み出しが一度のみですむようになる。
[0038] Thus, the value of the memory in the memory unit 9 is to allow determination of whether that successfully stored. Further, the deterioration state of the memory cell (memory section 9) that has been erased / written can be accurately determined. In this case, the stored data needs to be read only once.

【0039】 このような劣化検出処理では、その記憶し
た値を確認するための読み出し(又は書き込み)動作
が、余分に必要となる。この場合の動作によって、メモ
リセルの劣化が進むことはない。メモリセルに消去/書
き込みを行う場合、制御ゲート又はドレインに高い電圧
を印加することによって、フローティングゲートに対し
て正孔/電荷の注入を行っている。
In such a deterioration detection process, an extra read (or write) operation for confirming the stored value is required. The operation in this case does not cause the deterioration of the memory cell to progress. When erasing / writing is performed on a memory cell, holes / charges are injected into a floating gate by applying a high voltage to a control gate or a drain.

【0040】 図2は、消去/書き込みを行う場合のメモ
リセルの状態を表した等価回路であるが、この消去/書
き込み時には、電荷がフローティングゲートFとドレイ
ンD間を移動することになる。書き替えを繰り返すと、
トンネル酸化膜中にトラップが増加して、メモリセルが
劣化するが、読み出し時は、電荷が移動しないため、読
み出し回数の増加によるメモリセルの劣化は、消去/書
き込み時に比較して極めて小さく、その考慮は不要であ
る。
FIG . 2 is an equivalent circuit showing the state of the memory cell when erasing / writing is performed. At the time of erasing / writing, charges move between the floating gate F and the drain D. Repeatedly rewriting,
Although the number of traps in the tunnel oxide film increases and the memory cell deteriorates, the charge does not move at the time of reading. Therefore, the deterioration of the memory cell due to the increase in the number of readings is extremely small as compared with the erasing / writing. No consideration is necessary.

【0041】 次に、他の実施形態について説明する。こ
の実施形態では、前記した特開平7−45084号公報
例(書き替え回数が所定のカウント値に達した際に、こ
のアドレスに対する書き替え要求があった場合には、予
備のアドレスに書き替えを行うように切り替えて、メモ
リの長寿命化を図る)と同様の実施が可能である。すな
わち、特定アドレスに対する書き替えが、他のアドレス
に対する書き替えに対して頻繁に発生するような読み出
しを必要以上に行うことによるメモリセルの劣化が心配
される状況や、読み出しを行うために必要となる時間を
節約したい場合には、別にカウンタを設け、このカウン
タで書き替えをカウントする。カウント値が一定回数以
上の場合にのみ劣化状況の検出を行う。また、書き替え
が一定回数を超えるごとに劣化検出を行う。
Next, another embodiment will be described. In this embodiment, in the above-described Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45084 (when a rewrite request for this address is issued when the number of rewrites reaches a predetermined count value, rewriting to a spare address is performed). To increase the life of the memory). That is, there is a concern that the memory cell may be degraded due to unnecessary reading that rewriting to a specific address frequently occurs with respect to rewriting to another address, and it is necessary to perform reading. To save a certain amount of time, a separate counter is provided, and rewriting is counted by this counter. The deterioration state is detected only when the count value is equal to or more than a predetermined number. Also, rewriting
Every time the number of times exceeds a predetermined number.

【0042】 この場合、図1の構成では、データ比較回
路12からの警報信号S14の出力時点で、このアドレ
スに対する書き替え要求を予備のアドレスに切り替える
ようにする。このアドレスの切替えは、書き替え回数に
よって判断せずに、前記したように劣化検出時の制御ゲ
ート電圧を印加して実際の劣化状況を検出して行う。し
たがって、より正確な実際の劣化状況を検出できるよう
になる。
In this case, in the configuration of FIG. 1, at the time when the alarm signal S14 is output from the data comparison circuit 12, the rewrite request for this address is switched to a spare address. This address switching is performed by detecting the actual state of deterioration by applying the control gate voltage at the time of deterioration detection as described above, without making a determination based on the number of rewrites. Therefore, it is possible to more accurately detect the actual deterioration state.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の不揮発性半導体記憶装置によれば、半導体記憶素子に
おけるメモリセルに記憶する値を保持し、この保持した
値とメモリセルに記憶している値とをデータ比較回路で
比較し、この比較の値が異なる際に警報信号を出力す
る。この際、メモリセルの制御ゲートに接続されるワー
ドラインに対し、通常の読み出し動作時に印加する電圧
レベルとは異なる電圧を供給する。
As is apparent from the above description, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the value stored in the memory cell in the semiconductor memory element is held, and the held value and the value stored in the memory cell are stored. Is compared with a data comparison circuit, and when the comparison value is different, an alarm signal is output. At this time, a voltage different from the voltage level applied during the normal read operation is supplied to the word line connected to the control gate of the memory cell.

【0044】 この結果、不揮発性メモリの劣化状況を正
確に判断できるようになる。すなわち、劣化検出のため
の読み出しが一度ですむようになる。また、メモリセル
が劣化した際に警報信号を出力できるとともに、警報信
号の出力時でメモリセルでの正常な値を保持できるよう
になり、結果的に不揮発性メモリの効率的な使用が可能
になる。
[0044] As a result, it is possible to accurately determine the deterioration condition of the non-volatile memory. That is, reading for deterioration detection is required only once. In addition, an alarm signal can be output when the memory cell is deteriorated, and a normal value in the memory cell can be maintained when the alarm signal is output, thereby enabling efficient use of the nonvolatile memory. Become.

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

【図1】本発明の不揮発性半導体記憶装置の実施形態に
おける構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施形態にあって劣化検出時に印加する制御ゲ
ート電圧を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a control gate voltage applied at the time of detecting deterioration in the embodiment.

【図3】消去/書き込み時のメモリセルの状態を示す等
価回路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a state of a memory cell at the time of erasing / writing.

【図4】メモリセルに対して消去/書き込みを繰り返し
た際の特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram when erasing / writing is repeated for a memory cell.

【図5】消去/書き込みを行った場合のしきい値電圧分
布を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a threshold voltage distribution when erasing / writing is performed.

【符号の説明】 1 タイミング制御部 2 Yデコーダ 3 アドレスラッチ部 4 Xデコーダ 5 入出力バッファデータラッチ回路 6 センス増幅部 7 書込回路 8 マルチプレクサ 9 メモリ部 10 高電圧制御部 11 電圧制御部 12 データ比較回路 13 書込データ保持回路 S14 警報信号[Description of Signs] 1 Timing control unit 2 Y decoder 3 Address latch unit 4 X decoder 5 I / O buffer data latch circuit 6 Sense amplification unit 7 Write circuit 8 Multiplexer 9 Memory unit 10 High voltage control unit 11 Voltage control unit 12 Data Comparison circuit 13 Write data holding circuit S14 Alarm signal

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気的に書き替え可能な半導体記憶素子
と、この半導体記憶素子に対して選択的に書き込み/読
み出しを行う記憶処理手段とを備えた不揮発性半導体記
憶装置において、 前記半導体記憶素子に記憶する値を保持する書き込みデ
ータ保持回路と、 前記書き込みデータ保持回路で記憶した値と前記半導体
記憶素子に記憶している値とを比較するデータ比較回路
と、 を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
1. A non-volatile semiconductor storage device comprising: an electrically rewritable semiconductor storage element; and a storage processing unit for selectively writing / reading the semiconductor storage element. A non-volatile memory, comprising: a write data holding circuit that holds a value stored in the semiconductor memory device; and a data comparison circuit that compares a value stored in the write data holding circuit with a value stored in the semiconductor storage element. Semiconductor memory device.
【請求項2】 前記データ比較回路の比較において、 書き込みデータ保持回路で記憶した値と半導体記憶素子
に記憶している値とが異なる際に警報信号を出力するこ
とを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装
置。
2. The comparison of the data comparison circuit, wherein an alarm signal is output when a value stored in the write data holding circuit is different from a value stored in the semiconductor storage element. Nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項3】 前記半導体記憶素子の制御ゲートに接続
されるワードラインに対し、通常の読み出し動作時に印
加する電圧レベルとは異なる電圧を供給するための電圧
制御部を、備えることを特徴とする請求項1記載の不揮
発性半導体記憶装置。
3. A voltage control unit for supplying a voltage different from a voltage level applied during a normal read operation to a word line connected to a control gate of the semiconductor memory element. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項4】 前記半導体記憶素子に対するデータの書
き込みアドレスごとに、書き替え回数をカウントするカ
ウンタを設け、 前記カウンタでの書き替え回数が予め定めた所定のカウ
ント値に達した際に警報信号を出力することを特徴とす
る請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
4. A counter for counting the number of rewrites for each data write address for the semiconductor memory element, and an alarm signal is issued when the number of rewrites in the counter reaches a predetermined count value. 2. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 1, wherein the output is performed.
【請求項5】 前記カウンタでの書き替え回数が所定の
カウント値に達した際に警報信号を出力するとともに、 この警報信号を出力したアドレスに対する書き替え要求
があった場合に、予備のアドレスに書き替えるための切
り替えを行うことを特徴とする請求項4記載の不揮発性
半導体記憶装置。
5. An alarm signal is output when the number of rewrites by the counter reaches a predetermined count value, and when a rewrite request is made to an address that outputs the alarm signal, a spare address is set. 5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein switching for rewriting is performed.
【請求項6】 前記記憶処理手段として、 読み出し信号、書き込み信号、プリチャージ信号が入力
されて、データの書き込み/読み出しタイミングを制御
するタイミング制御部と、 ビットラインを選択するためのYデコーダと、 アドレス信号を保持するアドレスラッチ部と、 ワードラインを選択するためのXデコーダと、 書き込み/読み出しのデータの入出力に対するバッファ
リングを行うための入出力バッファデータラッチ回路
と、 読み出しデータの信号を増幅して出力するセンス増幅部
と、 入出力バッファデータラッチ回路で保持した書き込みデ
ータに対応したデータを出力する書き込み回路と、 前記Yデコーダによって選択された位置に書き込みデー
タをセットするためのマルチプレクサと、 書き込みを行う半導体記憶素子におけるメモリセルの制
御ゲートに高電圧を印加するための高電圧制御部と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導
体記憶装置。
6. A timing control unit which receives a read signal, a write signal, and a precharge signal and controls data write / read timing, as a storage processing unit, a Y decoder for selecting a bit line, An address latch unit for holding an address signal, an X decoder for selecting a word line, an input / output buffer data latch circuit for buffering input / output of write / read data, and an amplifying read data signal A sense amplifier for outputting the data corresponding to the write data held by the input / output buffer data latch circuit; a multiplexer for setting the write data at a position selected by the Y decoder; In a semiconductor memory device that performs writing 2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a high voltage control unit for applying a high voltage to a control gate of the memory cell.
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