JP2002008381A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2002008381A
JP2002008381A JP2000186731A JP2000186731A JP2002008381A JP 2002008381 A JP2002008381 A JP 2002008381A JP 2000186731 A JP2000186731 A JP 2000186731A JP 2000186731 A JP2000186731 A JP 2000186731A JP 2002008381 A JP2002008381 A JP 2002008381A
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JP
Japan
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rewriting
semiconductor device
nonvolatile memory
program
erase
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Teruhiko Kamei
輝彦 亀井
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラム又はイレースのための時間やチッ
プ面積を極端に増加させることなく、個々の不揮発性メ
モリセルの書換え回数を向上させる。 【解決手段】 不揮発性メモリを含む半導体装置であっ
て、半導体装置内に記憶されている書き換え条件に基づ
いて不揮発性メモリに記憶する手段20、30、70
と、センスアンプ40と、外部から入力されたデータと
不揮発性メモリから読み出されたデータとを比較するこ
とにより記憶動作が正しく行われたか否かを判断する手
段50と、不揮発性メモリにおける記憶動作が正しく行
われなかったときに、半導体装置内に記憶されている書
き換え条件に基づいて新たな書き換え条件を設定し記憶
する手段70とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラッシュメモリ
等の不揮発性メモリを内蔵した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、フラッシュメモリ等の不揮発
性メモリにおいては、書換えを繰り返すとプログラマビ
リティ又はイレーサビリティが低下し、各メモリセルに
記憶されたデータ「1」を表す検出電流とデータ「0」
を表す検出電流との差が小さくなってしまい、読み出し
エラーを生じることがある。このように、プログラマビ
リティ又はイレーサビリティが低下した場合には、プロ
グラム電圧又はイレース電圧を高くするか、プログラム
時間又はイレース時間を長くすることにより、プログラ
マビリティ又はイレーサビリティを改善できることが知
られている。
【0003】従来は、プログラム又はイレース後にデー
タの確認(ベリファイ)を行い、データが正しくプログ
ラム又はイレースされていなかったときには、プログラ
ム/イレース電圧を低い電圧から段階的に高くするか、
又は、プログラム/イレース時間を短い時間から段階的
に長くしてプログラム又はイレースを繰り返し行うこと
により、不揮発性メモリの書換え回数を向上させてい
た。例えば、1秒でプログラムできなかった場合には5
秒かけて再度プログラムを行い、5秒でプログラムでき
なかった場合には10秒かけて再度プログラムを行い、
プログラムができるようになるまでこのような操作を繰
り返していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにプログラム又はイレースを繰り返して行うと、プロ
グラム又はイレースのための時間が極端に増大してしま
うという問題があった。
【0005】ところで、日本国特許出願公開公報(特
開)昭59−45695号には、書込み回数を管理する
ための回路と汎用データを記憶するEEPROMとを同
一基板上に設けてEEPROMへの書込み回数を把握で
きるようにしたICメモリが掲載されている。
【0006】また、特開平1−245496号には、不
揮発性メモリ素子の書込み回数を計数するカウンタ回路
と、カウンタ回路の計数値を記憶するカウンタEEPR
OMを内蔵することによって、書換え回数の寿命を知る
ことができるようにした半導体不揮発性メモリ装置が掲
載されている。
【0007】しかしながら、不揮発性メモリ素子(EE
PROM)への書込み回数を記憶するようにしても、書
換え回数の寿命を知ることができるだけであり、上記の
ようにプログラム又はイレースのための時間が極端に増
大してしまうことは避けられない。また、書換え回数は
膨大な値となるので、これを記憶するためにはチップ面
積を大幅に増大させなければならず、回路が複雑になっ
てしまう。
【0008】一方、特開昭62−140516号には、
計数データの上位ビットと下位ビットとを異なる領域に
記憶することによりカウンタ全体として寿命を延ばした
不揮発性カウンタ装置が掲載されている。
【0009】また、特開昭63−200398号には、
EEPROMを複数のメモリブロックに分割して各メモ
リブロック毎にその書込み回数を記憶する記憶回路を設
け、書込み回数が所定の回数を超えたことを検出すると
EEPROMに対するアドレス指定をメモリブロック単
位で変更するようにした情報処理装置が掲載されてい
る。
【0010】しかしながら、記憶領域を変更すれば、や
はりチップ面積を大幅に増大させなければならず、回路
が複雑になってしまう。
【0011】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、プロ
グラム又はイレースのための時間やチップ面積を極端に
増加させることなく個々の不揮発性メモリセルの書換え
回数を向上させた半導体装置を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、不揮発性メモリを含む
半導体装置であって、半導体装置内に記憶されている書
き換え条件に基づいて、外部から入力されたデータを不
揮発性メモリに記憶する第1の手段と、不揮発性メモリ
からデータを読み出すためのセンスアンプと、外部から
入力されたデータと不揮発性メモリから読み出されたデ
ータとを比較することにより、不揮発性メモリにおける
記憶動作が正しく行われたか否かを判断する第2の手段
と、不揮発性メモリにおける記憶動作が正しく行われな
かったと第2の手段が判断したときに、半導体装置内に
記憶されている書き換え条件に基づいて新たな書き換え
条件を設定し記憶する第3の手段とを具備する。
【0013】ここで、書き換え条件が、プログラム/イ
レース電圧又はプログラム/イレース時間であっても良
い。また、第3の手段は、書き換え条件を不揮発性メモ
リセルアレイの一部の領域に記憶するようにしても良
い。さらに、前記不揮発性メモリのイレースを行う際に
は、第3の手段が書き換え条件を一時的に記憶すること
が望ましい。
【0014】以上の様に構成した本発明によれば、前回
使用したプログラム/イレース電圧又はプログラム/イ
レース時間を用いて書き換えを開始するので、プログラ
ム又はイレースのための時間やチップ面積を極端に増加
させることなく、個々の不揮発性メモリセルの書換え回
数を向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形
態に係る半導体装置の構造を示すブロック図である。こ
の半導体装置は、複数の不揮発性メモリセルを含む不揮
発性メモリセルアレイ10を有している。この不揮発性
メモリセルアレイ10には、複数のメモリセルのワード
ラインの内の1つを選択するためのワードラインドライ
バ20と、複数のメモリセルのソースラインに電圧を印
加するソースラインドライバ30とが接続されている。
【0016】不揮発性メモリのプログラム又はイレース
は、半導体装置内に履歴情報として記憶されている書き
換え条件に従って行われる。即ち、この書き換え条件に
従って高電圧発生回路70が高電圧を発生し、ワードラ
インドライバ20及びソースラインドライバ30にこれ
を供給する。不揮発性メモリをプログラムする際には、
ワードラインドライバ20が1つのワードラインに高電
圧を印加し、1ワードずつプログラムを行う。また、不
揮発性メモリをイレースする際には、ワードラインドラ
イバ20及びソースラインドライバ30が全てのワード
ライン及びソースラインに高電圧を印加し、一括してイ
レースを行う。
【0017】不揮発性メモリセルアレイ10には、記憶
されているデータを読み出すためのセンスアンプ40が
接続されている。センスアンプ40により読み出された
データは、記憶動作の確認(ベリファイ)を行うための
比較回路50に供給される。比較回路50は、外部から
入力されたデータと不揮発性メモリセルから読み出され
たデータとを比較することにより、不揮発性メモリセル
における記憶動作が正しく行われたか失敗したか(パス
/フェイル)を判断する。
【0018】比較回路50の出力は、書き換え条件設定
回路60に供給される。比較回路50の出力がパスを示
す場合には、プログラムモ−ド又はイレースモードを終
了する。一方、比較回路50の出力がフェイルを示す場
合には、書き換え条件設定回路60は、半導体装置内に
履歴情報として記憶されている書き換え条件に基づいて
新たな書き換え条件を設定し、これを同領域に記憶し直
す。この新たな書き換え条件に従って、プログラム又は
イレースが再度行われる。その結果がフェイルである場
合には、上記動作を繰り返して行う。
【0019】書き換え条件としては、プログラム/イレ
ース電圧や、プログラム/イレース時間が該当する。書
き換え条件は、不揮発性メモリセルアレイ10の所定の
領域(履歴ビット)に記憶される。不揮発性メモリセル
アレイ10の履歴ビットがイレースされる際には、書き
換え条件設定回路60の一部に設けたレジスタ又はRA
M等の記憶領域に、書き換え条件を一時的に記憶するこ
とが望ましい。
【0020】次に、本実施形態に係る半導体装置の動作
について、図2と図3を参照しながら詳しく説明する。
図2は、プログラムモードにおける動作を示すフローチ
ャートである。まず、ステップS11において、不揮発
性メモリに記憶されている書き換え条件の読み出しを行
う。次に、ステップS12において、読み出された書き
換え条件に従って、不揮発性メモリのプログラムを行
う。プログラムは、不揮発性メモリセルアレイに含まれ
る複数のメモリセルに対して、1ワードずつ行われる。
【0021】次に、ステップS13において、外部から
入力されたデータと不揮発性メモリから読み出されたデ
ータとを比較することにより、不揮発性メモリにおける
プログラム動作が正しく行われたか失敗したか(パス/
フェイル)の確認(ベリファイ)を行う。さらに、ステ
ップS14において、パス/フェイルの確認結果に基づ
く判断が行われる。パスの場合には、プログラム動作が
正しく行われたので、プログラムモードを終了する。
【0022】一方、フェイルの場合には、プログラム動
作が失敗したので、ステップ15以降に進む。まず、ス
テップ15において、前回使用した書き換え条件に基づ
いてプログラム電圧を増加させる。続いて、ステップS
16において、プログラム電圧の値を不揮発性メモリに
記憶し、再びステップS12に戻ってプログラムを行
う。
【0023】例えば、プログラム電圧として、10V、
15V、20V、25Vの4種類が使用可能であるとす
ると、従来は値の小さい電圧から順に用いていたので、
20Vのプログラム電圧に到達するまでには3回のプロ
グラムを繰り返さなければならなかった。本実施形態に
おいては、前回の書き換えにおいて20Vのプログラム
電圧を用いていた場合には、最初から20Vのプログラ
ム電圧を用いてプログラムを行い、プログラム動作が失
敗したらプログラム電圧を25Vに変更する。これによ
り、1回のプログラムで書き換えに成功する確率が増大
し、プログラムのために必要とする時間を大幅に短縮す
ることができる。
【0024】図3は、イレースモードにおける動作を示
すフローチャートである。まず、ステップS21におい
て、不揮発性メモリに記憶されている書き換え条件の読
み出しを行う。次に、ステップS22において、読み出
された書き換え条件に従って、不揮発性メモリセルのイ
レースを行う。イレースは、不揮発性メモリセルアレイ
に含まれる複数のメモリセルに対して、一括して行われ
る。従って、イレースの際には、書き換え条件データを
不揮発性メモリとは別の記憶領域に移し変えておくこと
が望ましい。
【0025】次に、ステップS23において、外部から
入力されたデータと不揮発性メモリから読み出されたデ
ータとを比較することにより、不揮発性メモリにおける
イレース動作が正しく行われたか失敗したか(パス/フ
ェイル)の確認(ベリファイ)を行う。さらに、ステッ
プS24において、パス/フェイルの確認結果に基づく
判断が行われる。パスの場合には、イレース動作が正し
く行われたので、イレースモードを終了する。
【0026】一方、フェイルの場合には、イレース動作
が失敗したので、ステップ25以降に進む。まず、ステ
ップ25において、前回使用した書き換え条件に基づい
てイレース時間を増加させる。続いて、ステップS26
においてイレース時間の値を不揮発性メモリに記憶し、
再びステップS22に戻ってイレースを行う。
【0027】例えば、イレース時間として、1秒、5
秒、10秒、15秒の4種類が使用可能であるとする
と、従来は値の小さい時間から順に用いていたので、1
0秒のイレース時間に到達するまでには3回のイレース
を繰り返さなければならなかった。本実施形態において
は、前回の書き換えにおいて10秒のイレース時間を用
いていた場合には、最初から10秒のイレース時間を用
いてイレースを行い、イレース動作が失敗したらイレー
ス時間を15秒に変更する。これにより、1回のイレー
スで書き換えに成功する確率が増大し、イレースのため
に必要とする時間を大幅に短縮することができる。
【0028】
【発明の効果】不揮発性メモリを含む従来の半導体装置
においては、データが正しく記憶又は消去されていなか
ったときに、プログラム/イレース電圧を低い電圧から
段階的に高くするか、又は、プログラム/イレース時間
を短い時間から段階的に長くしてプログラム又はイレー
スを繰り返し行っていたので、その回数が増大すると書
換えに要する時間が極端に増加していた。これに対し、
本発明によれば、前回使用したプログラム/イレース電
圧又はプログラム/イレース時間を用いて書き換えを開
始するので、プログラム又はイレースのための時間やチ
ップ面積を極端に増加させることなく、個々の不揮発性
メモリセルの書換え回数を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を
示すブロック図である。
【図2】図1の半導体装置のプログラムモードにおける
動作を示すフローチャートである。
【図3】図1の半導体装置のイレースモードにおける動
作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 不揮発性メモリセルアレイ 20 ワードラインドライバ 30 ソースラインドライバ 40 センスアンプ 50 比較回路 60 書き換え条件設定回路 70 高電圧発生回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不揮発性メモリを含む半導体装置であっ
    て、 前記半導体装置内に記憶されている書き換え条件に基づ
    いて、外部から入力されたデータを前記不揮発性メモリ
    に記憶する第1の手段と、 前記不揮発性メモリからデータを読み出すためのセンス
    アンプと、 外部から入力されたデータと前記不揮発性メモリから読
    み出されたデータとを比較することにより、前記不揮発
    性メモリにおける記憶動作が正しく行われたか否かを判
    断する第2の手段と、 前記不揮発性メモリにおける記憶動作が正しく行われな
    かったと前記第2の手段が判断したときに、前記半導体
    装置内に記憶されている書き換え条件に基づいて新たな
    書き換え条件を設定し記憶する第3の手段と、を具備す
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記書き換え条件が、プログラム/イレ
    ース電圧又はプログラム/イレース時間であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第3の手段が、書き換え条件を前記
    不揮発性メモリの一部の領域に記憶することを特徴とす
    る請求項1又は2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第3の手段が、前記不揮発性メモリ
    のイレースを行う際に、書き換え条件を一時的に記憶す
    ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の
    半導体装置。
JP2000186731A 2000-06-21 2000-06-21 半導体装置 Withdrawn JP2002008381A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008243347A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ装置およびその消去方法
KR101056800B1 (ko) 2003-02-07 2011-08-16 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 메모리시스템

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Effective date: 20070904