JP2002319290A - FLASH EEprom MEMORY SYSTEM AND UTILIZATION METHOD THEREFOR - Google Patents

FLASH EEprom MEMORY SYSTEM AND UTILIZATION METHOD THEREFOR

Info

Publication number
JP2002319290A
JP2002319290A JP2001399187A JP2001399187A JP2002319290A JP 2002319290 A JP2002319290 A JP 2002319290A JP 2001399187 A JP2001399187 A JP 2001399187A JP 2001399187 A JP2001399187 A JP 2001399187A JP 2002319290 A JP2002319290 A JP 2002319290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
threshold voltage
cells
erase
level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001399187A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3632001B2 (en
Inventor
Eliyahou Harari
ハライ エリヤホウ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2001399187A priority Critical patent/JP3632001B2/en
Publication of JP2002319290A publication Critical patent/JP2002319290A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3632001B2 publication Critical patent/JP3632001B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EEprom array, having large storage capacity and service life and moreover technology for increasing the number of times of programmings and erasures which the EEprom can withstand. SOLUTION: A semiconductor substrate 11 has a source region 13 and a drain 15, and a channel region 17 is arranged between the source 13 and the drain 15. A floating gate 19 is arranged on a channel region L1 region, this is separated by a gate oxide 21. A control gate 23 is formed on a region L2 , and this is separated by a gate oxide 25. The control gate 23 also is electrically separated from a floating gate 19 by a oxide layer 27.

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】(産業上の利用分野)この発
明は一般的には電気的にプログラム可能なリードオンリ
ーメモリ(Eprom)半導体と、電気的に消去可能で
プログラム可能なリードオンリーメモリ(EEpro
m)、さらに詳しく言えばそれを利用する技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to electrically programmable read only memory (Eprom) semiconductors and electrically erasable and programmable read only memory (EEpro).
m), and more specifically, the technology that utilizes it.

【0002】[0002]

【従来の技術】(発明の背景)電気的にプログラム可能
なリードオンリーメモリ(Eprom)は、フィールド
イフェクトトランジスタ構造で、半導体基板領域のチャ
ンネルから絶縁されてソースとドレイン領域間に設けら
れているフローティング導通ゲート(無接続)を用いて
いる。コントロールゲートはフローティングゲートの上
に設けられており、それから絶縁されている。そのトラ
ンジスタのしきい値電圧特性はそのフローティングゲー
ト上に引き留められる電荷の量によってコントロールさ
れる。すなわち、そのソースとドレイン領域間の導通を
許容するために、トランジスタがターンオンされる前に
そのコントロールゲートに加えられなくてはならない電
圧、すなわちその電圧がしきい値電圧、その最小の電圧
(しきい値電圧)である。トランジスタは、その基板の
チャンネル領域の薄い誘電体のゲートを通してフローテ
ィングゲートに電子を加速することによって、2つの状
態のうちの1つをプログラムすることができる。
2. Description of the Related Art An electrically programmable read-only memory (Eprom) has a field-effect transistor structure and is provided between a source and a drain region insulated from a channel of a semiconductor substrate region. A conductive gate (no connection) is used. The control gate is provided above the floating gate and is insulated therefrom. The threshold voltage characteristics of the transistor are controlled by the amount of charge trapped on the floating gate. That is, to allow conduction between its source and drain regions, the voltage that must be applied to its control gate before the transistor is turned on, ie, its voltage is its threshold voltage, its minimum voltage Threshold voltage). A transistor can be programmed in one of two states by accelerating electrons to the floating gate through a thin dielectric gate in the channel region of the substrate.

【0003】メモリセルのトランジスタの状態は、その
トランジスタのソースとドレインとコントロールゲート
に動作電圧を与えることによって読むことができ、それ
から制御ゲート電圧が選択された時にソースとドレイン
間を流れる電流を検出することによりその装置がオンに
プログラムされているか、またはオフにプログラムされ
ているかを知ることができる。Epromセルの二次元
アレイの中の特定の1つのセルを読み出しのためにアド
レスするためには、そのセルがアドレスされるべきセル
が含まれている列のソースとドレイン線間にソースとド
レイン電圧を与えること、およびアドレスされるべきセ
ルが含まれている行列のコントロールゲートにコントロ
ール電圧を与えることによりなされる。
[0003] The state of a transistor in a memory cell can be read by applying operating voltages to the source, drain and control gate of the transistor, and the current flowing between the source and drain when the control gate voltage is selected is detected. By doing so, it is possible to know whether the device is programmed on or off. To address a particular cell in a two-dimensional array of Eprom cells for reading, a source and drain voltage is applied between the source and drain lines of the column containing the cell to be addressed. And applying a control voltage to the control gate of the matrix containing the cell to be addressed.

【0004】そのようなメモリセルの例として三重ポリ
シリコン、チャンネル分離形電気的消去可能でかつプロ
グラム可能なリードオンリーメモリ(Eprom)があ
る。フローティングとコントロールゲートがチャンネル
の近接部分上に延びているので、これはスピリットチャ
ンネル装置と言われている。これにより、トランジスタ
構造は直列の2つのトランジスタとして働き、その1つ
はフローティングゲート上の電荷レベルに応答する可変
しきいチャンネルを持ち、他の1つはそのフローティン
グゲートの電荷には影響されないで、むしろ通常のフィ
ールドイフェクトトランジスタと同様にそのコントロー
ルゲートに印加される電圧に応答して働く。
Examples of such memory cells include triple polysilicon, channel-separated, electrically erasable and programmable read-only memory (Eprom). This is called a spirit channel device because the floating and control gates extend over adjacent portions of the channel. Thus, the transistor structure acts as two transistors in series, one having a variable threshold channel responsive to the charge level on the floating gate, the other being unaffected by the charge on the floating gate, Rather, it works in response to the voltage applied to its control gate, similar to a normal field effect transistor.

【0005】そのようなメモリセルは三重ポリシリコン
といわれている。なぜらなそれは、ポリシリコン材料の
三重の導電層をもっているからである。フローティング
とコントロールゲートに加えるにさらに消去ゲートが含
まれている。消去ゲートは各メモリセルトランジスタの
フローティングゲート表面に近接して通過しているが、
それらからは薄いトンネル誘電体(トンネル効果を持
つ)によって絶縁されている。セルのフローティングゲ
ートから電荷が消去ゲートにすべてのトランジスタに適
当な電圧が印加されたときに除去される。セルの全体の
アレイまたは特別のセルのグループが同時に消去される
とき、(すなわちフラッシュによって)ときに、そのよ
うなEpromのセルをフラッシュEpromアレイと
いう。
[0005] Such a memory cell is called triple polysilicon. This is because it has a triple conductive layer of polysilicon material. An erase gate is included in addition to the floating and control gates. The erase gate passes close to the floating gate surface of each memory cell transistor,
They are insulated from them by a thin tunnel dielectric (having a tunnel effect). Charge is removed from the floating gate of the cell to the erase gate when the appropriate voltage is applied to all transistors. When the entire array of cells or a particular group of cells are erased at the same time (ie, by flash), the cells of such Eprom are referred to as flash Eprom arrays.

【0006】EEpromは有効寿命が有限であるとい
うことが知られるに到った。性能が劣化する前に、その
ような装置において、プログラムと消去ができる回数は
有限である。その特徴は特定の構造に依存するものであ
るが、10,000回を越える使用サイクルの後にそのプログ
ラム可能性は減少する。そのような装置が、100,000 回
を越える使用サイクルの後には、もはやそのような装置
はプログラムすることもできないし、適性に消去するこ
ともできなくなる。これは、プログラミングまたは消去
のためにフローティングゲートに移送され、または取り
去られる電荷が誘電体内に捕らわれる結果によるものと
信じられている。
EEprom has come to be known for its finite useful life. The number of times such devices can be programmed and erased before performance degrades is finite. Its characteristics are dependent on the particular structure, but its programmability decreases after more than 10,000 use cycles. After such a device has been used for more than 100,000 use cycles, it can no longer be programmed or properly erased. This is believed to be the result of the charge being transferred or removed to the floating gate for programming or erasing being trapped in the dielectric.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、増大
した蓄積容量と寿命をもつEEpromアレイを提供す
ることにある。さらに、1つのEEpromが耐えるこ
とができるプログラムと消去の回数を増加するための技
術を提供することである。本発明のさらに他の目的は、
与えられたサイズのEpromまたはEEpromのア
レイの中に蓄積される情報の量を増加する技術を提供す
ることにある。本発明のさらに他の目的は、磁気ディス
ク記憶装置を置き換えることができる固体メモリとして
使用することができるEEpromの半導体チップを提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an EEprom array with increased storage capacity and lifetime. Another object is to provide a technique for increasing the number of times of programming and erasing that one EEprom can withstand. Still another object of the present invention is to provide
It is to provide a technique for increasing the amount of information stored in an Eprom or an array of EEProm of a given size. Still another object of the present invention is to provide an EEprom semiconductor chip that can be used as a solid-state memory that can replace a magnetic disk storage device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】いろいろな目的は、本発
明の種々の観点から達成できる。ここにおいて、簡潔に
一般的に説明すれば、各々のEpromまたはEEpr
omメモリセルそのプログラムされた電荷を、3または
それ以上のレンジに分割することによって、1以上のデ
ータを記憶することができる。各々のセルはこれによ
り、これらのレンジのうちの1つにプログラムされるこ
とができる。例えば、もし4つのレンジが用いられると
すると、2ビットのデータが1つのセルに蓄積される。
もし8つのレンジが指定されたならば、3ビットが蓄積
される。
Various objects can be achieved from various aspects of the invention. Here, if briefly described in general terms, each Eprom or EEpr
The om memory cell can store one or more data by dividing its programmed charge into three or more ranges. Each cell can thereby be programmed to one of these ranges. For example, if four ranges are used, two bits of data are stored in one cell.
If eight ranges are specified, three bits are stored.

【0009】そのような多段階の記憶ができる現実的な
構成を許容する情報プログラムとセンシング技術が提供
される。さらに、情報を消去するアルゴリズムであっ
て、消去用のトンネル誘電体に与えられる電気的なスト
レスを有効に除去するものが提供され、その結果、プロ
グラムと消去のサイクルにより高い耐久性を与え、そし
て、メモリの寿命を増加させることができる。
[0009] An information program and a sensing technique which allow a realistic configuration capable of storing such multi-stages are provided. In addition, an algorithm for erasing information is provided that effectively removes the electrical stress applied to the erasing tunnel dielectric, thereby providing more endurance to the program and erase cycles, and , The life of the memory can be increased.

【0010】本発明によるフラッシュEEpromメモ
リシステムとその使用方法は、 (1) 電気的に変更可能なメモリセルのアレイはセル
のブロックに分割されており、それは前記ブロック内の
個々のセルをアドレスしてその状態を読み且つ変更させ
る手段をもち、前記メモリセルは個々にフローティング
ゲートをもつ電界効果トランジスタをもち、そしてしき
い値電圧レベルをもち、前記レベルは前記フローティン
グゲートに正味の電圧がないときに与えられるレベルで
あるが、前記レベルは前記フローティングゲートに保持
される正味の電荷量により可変であるメモリセルのアレ
イに関して、前記アレイを操作する方法において:2を
超える複数の実効しいき値の電圧レベルを確立するステ
ップであり、前記レベルは2を超える個々のセルの検出
可能な複数の状態に対応するものであるステップと、前
記ブロック内の1つの少なくとも1つのアドレスされた
セルの実効しきい値レベルを前記複数のレベルの1つに
セットするステップで、前記アドレスされた少なくとも
1つのフローティングゲートの電荷の量を、前記アドレ
スされた少なくとも1つのセルの実効しきい値電圧が前
記実効しきい値電圧の複数のうちの1つに実質的に等し
くなるまで、変更することにより、前記少なくとも1つ
のアドレスされたセルの状態は前記複数の状態の1つに
セットされるステップと、および前記セルのブロックの
個々のブロック内のセルが前記複数の状態の内の1つに
セットされた全回数に等しいカウントを蓄積するステッ
プを含んで構成されている。 (2)前記(1)記載の方法において、前記ブロックの
個々のブロックのカウントを蓄積するステップは、前記
ブロックの前記個々のブロックの中に前記カウントを記
憶するように構成されている。 (3)前記(1)記載の方法において、少なくとも1つ
の補助的メモリセルブロックを提供するステップと、お
よび前記ブロックの個々の1つの前記カウントがあるセ
ットされた数を超えたことに応答して、前記ブロックの
前記個々の1つの代わりに前記補助ブロックを置き換え
るステップを付加的に含んで構成されている。 (4)前記(1)記載の方法において、複数の補助メモ
リセルを提供するステップおよび、前記少なくとも1つ
のアドレスされたメモリセルが不良であることに応答し
て、前記少なくとも1つのアドレスされたセルの代わり
に少なくとも1つの前記補助セルを置き換えるステップ
を付加的に含んで構成されている。 (5)前記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の方法
において、複数の実効しきい値電圧レベルを確立するス
テップは少なくとも4つのそのようなしきい値電圧レベ
ルを確立するステップを含んで構成されている。 (6)電気的に変更可能なメモリセルで複数の明確なセ
ルのブロックに分離されており、前記ブロック中の個々
のセルをアドレスしてそれらの状態を読みかつ変更する
手段をもつシステムにおいて、それぞれのセルはフロー
ティングゲートをもつ電界効果トランジスタを含み、各
セルは1つのしきい値電圧レベルをもつがそのレベルは
前記フローティングゲートの正味の電荷がない場合は所
定のレベルであるが、前記フローティングゲートに保持
される正味の電荷にしたがって可変であり、前記メモリ
システムを動作させる方法において: (a)2を超えるメモリセルの複数の実効メモリセルの
しきい値電圧レベルであり、そのレベルは2を超える複
数の個々に検出可能なメモリセルの状態に対応するレベ
ルと、および(b)1つの実効基底メモリセルしきい値
電圧レベルを確立するステップと、前記メモリセルのブ
ロック内で任意の不良セルの代わりに補助セルを提供す
るステップと、前記セルのブロックの少なくとも1つの
内の前記メモリセルのフローティングゲート上の電荷の
量を、前記実効基底しきい値電圧レベルの方向に同時に
変更することにより、その実効しきい値の電圧をプリセ
ットする変更ステップと、少なくとも1つのセルの前記
ブロック内の少なくとも1つのメモリセルのフローティ
ングゲート上の電荷の量を、その実効しきい値電圧を前
記複数の実効しきい値電圧レベルの望ましい1つの方向
に移動させるために変更し、これにより少なくとも1つ
のメモリセルを複数の検出可能な状態の1つにセットす
る変更ステップと、望まれた実効しきい値電圧レベルに
変更されないセルのブロック内の任意のセルのアドレス
を発生するステップと、およびここにおいて、前記セッ
トステップはアドレスがそのように発生した前記少なく
とも1つの任意のメモリセルを前記補助セルで置き換え
ることを含んで構成されている。 (7)前記(6)記載の方法において、個々のセルのブ
ロックがプリセットされた回数の総計のカウントを分け
て蓄積するステップを付加的に含んで構成されている。 (8)前記(6)記載の方法において、前記プリセット
ステップは、前記少なくとも1つの前記セルのブロック
内のメモリセルのフローティングゲート上の電荷の量を
変更することを、前記少なくとも1つのブロック内のN
番目のメモリセル以外の実効しきい値レベルが前記実効
基底しきい値レベルに達するまで続け、ここにおいて、
前記アドレスを発生されるステップは、前記セルのN番
目のアドレスを発生させることを含んで構成されてい
る。 (9)前記(6)〜(8)のいずれか1つに記載の方法
において、複数の実効しきい値電圧レベルを確立するス
テップは、少なくとも4つのそのようなしきい値電圧レ
ベルを確立するステップを含んで構成されている。 (10)電気的に変更可能なメモリセルのアレイで前記
アレイはセルのブロックに分けられ、前記ブロック内で
個々のセルをアドレスして、その状態を読み出し変更す
る手段をもち、前記メモリセルはフローティングゲート
をもつ電界効果トランジスタを個々に含み、しきい値電
圧レベルを持ち、前記レベルは前記フローティングゲー
トの正味の電荷が存在しない場合、所定のレベルである
が、前記フローティングゲートに保持される正味の電荷
量により可変であり、前記アレイを動作させる方法にお
いて:2を超える個々のセルの複数の検出可能な状態に
対応する2を超える複数の実効しきい値電圧レベルを確
立するステップと、前記ブロックの1つにアドレスされ
た複数のセルの各々の実効しきい値電圧レベルを前記複
数レベルの1つにセットするステップで、前記複数の各
々のセルのフローティングゲート上の電荷の量を、前記
セルの実効しきい値電圧が前記複数の実効しきい値電圧
レベルの1つに実質的に等しくなるまで変化させること
で、前記複数の状態の1つの前記複数のアドレスされた
セルの状態が個々にセットされるものであるステップ
と、前記ブロックの前記1つのブロック以外の少なくと
も1つの前記セルのブロックを補助ブロックの前記1つ
のブロックを前記セルの補助ブロックに置き換えること
で、前記セルの補助ブロック内の複数のセルはその実効
しきい値電圧レベルを前記複数のレベルの1つにセット
するためにアドレス可能となる置き換えステップとを含
んで構成されている。 (11)前記(10)記載の方法において、個々のセル
のブロックをモニタするステップを含み、そして前記セ
ルのブロックの前記1つが耐久限界に達したことを検出
したことに応答して、前記補助セルの置き換えステップ
を開始するステップを含んで構成されている。 (12)電気的に変更可能なメモリセルアレイで、前記
セルはセルの明確なブロックに分けられており、そして
前記ブロック内の個々のセルをアドレスしてそれらの状
態を読み出し変更する手段を持ち、前記メモリセルはフ
ローティングゲートをもつ電界効果トランジスタを個々
にもち、そして前記セルはしきい値電圧レベルをもち、
前記レベルは前記フローティングゲートに正味の電荷が
ない場合は所定のレベルであるが、前記フローティング
ゲートにより保持される正味の電荷量に応答して可変で
あり、前記アレイを動作させる方法において:2を超え
る複数の実効しきい値電圧レベルを確立し、前記レベル
は2を超える個々のセルの複数の検出可能な状態に対応
するステップと、前記ブロックの1つの中の複数のメモ
リセルの各々の実効しきい値レベルを、前記実効しきい
値電圧レベルの複数のうちの1つに前記実効しきい値電
圧が実質的に等しくなるまで前記セルの各々のフローテ
ィングゲート上の電荷の量を変更することによりセット
し、これにより、前記複数のセルの状態は個々に年季複
数の状態の1つになるようにセットされるステップと、
エラー修正スキームの補助で前記複数のメモリセルの状
態を読むステップとを含んで構成される。 (13)電気的に変更可能なメモリセルのアレイで、前
記セルはセルのブロックに分けられており、そして前記
ブロック内の個々のセルをアドレスしてそれらの状態を
読み出し変更する手段をもち、前記メモリセルはフロー
ティングゲートをもつ電界効果トランジスタを個々に含
み、そして前記セルはしきい値電圧レベルをもち、前記
レベルは前記フローティングゲートに正味の電荷がない
場合は所定のしきい値電圧レベルをもち、前記フローテ
ィングゲートにより保持される正味の電荷に応じて可変
であり、前記アレイを動作させる方法において:2を超
える複数の実効しきい値電圧のレベルを確立し、前記レ
ベルは2を超える個々のセルの複数の検出可能なプログ
ラムされた状態に対応するステップと、前記ブロックの
1つ内の少なくとも1つのアドレスされたセルの実効し
きい値電圧レベルの1つに実質的に等しくなるまで前記
アドレスされたセルのフローティングゲートの電荷の量
を変更して、開始レベルから複数のしきい値電圧レベル
へセットするステップであって、これにより前記アオレ
スされたセルの状態を前記複数のプログラムされた状態
の1つにセットする実効しきい値電圧レベルをセットす
るステップにおいて:前記アドレスされたセルの実効し
きい値電圧を開始レベルから前記複数のしきい値電圧レ
ベルの1つの方に移動させるのに十分な予め定められた
時間、前記アドレスされたセルに一定の電圧を印加する
ステップと、その後に前記アドレスされたセルの電気的
パラメータを、前記アドレスされたセルの実効しきい値
電圧が前記複数のしきい値電圧レベルの内の1つに達し
たか否かを決定するために読み取るステップと、および
前記アドレスされたセルの実効しきい値電圧が前記複数
のしきい値電圧レベルの1つにセットされたことが読み
取りステップにより検出されるまで電圧印加と読み取り
ステップを繰り返すステップとを含んで構成されてい
る。 (14)前記(13)記載の方法において、前記電圧印
加ステップは、前記与えられた電圧と前記予め定められ
た時間を、前記アドレスされたセルの前記実効しきい値
電圧が前記複数の実効しきい値電圧レベルの隣接する2
つの間の半分より小さく変更さえるようにするステップ
を含んで構成されている。 (15)前記(13)記載の方法において、読み取りの
ステップは、前記アドレスされたセルを電気的に質問
し、前記アドレスされたセルの電気的パラメータの結果
のレベルを2以上の複数の参照レベルと同時に比較する
ステップを含んで構成されている。 (16)前記(13)記載の方法において、前記ブロッ
クの1つの内の少なくとも1つのアドレスされたセルの
実効しきい値レベルをセットする前に、前記少なくとも
1つのブロック内のセルの実効しきい値電圧レベルをプ
リセットレベルにリセットするステップを追加的に含
み、前記リセットにおいて:前記少なくとも1つのブロ
ック内のセルに、前記少なくとも1つのブロック中のセ
ルの前記実効しきい値電圧を前記プリセットレベルの方
へ移動させるのに十分な予め定められた時間、与えられ
た電圧を印加し、その後に前記少なくとも1つのブロッ
ク内のセルの前記電気的パラメータを前記少なくとも1
つのブロック内の前記個々のセルの実効しきい値電圧が
前記プリセットレベルに達したか否かを決定するために
読み取るステップと、および前記少なくとも1つのブロ
ック内のセルに電圧を印加してその状態を読み取るステ
ップを、前記少なくとも1つのブロック内のセルの前記
実効しきい値電圧が前記プリセットレベルにリセットさ
れたことが検出されるまで繰り返すステップとを含んで
構成されている。 (17)前記(16)記載の方法において、前記プリセ
ットレベルは、個々のセルの複数の検出可能なプログラ
ムされた状態に対応する前記複数の実効しきい値電圧レ
ベルの1つに実質的に等しく構成されている。 (18)前記(16)記載の方法において、実効しきい
値電圧レベルをリセットしている間、前記少なくとも1
つのブロック内のセルに印加された電圧は、前記電圧印
加と読み取りのステップが繰り返されているときに上昇
するように構成されている。 (19)前記(16)記載の方法において、前記少なく
とも1つのブロック内のセルの前記電気的パラメータを
読むステップは、前記少なくとも1つのブロック内のセ
ルを電気的に質問し、前記少なくとも1つのブロック内
のセルの個々の前記電気的パラメータの得られた結果の
レベルを2以上の複数の参照レベルと同時に比較するこ
とを含んで構成されている。 (20)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、前記複数の実効しきい値レベルの内、
少なくとも2つは、前記個々のセルのフローティングゲ
ート上の正味の正電荷によるものであるように構成され
ている。 (21)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、前記個々のセルの与えられたしきい値
レベルは少なくとも3ボルトに設定される。 (22)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、前記少なくとも1つのアドレスされた
セルの前記実効しきい値電圧レベルがセットされている
間の前記電圧印加と読み取りステップの繰り返しは、前
記電圧印加と読み取りステップの繰り返しのプリセット
最大数が、前記アドレスされたセットの前記実効しきい
値電圧レベルを前記複数のしきい値電圧レベルの1つに
セットせずにセットする間に生じた後に終了させられる
ように構成されている。 (23)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、前記電圧印加と読み取りステップの繰
り返しは、前記少なくとも1つのブロック内のセルの実
効しきい値電圧レベルのリセット中に、前記少なくとも
1つのブロック内の個々のセルの幾つかの前記実効しき
い値電圧レベルをリセットせずにリセットする間に電圧
印加とお読み取りステップの繰り返しのプリセット最大
数が発生したあとで終了させられるように構成されてい
る。 (24)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、前記少なくとも1つのアドレスされた
セルが欠陥になっことに応答して前記アレイ中の補助的
な良いセルに置き換えるステップを付加的に含んで構成
されている。 (25)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、前記少なくとも1つのセルが欠陥にな
ったことに応答して、前記アレイ中の少なくとも1つの
補助セルのブロックに置き換えるステップを付加的に含
んで構成されている。 (26)前記(13)〜(19)のいずれか1つに記載
の方法において、少なくとも1つのセルのブロックがリ
セットされた全回数のカウントを蓄積することを付加的
に含んで構成されている。
A flash EEprom memory system and method of use according to the present invention includes: (1) an array of electrically modifiable memory cells is divided into blocks of cells, which address individual cells within said blocks. Means for reading and changing the state of said memory cell, said memory cells individually having a field effect transistor with a floating gate, and having a threshold voltage level, said level being provided when said floating gate has no net voltage. For an array of memory cells, the level being variable by a net amount of charge held on the floating gate, in a method of operating the array: a plurality of effective thresholds greater than two Establishing a voltage level, said level being greater than two individual Corresponding to a plurality of detectable states of a cell, and setting an effective threshold level of at least one addressed cell in the block to one of the plurality of levels; Increasing the amount of charge on the addressed at least one floating gate until the effective threshold voltage of the at least one addressed cell is substantially equal to one of the plurality of the effective threshold voltages. Changing the state of the at least one addressed cell to one of the plurality of states, and wherein a cell in an individual one of the blocks of the cell comprises one of the plurality of states. Accumulating a count equal to the total number of times set to one of the following. (2) In the method according to (1), the step of accumulating a count of an individual block of the block is configured to store the count in the individual block of the block. (3) The method of (1), wherein at least one auxiliary memory cell block is provided, and in response to the count of each one of the blocks exceeding a set number. , Additionally replacing the auxiliary block in place of the individual one of the blocks. (4) The method according to (1), wherein a plurality of auxiliary memory cells are provided, and the at least one addressed memory cell is responsive to the at least one addressed memory cell being defective. Instead of replacing at least one of the auxiliary cells. (5) In the method according to any one of (1) to (4), the step of establishing a plurality of effective threshold voltage levels includes the step of establishing at least four such threshold voltage levels. It is comprised including. (6) In a system separated by a plurality of well-defined blocks of cells with electrically changeable memory cells, and having means for addressing individual cells in said blocks to read and change their state, Each cell includes a field effect transistor having a floating gate, each cell having one threshold voltage level which is a predetermined level if there is no net charge on the floating gate, Variable in accordance with the net charge held on the gate and operating the memory system, comprising: (a) a threshold voltage level of a plurality of effective memory cells of more than two memory cells, the level being 2 Levels corresponding to the states of a plurality of individually detectable memory cells exceeding Establishing a memory cell threshold voltage level; providing an auxiliary cell in place of any defective cells in the block of memory cells; and floating the memory cell in at least one of the block of cells. Changing the amount of charge on the gate simultaneously in the direction of the effective base threshold voltage level to preset the effective threshold voltage; and at least one of the at least one cell in the block of at least one cell. Changing the amount of charge on the floating gate of one memory cell to shift its effective threshold voltage in a desired one of the plurality of effective threshold voltage levels, thereby removing at least one memory cell. A changing step of setting to one of a plurality of detectable states and a desired effective threshold voltage level Generating the address of any cell in the block of cells that is not changed, and wherein the setting step includes replacing the at least one arbitrary memory cell whose address so generated with the auxiliary cell. It is composed of (7) The method according to (6), further comprising the step of separately accumulating a total count of the preset number of blocks of each cell. (8) In the method according to (6), the presetting step includes changing an amount of charge on a floating gate of a memory cell in the at least one block of the cells. N
Continue until the effective threshold level of the memory cells other than the memory cell reaches the effective base threshold level, wherein:
The step of generating an address comprises generating an Nth address of the cell. (9) In the method according to any one of (6) to (8), the step of establishing a plurality of effective threshold voltage levels comprises the step of establishing at least four such threshold voltage levels. It is comprised including. (10) An array of electrically modifiable memory cells, said array being divided into blocks of cells, having means for addressing individual cells within said block and reading out and changing their state, wherein said memory cells are Individually comprising a field effect transistor having a floating gate, having a threshold voltage level, said level being a predetermined level in the absence of a net charge on said floating gate, but a net level held by said floating gate Variably depending on the amount of charge of the array and operating the array: establishing more than two effective threshold voltage levels corresponding to more than two detectable states of individual cells; Reducing the effective threshold voltage level of each of the plurality of cells addressed to one of the blocks to one of the plurality of levels Resetting the amount of charge on the floating gate of each of the plurality of cells until the effective threshold voltage of the cells is substantially equal to one of the plurality of effective threshold voltage levels. Changing the state of one of the plurality of addressed cells of the plurality of states to be individually set; and changing at least one block of the cell other than the one block of the block. By replacing the one of the auxiliary blocks with the auxiliary block of the cell, the cells in the auxiliary block of the cell are addressed to set their effective threshold voltage level to one of the plurality of levels. And possible replacement steps. (11) The method of (10), further comprising the step of monitoring blocks of individual cells, and responsive to detecting that one of the blocks of cells has reached endurance limits, And starting a cell replacement step. (12) In an electrically modifiable memory cell array, said cells are divided into distinct blocks of cells and have means for addressing individual cells within said blocks to read and change their state, The memory cell has individual field effect transistors with floating gates, and the cell has a threshold voltage level;
The level is a predetermined level when there is no net charge on the floating gate, but is variable in response to the net charge held by the floating gate, and in a method of operating the array: Establishing a plurality of effective threshold voltage levels greater than two, wherein the levels correspond to a plurality of detectable states of more than two individual cells; and an effective threshold voltage of each of a plurality of memory cells in one of the blocks. Changing a threshold level to an amount of charge on each floating gate of the cell until the effective threshold voltage is substantially equal to one of the plurality of effective threshold voltage levels. Setting the states of the plurality of cells individually to be one of a plurality of seasonal states; and
Reading the status of said plurality of memory cells with the aid of an error correction scheme. (13) an array of electrically modifiable memory cells, said cells being divided into blocks of cells and having means for addressing individual cells within said blocks to read and change their state; The memory cell individually includes a field effect transistor having a floating gate, and the cell has a threshold voltage level, the level having a predetermined threshold voltage level if the floating gate has no net charge. Wherein the method of operating the array is variable in response to a net charge held by the floating gate: establishing a plurality of effective threshold voltage levels greater than two, wherein the levels are greater than two individual threshold voltages; Corresponding to a plurality of detectable programmed states of cells of at least one of said blocks. Changing the amount of charge on the floating gate of the addressed cell until it is substantially equal to one of the effective threshold voltage levels of the addressed cell; Setting the effective threshold voltage level, thereby setting the state of the aorexed cell to one of the plurality of programmed states: activating the addressed cell. Applying a constant voltage to the addressed cell for a predetermined period of time sufficient to move a threshold voltage from a starting level to one of the plurality of threshold voltage levels; An electrical parameter of the addressed cell is determined by determining an effective threshold voltage of the addressed cell by the plurality of threshold voltage levels. Reading to determine if one of the plurality of threshold voltages has been reached, and that the effective threshold voltage of the addressed cell has been set to one of the plurality of threshold voltage levels. And a step of repeating the reading step until it is detected by the reading step. (14) In the method according to (13), the voltage applying step may be configured such that the effective threshold voltage of the addressed cell is equal to the effective voltage of the plurality of effective threshold voltages and the predetermined time. Threshold voltage level adjacent two
And making the change even less than half between the two. (15) The method according to (13), wherein the reading step electrically interrogates the addressed cell, and sets a result level of an electric parameter of the addressed cell to a plurality of reference levels of two or more. At the same time. (16) In the method of (13), before setting an effective threshold level of at least one addressed cell of one of the blocks, an effective threshold of cells in the at least one block. Resetting the value voltage level to a preset level, wherein at the reset: a cell in the at least one block has the effective threshold voltage of a cell in the at least one block at the preset level. Applying a given voltage for a predetermined period of time sufficient to move the electrical parameters of the cells in the at least one block to the at least one
Reading to determine if the effective threshold voltage of the individual cells in one block has reached the preset level, and applying a voltage to the cells in the at least one block Is repeated until it is detected that the effective threshold voltage of the cells in the at least one block has been reset to the preset level. (17) The method according to (16), wherein the preset level is substantially equal to one of the plurality of effective threshold voltage levels corresponding to a plurality of detectable programmed states of an individual cell. It is configured. (18) The method according to (16), wherein the at least one effective threshold voltage level is reset while resetting the effective threshold voltage level.
The voltage applied to the cells in one block is configured to rise when the steps of applying and reading the voltage are repeated. (19) In the method according to (16), the step of reading the electrical parameter of a cell in the at least one block comprises: electrically interrogating a cell in the at least one block; And comparing the resulting level of the individual electrical parameters of the cells within the plurality of reference levels simultaneously. (20) The method according to any one of the above (13) to (19), wherein, among the plurality of effective threshold levels,
At least two are configured to be due to a net positive charge on the floating gate of the individual cell. (21) In the method according to any one of (13) to (19), the given threshold level of the individual cells is set to at least 3 volts. (22) The method according to any one of (13) to (19), wherein the applying and reading the voltage while the effective threshold voltage level of the at least one addressed cell is set. The repetition of the steps comprises: setting a preset maximum number of repetitions of the voltage application and reading steps without setting the effective threshold voltage level of the addressed set to one of the plurality of threshold voltage levels. Is configured to be terminated after it occurs. (23) In the method according to any one of (13) to (19), the repetition of the voltage application and the reading step is performed while resetting an effective threshold voltage level of a cell in the at least one block. Terminating after resetting the preset maximum number of voltage application and reading steps while resetting without resetting some of the effective threshold voltage levels of individual cells within the at least one block. It is configured to be. (24) The method according to any one of (13) to (19), wherein the at least one addressed cell is replaced with an auxiliary good cell in the array in response to the defect. It is configured to additionally include steps. (25) The method according to any one of (13) to (19), wherein a block of at least one auxiliary cell in the array is responsive to the at least one cell becoming defective. It is configured to additionally include a replacing step. (26) The method according to any one of (13) to (19), further comprising accumulating a count of the total number of times that at least one block of cells has been reset. .

【0011】本発明によるフラッシュEEpromメモ
リシステムの欠点管理エラー補正コードの実施形態は、 ( A1) 集積回路メモリシステムは不揮発性のフローテ
ィングゲートメモリセルを含み、個々のセルはそれらの
状態をプログラムし、読み取りのためにアドレス可能で
ある集積回路メモリシステムを動作させる方法は、以下
のステップを含む:複数の明確に区別されたメモリセル
のブロックを提供するステップで、前記個々のブロック
のセルは一緒に消去することができるものであるステッ
プと、少なくとも1つのブロック内のメモリセルの消去
動作を実行するステップと、前記消去動作が行われた後
で、前記少なくとも1つのブロック内で消去されていな
いセルが存在しているか否かを決定し、もしそうならば
そのような消去されていないセルの数を決定するステッ
プと、消去されていないセルの数と許容できる数とを比
較するステップで、前記許容できる数は実質的にセルの
最大数であり、前記セルのデータがもし悪ければエラー
補正の計画によって訂正することができる比較するステ
ップと、もし1つのブロック内の消去されないセルの数
が許容される数よりも少なければ、消去された少なくと
も1つのブロックのメモリを新しいデータで再度プログ
ラムするステップと、もし1つのブロック内の消去され
ないセルの数が許容される数よりも多ければ、消去され
ないセルを他の補助的メモリで置き換えるステップと、
から構成されている。 ( A2) 前記 (A1)記載の方法において、前記置き換え
のステップは、少なくとも1つのブロック内の消されな
いセルのアドレスの位置を決定し、前記アドレス位置を
記憶し、そしてそれに補助的な良いセルを置き変えるス
テップを含んで構成されている。 ( A3) 前記 (A1)による方法で、少なくともあるブロ
ック内で消去されないセルの数が許容された数よりかな
り大きい他の数を越えれば、フラグを立てるステップを
さらに含んで構成されている。 ( A4) 前記 (A1)記載の方法において、消去動作は次
のように実行される:少なくともあるブロックにアドレ
スするステップと、そこにメモリセルの消去サイクルを
開始するステップと、その消去サイクルの間に少なくと
もあるブロック以内でのメモリセルの状態を決定するス
テップと、および少なくとも1つのブロックの全てのメ
モリセルが消去されるべきだと決定されたとき、または
予め定められた条件に達したときに、少なくとも前記1
つのブロックの全てのセルが消去される前に、前記消去
サイクルを終了するステップとを含んで構成されてい
る。 ( A5) 前記 (A4)による方法において、前記予め定め
られた条件は、1つのブロック中の総てのメモリセルが
予め定められた数またはより少ない数を残して消去され
たという条件に達するという条件を含んで構成されてい
る。 ( A6) 集積回路メモリシステムは不揮発性のフローテ
ィングゲートメモリセルのアレイを含み、個々のセルは
それらの状態をプログラムと読み出しのためにアドレス
可能であり、前記メモリシステムを操作する方法におい
て:メモリセルの複数の区別可能なブロックを提供し、
そこにおいて個々のブロックのセルはある基底状態を形
成するために一緒に消去可能であり、ここにおいて、1
つまたはそれ以上の消されたブロック内のメモリセルは
引き続いて再プログラムされるブロックを提供するステ
ップと、複数のブロックの1つにアドレスし、そこでメ
モリセルの消去サイクルを開始するステップと、消去サ
イクルの間に少なくともあるブロック内でそのメモリセ
ルの状態を決定するステップと、少なくともあるブロッ
クのすべてのメモリセル基底状態に消去されるべきであ
ると決定されたとき、または、少なくともあるブロック
のすべてのセルが消去される前に予め定義された条件に
達したときに消去サイクルを終了するステップと、も
し、少なくともあるブロックのすべてのセルが消去され
る前に消去サイクルが終了させられれば、前記少なくと
もあるブロック内の消去されていないメモリセルの数が
許容された数、すなわちデータが誤っていたときに誤差
修正計画により修正可能なセルの最大数よりも少ないか
多いかを決定するステップと、少なくともあるブロック
以内で消去されないセルの数が許容される数より少なけ
れば、新しいデータで、少なくとも1つの消去されたブ
ロック内のメモリセルを再プログラムするステップと、
少なくともあるブロック内で消去されないセルの数が許
容されている数よりも大きいときに、他の補助的なメモ
リセルを消去されていないメモリセルの代わりに使うス
テップとを含んで構成されている。 ( A7) 前記 (A5)記載の方法において、前記代替ステ
ップは、少なくともあるブロック内で消さないセルのア
ドレス位置を決定するステップを含んで構成されてい
る。 ( A8) 前記 (A5)による方法において、前記消去サイ
クルの予め定められた条件はある条件に達することであ
り、その条件は少なくとも1つのブロック内のメモリセ
ルの許容される数またはそれ以下である場合を除き前記
少なくとも1つのブロック内のメモリセルの総てが消去
されることを含んで構成されている。 ( A9) 前記 (A5)記載の方法において、前記消去サイ
クルは、消去パルスの間で決定された状態で、複数の消
去パルスを少なくとも1つのブロック内の前記メモリセ
ルに印加するステップを含んで構成されている。 ( A10) 前記 (A9)記載の方法において、前記消去サイ
クルの予め定められた条件は、前記消去サイクルの間に
ある与えられた消去パルスの数に達するステップを含ん
で構成されている。 ( A11) 前記 (A9)記載の方法において、前記複数の消
去パルスは前記消去サイクル中に振幅が増大するもので
あり、前記予め定められた条件は消去パルスの振幅が予
め定められた最大レベルに到達するステップを含んで構
成されている。
An embodiment of the fault management error correction code of the flash EEprom memory system according to the present invention comprises the following steps: A method of operating an integrated circuit memory system that is addressable for reading includes the following steps: providing a plurality of distinct blocks of memory cells, wherein the cells of the individual blocks are taken together. Being erasable, performing an erase operation on memory cells in at least one block, and not erasing cells in the at least one block after the erase operation has been performed. To determine if any are present, and if so, Determining the number of non-erased cells and comparing the number of non-erased cells with an allowable number, wherein the allowable number is substantially the maximum number of cells, and if the data of the cells is bad. A comparing step that can be corrected by an error correction scheme, and if the number of non-erased cells in a block is less than an allowed number, the memory of at least one erased block is replaced with new data. Re-programming, and replacing the non-erased cells with another auxiliary memory if the number of non-erased cells in one block is greater than the allowed number;
It is composed of (A2) In the method according to (A1), the replacing step determines an address position of a non-erasable cell in at least one block, stores the address position, and identifies an auxiliary good cell. It is configured to include a replacing step. (A3) The method according to (A1), further comprising the step of setting a flag when at least the number of cells that are not erased in a certain block exceeds another number that is considerably larger than the allowed number. (A4) In the method according to (A1), the erase operation is performed as follows: at least addressing a block, initiating an erase cycle of a memory cell therein, and during the erase cycle. Determining the state of the memory cells within at least one block, and when it is determined that all memory cells of at least one block are to be erased or when a predetermined condition is reached , At least 1
Ending the erase cycle before all cells of one block are erased. (A5) The method according to (A4), wherein the predetermined condition is that all memory cells in one block have been erased leaving a predetermined number or a smaller number. It is configured to include conditions. (A6) An integrated circuit memory system includes an array of non-volatile floating gate memory cells, the individual cells of which are addressable for programming and reading, in a method of operating the memory system: Provide multiple distinct blocks of
Therein the cells of the individual blocks can be erased together to form a ground state, where 1
Memory cells in the one or more erased blocks provide a subsequently reprogrammed block; addressing one of the plurality of blocks, initiating an erase cycle of the memory cells there; Determining the state of the memory cells in at least a block during a cycle, and when it is determined that at least all memory cells in a block should be erased, or at least all of a block Terminating the erase cycle when a predefined condition is reached before the cells of the block are erased; and if the erase cycle is terminated before at least all cells of a block are erased, At least the number of unerased memory cells in a block is the allowed number, Determining whether the error correction plan when the data is incorrect is smaller or larger than the maximum number of cells that can be corrected; and Reprogramming the memory cells in the at least one erased block with new data;
Substituting other auxiliary memory cells for non-erased memory cells when at least the number of non-erased cells in a block is greater than the allowed number. (A7) In the method according to (A5), the replacing step includes a step of determining an address position of a cell which is not erased in at least one block. (A8) In the method according to (A5), the predetermined condition of the erase cycle is to reach a condition, which condition is an allowable number of memory cells in at least one block or less. Except for the case, all the memory cells in the at least one block are erased. (A9) The method according to (A5), wherein the erase cycle includes a step of applying a plurality of erase pulses to the memory cells in at least one block in a state determined between the erase pulses. Have been. (A10) In the method according to (A9), the predetermined condition of the erase cycle includes a step of reaching a given number of erase pulses during the erase cycle. (A11) The method according to (A9), wherein the plurality of erase pulses increase in amplitude during the erase cycle, and the predetermined condition is such that the amplitude of the erase pulse reaches a predetermined maximum level. And the step of reaching.

【0012】本発明によるフラッシュEEpromメモ
リシステムの消去のアルゴリズムの実施形態は、 ( B1) 電気的に消去およびプログラム可能なリードオ
ンリメモリの行および列のアレイ中のアドレスされたセ
ルのブロックを、目標とする消去電荷レベルに消去する
方法で、個々のセルはしきい値電圧をもつ電界効果トラ
ンジスタを持ち、前記電圧はそのフローティングゲート
で電荷のレベル制御することによって変更することがで
きるものにおいて、前記方法は以下のステップを含み:
アドレスされたセルのブロックのセルに適合する制御さ
れた電圧を、それらの個々の電荷レベルを変更するのに
十分な時間、目標とする消去電荷レベルに向かって印加
するステップと、その後に、アドレスされたセルのブロ
ック中の少なくとも複数のセルのフローティングゲート
上の電荷のレベルを読むステップと;前記複数のセルの
いくつかに関連して複数の条件の1つが発生したかを決
定するステップと、複数のセルの少なくともいくつかに
複数の条件の1つが発生したか否かが決定されるまで、
前記のステップを必要なだけ繰り返すステップと、その
後に、アドレスされたセルのブロックのセルのフローテ
ィングゲートおよび電荷のレベルを読むステップと、そ
の後に、アドレスされたセルのブロック中、前記セルは
目標とする消去電荷レベルに到達しないセルNの数を決
定するステップと、およびその後に、セルNの数と消去
されていないセルの受容することができる数Xと比較す
るステップとを含んで構成されている。 ( B2) 前記 (B1)による方法において、前記複数のセ
ルの少なくともいくつかは、アドレスされたセルのブロ
ックの中のすべてのセルよりは実質的に少ないものから
成り立っているものである。 ( B3) 前記 (B1)記載の方法において、複数の条件の
1つが、前記複数のセルに関連して発生したことが確か
められた後で、アドレスされたセルの前記ブロックに対
して消去パルスを印加するステップをさらに含んで構成
されている。 ( B4) 前記 (B1)による方法において、前記比較のス
テップで、セルNの数が、許容できる数Xを越える消去
レベルに達しなかったことが確認されたことに対応し
て、さらに、(a)前記消去レベルに達していないセルの
アドレス位置を、もし前記消去レベルに達していないセ
ルの数が、前記許容できる数より高い第2のセル数より
少ないか等しいときに、発生するステップか、(b) 前記
消去されたレベルに到達しなかったセルNの数が前記セ
ルの2番目の数を超えていれば忍耐の限度フラグを発生
させるステップのいずれかを含む方法。 ( B5) 前記 (B1)による方法において、前記複数の条
件は、セルのアドレスされたブロックの消去目的電圧レ
ベルに達していないセルNの数が、許容できる数と等し
いかまたは少ないという条件を含んで構成されている。 ( B6) 電気的に消去可能でありプログラム可能なリー
ドオンリメモリ(EEPROM)のセルのアレイのアド
レスされたセルのブロックからメモリ状態を消去する方
法で、前記セルはセルにそれらの状態をプログラムし、
読み、消去するためにセルにアドレスするための手段を
持ち、それぞれのセルは効果的なしきい値の電圧を得る
ためにフローティングゲートの電荷のレベルを制御して
変更できる自然のしきい値の電圧をもつ電界効果トラン
ジスタをもち、前記自然のしきい値の電圧はそのフロー
ティングゲートの電荷のレベルが零に等しいときのそれ
に対応するものである方法において、以下のステップを
含む:消去電圧レベルに向かうが、消去しきい値レベル
に完全に達するには不十分な電圧をそれらの個々のしき
い値電圧を変更するのに十分な予め定められた期間およ
び電圧を前記アドレスされたセルにパルスを印加するス
テップと、その後に、それらの効果的なしきい値の電圧
を確保するために、選ばれた数のセルを通る電流を読む
ステップと、パルス印加および読み取りのステップを複
数回繰り返し、以下の条件の任意の1つが発生して後に
前記パルス印加および読みとりのステップを終了するス
テップと:アドレスされたセルのブロックの選ばれた数
の各々の効果的なしきい値の電圧が消去されたしきい値
レベルに到達したか;前記パルス印加ステップがプリセ
ットした最大の数に到達したか;または、パルスのため
の予め定められた最大の電圧が、最も最近のパルス印加
ステップに到達したか;選ばれた数の多数のセルNの完
全に消去されないで残った数が、受容することができる
消去されないセルの数に等しいか少ない。 ( B7) 前記 (B6)による方法で、前回のパルス印加ス
テップのそれよりも前記予め定められた電圧はあるイン
クリメントだけ上昇させられる。 ( B8) 前記 (B6)による方法において、前記複数の条
件の内の1つが発生したことが最初に検出された後で、
前記アドレスされたセルにさらに消去パルスを印加する
ステップをさらに含んで構成されている。 ( B9) 前記 (B6)による方法において、セルの選ばれ
た数は、アドレスされたセルの全体の数より明らかに少
ないものである。
An embodiment of the erasing algorithm of a flash EEprom memory system according to the present invention comprises the steps of: (B1) Targeting a block of addressed cells in an electrically erasable and programmable read-only memory row and column array. Wherein each cell has a field-effect transistor having a threshold voltage, and the voltage can be changed by controlling the charge level at its floating gate. The method includes the following steps:
Applying a controlled voltage appropriate for the cells of the block of addressed cells toward the target erase charge level for a time sufficient to change their individual charge levels; Reading the level of charge on the floating gates of at least a plurality of cells in the block of cells generated; determining if one of a plurality of conditions has occurred in relation to some of the plurality of cells; Until it is determined whether at least some of the plurality of cells have experienced one of the conditions.
Repeating the above steps as necessary, followed by reading the floating gate and charge levels of the cells of the block of addressed cells, and then, during the block of addressed cells, Determining the number of cells N that do not reach the required erase charge level, and then comparing the number of cells N with an acceptable number X of non-erased cells. I have. (B2) In the method according to (B1), at least some of the plurality of cells comprise substantially less than all cells in the block of addressed cells. (B3) The method according to (B1), wherein it is determined that one of a plurality of conditions has occurred in relation to the plurality of cells, and then an erase pulse is applied to the block of addressed cells. The method further comprises the step of applying. (B4) In the method according to (B1), in response to the fact that the number of cells N has not reached the erase level exceeding an allowable number X in the comparison step, E) generating an address location of a cell that has not reached the erase level if the number of cells that have not reached the erase level is less than or equal to a second cell number that is higher than the acceptable number; (b) generating a patience limit flag if the number of cells N that have not reached the erased level exceeds the second number of cells. (B5) In the method according to (B1), the plurality of conditions include a condition that the number of cells N that have not reached the erase target voltage level of the addressed block of cells is equal to or less than an allowable number. It is composed of (B6) A method for erasing memory states from a block of addressed cells of an array of electrically erasable and programmable read only memory (EEPROM) cells, wherein said cells program cells with their states. ,
A natural threshold voltage that has means for addressing the cells for reading and erasing, each of which can control and change the level of charge on the floating gate to obtain an effective threshold voltage And wherein the natural threshold voltage is that corresponding to that when the level of its floating gate charge is equal to zero, comprising the following steps: towards the erase voltage level Pulse the addressed cells for a predetermined period and voltage sufficient to change their individual threshold voltage, but not enough voltage to fully reach the erase threshold level And then reading the current through a selected number of cells to ensure their effective threshold voltage; and Repeating the applying and reading steps a plurality of times, terminating said applying and reading steps after any one of the following conditions has occurred: and the effect of each of the selected number of blocks of the addressed cell. The threshold voltage has reached an erased threshold level; the pulsing step has reached a preset maximum number; or the predetermined maximum voltage for the pulse is Has a recent pulsing step been reached; the remaining number of non-erased cells of the selected number of cells N is equal to or less than the number of unerased cells that can be accepted. (B7) In the method according to (B6), the predetermined voltage is increased by a certain increment from that of the previous pulse applying step. (B8) In the method according to (B6), after it is first detected that one of the plurality of conditions has occurred,
And applying an erase pulse to the addressed cell. (B9) In the method according to (B6), the selected number of cells is clearly less than the total number of addressed cells.

【0013】本発明によるフラッシュEEpromメモ
リシステムは、 (ア) トランジスタチャンネルの導通を変調すること
ができるフローティングゲート電極上の実電荷によって
規定されるメモリ状態をもつフラッシュ電気的に消去と
プログラム可能なリードオンリーメモリセルにおいて、
電子消去によって除去されるまでは不確定な貯蔵のため
の前記フローティングゲートに2以上の与えられた量の
電荷の中の1つを導入するための手段により、異なるの
明確なメモリ状態が与えられ前記与えられた量は前記明
確な記憶状態に対応することを特徴とする。 (イ) 前記フローティングゲートは前記トランジスタ
のチャンネルのある一部のチャンネルの導通を変調する
ものである。 (ウ) 個々のセルにプログラムのために読みおよび消
去、その状態を消去するために、アドレスする手段をも
つ電気的に消去とプログラム可能なリードオンリーメモ
リセルのアレイで、各セルは電界効果トランジスタをも
ち、そのトランジスタは自然のしきい値電圧をもってお
り、そのしきい値電圧は有効なある1つのしきい値電圧
を選択するためにフローティングゲートにあるレベルの
電荷を与えることによって変更可能であり、前記自然の
しきい値電圧はフローティングゲートの電荷が0の状態
に対応するものであり、アドレスされたアレイ中のセル
をメモリ状態をプログラムするための方法であって、複
数の有効なしきい値電圧を確定する工程で、その複数の
レベルは2を越えるものであり、それは2を越える検出
可能な個々のセルの状態に対応するものであり、そのし
きい値電圧をベースレベルに引き下げることによってセ
ルを消去する工程と、そのベースレベルは複数の検出可
能なセルの状態、その状態はフローティングゲートのチ
ャージを増加することによって決められるものの最低の
ものよりも、より低いものであり、セルをその複数の状
態にプログラムする工程であり、そのプログラムはその
実効的しきい値電圧が前記複数の有効なしきい値電圧と
実質的に等しくなるまでそのフローティングゲートに負
の電荷を付加することによって行われる。 (エ) 前記(ウ)記載の方法において、複数の有効な
しきい値電圧を確立する工程と、少なくともそのような
4つの電圧レベルを確立するものを含み、ここにおい
て、セルは少なくとも2ビットの情報を蓄積することが
可能となる。 (オ) 前記(エ)記載の方法において、前記しきい値
電圧レベルを確立する工程と、前記セルトランジスタの
前記自然のしきい値電圧よりも低い電圧の少なくとも2
つの電圧を選択する工程を含むものである。 (カ) 前記(ウ)記載の方法において、前記セルを前
記複数のしきい値電圧レベルの1つにプログラムする工
程と、短いプログラミングパルスによってそのセルにパ
ルスを送る工程と、前記プログラミングパルスが印加さ
れた後に、そこを流れる電流の読み取りを交互に行い、
それをその電流のレベルが前記複数の有効しきい値電圧
の希望する1つになるまでそれを続けるものであり、前
記短いプログラムパルスは2つのしきい値電圧の差の半
分のしきい値電圧を変更するのには不十分な程度に短い
プログラムパルスである。 (キ) 前記(ウ)記載の方法において、前記セルを消
去する工程は、前記セルを消去パルスによりパルスし、
そこを流れる電流を読み、それを希望するベースしきい
値電圧に達するまで続け、前記各消去パルスの大きさと
持続時間は、最初の消去パルスは前記セルを完全に消去
するのには不十分であり、そして引き続く消去パルスは
その大きさが定められた分だけ前記セルが完全に消去さ
れるまで上昇させられるものである。 (ク) 前記(キ)記載の方法において、前記セルが完
全にベースしきい値レベルに消去された後にカウンタを
1加算して、前記セルが消去された回数をモニタする付
加的な工程を含むものである。 (ケ) 前記(キ)記載の方法において、前記セルを消
去する工程は、消去パルスが予め決められたパルスの数
を越えるときには、消去パルスの発生を中止する工程を
含むものである。 (コ) 個々のセルにプログラムのために読みおよび、
その状態を消去するために、アドレスする手段をもつ電
気的に消去とプログラム可能なリードオンリーメモリセ
ルのアレイで、各セルは電界効果トランジスタをもち、
そのトランジスタは自然のしきい値電圧をもっており、
そのしきい値電圧は有効なある1つのしきい値電圧を選
択するためにフローティングゲートにあるレベルの電荷
を与えることによって変更可能であり、前記自然のしき
い値電圧はフローティングゲートの電荷が0の状態に対
応するものであり、第1と第2のメモリ状態は第1と第
2の有効なしきい値レベルにそれぞれ対応するものであ
って、アレイのアドレスされたセルを前記第1または第
2の状態にプログラムするための方法であって、次の工
程を含む。前記アドレスされたセルを予め定められた時
間と電圧でパルスし、そのフローティングゲートの電荷
を変更し、そのしきい値電圧を変えるのであるが、その
しきい値電圧は前記第1と第2の有効しきい値電圧の1
/2を変化させるのには不十分なものである その後、前記セルを流れる電流を読み、前記自己しきい
値電圧が新しく希望する第1または第2の状態に達した
かいなかを決定するために読み、パルス発生を繰り返
し、かつ、前記アドレスされたセルが前記希望する第1
または第2のメモリ状態に達っするまで繰り返して、達
したときにそのセルのアドレスされたセルのプログラミ
ングが完了となる (サ) プログラムと読みとそられの状態の消去のため
にセルにアドレスする手段をもつ電気的に消去およびプ
ログラム可能なリードオンリーメモリセルの複数のそれ
らのセルのアレイで、各セルは有効なしきい値電圧を得
るためにフローティングゲート上の電荷のレベルを制御
することにより可変である自然のしきい値電圧をもつ電
界効果トランジスタをもっており、前記自然のしきい値
電圧はフローティングゲートの電荷が0であるときに対
応するそのようなアレイのためのアドレスされたアレイ
のセルのグループのメモリ状態を消去するための方法で
あって、前記アドレスされたセルを予め定められた時間
と電圧で、前記しきい値電圧を変更することができる
が、完全に前記セルを消去できないレベルでパルスする
工程と、その後に前記アドレスされたセルに流れる電流
をそれらの変更されたしきい値レベルを確認するために
読む工程と、前記パルスを読み出す工程を複数回繰り返
し、パルスをする工程の繰り返しごとに電圧を最後のパ
ルスの工程より一定量だけ増大させる繰り返し工程をも
つ。 (シ) 前記(サ)記載のメモリ消去方法において、前
記セルが消去された全回数と等しいカウントを蓄積する
付加的な工程を含む。 (ス) 前記(サ)記載のメモリ消去方法において、前
記パルス印加と読みの工程の繰り返しは、以下の条件の
いずれかが最初に発生した時点において終了されるもの
であるアドレスされたセルの各々のしきい値がそれぞれ
消去された状態に達することと、予め定められた数の消
去パルスが印加されたことと、予め決められた消去パル
スの最大電圧に達したこと、または、アドレスされたセ
ルの中で完全に消去されないものが予め決められた容認
できる消去されない数を下回ったとき。 (セ) 電気的に消去、プログラム可能なリードオンリ
ーメモリセルであって、各セルはチャンネル分離形の電
界効果トランジスタを含み、そのトランジスタは半導体
基板の中にチャンネル領域によって分離されるソースと
ドレイン領域、前記ドレインに近接したチャンネル領域
から絶縁されてその上に位置させられるフローティング
ゲート、前記フローティングゲートから絶縁されその上
に設けられているコントロールゲート、前記ソースに近
接するチャンネルの他の部分をもつトランジスタであっ
て、そのトランジスタは有効なしきい値電圧を得るため
にフローティングゲートの電荷のレベルをコントロール
によって変更できる自然のしきい値電圧をもつ第1の部
分をもち、そしてそこにおいて前記自然のしきい値電圧
はフローティングゲートの電荷が0に等しいときに対応
するものであり、前記第1のトランジスタ部分のコンダ
クタンスはコントロールゲートの電圧とフローティング
ゲートの電荷のレベルによって決定されるものであり、
そして、前記トランジスタは第2の部分を前記第1の部
分に対して直列にもっており、それは前記コントロール
ゲートの電荷によって決定される導電性をもち、前記ア
レイの中のセルの記憶状態を消去し、プログラムし、読
み出すシステムは、次の構成を含むものであり、前記ア
レイをアドレシングのために選ばれた1つのまたはグル
ープのメモリセルを接続する手段と、前記アレイを消去
のために接続する手段と、前記アドレスされたセルまた
はセルのグループの有効しきい値電圧を各セルのフロー
ティングゲート上の電荷を正の方向に移動させることに
より、ベースレベルにするものであり、アドレスされた
セルのフローティングゲートに負の電荷を付加するため
に前記アレイに接続されたプログラム手段と、それは2
以上の有効しきい値電圧の1つに対応するまで、実質的
に行われ、これによりアレイの各セルが2以上の状態の
1つに対応する状態にプログラムされ、アドレスされた
セルに流れる電流の量を決定するために、前記アレイに
接続される読み出し手段と、そこには有効なしきい値電
圧レベルに対応する数に対応する個々の電流を検出する
手段が設けられており、これによりアドレスされたセル
の測定された電流レベルのその状態を決定する。 (ソ) 前記(コ)に従うメモリアレイの消去,プログ
ラム,読み取りシステムにおいて前記メモリセルのアレ
イは、メモリセルの行のコントロールゲート間に共通接
続をもち、そして前記プログラム手段は前記行のセルの
共通接続に前記第1の高い背の電圧を印加する手段と、
前記第2の高い電圧を、前記行に含まれ彼らに望まれる
特殊なプログラムされるべき有効電圧レベルに達しない
メモリセルのドレインに印加する手段をもつ。 (タ) 電気的に消去およびプログラムできるリードオ
ンリーメモリシステムであって、次の構成を含む 半導体基板は、複数の記憶セルのアレイを行および列に
含み、各セルはトランジスタを含み、そのトランジスタ
は次のものを含む ソース領域とドレイン領域とその間に設けられたチャン
ネル領域をもつ。フローティングゲートをもち、その電
荷は前記ソースとドレイン間の導通のレベルに影響を与
える コントロールゲートはその電圧により前記ソースとドレ
イン間の導通レベルに影響を与える 列手段 セルのソースとドレインに印加される電圧を制御するた
めに前記蓄積セルトランジスタのアドレスされた列に接
続可能である。 列手段 前記セルトランジスタのアドレスされた行に接続可能で
あって、前記セルのコントロールゲートの電圧をコント
ロールする プログラム手段 特定のセルのアドレスに応答して行手段と列手段にアド
レスされたセルに電圧を印加してそのフローティングゲ
ートの電荷を上昇させることにより、アドレスされたセ
ルトランジスタのコンダクタンスを減少させる 前記列手段 応答可能な読み取り手段であって、アドレスされた列の
ソースとドレイン接続上に電圧を印加し、さらに列手段
にも電圧を印加し、アドレスされた行のコントロールゲ
ートの電圧レベルを上昇させることにより、アドレスさ
れたセルのドレインとソース間に流れる電流のレベルを
検出することによりその状態を決定する 前記アレイの蓄積セルに接続される消去手段 前記複数の蓄積セルトランジスタのフローティングゲー
トから前記電荷を除去する 前記システムにおいて以下の改良が含まれる 前記読み取り手段はアドレスされたセルの2つの電流レ
ンジの間を区別する手段を含み、これにより各セルが対
応する2以上の状態をもつ 前記プログラム手段は、前記読み取り手段に対応する手
段をもち、前記行手段と前記列手段にアドレスされたセ
ルに対してプログラム電圧を供給し、アドレスされたセ
ルに流れる読み取り電流が2つの電流レンジのいずれか
になるまで前記フローティングゲートの電荷を増加させ
る。 (チ) 前記(タ)記載の改良されたメモリシステム
は、前記複数の蓄積トランジスタセルが消去された回数
をカウントし、蓄積する手段を含む。 (ツ) 前記(タ)記載の改良されたメモリシステムに
おいて、前記読み取り手段は付加的に少なくとも1つの
検知増幅器をもち、その検知増幅器はアドレスされたセ
ルのドレインに接続可能であり、これにより2以上の参
照レベルが前記作動検知増幅器より与えられ、これによ
って2以上のプログラム可能なコンダクタンスレベルが
各アドレスされたセルに与えられる。 (テ) 前記(タ)記載の改良されたメモリシステムに
おいて、前記消去手段は、前記行手段と列手段に選択さ
れる改良された手段をもち、消去電圧と短い消去パルス
を与え、それからセル電流を読み取る繰り返しサイクル
をもち、初期の消去電圧はそのセルを完全に消去できる
レベルには不足に選び、少しずつパルスからパルスの量
を増大していって前記パルスは前記セル電流が増加して
希望するレベルになるまで増加され、これにより、完全
にセルが消去される。 (ト) 前記(テ)記載の改良されたメモリシステムに
おいて、前記消去手段は前記消去サイクルを下記の条件
のいずれか1つの最初の発生まで続行する各アドレスさ
れたセルのしきい値が完全に消去されたベースレベルに
達したこと、または予め定められた数の消去パルスが供
給されたこと、または予め定められている消去パルスの
最大電圧に到達したこと、またはアドレスされたセルの
中で完全に消去されないセルの数が予め決められた消去
されないが、受け入れられる数を下回ったこと。 (ナ) 前記(タ)記載の改良されたメモリシステムに
おいて、前記トランジスタのフローティングゲートは、
前記ソースとドレイン領域間のチャンネルの第1の部分
のコンダクタンスレベルに影響を与え、そしてソースと
ドレイン領域のチャンネルの第2の部分のコンダクタン
スのレベルはコントロールゲートの電圧によって決定さ
れる。さらに、他の付加的な目的とか、この発明の利
点、好適な実施例とともに添付された図面を参照して説
明される。
A flash EEprom memory system according to the present invention comprises: (a) a flash electrically erasable and programmable read having a memory state defined by a real charge on a floating gate electrode capable of modulating transistor channel conduction; In only memory cells,
Different distinct memory states are provided by means for introducing one of two or more given amounts of charge into the floating gate for indeterminate storage until removed by electron erasure. The amount given corresponds to the distinct storage state. (A) The floating gate modulates conduction of some of the channels of the transistor. (C) an array of electrically erasable and programmable read-only memory cells having means for reading and erasing individual cells for programming, and for erasing their state, addressing means, each cell being a field effect transistor The transistor has a natural threshold voltage, which can be changed by applying a level of charge to the floating gate to select a valid one threshold voltage. Wherein said natural threshold voltage corresponds to a state of zero floating gate charge and is a method for programming a memory state of a cell in an addressed array, comprising: a plurality of effective threshold voltages; In the step of determining the voltage, the plurality of levels are greater than two, which is the number of more than two detectable individual cells. Erasing a cell by lowering its threshold voltage to a base level, the base level being the state of a plurality of detectable cells, the state increasing the charge of the floating gate, corresponding to the state Programming the cell to its plurality of states, wherein the effective threshold voltage is less than the lowest of the plurality of effective threshold voltages. This is done by adding a negative charge to the floating gate until it is substantially equal. (D) the method of (c), comprising establishing a plurality of valid threshold voltages, and establishing at least four such voltage levels, wherein the cell comprises at least two bits of information; Can be accumulated. (E) the method of (d), wherein the threshold voltage level is established; and at least two of a voltage lower than the natural threshold voltage of the cell transistor.
And selecting one of the two voltages. (F) programming the cell to one of the plurality of threshold voltage levels, sending a pulse to the cell with a short programming pulse, and applying the programming pulse; After that, alternately read the current flowing there,
It continues until the level of the current is at the desired one of the plurality of effective threshold voltages, the short program pulse having a threshold voltage that is half the difference between the two threshold voltages. Are short enough to change the program pulse. (G) In the method according to (c), the step of erasing the cell includes pulsing the cell with an erasing pulse;
Read the current flowing through it and continue until it reaches the desired base threshold voltage, the magnitude and duration of each erase pulse being such that the first erase pulse is insufficient to completely erase the cell. Yes, and the subsequent erase pulse is raised by a defined amount until the cell is completely erased. (G) The method according to (g), further comprising adding a counter to one after the cell is completely erased to the base threshold level, and monitoring the number of times the cell has been erased. It is a thing. (G) In the method described in (g), the step of erasing the cell includes the step of stopping the generation of the erasing pulse when the number of erasing pulses exceeds a predetermined number of pulses. (K) read and program individual cells,
An array of electrically erasable and programmable read-only memory cells having means for addressing to erase that state, each cell having a field effect transistor,
The transistor has a natural threshold voltage,
The threshold voltage can be changed by applying a level of charge to the floating gate to select a valid one threshold voltage, and the natural threshold voltage is such that the floating gate charge is zero. Wherein the first and second memory states correspond to first and second valid threshold levels, respectively, and address the addressed cells of the array with the first or second memory cells. A method for programming to the state 2 includes the following steps. The addressed cell is pulsed for a predetermined time and voltage to change the charge on its floating gate and change its threshold voltage, the threshold voltage being the first and second threshold voltages. Effective threshold voltage 1
/ 2 is not enough to change / 2 and then read the current through the cell to determine if the self-threshold voltage has reached the new desired first or second state. And the pulse generation is repeated, and the addressed cell has the desired first
Or until the second memory state is reached, at which point the programming of the addressed cell of that cell is complete. (C) Addressing the cell for programming, reading and erasing its state. An array of a plurality of such electrically erasable and programmable read-only memory cells having means for controlling the level of charge on the floating gate to obtain an effective threshold voltage. A cell of an addressed array for such an array having a field effect transistor having a variable natural threshold voltage, said natural threshold voltage corresponding to a zero charge on the floating gate. A method for erasing a group of memory states, wherein said addressed cells are stored for a predetermined time. Pulsing the cells with a voltage that can change the threshold voltage, but not completely erase the cells, and then reduce the current flowing through the addressed cells to their changed threshold levels And the step of reading the pulse are repeated a plurality of times, and the repetition step of increasing the voltage by a fixed amount from the last pulse step each time the pulse step is repeated. (B) The memory erasing method according to (b), further including an additional step of storing a count equal to the total number of times the cell has been erased. (S) In the memory erasing method according to (S), each of the repeated steps of the pulse application and the reading is terminated when any of the following conditions first occurs. The respective thresholds have reached the erased state, that a predetermined number of erase pulses have been applied, that the maximum voltage of the predetermined erase pulse has been reached, or that the addressed cell has When the number of non-erasable items falls below a predetermined acceptable number of erasures. (E) electrically erasable and programmable read-only memory cells, each cell including a channel-separated field effect transistor, wherein the transistor is a source and drain region separated by a channel region in a semiconductor substrate; A transistor having a floating gate insulated from and located on a channel region adjacent to the drain, a control gate provided on and insulated from the floating gate, and another portion of the channel adjacent to the source Wherein the transistor has a first portion with a natural threshold voltage that can controllably change the level of charge on the floating gate to obtain an effective threshold voltage, wherein the natural threshold voltage is applied to the transistor. Value voltage is floating Corresponding to the case where the charge of the gate is equal to 0, wherein the conductance of the first transistor portion is determined by the voltage of the control gate and the level of the charge of the floating gate,
And the transistor has a second portion in series with the first portion, which has a conductivity determined by the charge on the control gate and erases the storage state of the cells in the array. , A system for programming and reading includes means for connecting one or a group of memory cells selected for addressing said array, and means for connecting said array for erasing. And moving the effective threshold voltage of the addressed cell or group of cells to a base level by moving the charge on the floating gate of each cell in a positive direction, wherein the floating of the addressed cell Programming means connected to the array to apply a negative charge to the gate;
This is done substantially until one of the above effective threshold voltages is reached, whereby each cell of the array is programmed to a state corresponding to one of the two or more states and the current flowing through the addressed cell Read means connected to the array and means for detecting individual currents corresponding to a number corresponding to a valid threshold voltage level, thereby providing an address. Determine the state of the measured current level of the measured cell. (G) In the erasing, programming, and reading system of the memory array according to (g), the array of memory cells has a common connection between control gates of a row of memory cells, and the program means includes a common connection between cells of the row. Means for applying said first tall voltage to a connection;
Means for applying said second high voltage to the drains of memory cells included in said rows that do not reach a particular effective voltage level to be programmed which is desired for them. A read-only memory system that can be electrically erased and programmed, comprising: a semiconductor substrate including an array of a plurality of storage cells in rows and columns, each cell including a transistor, the transistor comprising: It has a source region and a drain region including the following, and a channel region provided therebetween. Having a floating gate, the charge of which affects the level of conduction between the source and the drain; and the control gate, whose voltage affects the level of conduction between the source and drain, a column means is applied to the source and drain of the cell. Connectable to an addressed column of the storage cell transistors to control a voltage. Column means connectable to the addressed row of the cell transistors and control the voltage at the control gate of the cell; program means responsive to the address of a particular cell, a voltage applied to the cells addressed to the row means and the column means. To reduce the conductance of the addressed cell transistor by increasing the charge on its floating gate by applying a voltage to the source and drain connections of the addressed column. State by detecting the level of current flowing between the drain and source of the addressed cell by increasing the voltage level of the control gate of the addressed row by applying a voltage to the column means as well. Erasing means connected to the storage cells of the array Removing the charge from the floating gate of a plurality of storage cell transistors includes the following improvements in the system: the reading means includes means for distinguishing between two current ranges of the addressed cell, whereby each cell The program means having corresponding two or more states has means corresponding to the reading means, and supplies a program voltage to the cells addressed to the row means and the column means, and flows to the addressed cells. The charge on the floating gate is increased until the read current is in one of two current ranges. (H) The improved memory system according to (g) includes means for counting and storing the number of times the plurality of storage transistor cells have been erased. (X) In the improved memory system according to (x), the reading means additionally has at least one sense amplifier, the sense amplifier being connectable to the drain of the addressed cell, whereby The above reference levels are provided by the operational sense amplifier, thereby providing more than one programmable conductance level to each addressed cell. (E) In the improved memory system of (ta), the erasing means has improved means selected for the row means and the column means, and provides an erasing voltage and a short erasing pulse, and then a cell current. The initial erase voltage is selected to be insufficient to a level that can completely erase the cell, and the pulse amount is gradually increased from the pulse to the pulse. Level, so that the cell is completely erased. (G) In the improved memory system according to (g), the erasing means continues the erasing cycle until the first occurrence of any one of the following conditions. The erased base level has been reached, or a predetermined number of erase pulses have been supplied, or a predetermined maximum voltage of the erase pulse has been reached, or a complete The number of non-erased cells below a predetermined, non-erasable, but acceptable number. (N) In the improved memory system according to (T), the floating gate of the transistor is:
The conductance level of the first portion of the channel between the source and drain regions is affected, and the level of conductance of the second portion of the channel between the source and drain regions is determined by the voltage of the control gate. Further, other additional objects, advantages of the present invention, and preferred embodiments are described with reference to the accompanying drawings.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(実施例についての記述)図1を
参照すると、チャンネル分離形EpromまたはEEp
romセルの構造が示されており、この構造は本発明に
よる改良されたメモリアレイとその動作に適するもので
ある。半導体基板11はソース領域13とドレイン15
をもっており、通常これらはイオン打ち込みによって形
成される。ソースとドレインの間にはチャンネル領域1
7が設けられている。チャンネル領域でL1が付されて
いる部分の上にフローティングゲート19が設けられて
おり、それは基板から薄いゲート酸化物21により分離
されている。チャンネル領域のL2が付されている上の
部分にコントロールゲート23が形成されており、基板
11から薄いゲート酸化物層25により分離されてい
る。コントロール23もまた、フローティングゲート1
9から酸化物層27により電気的に分離されている。セ
ル内に蓄積されるべきものである希望する状態に対応す
るようにフローティングゲート19上の電荷の量がプロ
グラムされる。もし、この電荷のレベルがある決められ
たしきい値を越えていれば、このセルは1つの状態にあ
る、とみなされる。もし、そのしきい値以下であれば、
それは他の状態にあると定義される。希望する電荷のレ
ベルは、適当な電圧の組合せをソースとドレインと基板
とコントロールゲートに定められた一定の期間加えるこ
とにより電子を基板11からフローティングゲート19
に移動させることによって希望する電荷がプログラムさ
れる。フローティングゲートは、1つのメモリセルの中
に閉じ込められており、そして、そのゲートはその構造
のすべての他の部分から電気的に分離されている。これ
に対して、コントロールゲート23は多くのセルの上に
横切って延びており、共通のワード線としての機能を果
たしている。以後言及されるように、チャンネル分離形
は2つの電界効果トランジスタを直列に接続したものと
同じ機能を提供するものであり、その1つはフローティ
ングゲート19をそのコントロールゲートとし、他のも
のはコントロールゲート23をそのコントロールゲート
とするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a channel separation type Eprom or EEp
A rom cell structure is shown, which is suitable for the improved memory array and its operation according to the present invention. The semiconductor substrate 11 has a source region 13 and a drain 15
Which are usually formed by ion implantation. Channel region 1 between source and drain
7 are provided. A floating gate 19 is provided above the portion of the channel region labeled L1 and is separated from the substrate by a thin gate oxide 21. A control gate 23 is formed in an upper portion of the channel region where L2 is attached, and is separated from the substrate 11 by a thin gate oxide layer 25. Control 23 is also floating gate 1
9 are electrically separated from each other by an oxide layer 27. The amount of charge on floating gate 19 is programmed to correspond to the desired state to be stored in the cell. If the level of this charge exceeds a predetermined threshold, the cell is considered to be in one state. If it is below that threshold,
It is defined as being in another state. The desired level of charge is achieved by applying electrons from the substrate 11 to the floating gate 19 by applying an appropriate combination of voltages to the source, drain, substrate and control gate for a fixed period of time.
The desired charge is programmed. The floating gate is confined within one memory cell, and the gate is electrically isolated from all other parts of the structure. On the other hand, the control gate 23 extends over many cells and functions as a common word line. As will be mentioned hereinafter, the channel-separated type provides the same function as two field-effect transistors connected in series, one of which has the floating gate 19 as its control gate and the other has the control gate. The gate 23 is used as the control gate.

【0015】図1に示されている原始的なチャンネル分
離形のEpromまたはEEpromは、図示されてい
ない消去ゲートが付加されることによってフラッシュE
Eprom装置になる。消去ゲートは分離された電極で
あって、前記フローティングゲートのそば27に位置さ
せられており、それからトンネル誘電体によって分離さ
れている。適当な電圧がソースとドレインと基板とコン
トロールゲートと消去ゲートに印加されたときに、フロ
ーティングゲート上の電荷の量は減少させられる。1つ
の消去ゲートが多くのメモリセルの上に延びているの
で、全体のアレイでないとしても、それらは同時に消去
される。ある従来技術のフラッシュEEpromセルに
おいては、フローティングゲートの下に設けられている
ソースまたはドレイン拡散領域が消去電極として用いら
れて、一方他のセルにおいては、消去電極は、コントロ
ールゲートとしての層と同じ層、または分離された導電
層に設けられている。
The primitive channel-separated Eprom or EEProm shown in FIG. 1 has a flash E by adding an erase gate (not shown).
It becomes an Eprom device. The erase gate is a separate electrode located near the floating gate 27 and separated therefrom by a tunnel dielectric. When appropriate voltages are applied to the source, drain, substrate, control gate, and erase gate, the amount of charge on the floating gate is reduced. Since one erase gate extends over many memory cells, they are erased at the same time, if not the entire array. In one prior art flash EEprom cell, the source or drain diffusion region provided under the floating gate is used as an erase electrode, while in other cells the erase electrode is the same as the layer as the control gate. Layers or separated conductive layers.

【0016】〔多状態記憶〕チャンネル分離形フラッシ
ュEEprom装置は、図2に示されているように、2
つのトランジスタT1とT2を直列にしたものから構成
される合成トランジスタとみることができる。トランジ
スタT1はフローティングゲートトランジスタであっ
て、有効チャンネルの長さL1をもち、可変しきい値電
圧VT1をもつトランジスタである。トランジスタT2は
固定された(エンハンスメント)しきい値電圧VT2をも
ち、有効チャンネルの長さL2をもつトランジスタであ
る。合成トランジスタのEpromのプログラム特性を
図3の曲線(a)に示す。プログラムされたしきい値電
圧Vtxは、プログラム条件が与えられているときに時間
tの関数として描かれている。これらのプログラム条件
は典型的に言えば、VCG=12V,VD =9V,VS
BB=0Vである。VCGまたはVD のいずれかが0Vで
あるときには、プログラムは起きない(プログラムされ
ていない、消去されていない)装置は、VT1は+1.5V
で、VT2は+1.0Vをもつ。略100ミリセコンドのプ
ログラムの後で、前記装置はしきい値電圧Vtx≧+6.0
Vに達する。これは、オフ(“0”)状態を示す。なぜ
ならば、複合装置はVCG=+5.0Vでは導通しないから
である。従来の装置では、いわゆる“インテリジェント
プログラミング”アルゴリズムを用いていた。これによ
り代表的にはそれぞれ100マイクロセコンドから1ミ
リセコンド持続するプログラミングパルスが与えられ、
引き続いて検知(読み)動作がなされる。パルスはその
装置が全くオフ状態になったということが検出されるま
で与え続けられ、それから3発の余分なプログラミング
パルスが供給されて、確実なプログラム可能性をもって
いるかということが確かめられる。先行技術のチャンネ
ル分離形のフラッシュEEprom装置では、十分な電
圧VERASE と十分な期間をもつ1つのパルスで消去を行
い、VT1が VT2(図3のカーブ(b))以下の電圧に
消去されたかどうかを確かめる。フローティングゲート
トランジスタはディプリーションモード動作(図3の線
(c))に消去されるまで、消去を続けるのであるが、
直列トランジスタT2の存在がこのディプリーションし
きい値電圧を不明確にしている。したがって、
(“1”)状態に消去された状態はしきい値電圧Vtx
T2=+1.0Vによって代表される。メモリの記憶貯
蔵“ウィンドウ”はΔV=Vtx(“0”)−V
tx(“1”)=6.0−1.0=5.0Vにより与えら
れる。しかしながら、真の記憶貯蔵ウィンドウはトラン
ジスタT1のVtxの全スウィングによって代表されるべ
きである。例えば、もし、トランジスタT1がディプリ
ーションしきい値電圧VT1=−3.0Vに消去されたとす
ると、その結果、真のウィンドウはΔV=6.0V−
(−3.0)=9.0Vで与えられるべきである。先行
技術のフラッシュEEprom装置では、この真の記憶
ウィンドウを利用しているものは、ひとつもない。事
実、先行技術のそれらは、(図3でハッチングがほどこ
された領域Dとして示されている領域)での装置の動
作、ここでは、VT1はVT2よりもより低くなっている領
域をみんな無視している。
[Multi-State Storage] The channel separation type flash EEprom device has a two-state memory as shown in FIG.
It can be regarded as a composite transistor composed of two transistors T1 and T2 connected in series. The transistor T1 is a floating gate transistor having an effective channel length L1 and a variable threshold voltage VT1 . Transistor T2 is a transistor having a fixed (enhancement) threshold voltage V T2 and an effective channel length L2. The curve (a) of FIG. 3 shows the program characteristics of the Eprom of the synthetic transistor. The programmed threshold voltage V tx is plotted as a function of time t when program conditions are given. These program conditions typically include V CG = 12V, V D = 9V, V S =
V BB = 0V. When either V CG or V D is at 0 V, no programming (unprogrammed, unerased) device will have a V T1 of +1.5 V
V T2 has + 1.0V. After approximately 100 milliseconds of programming, the device operates with a threshold voltage V tx ≧ + 6.0.
Reaches V. This indicates an off ("0") state. This is because the composite device does not conduct at V CG = + 5.0V. Conventional devices use a so-called "intelligent programming" algorithm. This provides a programming pulse that typically lasts from 100 microseconds to 1 millisecond,
Subsequently, a detection (reading) operation is performed. The pulse continues to be applied until it is detected that the device has turned off altogether, and then three extra programming pulses are provided to verify that the programmability is assured. In Flash EEprom device channel separation type of the prior art, sufficient voltage V ERASE and erases a single pulse of sufficient duration, V T1 is V T2 (curve in FIG. 3 (b)) erase voltages below Check if it was done. The floating gate transistor keeps erasing until it is erased by the depletion mode operation (line (c) in FIG. 3).
The presence of the series transistor T2 obscures this depletion threshold voltage. Therefore,
The state erased to the (“1”) state corresponds to the threshold voltage V tx =
V T2 = + 1.0V. The memory storage “window” is ΔV = V tx (“0”) − V
tx (“1”) = 6.0−1.0 = 5.0V. However, the true storage window should be represented by the full swing of V tx of transistor T1. For example, if transistor T1 was erased to a depletion threshold voltage V T1 = −3.0V, the true window would be ΔV = 6.0V−
(-3.0) = 9.0V. None of the prior art flash EEprom devices utilize this true storage window. In fact, those of the prior art show that the operation of the device in the area (the area shown as hatched area D in FIG. 3), here where V T1 is lower than V T2, Ignored.

【0017】本発明は、この全記憶ウィンドウの特徴を
利用した計画を最初に提案するものである。これは、よ
り広い記憶ウィンドウを用いることにより、2つのバイ
ナリー状態より以上の貯蔵を可能にし、その結果として
1つのセルあたりに1ビット以上の記憶を可能にするも
のである。例えば、1つのセルに2ではなく、4を貯蔵
することが可能であり、この状態は以下のしきい値電圧
をもつものである。 状態“3”: −VT1=−3.0V,VT2=+1.0V (最も導通している状態)=1,1とする。 状態“2”: −VT1=−0.5V,VT2=+1.0V (中間の導通)=1,0とする。 状態“1”: −VT1=+2.0V,VT2=+1.0V (低い導通)=0,1とする。 状態“0”: −VT1=+4.5V,VT2=+1.0V (不導通)=0,0とする。 この4つの状態のいずれかを検知するために、コントロ
ールゲートはVCG=+5.0Vに上昇させられる。そし
て、ソースドレイン電流IDSが複合装置を介して検知さ
れる。すべての4つのしきい値状態に対して、VT2=+
1.0Vであるから、トランジスタT2は単に直列抵抗
としてふるまう。合成トランジスタの4つの状態に対応
する導通電流IDSについて、図4にVCGの関数として示
してある。電流検出増幅器は、これら4つの導通状態間
を容易に区別することができる。現実問題として可能性
のある状態の数は、検知増幅器の雑音の感度と、温度が
上昇したときの期待される時間経過による電荷の損失に
よって、影響を受ける。1つのセルあたりの3ビットの
貯蔵のためには8つの識別できる導通状態が必要であ
り、1つのセルに4ビットの貯蔵をするためには16の
識別できる導通状態が必要となる。多状態記憶セルにつ
いては、すでにROM(リードオンリーメモリ)とDR
AM(ダイナミックランダムアクセスメモリ)に関連し
て提案されてきている。ROMにおいては、異なったチ
ャンネルイオン打ち込みをすることにより、2つ以上の
恒久的なしきい値電圧を形成することにより、いくつか
の固定的な導通状態の1つをもつことができる。先行技
術である多段階DRAMセルが提案されているが、ここ
においては、アレイの各セルは物理的には他のセルと全
く同一である。しかしながら、各セルのキャパシタに貯
蔵される電荷は量子化されており、その結果としていつ
くかの異なった読み出し信号レベルを得るものである。
そのような先行技術の多段階DRAMの貯蔵について
は、アイイーイーイーのジャーナルソリッドステイト
サーキット(IEEE Journal of Solid-State Circuits),
1988年第27頁にエム.ホリグチ(M.Horiguchi)等の論文
として「セルの貯蔵を16レベル用いることによる大容
量半導体ファイルメモリ」(“An Experimental Large-
CapacitySemiconductor File Memory Using 16-Levels/
Cell Storage”)、第2の多段階DRAMの例はアイイ
ーイーイーのカスタム集積回路会議において、1988年の
5月のP4.4.1にティー. フルヤマ(T. Furuyama) 等によ
る「マクロセルまたは論理記憶 用途のための1セルあ
たり2ビットの記憶をするDRAMについての実験」
(“An Experimental 2-Bit/Cell Storage DRAM for Ma
crocellor Mem-ory-on-Logic Applications”)に記述
されている。
The present invention first proposes a plan that makes use of the features of this full storage window. This allows for more than two binary states of storage by using a wider storage window, and consequently more than one bit per cell. For example, one cell can store 4 instead of 2, and this state has the following threshold voltage. State "3": and -V T1 = -3.0V, V T2 = + 1.0V ( highest conduction to that state) = 1,1. State “2”: −V T1 = −0.5 V, V T2 = + 1.0 V (intermediate conduction) = 1, 0. State "1": the -V T1 = + 2.0V, V T2 = + 1.0V ( lower conduction) = 0. State "0": and -V T1 = + 4.5V, V T2 = + 1.0V ( non-conductive) = 0,0. To detect any of these four conditions, the control gate is raised to V CG = + 5.0V. Then, the source / drain current I DS is detected via the composite device. For all four threshold states, V T2 = +
Since it is 1.0 V, transistor T2 behaves simply as a series resistor. The conduction currents I DS corresponding to the four states of the synthesis transistor are shown in FIG. 4 as a function of V CG . The current sense amplifier can easily distinguish between these four conduction states. The number of possible states in practice is affected by the sensitivity of the noise of the sense amplifier and the loss of charge over the expected time course as the temperature rises. Eight identifiable conduction states are required for storing three bits per cell, and sixteen identifiable conduction states are required for storing four bits per cell. For multi-state storage cells, a ROM (read only memory) and a DR
It has been proposed in connection with AM (dynamic random access memory). In a ROM, one can have one of several fixed conduction states by creating two or more permanent threshold voltages by performing different channel ion implantations. Prior art multi-stage DRAM cells have been proposed, where each cell of the array is physically identical to the other cells. However, the charge stored in the capacitors of each cell is quantized, resulting in several different read signal levels.
For such prior art multi-stage DRAM storage, see IEE's Journal Solid State
Circuits (IEEE Journal of Solid-State Circuits),
M. on page 27 of 1988. A paper by M. Horiguchi et al., “A large-capacity semiconductor file memory using 16 levels of cell storage” (“An Experimental Large-
CapacitySemiconductor File Memory Using 16-Levels /
Cell Storage "), a second example of a multi-stage DRAM is at the IEE Custom Integrated Circuits Conference,
"Experiment on DRAM with 2-bit storage per cell for macrocell or logical storage applications" by T. Furuyama et al.
(“An Experimental 2-Bit / Cell Storage DRAM for Ma
crocellor Mem-ory-on-Logic Applications ”).

【0018】Epromにおいて多段階記憶を有効に利
用するためには、その装置のプログラムのアルゴリズム
がいくつかの導通状態のいずれかもプログラムを許容す
ることが必要となる。まず始めに、“3”の状態(この
実施例では+3.0V)よりもより負の電圧VT1までに
消去できる必要がある。それから装置は、短いプログラ
ムパルス(典型的には持続時間が1から10マイクロセ
コンドのパルス)でプログラムされる。プログラム条件
は、1つのパルスがその装置のしきい値を引き続く2つ
の状態間のしきい値の差の2分の1を越えるような影響
を移動させないことである。その装置は、その導通電流
DSと参照電源IREF のi(i=0,1,2,3)は希
望する導通状態に対応する(4つの状態に対応するため
には、4つの参照レベルが必要である)と電流比較する
ことにより、検出される。プログラミングパルスは、検
出電流(図4の実線)が希望する4つの情況に対応する
参照電流より僅かの下の値になるまで持続させられる
(図4における破線)。この点をよりよく図解するため
に各プログラミングパルスは直線的に200ミリボルト
でVtxに立ち上がる。そしてさらに、この装置は最初に
T1=−3.2Vにより消去されていると仮定する。そう
すると必要とされるプログラミング/センシングパルス
次のとおりである。 状態“3”に対して(VT1=−3.0V) パルスの数=(3.2−3.0)/.2=1 状態“2”に対して(VT1=−0.5V) パルスの数=(3.2−0.5)/.2=14 状態“1”に対して(VT1=+2.0V) パルスの数=(3.2−(−2.0))/.2=26状態
“0”に対して(VT1=+4.5V) パルスの数=(3.2−(−4.5))/.2=39 現実の問題としてVtxは時間に対して直線ではない。そ
のことは図3の曲線(a)に示されている。その結果、
状態“1”または“0”に指示されているよりもより多
くのパルスが必要となる。もし、2マイクロセコンドが
プログラミングパルスの幅であり、0.1マイクロセコ
ンドが検出のために必要な時間だとするならば、その装
置を4状態のいずれかにプログラムするのに必要な最大
時間は概ね39×2+39×0.1=81.9マイクロ
セコンドとなる。これは先行技術による装置“インテリ
ジェント プログラミング アルゴリズム”によって要
求される時間よりも短い時間である。事実、新しいプロ
グラミングのアルゴリズムにおいては注意深く計測され
た1群の電子のみがプログラムの期間に注入される。こ
のアプローチのさらに他の利点は、読み取りのときの検
知はプログラムのときのセンシングと同じセンシングで
ある。そして、同じ参照電流源が両方のプログラミング
と読み取りの操作に使用できるのである。このことは、
アレイ中のすべてのメモリが同じ参照レベルによってプ
ログラムおよびセンスができるということである。これ
は、非常に大きなメモリのアレイにおいてさえも優れた
追跡を提供する。大形のメモリシステムは、典型的に
は、誤り検出と修正の手順を内蔵しており、それらはフ
ラッシュに対して悪い反応を示すセルのようなハードウ
ェア上の僅かな数の欠陥に対して耐えれるように設計さ
れている。この理由において、セルがプログラムされて
それが希望するしきい値まで達せずにメモリセルが誤動
作しているという表示があるときにさえも、ある一定量
の最大数のプログラムサイクルが実行された後に、プロ
グラミングとセンシングのサイクルのアルゴリズムが自
動的に停止させられることができる。
In order to make effective use of multi-stage storage in Eprom, it is necessary for the algorithm of the program of the device to allow any one of several conduction states to be programmed. First, "3" state (in this example + 3.0 V) of the need to be able to erase until a negative voltage V T1 more than. The device is then programmed with a short program pulse (typically a pulse having a duration of 1 to 10 microseconds). The programming condition is that one pulse does not shift the effect of exceeding the threshold difference between the two states following the device threshold by more than half. In the device, the conduction current I DS and i (i = 0, 1, 2, 3) of the reference power supply I REF correspond to a desired conduction state (in order to correspond to four states, four reference levels are used). Is required) and the current is compared. The programming pulse is sustained (dashed line in FIG. 4) until the sensed current (solid line in FIG. 4) is slightly below the reference current corresponding to the four desired situations. Each programming pulse to better illustrate this point rises to V tx with linearly 200 millivolts. And further assume that the device is initially erased by V T1 = −3.2V. Then the required programming / sensing pulses are as follows: (V T1 = −3.0 V) for state “3” Number of pulses = (3.2−3.0) /. 2 = 1 (V T1 = −0.5 V) for state “2” Number of pulses = (3.2−0.5) /. 2 = 14 For state “1” (V T1 = + 2.0 V) Number of pulses = (3.2 − (− 2.0)) /. 2 = 26 For state “0” (V T1 = + 4.5 V) Number of pulses = (3.2 − (− 4.5)) /. 2 = 39 As a practical matter, V tx is not linear with time. This is shown in curve (a) of FIG. as a result,
More pulses are required than indicated in state "1" or "0". If 2 microseconds is the width of the programming pulse and 0.1 microseconds is the time required for detection, then the maximum time required to program the device to any of the four states is It is approximately 39 × 2 + 39 × 0.1 = 81.9 microseconds. This is less than the time required by prior art devices "intelligent programming algorithms". In fact, in the new programming algorithm only a carefully measured group of electrons is injected during the program. Yet another advantage of this approach is that sensing when reading is the same sensing as when programming. And the same reference current source can be used for both programming and reading operations. This means
That is, all memories in the array can be programmed and sensed with the same reference level. This provides good tracking even in very large arrays of memory. Larger memory systems typically have built-in error detection and correction procedures, which are designed to address a small number of hardware defects, such as cells that respond badly to flash. Designed to withstand. For this reason, after a certain amount of the maximum number of program cycles has been performed, even when there is an indication that the memory cell is malfunctioning without the cell being programmed to the desired threshold. The algorithm of the programming and sensing cycle can be stopped automatically.

【0019】しかし、EEpromトランジスタのアレ
イに関連して多状態記憶の概念のいくつかが存在してい
る。そのような回路の例が図6に示されている。この回
路において、メモリセルの1つのアレイは、デコードさ
れたワードラインとデコードされたビットラインをもっ
ており、それぞれは、行と列のセルのコントロールゲー
トとドレインにそれぞれ接続されている。各ビットライ
ンは読み,プログラムまたは消去の時間の間に通常1.
0Vから2.0Vの間電圧に予めチャージされている。
4段階の蓄積のために、4つの検出増幅器がそれぞれ固
有の参照レベルでIREF 0,IREF 1,IREF 2,I
REF 3をそれぞれのビットラインの解読された出力のた
めの参照電圧をもっている。読み出しの期間において、
フラッシュEEpromトランジスタを流れる電流はこ
れらの4つの参照レベルと同時に(平列的に)比較され
る。この動作は同様にして、4つの連続する読みの期間
(つまり、1つの検出増幅器をもち、それぞれ異なった
参照がそれぞれのサイクルに適用されるようにすること
により実行できるものである。もし、読み出しのために
付加的な時間が要求されても問題にならないときは有用
である。)についても行われる。データ出力は4つの検
出増幅器を介して4つのDiバッファ(D0,D1,D
2とD3)から供給される。プログラムの間4つのデー
タ入力Ii(I0,I1,I2とI3)は比較回路に提
供され、比較回路にはまた前記4つのセンサアンプの出
力がアクセスされたセルのために供給されている。も
し、DiとIiが一致したならば、そのときには前記セ
ルは正しい状態にあり、プログラミングは不必要であ
る。しかしながら、もし、すべての4つのDiがすべて
の4つのIiと一致しないときは、比較器の出力はプロ
グラムコントロール回路を付勢する。この回路はビット
ライン(VPBL)とワードライン(VPWL)のプロ
グラムパルス発生器を制御する。1つの短いプログラミ
ングパルスが選択されたワードラインと選択されたビッ
トラインの両方に供給される。これはDiとIiとが一
致したかどうかを決定するための第2の読みのサイクル
によって従わされる。このシーケンスは多重プログラム
と読み出しのパルス、それが一致するまで繰り返される
(または初めの段階において、一致がみられないで、そ
の後、予めセットした最大数のパルスに達したときにも
とめられる)。そのような多段階プログラミングのアル
ゴリズムの結果、各セルは4つの導通状態に前記参照導
通状態IREF ,iに直接に関連してプログラムされる。
事実、同じ検知増幅器がプログラムと読みのパルス発生
器に用いられ、そしてそれが検出期間(通常の読み取り
の期間)にも用いられる。これが、参照レベル(図4の
破線)とプログラムされた導通レベル(図4の実線)と
の間に大きなメモリのアレイ中でかつ、非常に広い動作
温度範囲内において優れた追跡を許容される。加うる
に、注意深く測られた電子がフローティングゲートにプ
ログラミングの期間または消去の期間に注入されたり、
それに取り除かれたりするのであるから、装置は、最小
の量の耐えられるストレスを受けることになる。事実、
4つの参照レベルと4つの検知増幅器が、セルを4つの
うちの1つを導通状態に導くために用いられているが、
単に3つの検知増幅器と3つの参照レベルが4つの蓄積
条の中の1つの正しい状態を検出するために必要であ
る。例えば図4において、I REF (“2”)は導通状態
“3”と“2”との間で正しく差別され、IREF
(“1”)は導通状態“2”と“1”との間で正しく差
別でき、そして、IREF (“0”)は導通状態“1”と
“0”との間で正しく差別される。図6の回路の現実的
な構成において、参照レベルIREF ,i(i=0,1,
2)はその期間にそれらを対応するより低いものとより
高いセルの導通状態を検知するために、それらの中心点
により近づけるように移動させてもよい。図6の回路で
用いられたと同じ原理が2段階の蓄積または1セルにつ
いて4段階以上の状態をとるものにも適用されることに
注意されたい。もちろん、図6に示された以外の回路に
ついても同様に可能である。例えば、導通レベルのセン
シングではなく、むしろ電圧レベルのセンシングにも同
様に利用できる。
However, the EEprom transistor array
Some of the concepts of multi-state memory exist in connection with
You. An example of such a circuit is shown in FIG. This time
In one circuit, one array of memory cells is decoded.
Word line and decoded bit line
Each has a row and column cell control gate.
And drain and drain, respectively. Each bit line
The reading and programming or erasing times are usually 1.
It is pre-charged to a voltage between 0V and 2.0V.
Four sense amplifiers are fixed for each of the four stages of accumulation.
I at a certain reference levelREF 0, IREF 1, IREF 2, I
REF 3 for the decoded output of each bit line.
Have a reference voltage. During the reading period,
The current flowing through the flash EEprom transistor is
Are compared (in parallel) with these four reference levels
You. This operation is similar for four consecutive reading periods.
(That is, they have one detection amplifier,
Ensure references apply to each cycle
It can be executed by If for read
Useful when additional time is not a problem
It is. ) Is also performed. The data output has four checks.
Four Di buffers (D0, D1, D
2 and D3). 4 days during the program
Data inputs Ii (I0, I1, I2 and I3) are provided to a comparison circuit.
The output of the four sensor amplifiers is also provided to the comparison circuit.
Power is supplied for the accessed cell. Also
If Di and Ii match, then
Is in the correct state and programming is not necessary.
You. However, if all four Dis are all
If the four Ii do not match, the output of the comparator is
Activate the gram control circuit. This circuit is a bit
Line (VPBL) and word line (VPWL) professional
Control the gram pulse generator. One short program
A switching pulse is applied to the selected word line and the selected bit.
Supplied to both trains. This is because Di and Ii
Second reading cycle to determine if
Obeyed by This sequence is a multiple program
And read pulses, repeated until they match
(Or, at the beginning, if there was no match,
Later, when the preset maximum number of pulses is reached
Stopped). Al of such multi-stage programming
As a result of the algorithm, each cell has four reference states
Communication state IREF , I directly.
In fact, the same sense amplifier generates program and read pulses
Used during the detection period (normal reading
Period). This is the reference level (Figure 4
(Dashed line) and the programmed conduction level (solid line in FIG. 4)
Very large operation in large memory arrays during
Excellent tracking is allowed within the temperature range. Add
At the same time, carefully measured electrons are pushed to the floating gate.
Injected during the period of programming or erasing,
The device is minimal because it can be removed from it.
Amount of stress that can be tolerated. fact,
Four reference levels and four sense amplifiers connect the cell to four
It is used to bring one of them into conduction,
Simply 3 sense amplifiers and 3 reference levels with 4 accumulations
Necessary to detect the correct condition of one of the articles
You. For example, in FIG. REF (“2”) is conductive
Discriminated correctly between "3" and "2", IREF 
(“1”) is the correct difference between conduction states “2” and “1”.
Can be separated and IREF (“0”) is the conduction state “1”
It is correctly discriminated between "0". Realistic of the circuit of FIG.
In a simple configuration, the reference level IREF , I (i = 0, 1,
2) the lower and more corresponding them in that period
Their center point to detect the conduction state of the high cells
May be moved so as to be closer to each other. In the circuit of FIG.
The same principles used were used for two stages of storage or one cell.
Also applies to those that take four or more states
Please be careful. Of course, circuits other than those shown in FIG.
This is also possible. For example, the continuity level
This is not the same as sensing, but rather voltage level sensing.
Available.

【0020】〔電荷保持力についての改善〕前述した例
において、状態“3”と“2”はフローティングゲート
における正の電荷の結果によるものであるのに対し、状
態“1”と“0”はフローティングゲート上の負の電荷
(電子)によるものである(図8参照)。この装置の寿
命(125℃で10年のように規定することができる)
の間に正しい導通状態を適性に検知するためには、この
電荷がフローティングゲートから略前記VT2において2
00ミリボルトのシフトと等価以上にリークしないこと
が必要である。この条件は、貯蔵された電子について、
この実施例またはすべての先行する技術におけるEpr
omとかフラッシュEEpromについて容易に適用で
きるものである。装置の物理学的な配慮からいって前記
フローティングゲートに捕捉されたホールの保持力は捕
捉された電子の保持力よりも明確に優れているべきであ
る。これは、捕捉されたホールは電子がフローティング
ゲートへ電子が注入された場合のみ、中性化されるから
である。前述のような注入が存在しないかぎりにおい
て、シリコンと二酸化シリコンの界面における電界障壁
である約5.0エレクトロンボルトに打ち勝つことはホ
ールにとっては、ほとんど不可能である(捕捉されたエ
レクトロンの電界障壁は3.1Vである)。したがっ
て、この装置の保持力を改良することは、導通状態で捕
捉されたホールが関連する領域を用いることによって改
善することができる。例えば、前記状態“1”におい
て、VT1は+2.0Vであり、それは捕捉された電子に
関連するものであり、処女装置においてはVT1は1.5
Vである。しかしながら、処女装置において、そのVT1
をより高いしきい値電圧、例えば、VT1=+3.0V
(チャンネル領域のpタイプのドーピング濃度を増すこ
とにより)を上昇させるならば、同じ状態“1”はVT1
=+2.0Vとなり、捕捉されたホールにより行われる
ことになる。このVT1の値はよりよい保持力を与えるこ
とになるであろう。もちろん、参照レベルをほとんど
の、またはすべての状態が処女装置のVT1よりもより低
いVT1の値をもつように参照電圧をセットすることも可
能である。
[Improvement of Charge Retention] In the above-described example, states "3" and "2" are the result of positive charges in the floating gate, whereas states "1" and "0" are This is due to negative charges (electrons) on the floating gate (see FIG. 8). Life of this device (can be specified as 10 years at 125 ° C)
To detect the correct conduction state suitability during the 2 in substantially the V T2 The charge from the floating gate
It is necessary not to leak more than the equivalent of the 00 millivolt shift. This condition is for stored electrons,
Epr in this example or any prior art
om or flash EEprom. Due to the physical considerations of the device, the retention of holes trapped in the floating gate should be distinctly better than the retention of trapped electrons. This is because the trapped holes are neutralized only when electrons are injected into the floating gate. Without the injection described above, it is almost impossible for holes to overcome the electric field barrier at the silicon-silicon dioxide interface of about 5.0 electron volts (the electric field barrier of trapped electrons is 3.1V). Therefore, improving the retention of this device can be improved by using the area where the holes captured in conduction are relevant. For example, in state "1", V T1 is +2.0 V, which is associated with trapped electrons, and in a virgin device, V T1 is 1.5.
V. However, in the virgin device, its V T1
With a higher threshold voltage, eg, V T1 = + 3.0V
If one increases (by increasing the p-type doping concentration of the channel region), the same state "1" is V T1
= + 2.0V, and will be performed by the captured holes. This value of V T1 will provide better retention. Of course, it is also possible to the reference level most or all of the state set a reference voltage to have a value of lower V T1 than V T1 of the virgin device.

【0021】〔改良された持久力のための情報の消去〕
フラッシュEEprom装置の耐久性はそれらの書込
み,消去のサイクルの与えられた数に対する抵抗する能
力である。先行技術としてのフラッシュEEprom装
置の耐久力を制限する物理的な現象は、装置の活性誘電
体フィルム中に電子が捕捉されることである。プログラ
ミングの間中に使用された誘電体素子は熱電子チャンネ
ル注入の間中注入された電子の一部を捕捉する。消去の
期間においてトンネル消去誘電体は同様にトンネル電子
のあるものを捕捉する。捕捉された電子は引き続く書き
消しサイクルにおいて、印加された電界に抗するので、
しきい値電圧の減少、Vtxのシフトの原因となる。これ
は、“0”と“1”の状態の間の電圧の窓の次第に閉じ
ていく様(図5参照)として観察されることができる。
略1×104 プログラム消去サイクルを越えると、窓の
閉じる具合が検出回路の誤動作を発生させる程度にな
る。もし、このサイクルが次第に続けられていくと、装
置は誘電体の損傷,腐敗によって、危機的な崩壊現象を
経験することになる。これは、典型的には1×106
1×107 サイクルの間に発生する。そしてそれは、こ
の装置の不純物によるブレイクダウンとして知られてい
る。先行技術としてのメモリ素子においては、窓の閉じ
方が略1×104 サイクルが現実的な限界となってい
た。与えられた消去電圧VERASE において、前記装置を
十分に消去するのに必要な時間は、当初の100ミリ秒
(すなわち、処女装置において)から1×104 回行っ
た装置においては10秒に達する。そのような先行技術
のフラッシュEEprom装置における品質の劣化が1
×104 回以上使用した後に十分な消去を許容するため
には、極めて十分に長い消去パルス時間を規定しなけれ
ばならなかった。しかしながら、このことは、処女装置
においては過剰の消去であり、その結果として不必要な
過剰な歪みを受けることになっていた。先行技術におけ
る装置にける第2の問題は、消去パルスの期間中におい
て、前記トンネル誘電体が不必要に高い尖頭ストレスに
曝されることであった。これは、予め状態“0”(VT1
=+4.5Vまたはそれ以上高い)にプログラムされた
装置において発生している。この装置は大きな負の電荷
Qをもっている。VERAS
E が印加されると、前記トンネル誘電体はVERASE と同
様にQからの影響による尖頭電界に瞬間的に曝されるこ
とになる。この尖頭電界は、トンネル消去の過程におい
て電荷Qが0に変化するときに次第に減少していく。そ
れにもかかわらず、永久的な、かつ累積的な損傷がこの
消去の過程において加えられる。これにより、早期の装
置の崩壊がもたらされる。このストレス過剰と窓の閉じ
ることの2つの問題を克服するために、新しい消去のア
ルゴリズムが開示された。それは、先行するフラッシュ
EEpromのいずれにも適用できるものなのである。
そのような新しい消去のアルゴリズムがなかったら、多
状態の装置を実現することは図5の曲線(b)から導通
状態がVT1 がVT2よりもより負であるならば、1×10
4 から1×105 の書込み/消去サイクルにおいて消滅
させられるであろう。
[Erase of Information for Improved Endurance]
The endurance of flash EEprom devices is their ability to resist a given number of write and erase cycles. A physical phenomenon that limits the durability of prior art flash EEprom devices is that electrons are trapped in the active dielectric film of the device. The dielectric element used during programming captures some of the injected electrons during thermionic channel injection. During the erase, the tunnel erase dielectric also captures some of the tunnel electrons. Since the captured electrons will resist the applied electric field in the subsequent erase cycle,
This causes a decrease in threshold voltage and a shift in V tx . This can be observed as a progressive closing of the voltage window between the "0" and "1" states (see FIG. 5).
Beyond approximately 1 × 10 4 program erase cycles, the degree of closing of the window is such that the detection circuit may malfunction. If this cycle is continued, the device will experience a critical collapse phenomenon due to dielectric damage and decay. This typically occurs between 1 × 10 6 and 1 × 10 7 cycles. And it is known as breakdown due to impurities in this device. In the prior art memory device, the practical limit of how to close the window is approximately 1 × 10 4 cycles. At a given erase voltage V ERASE , the time required to fully erase the device can reach from the original 100 milliseconds (ie, in a virgin device) to 10 seconds in a device performed 1 × 10 4 times. . The quality degradation in such prior art flash EEprom devices is 1
In order to allow a sufficient erasure after × 10 4 times or more, an extremely long erasing pulse time had to be specified. However, this was excessive erasure in the virgin device, resulting in unnecessary excessive distortion. A second problem with prior art devices was that the tunnel dielectric was exposed to unnecessarily high peak stress during the erase pulse. This is because the state “0” (V T1
= + 4.5V or higher). This device has a large negative charge Q. V ERAS
When E is applied, the tunnel dielectric is instantaneously exposed to a sharp electric field due to the influence of Q, as in VERASE . This peak electric field gradually decreases when the charge Q changes to 0 in the tunnel erasing process. Nevertheless, permanent and cumulative damage is added in the course of this erasure. This results in premature device collapse. To overcome the two problems of overstress and window closing, a new erasure algorithm has been disclosed. It is applicable to any of the preceding flash EEproms.
If it were not for such an algorithm of a new erasure, if V T1 conductive state from the curve (b) in that FIG. 5 for realizing the apparatus for a multi-state is more negative than VT2, 1 × 10
It will be erased in 4 to 1 × 10 5 write / erase cycles.

【0022】図7は新しい消去のアルゴリズムの主たる
ステップを示したものである。m×nのメモリセルのブ
ロックアレイが、フラッシュ消去により状態“3”(こ
れは最も高い導電状態で最も低いVT1の状態である)に
完全に消去されたと仮定する。あるパラメータは消去の
アルゴリズムに関連して設定されるものである。それら
は図7にリストされており、V1 は最初の消去パルスの
消去電圧である。V1 は処女装置を状態“3”に1秒の
消去パルスによって消去するに要求される消去電圧か
ら、たぶん5Vばかりより低い。tは処女装置を状態
“3”に完全に消去するのに要求される時間の略1/1
0に選ばれる。典型的に、V1 は10Vから20Vの間
にあり、一方tは10から100ミリ秒の間にある。こ
のアルゴリズムは、このシステムが耐えられるある小さ
い数Xの悪いビットを仮定している(一例としてのエラ
ー検出と修正の過程においてこのシステムレベルが決定
される。全くエラーの検出と補正がなければ、その場合
にはX=0である)。これらは、ショートされていると
か、非常に漏れの多いトンネル誘電体であって、それが
十分に長い消去パルスを印加しても消去されないという
ビットである。過度な消去を防止するために、消去パル
スの全個数は全ブロックの消去サイクルにおいて予めプ
リセットされたnmax に制限することができる。ΔVは
電圧であって、それにより引き続く消去パルスが増強さ
せられるのである。典型的には、ΔVは0.25Vから
1.0Vの間にある。一例として、もし、V1 =15.
0VでΔV=1.0Vであるならば、その結果、第7番
目の消去パルスは、VERASE =21.0Vの大きさで持
続時間はtである。1つのセルが完全に消去されたもの
とみなされる。つまり、それは読みのコンダクタンスが
“3" よりも大きくなったときである。各ブロックに
よって経験させられた完全消去サイクルの回数Sはその
システムレベルにおいては大変重要な情報である。も
し、各ブロックについて、Sが知られているならば、前
記Sが1×106 (または他のセットされた数字)のプ
ログラム消去サイクルに達したならば、それらの素子は
自動的に新しい補助的なブロックと交換することができ
る。Sは、当初0にセットされており、そして、各完全
なブロック消去の多数のパルスサイクルごとに順次繰り
上げられていく。Sの値は、各回ごとに、例えば20ビ
ット(220は略1×106 に相当する)を各ブロックに
用意しておいて蓄積することができる。その方法により
各ブロックはそれ自身の耐久の記録を保持することがで
きる。これに代替して、前記Sはチップから離れたシス
テムの中に保存することもできる。
FIG. 7 shows the main steps of the new erasure algorithm. Assume that a block array of m × n memory cells has been completely erased by flash erase to state “3”, which is the state of highest V T1 with the highest conductivity. Certain parameters are set in connection with the erasure algorithm. They are listed in FIG. 7, where V 1 is the erase voltage of the first erase pulse. V 1 is probably less than 5V from the erase voltage required to erase the virgin to state “3” with an erase pulse of 1 second. t is approximately 1/1 of the time required to completely erase the virgin device to state "3"
Selected as 0. Typically, V 1 is between from 10V to 20V, whereas t is between 10 and 100 ms. The algorithm assumes a small number X of bad bits that the system can withstand (this system level is determined in the process of error detection and correction as an example. Without any error detection and correction, In that case, X = 0). These are bits that are shorted or very leaky tunnel dielectrics that are not erased by applying a sufficiently long erase pulse. To prevent excessive erasure, the total number of erase pulses can be limited to a preset n max in the erase cycle of all blocks. ΔV is the voltage by which the subsequent erase pulse is boosted. Typically, ΔV is between 0.25V and 1.0V. As an example, if V 1 = 15.
If ΔV = 1.0 V at 0 V, then the seventh erase pulse has a magnitude of V ERASE = 21.0 V and a duration of t. One cell is considered completely erased. That is, when the conductance of the reading becomes greater than I "3" . The number S of complete erase cycles experienced by each block is very important information at the system level. If for each block, S is known, if the S has reached a 1 × 10 6 (or other set number) program erase cycle, those elements are automatically replaced with a new auxiliary Can be replaced with a generic block. S is initially set to 0, and is incremented sequentially for each complete block erase multiple pulse cycles. As the value of S, for example, 20 bits (2 20 corresponds to approximately 1 × 10 6 ) can be prepared and accumulated in each block for each time. In that way, each block can maintain its own durable record. Alternatively, the S can be stored in a system remote from the chip.

【0023】新しいアルゴリズムの完全消去のサイクル
のシーケンスは、次のとおりである(図7参照)。Sを
読め。この値はレジスタファイルに蓄積することができ
る。(このステップは、もしSがこの装置の動作寿命の
中でその制限に達しないものと期待されているときには
省略することができる)。 1a.最初の消去パルスVERASE =V1 +nΔV,n=
0,パルス持続時間=tを印加せよ。このパルス(およ
び次の数個の連続するパルス)はすべてのメモリセルを
消去するのに十分であるが、それはプログラムされたセ
ルの電荷Qを減少させることになり、それは比較的に低
い消去フィールドストレスである。すなわち、それは1
つの“条件作り”のパルスに相当するものである。 1b.アレイの中のまばらなパターンを読め。対角線の
読みパターンは、例えば、m+n個(m×nによる完全
な読みよりはむしろ)のセルを読むことになり、そし
て、少なくとも各行からの1つのセル、そして各列から
の1つのセルを取り出したことになる。状態“3”まで
に完全に消去されていないセルの数NとXを比較する。 1c.もし、Nがx(十分に消去されていないアレイ)
よりも大きければ、第2の消去パルスを第1のパルスよ
りもΔVだけ大きく、同じ持続時間tをもつ第2の消去
パルスを印加する。対角線のセルを読め、カウントN。
この消去のサイクルにおいて、パルス/読み/加算の消
去パルスはN≦Xまたは消去パルスの数nがnmax を越
えるまで消去パルスが連続させられる。この2つの条件
のうちの最初の1つが最終の消去パルスにつながる。 2a.最後の消去パルスが、アレイが完全に、そして十
分に消去されたことを確認するために印加される。この
ERASE の大きさは前のパルスよりもΔVだけの端数だ
け大きくなる。持続時間は1tから5tの間にすること
ができる。 2b.100%のアレイが読まれる。完全に消去されて
いないセルの数Nが数えられる。もしNがXに等しい
か、または、より小さいときは、消去のためのパルス発
生はこの時点において完成させられる。 2c.もしNがXより大きければ、そのときには消去さ
れていないビットNの存在のアドレスが発生させられ
る。それは、このシステムレベルにおいて予備のよいビ
ット交換するためである。もし、NがかなりXより大き
い場合(もし、Nが全セルの5%にあたる場合)、その
ような場合にはフラグを立てて、ユーザーにこのアレイ
はその忍耐の限界に達し、生命の終わりになったことを
示す。 2d.消去のためのパルスは終了させられる。 3a.Sが1つ加えられる。そして、新しいSが将来の
参考のために保存される。このステップはオプションで
ある。新しいSは新しく消去されたブロックの中に書き
込まれるか、またはチップから分離されているレジスタ
ファイルに貯蔵される。 3b.消去サイクルが終了させられる。完全なサイクル
は10から20の消去パルスで、だいたい1秒間で消去
されることが期待されている。
The sequence of the complete erase cycle of the new algorithm is as follows (see FIG. 7). Read S. This value can be stored in a register file. (This step can be omitted if S is not expected to reach that limit during the operating life of the device). 1a. First erase pulse V ERASE = V 1 + nΔV, n =
Apply 0, pulse duration = t. Although this pulse (and the next few consecutive pulses) is sufficient to erase all memory cells, it will reduce the charge Q of the programmed cell, which is a relatively low erase field. It is stress. That is, it is 1
This is equivalent to two "condition making" pulses. 1b. Read the sparse patterns in the array. A diagonal reading pattern would read, for example, m + n cells (rather than a complete reading by m × n), and retrieve at least one cell from each row, and one cell from each column It will be. The number N and X of the cells that have not been completely erased by the state “3” are compared. 1c. If N is x (not fully erased array)
If so, the second erase pulse is larger than the first pulse by ΔV and a second erase pulse having the same duration t is applied. Read diagonal cells, count N.
In this erasing cycle, the erasing pulse of pulse / read / addition is continued until N ≦ X or the number n of erasing pulses exceeds nmax . The first one of these two conditions leads to the final erase pulse. 2a. A final erase pulse is applied to confirm that the array has been completely and fully erased. The magnitude of V ERASE is larger than the previous pulse by a fraction of ΔV. The duration can be between 1t and 5t. 2b. 100% of the array is read. The number N of cells that have not been completely erased is counted. If N is less than or equal to X, pulsing for erasure is completed at this point. 2c. If N is greater than X, then the address of the presence of the unerased bit N is generated. It is to exchange spare good bits at this system level. If N is significantly greater than X (if N equals 5% of all cells), flag such a case and let the user reach the limit of their patience and at the end of life Indicates that it has become. 2d. The pulse for erasing is terminated. 3a. One S is added. The new S is then saved for future reference. This step is optional. The new S is written into the newly erased block or stored in a register file separate from the chip. 3b. The erase cycle is terminated. A complete cycle is 10 to 20 erase pulses and is expected to be erased in about 1 second.

【0024】新しいアルゴリズムは以下のような特徴を
もっている。 (a)アレイ中のどのようなセルも尖頭的な電界のスト
レスを受けない。時間V ERASE までには、比較的高い電
圧といかなる電荷Qも前記フローティングゲートからす
でに前の低い電圧消去によって除去されている。 (b)全消去時間は従来技術の固定的VERASE パルスを
用いるものに比べてかなりより短かくなっている。処女
装置にあっては、必要な消去時間は最小のパルスであ
る。1×104 サイクル以上に耐えた装置でも、誘電体
捕捉電荷に打ち勝つためにΔVの数倍の電圧増加を要求
されない。そし て、誘電体に捕捉された電荷は、その
全消去時間を数100ミリ秒増加させるにすぎない。 (c)消去側で窓が狭くなるということ(図5の曲線
(b)参照)を無限(その装置が突然の破壊によりだめ
になるまで)に避けることができる。なぜらなば、装置
が消去された適性な状態“3”になるまでVERASE は単
に増大させられるからである。新しい消去のアルゴリズ
ムは全記憶窓を保存することができる。
The new algorithm has the following features:
I have (A) Any cell in the array may have a sharp electric field strike.
I do not receive a reply. Time V ERASE By relatively high power
Voltage and any charge Q from the floating gate
And has been removed by a previous low voltage erase. (B) The total erase time is the fixed V of the prior art.ERASE Pulse
It is much shorter than the one used. virgin
In the case of the device, the required erase time is the shortest pulse.
You. 1 × 10Four Even devices that withstand more than cycles
Requires a voltage increase several times ΔV to overcome the trapped charge
Not done. And the charge trapped in the dielectric is
It only increases the total erase time by a few hundred milliseconds. (C) The window becomes narrower on the erase side (the curve in FIG. 5).
(B)) to infinity (the device cannot be used due to sudden destruction)
Until it becomes). If not, the equipment
Until the proper state “3” is erased.ERASE Is simply
It is because it is increased. New erasure algorithm
The system can save all storage windows.

【0025】図8は本発明によるフラッシュEEpro
m装置の4つの導通状態をプログラム消去回数の数の関
数として示したものである。すべての4つの状態は、常
にプログラムまたは消去によって参照導通状態を固定す
ることが完成されるから、いずれの状態においても、少
なくとも1×106 サイクルまでに窓が狭められるとい
うことはない。フラッシュEEpromメモリチップに
おいて、新しい消去プログラムを効果的に実行するため
にチップ上に(または別の制御チップの上に)必要な電
圧V1と電圧の増加分ΔVからnΔVを発生する電圧増
加装置、Nをカウントし貯蔵されている値Xと比較する
係数回路、不良ビットの位置のアドレスを蓄積するレジ
スタ、および前述した消去シーケンスを実行するための
命令を含む制御およびシーケンス回路を提供することが
できる。この発明の実施例として詳述されたものは、好
ましい実施例であり、当業者はこれに関連して多くの変
形を理解することができるであろう。そこで、本発明
は、ここに記載された特許請求の範囲の全範囲内の保護
を受ける資格を有するものである。
FIG. 8 shows a flash EEpro according to the present invention.
4 shows the four conduction states of the m device as a function of the number of program erase times. All four states, always is possible to fix the reference conduction states by the program or erase is complete, in any state, not that at least 1 × 10 6 cycles window until is narrowed. In a flash EEprom memory chip, a voltage increasing device that generates nΔV from a voltage V 1 and a voltage increment ΔV required on the chip (or on another control chip) in order to effectively execute a new erase program; It is possible to provide a coefficient circuit for counting N and comparing it with a stored value X, a register for storing the address of the position of the defective bit, and a control and sequence circuit including an instruction for executing the aforementioned erase sequence. . What has been described in detail as embodiments of the present invention are preferred embodiments, and those skilled in the art will recognize many variations in this regard. Thus, the present invention is entitled to protection within the full scope of the appended claims.

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

【図1】チャンネル分離形EpromまたはEEpro
mの実施例の断面図である。
FIG. 1. Channel-separated type Eprom or EEpro
m is a cross-sectional view of an example.

【図2】チャンネル分離形のEpromトランジスタを
形成する具体的なトランジスタ表現を示す略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific transistor representation for forming a channel-separated Eprom transistor.

【図3】チャンネル分離形のフラッシュEEprom装
置のプログラムと消去の特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of programming and erasing of a flash EEprom device of a channel separation type.

【図4】本発明によるチャンネル分離形のフラッシュE
Eprom装置の4つの導通状態を示す図である。
FIG. 4 shows a flash E of the channel separation type according to the present invention.
It is a figure showing four conduction states of an Eprom device.

【図5】従来のフラッシュEEprom装置のプログラ
ム消去サイクルの寿命特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a life characteristic of a program erase cycle of a conventional flash EEprom device.

【図6】回路図と多段階記憶装置において要求されるプ
ログラム書込み電圧パルスを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit diagram and a program write voltage pulse required in the multi-stage storage device.

【図7】最小のストレスで消去することができる新しい
アルゴリズムにおける基本的な状態を示す略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a basic state in a new algorithm that can be erased with minimum stress.

【図8】多段階のプログラムと消去時のストレスを減少
するための情報アルゴリズムを用いたチャンネル分離形
のフラッシュEEprom装置のプログラム消去サイク
ルの寿命特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a program erase cycle life characteristic of a channel separation type flash EEprom device using a multi-step program and an information algorithm for reducing stress at the time of erase.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 13 ソース領域 15 ドレーン領域 17 チャンネル領域 19 フローティングゲート 21 ゲート酸化物 23 コントロールゲート DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 13 Source region 15 Drain region 17 Channel region 19 Floating gate 21 Gate oxide 23 Control gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/115 G11C 17/00 611A 29/788 612B 29/792 601B H01L 27/10 434 29/78 371 Fターム(参考) 5B025 AA01 AC02 AD04 AD08 AD13 AE01 5F083 EP02 EP26 EP27 ER22 ZA21 5F101 BA02 BB04 BD22 BD23 BE05 BE07 BF05 5L106 AA10 BB01 BB12 CC01 CC11 CC17 CC21 CC32 GG05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/115 G11C 17/00 611A 29/788 612B 29/792 601B H01L 27/10 434 29/78 371F Terms (reference) 5B025 AA01 AC02 AD04 AD08 AD13 AE01 5F083 EP02 EP26 EP27 ER22 ZA21 5F101 BA02 BB04 BD22 BD23 BE05 BE07 BF05 5L106 AA10 BB01 BB12 CC01 CC11 CC17 CC21 CC32 GG05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリセルのアレイは、セルのブロック
に分割されており、前記メモリセルは、そこに蓄積され
ている電荷の量にしたがって可変であるしきい値電圧レ
ベルをもつ電界効果トランジスタをそれぞれ含む、電気
的に変更可能なメモリセルのアレイ用の動作方法におい
て、 個々のセルにおいて2を越える検出可能な複数の状態に
対応する2を越える複数の実効しきい値電圧レベルを確
立するステップと、 前記少なくとも1つのアドレスされたセルのしきい値電
圧が開始のレベルから前記複数の実効しきい値電圧レベ
ルの1つと等しくなるまで前記セルに蓄積された電荷の
量をを変更することにより、前記アドレスされたセルの
状態が前記複数の状態の1つにセットされる前記ブロッ
ク中の少なくとも1つのアドレスされたセルの前記実効
しきい値電圧レベルをセットするステップであって、こ
のステップは、 前記複数のしきい値電圧レベルの1つに向かって開始レ
ベルから前記アドレスされたセルの実効しきい値電圧レ
ベルを移動させるのに十分なあらかじめ定められた時間
だけ与えられた電圧を印加するステップと、 その後、前記アドレスされたセルの実効しきい値電圧が
前記複数のしきい値電圧レベルの1つに達したかどうか
を決定するために前記アドレスされたセルの電気的パラ
メータを読むステップと、 前記複数のしきい値電圧レベルの1つに前記アドレスさ
れたセルの実効しきい値電圧がセットされたか検出され
るまで前記電圧印加と読み取りを繰り返すステップと、 セルの個々のブロックが前記開始レベルにリセットされ
た全回数と等しいカウントをそれが関与した個々のブロ
ック内に前記カウントを蓄積するステップと、 前記ブロックの個々の1つがあるセットされた数を越え
るカウントに応答して前記個々のブロックの1つに前記
補助ブロックを代替するために、少なくとも1つのメモ
リセルの補助ブロックを提供するステップと、および誤
まり訂正スキームの助けによって前記複数のメモリセル
の状態を読むステップと、を含むアレイの動作方法。
An array of memory cells is divided into blocks of cells, said memory cells comprising field effect transistors having threshold voltage levels that are variable according to the amount of charge stored therein. A method of operation for an array of electrically changeable memory cells, each including: establishing more than two effective threshold voltage levels corresponding to more than two detectable states in an individual cell. Changing the amount of charge stored in the at least one addressed cell until the threshold voltage of the at least one addressed cell becomes equal to one of the plurality of effective threshold voltage levels from a starting level Before at least one addressed cell in the block, wherein the state of the addressed cell is set to one of the plurality of states Setting an effective threshold voltage level, the step moving the effective threshold voltage level of the addressed cell from a starting level toward one of the plurality of threshold voltage levels. Applying a given voltage for a predetermined amount of time sufficient to determine whether the effective threshold voltage of the addressed cell has reached one of the plurality of threshold voltage levels. Reading an electrical parameter of the addressed cell to determine an effective threshold voltage of the addressed cell is set to one of the plurality of threshold voltage levels. Repeating the voltage application and reading; and counting a count equal to the total number of times each block of cells has been reset to the starting level. Accumulating the counts in the individual blocks involved; and replacing each of the auxiliary blocks with one of the individual blocks in response to a count of each individual of the blocks exceeding a set number Providing an auxiliary block of at least one memory cell; and reading the state of said plurality of memory cells with the aid of an error correction scheme.
【請求項2】 前記確立するステップは、少なくとも4
つのしきい値電圧を持つものである請求項1記載の方
法。
2. The method of claim 2, wherein the establishing comprises at least four steps.
2. The method according to claim 1, wherein the method has two threshold voltages.
【請求項3】 2を越える少なくとも2つの複数のしき
い値電圧レベルは個々のセルの実効正電荷に由来するも
のである請求項1記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein at least two of the plurality of threshold voltage levels greater than two are derived from the net positive charge of the individual cell.
JP2001399187A 2001-12-28 2001-12-28 Flash EEprom memory system and method of use thereof Expired - Lifetime JP3632001B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001399187A JP3632001B2 (en) 2001-12-28 2001-12-28 Flash EEprom memory system and method of use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001399187A JP3632001B2 (en) 2001-12-28 2001-12-28 Flash EEprom memory system and method of use thereof

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11169401A Division JP2000067589A (en) 1999-06-16 1999-06-16 FLASH EEprom MEMORY SYSTEM AND ITS USING METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002319290A true JP2002319290A (en) 2002-10-31
JP3632001B2 JP3632001B2 (en) 2005-03-23

Family

ID=19189442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001399187A Expired - Lifetime JP3632001B2 (en) 2001-12-28 2001-12-28 Flash EEprom memory system and method of use thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3632001B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011108357A (en) * 2004-05-27 2011-06-02 Renesas Electronics Corp Semiconductor memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011108357A (en) * 2004-05-27 2011-06-02 Renesas Electronics Corp Semiconductor memory device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3632001B2 (en) 2005-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5583812A (en) Flash EEPROM system cell array with more than two storage states per memory cell
US5293560A (en) Multi-state flash EEPROM system using incremental programing and erasing methods
EP0349775B1 (en) Flash eeprom memory systems and methods of using them
US5043940A (en) Flash EEPROM memory systems having multistate storage cells
US6888773B2 (en) Semiconductor memory device and erase method for memory array
US7259993B2 (en) Reference scheme for a non-volatile semiconductor memory device
US7630263B2 (en) Exploiting a statistical distribution of the values of an electrical characteristic in a population of auxiliary memory cells for obtaining reference cells
US6909639B2 (en) Nonvolatile memory having bit line discharge, and method of operation thereof
US7746715B2 (en) Erase and read schemes for charge trapping non-volatile memories
EP4026129B1 (en) Method of improving read current stability in analog non-volatile memory by screening memory cells
US6222771B1 (en) Unified program method and circuitry in flash EEPROM
McPartland et al. 1.25 volt, low cost, embedded flash memory for low density applications
KR100308132B1 (en) Nonvolatile memory device and cell array of the same and method for sensing data of the same
KR20070038547A (en) Flash memory unit and method of programming a flash memory device
US7068540B2 (en) Method and device for programming an electrically programmable non-volatile semiconductor memory
US6909638B2 (en) Non-volatile memory having a bias on the source electrode for HCI programming
CN111429961B (en) Method for compensating charge loss and source line bias during programming of nonvolatile memory element
JP2000067589A (en) FLASH EEprom MEMORY SYSTEM AND ITS USING METHOD
WO1999033060A1 (en) Integrated program verify page buffer
JP3632001B2 (en) Flash EEprom memory system and method of use thereof
JP4128950B2 (en) Method and apparatus for boosting a bit line for low VCC reading
JP2987105B2 (en) Flash EEprom memory system and its use
CN112634967A (en) Sensing circuit and sensing operation method in flash memory device
JPH10199267A (en) Non-volatile semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20011228

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20020531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20030603

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20030901

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20031202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224

Year of fee payment: 5