JP2002334589A - 基準セルをリフレッシュする方法および装置 - Google Patents

基準セルをリフレッシュする方法および装置

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JP2002334589A
JP2002334589A JP2002026723A JP2002026723A JP2002334589A JP 2002334589 A JP2002334589 A JP 2002334589A JP 2002026723 A JP2002026723 A JP 2002026723A JP 2002026723 A JP2002026723 A JP 2002026723A JP 2002334589 A JP2002334589 A JP 2002334589A
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Richard Fournel
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Leila Sedjai Aitouarab
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    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/34Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
    • G11C16/3418Disturbance prevention or evaluation; Refreshing of disturbed memory data
    • G11C16/3431Circuits or methods to detect disturbed nonvolatile memory cells, e.g. which still read as programmed but with threshold less than the program verify threshold or read as erased but with threshold greater than the erase verify threshold, and to reverse the disturbance via a refreshing programming or erasing step
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    • G11C16/3418Disturbance prevention or evaluation; Refreshing of disturbed memory data

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】基準メモリセルの性質の変化によって生じる読
み出しエラーを防止する。 【解決手段】本発明は、不揮発性メモリ(10)内の基
準メモリセル(Cref)をリフレッシュする方法であ
る。本発明の方法は、読出し中に基準セル(Cref)
と検査セル(Cveri)とを同時に選択し、読取られ
た信号を比較し、基準セルで読取られた信号が検査セル
で読取られる信号より小さい場合、リフレッシュ信号
(Sr1,Sr2,Sr3)を基準セル(Cref)に
出力するステップを有することを特徴とする。本発明
は、不揮発性タイプの電子メモリに適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、集積回路型のメモ
リ、特に、EPROM(電気的にプログラム可能な読取
り専用メモリ)、EEPROM(電気的に消去およびプ
ログラム可能な読取り専用メモリ)、メモリセルをグル
ープ単位で消去可能なフラッシュメモリなどと知られて
いる不揮発性メモリに関する。更に詳細に述べるなら
ば、本発明は、このような不揮発性メモリにおいて、必
要なときに、基準セルの電気状態を読取り且つリフレッ
シュするために、基準セルの電気状態を検査する方法お
よび装置に関する。
【0002】
【従来の技術】不揮発性メモリは、図1に示すように、
複数の行L1およびL2と複数の列C1、C2およびC
3との交差部分にそれぞれ配置されている複数のメモリ
セルCE11、CE12、CE13、CE21、CE
22およびCE23を備えている。各メモリセルCE
は、絶縁ゲートMOSFETトランジスタからなり、こ
のトランジスタのドレインDは列に、ソースSはグラン
ドに、ゲートGは行に接続されている。メモリセルを消
去するためには、ソースSが、例えば12ボルトの高電
圧に接続される。
【0003】「メモリ」効果は、電荷ゲートG下で蓄積
されることから得られる。この電荷は電子またはホール
から成る。図1に示されていない回路を用いて各セルの
電極D、SおよびGに適切な電圧を印加することによ
り、電荷を蓄積する。従って、メモリセルは2つの状態
を有する。一方が電荷を有する状態で、他方が電荷を有
していない状態であり、それら2つの状態が普通それぞ
れ2進数字「1」と2進数字「0」に対応させられる。
別の適切な電圧を各セルの電極D、SおよびGに印加し
て、電荷蓄積しているセルから列に出力される信号と、
電荷蓄積していないセルから列に出力される信号と異な
るようにして、メモリセルを読出す。その読出された信
号を、電荷蓄積していないセルに対応するいわゆる基準
セルから読出された信号と比較して、読取られたメモリ
セルが電荷蓄積しているかどうか判定する。
【0004】詳述するならば、メモリセルのドレイン/
ソース電流Id(図2)は、消去された状態すなわち電荷
蓄積していない状態では、曲線EFFAに従って、そし
て、電荷蓄積している状態すなわちプログラムされた状
態では、曲線PROGに従って、ゲートGに印加された
電圧VGの関数として変化する。点線で示される曲線A
は、基準セルを示しており、電荷蓄積していないメモリ
セルに対応するが、その出力信号は、利得が1未満の増
幅器に印加される。
【0005】読出し動作時、2つの曲線BFFAとPR
OGとの間のゲート電圧VG1を印加し、セルCEの電
流Id1と基準セルの電流Irefを測定する。Id1
がIref1より小さい場合、メモリセルは、電荷蓄積
している状態すなわちプログラムされた状態であり(曲
線PROG)、Id1がIref1より大きい場合、メ
モリセルは、電荷蓄積していない状態または消去された
状態であり(曲線EFFA)。
【0006】基準セルを、メモリの追加列REFの形で
構成し、それぞれの行のメモリセルの読出し毎に、基準
セルが読み出されるようにする。しかし、呼び出される
と、基準セルはその度に充電される傾向があり、このた
め、基準セルの特性曲線はPROG曲線の方へ変位す
る。この変位が大きすぎる場合(曲線E)、電荷蓄積して
いるセルが、基準セルの電流Irefより大きい電流I
d2を供給し、電荷蓄積している状態(PROG)にあ
るのに拘わらず、消去状態にあると見做され、読出しエ
ラーが生じる。このエラーは、基準セルの性質および基
準セルが読み出される回数によって異なる幾分長い時間
の後現れる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このため、本発明の目
的は、基準セルの性質の変化またはドリフトによって生
じる読出しエラーを防止する、不揮発性メモリのための
方法および装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1群の基準セルのドリ
フトが、このために設けられた単数または複数の他の基
準セル(第2群)によって決定される所定の閾値を越える
場合、第1群の基準セルの電気状態を「リフレッシュ」
することにより、本発明の目的を達成する。単数または
複数の他の基準セル(第2群)もまた、そのドリフトがも
う1つの(または複数の他の)基準セル(第3群)によっ
て決定される他のもう1つの閾値を越える場合、リフレ
ッシュすることができる。
【0009】この装置または本発明によるこの装置を、
例えば、毎年とか、所定回数のメモリ読出し動作が行わ
れた後毎とか、規則的な時間間隔で反復実行する。基準
セルのリフレッシュは、種々の方法で、例えば、基準セ
ルの消去によって、または基準セルの特性曲線のシフト
によって、またはさらに読出し増幅器の利得の修正によ
ってできる。
【0010】本発明によれば、不揮発性メモリにおい
て、「消去された」メモリセルの特性曲線に対応する特
性曲線を示しているが、特性曲線が「プログラムされ
た」メモリセルの特性曲線の方へシフトしている少なく
とも1つの基準メモリセルをリフレッシュする方法であ
って、(a) 少なくとも1つの未使用メモリセルを検
査セルとして選択し、その未使用メモリセルの特性曲線
を基準セルの特性曲線と「プログラムされた」セルの特
性曲線の間にし、(b) 読出し時に上記基準セルと上
記検査セルとを同時に選択し、(c) ステップ(b)
で読取られた信号を比較し、(d) 上記基準セルで読
取られた信号が上記検査セルで読取られる信号より小さ
い場合、リフレッシュ信号を出力して、選択された上記
基準セルをリフレッシュすること特徴とする方法が提供
される。
【0011】複数の基準セルがリフレッシュされる場
合、上記ステップ(d)の後に、(e) もう1つの基
準セルのため、ステップ(b)に戻るステップが続く。
リフレッシュ信号は、基準セルを消去するか、基準セル
の電圧シフトを実行するか、選択された基準セルの読取
り増幅器の利得を修正するかなど様々の方法で基準セル
の特性曲線に作用する。
【0012】更に、本発明によれば、不揮発性メモリに
おいて、「消去された」メモリセルの特性曲線に対応す
る特性曲線を示しているが、特性曲線が「プログラムさ
れた」メモリセルの特性曲線の方へシフトしている少な
くとも1つの基準メモリセルをリフレッシュする装置で
あって、少なくとも1つの未使用メモリセルを検査セル
として選択し、その未使用メモリセルの特性曲線を基準
セルの特性曲線と「プログラムされた」セルの特性曲線
の間におく手段と、読出し時に、基準セルと検査セルと
を同時に選択する手段と、基準セルから読取られた信号
と検査セルから読取られた信号とを比較し、基準セルか
ら読取られた信号が検査セルから読取られる信号より小
さい場合、選択された基準セルをリフレッシュするリフ
レッシュ信号を出力する手段と、リフレッシュ信号が出
力されたとき、基準セルの特性曲線を修正して、基準セ
ルを実質的に初期状態に戻す手段と備えることを特徴と
する装置が提供される。下記添付図面と関連する実施の
態様の下記説明を読むと、本発明の他の特性および利点
がより明らかにされるであろう。
【0013】
【発明の実施の態様】本発明を適用できる不揮発性メモ
リ10(図3)は、図1に示した例に則して言えば、行
L1〜Lnと列C1〜Crとの交差点にそれぞれ配置さ
れた{n×r}個のメモリセルCE(CE11からCE
nr)を有する。行はアドレス回路12によって選択し
て、列はアドレス回路14によって選択して、メモリセ
ルを選択するが、選択電圧は、電源回路16と18によ
って供給され、2進数字の記憶または読出し等の意図し
た動作を実行するのに適した値を有する。メモリに対し
て実行する動作は、マイクロプロセッサまたはマイクロ
コントローラ等の制御回路24で制御する。r個の列に
加えて、メモリは、図2を参照して既に説明した通り、
読出し時に、基準の役割をする、1行に付き1個の、C
ref1〜Crefnまでのn個の基準セルCrefを
有する少なくとも1つの追加列REFを有する。
【0014】本発明の装置は、初期状態に対する基準メ
モリセルのドリフトを判定するために、基準メモリセル
Crefのための基準の役割をする、少なくとも1個の
追加メモリセルCveriを有する。基準の役割をする
には、メモリセルCveriを、読出し基準セルと同じ
初期状態、すなわち消去状態(曲線EFFA)に設定しな
ければならない。さらに、曲線Aを超えてプログラムさ
れた状態に対応する特性曲線の方へ特性曲線(図2)をシ
フトしなければならない。この特性曲線(図2)のシフト
は、読出し増幅器の利得値を適切に選択して、曲線Aと
曲線PROGとの間に位置する曲線VERI1gを得る
か(図4)、曲線の勾配を変えずに曲線の「最下部」また
は「ゼロ点」をシフトして、読出し基準セルの曲線A'
と曲線PROGとの間に位置する曲線VERI1dを得
るか(図5)のいずれかによって、実現できる。
【0015】図4の場合、メモリセルCveriは、消
去されたメモリセルであり、読出し増幅器の利得を修正
してこのメモリセルの特性曲線を修正して、基準セルC
ref上の信号に作用する利得よりも小さい利得に対応
する曲線VERI1gを得る。読出し動作を重ねるにつ
れ、基準セルCrefは電荷を蓄積し、その特性曲線A
1は検査セルの曲線VERI1gと交差するようにな
る。その場合、基準セルが余りに大きくドリフトしてお
り、これを再調整または再配置しなければならない場合
と考えられる。
【0016】このために、本発明では、ゲート電圧Vv
eriで読取りを実施して、各基準セルCref1〜C
refnを読取り、読取られた信号を検査セルCver
i上で読取られた信号と比較する。図4の場合、基準セ
ルの電流I1が検査セルの電流Iveriより少ない
と、基準セルの電荷が多すぎ、これを消去してその特性
曲線をAに戻さなければならないと判断する。逆の場合
は、基準セルCrefをそのままにする。図5の場合、
基準セルの電流I'1が検査セルの電流I'veriより
少ないと、基準セルの電荷が多すぎ、修正するための再
調整電圧を印加して、その特性曲線を特性曲線EFFA
の方へ再調整して特性曲線A'の領域に移動しなければ
ならないと判断する。逆の場合は、基準セルCrefを
そのままにする。
【0017】図4の曲線に類似の図6の曲線を参照し
て、読出し増幅器の利得に作用する、3番目の再調整ま
たは再校正法を説明する。或る時間の後、基準セルの曲
線は曲線PROGの方へドリフトし、A1となる。この
曲線A1は、読出し増幅器の或る利得に対応する。例え
ば、これは、メモリセルの利得の半分である。ここに提
案する方法では、基準セル読出し増幅器の利得を修正し
て読出しセルの利得と等しくなるようにする。こうし
て、消去されたメモリセルの曲線に対応し、図6の右側
へシフトした曲線A2が得られる。
【0018】上記した最初の2つの方法は、2つの装置
によって実施できるが、この装置はそれぞれ、基準セル
のドリフトを検出する検出回路と、基準セルを再調整す
る再調整回路とを有する。検出回路(図3および7)は、
列選択回路14と18に印加された信号VERIによっ
て選択されて読み出される少なくとも1つのメモリセル
Cveriを有する。そのセルCveri上で読取られ
た信号は、増幅器26veriを介してコンパレータ2
8の入力端子Brefに印加する(図7)。
【0019】アドレス回路12、16によって読出し基
準セルから読取られた信号は、増幅器26refを介し
て、コンパレータ22のもう一つの入力端子BCに印加
する(図7)。実際には、図7のコンパレータ28は図3
のコンパレータ22によって構成され、このため、メモ
リセル上で読取られる信号を適切な端子へ向けるスイッ
チ30が備えられている。スイッチ30が(a)の位置
では、入力端子Brefを基準列REFに接続し、一
方、入力端子BCをr列に接続する。スイッチ30が
(b)の位置では、入力端子BrefをセルCveri
に接続し、一方、入力端子BCを列REFに接続する。
【0020】コンパレータ28の出力端子上の信号Sr
1(第1の方法)またはSr2(第2の方法)を、再調
整回路RE1〜REnを介して、選択された基準セルに
印加する。I1またはI'1がそれぞれIveriおよ
びI'veriより小さい場合、コンパレータ28の出
力信号は、ドリフトが閾値を越えていることを意味する
所定の状態になる。逆の場合、コンパレータの出力は別
の状態のままである。
【0021】第1の方法では、再調整回路REが、ドレ
イン、ソースおよびゲートに適切な電圧を印加して基準
セルの消去を実行し、特性曲線が曲線Aに戻るようにす
る(図4、矢印40)。第2の方法では、再調整回路RE
が、メモリセルトランジスタのソース電圧をシフトし
て、特性曲線を、消去状態に対応する曲線の方へ移行さ
せ、この特性曲線がA'の領域に戻るようにする(図5、
矢印42)。
【0022】第1の方法では、消去動作を実施するマイ
クロコントローラ24を介して再調整回路REの機能を
制御するのが好ましい。第2の方法では、曲線A'をシ
フトさせる電圧源に各基準セルのソースSを接続する。
この曲線がA'1に達すると、再調整回路REは電圧源
を短絡して、短絡を外すと曲線がA'へ戻るようにす
る。第3の方法では、各基準セルCref毎の再調整回
路REは無いが、列REFと組み合わされた読出し増幅
器refの利得を修正して曲線A1から曲線A2へ移す
(図6)。
【0023】こうした利得の修正は、全ての基準セルC
refが曲線A1によって特定された限界を超えてドリ
フトした場合のみ実施する。従って、各基準セルCre
fをテストし、全ての基準セルが、その設定された限界
を超えてドリフトする場合にのみ、増幅器26refの
利得を修正する。このため、マイクロコントローラ24
は、設定された限界を超えた基準セルを数える。得られ
た数がnに等しければ、増幅器26refの利得を修正
し、等しくなければ修正しない。変形例として、設定さ
れた限界を超えていない基準セルを検出したならば、n
個の基準セルの検査の完了を待たずに、すぐに検査を中
止して、利得修正をしない。
【0024】図3および7では、この第3の方法は、図
3のマイクロコントローラ24が出力し、増幅器に印加
する信号Sr3によって表される。基準セルCrefの
リフレッシュサイクル(初期化)は、メモリ10の使用
中の規則的な時間間隔、例えば、1年に1度、または、
メモリ10のアドレスサイクルの総計が所定数になった
後、実施する。こうした初期化は、時間を測定する内部
クロックまたはメモリサイクルを数えるカウンタを備え
るマイクロコントローラ24で実施する。
【0025】本発明は、1つの検査セルのみを用いて説
明したが、複数の検査セル、例えば明確に識別されたメ
モリセクタ1つにつき1つのセルの使用にも適用され
る。本発明はまた、基準として他の検査セルを用いて、
複数の検査セルをリフレッシュするのにも適用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用できる不揮発性メモリの一部の
図である。
【図2】 メモリと基準セルの状態の特性曲線の図であ
る。
【図3】 本発明を適用して本発明の装置および方法を
実行できる不揮発性メモリの図である。
【図4】 基準セルおよび検査セルで読取られた信号の
利得を修正する読取り装置において、基準セルの消去に
よって再調整できる場合の、消去されたセル、プログラ
ムされたセル、基準セルおよび検査セルの状態の特性曲
線の図である。
【図5】 電圧シフト装置の場合の消去されたセル、プ
ログラムされたセル、基準セルおよび検査セルの状態の
特性曲線の図である。
【図6】 基準セルの利得を修正する装置の場合の消去
されたセル、プログラムされたセル、基準セルおよび検
査セルの状態の特性曲線の図である。
【図7】 本発明の装置の具体的な実施の態様の簡略化
された例である。
【符号の説明】
10 不揮発性メモリ 22、28 コンパレータ 24 制御回路(マイクロコントローラ) 26 増幅器 L1〜Ln 行 C1〜Cr 列 Cref 基準セル Cveri 検査セル
───────────────────────────────────────────────────── 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) G01R 31/28 B Fターム(参考) 2G132 AA00 AA08 AB01 AC03 AD01 AE14 AE23 AE27 AK09 5B025 AA01 AD04 AD05 AD06 AD07 AE04 AE09 5L106 AA10 DD03 DD25 DD31 DD33 EE02 FF05 GG05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不揮発性メモリ(10)において、「消
    去された」メモリセルの特性曲線に対応する特性曲線
    (A,A')を示しているが、その特性曲線が「プログラ
    ムされた」メモリセルの特性曲線の方へシフトしてい
    る、少なくとも1つの基準メモリセル(Cref)をリ
    フレッシュする方法であって、 (a) 少なくとも第1の未使用メモリセル(10)を
    検査セル(Cveri)として選択し、この第1の未使
    用メモリセルの特性曲線(VER1g,VER1d,V
    ER2d)を基準セルの特性曲線と「プログラムされ
    た」セルの特性曲線との間にし、 (b) 読出し時に、基準セル(Cref)と検査セル
    (Cveri)とを同時に選択し、 (c) ステップ(b)で読取られた信号を比較し、 (d) 基準セルで読取られた信号が検査セル(Cve
    ri)で読取られる信号より小さい場合、選択された基
    準セルをリフレッシュするためのリフレッシュ信号(S
    r1,Sr2,Sr3)を出力することを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項2】 さらに (e) もう1つの基準セルのため、ステップ(b)に
    戻ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 リフレッシュ信号(Sr1,RE)は、
    選択された基準セルの消去を命令することを特徴とする
    請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 リフレッシュ信号(Sr2,RE)は、
    選択された基準セルを再調整する電圧の印加を命令する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 リフレッシュ信号(Sr3)が、全基準
    セルに共通の読出し増幅器(26ref)の利得の修正
    を命令し、全基準セル(Cref)が検査セル(Cve
    ri)で読取られた信号より小さい信号を出力する場合
    にのみリフレッシュ信号(Sr3)を発生することを特
    徴とする請求項1または2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 第2の検査セルを選択して、ステップ
    (a)〜(d)を繰り返し、更に単数または複数の検査
    セル(Cveri)をリフレッシュすることを特徴とす
    る請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 不揮発性メモリ(10)において、「消
    去された」メモリセルの特性曲線に対応する特性曲線
    (A,A')を示しているが、その特性曲線が「プログラ
    ムされた」メモリセルの特性曲線の方へシフトしてい
    る、少なくとも1つの基準メモリセル(Cref)をリ
    フレッシュする装置であって、 少なくとも第1の未使用メモリセルを検査セル(Cve
    ri)として選択し、この第1の未使用メモリセルの特
    性曲線(VERI1g,VERI1d,VERI2d)
    を基準セルの特性曲線と「プログラムされた」セルの特
    性曲線の間にする手段(12,14,16,18)と、 読出し時に、基準セル(Cref)と検査セルとを同時
    に選択する手段(VERI,30)と、 基準セル(Cref)と検査セル(Cveri)で読取
    られた信号を比較し、基準セルで読取られた信号が検査
    セルで読取られる信号より小さい場合、選択された基準
    セルをリフレッシュするためのリフレッシュ信号(Sr
    1,Sr2,Sr3)を出力する手段(22,28,3
    0)と、 リフレッシュ信号(Sr1,Sr2,Sr3)が出力さ
    れたとき、基準セル(Cref)の特性曲線を修正し
    て、基準セルを初期状態に近い状態に戻す手段とを備え
    ることを特徴とする装置。
  8. 【請求項8】 特性曲線を修正する手段が、消去する前
    記基準セルを選択する選択手段(RE)を有することを
    特徴とする請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 特性曲線を修正する手段が、選択された
    基準セルの電圧シフトをもたらす手段(RE)を有する
    ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
  10. 【請求項10】 基準セルの特性曲線を修正する手段
    が、全基準セルに共通の読出し増幅器(26ref)の
    利得を修正する手段を有することを特徴とする請求項7
    に記載の装置。
  11. 【請求項11】 基準セル(Cref)と検査セル(C
    veri)で読取られた信号を比較する手段が、2つの
    入力端子を有するコンパレータ(22)と、メモリセル
    (CE)と基準セル(Cref)上で読取られた信号を
    比較する第1状態と基準セル(Cref)と検査セル
    (Cveri)上で読取られた信号を比較する第2状態
    との2つの状態を有するスイッチ(30)とを有するこ
    とを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の
    装置。
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Cited By (5)

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