JP2003196990A - Semiconductor nonvolatile memory - Google Patents

Semiconductor nonvolatile memory

Info

Publication number
JP2003196990A
JP2003196990A JP2002319822A JP2002319822A JP2003196990A JP 2003196990 A JP2003196990 A JP 2003196990A JP 2002319822 A JP2002319822 A JP 2002319822A JP 2002319822 A JP2002319822 A JP 2002319822A JP 2003196990 A JP2003196990 A JP 2003196990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
word line
memory cell
external terminal
voltage
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.)
Withdrawn
Application number
JP2002319822A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003196990A5 (en
Inventor
Hitoshi Miwa
仁 三輪
Hiroaki Kotani
博昭 小谷
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002319822A priority Critical patent/JP2003196990A/en
Publication of JP2003196990A publication Critical patent/JP2003196990A/en
Publication of JP2003196990A5 publication Critical patent/JP2003196990A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-level storing type nonvolatile memory in which increment of circuit scale is suppressed to the minimum, and highly accurate write, read, and erasure operation can be realized in a short time. <P>SOLUTION: A nonvolatile semiconductor constituted so that data of two bits or more are stored in one memory cell by setting a threshold value of a memory cell to three stages or more, while by varying a level of a word line by two stages or more, and performing read of the memory cell, is provided with a first external terminal to which binary data to be stored are supplied in serial, a plurality of memory cells of which threshold voltage can be varied electrically and which holds data as a value of threshold voltage, and a means coupled to the external terminal and the plurality of memory cells, converting a plurality of binary data supplied in serial to multi-level data, and writing them to the memory cell. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置さら
には不揮発性半導体記憶装置における多値情報の記憶方
式に適用して特に有効な技術に関し、例えば複数の記憶
情報を電気的に一括消去可能な半導体不揮発性メモリ
(以下、単にフラッシュメモリという)に利用して有効
な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique which is particularly effective when applied to a storage system for multi-valued information in a semiconductor memory device, and further in a non-volatile semiconductor memory device. For example, a plurality of stored information can be electrically erased at once. The present invention relates to a technique effectively used for a semiconductor non-volatile memory (hereinafter, simply referred to as a flash memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュメモリは、FAMOSと同様
にコントロールゲートおよびフローティングゲートを有
する不揮発性記憶素子をメモリセルに使用しており、1
個のトランジスタでメモリセルを構成することができ
る。かかるフラッシュメモリにおいては、書き込み動作
では、図12に示すように不揮発性記憶素子のドレイン
電圧を5V程度にし、コントローゲートが接続されたワ
ード線を−10V程度にすることにより、トンネル電流
によりフローティングゲートから電荷を引き抜いて、し
きい値電圧が低い状態(論理“0”)にする。消去動作
では、図13に示すように、P型半導体領域pwell
を−5V程度にし、上記ワード線を10V程度にしてト
ンネル電流を発生させてフローティングゲートに負電荷
を注入してしきい値を高い状態(論理“1”)にする。
これにより1つのメモリセルに1ビットのデータを記憶
させるようにしている。
2. Description of the Related Art A flash memory uses a non-volatile memory element having a control gate and a floating gate as a memory cell, like a FAMOS.
A memory cell can be configured with individual transistors. In such a flash memory, in the write operation, by setting the drain voltage of the nonvolatile memory element to about 5 V and the word line connected to the control gate to about −10 V as shown in FIG. The electric charge is extracted from the device, and the threshold voltage is low (logic “0”). In the erase operation, as shown in FIG. 13, the P-type semiconductor region pwell
Is set to about −5 V, the word line is set to about 10 V to generate a tunnel current, and negative charges are injected into the floating gate to set the threshold value to a high state (logic “1”).
As a result, one memory cell stores 1-bit data.

【0003】ところで、記憶容量を増大させるために1
メモリセル中に2ビット以上のデータを記憶させる、い
わゆる「多値」メモリの概念が提案されている。この多
値メモリに関する発明としては、特開昭59ー1216
96号などがある。
By the way, in order to increase the storage capacity, 1
The concept of a so-called "multi-valued" memory has been proposed in which two or more bits of data are stored in a memory cell. An invention relating to this multi-valued memory is disclosed in JP-A-59-1216
No. 96, etc.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のフラッシュメモ
リでは、隣接ビットへの書込み・読み出し・消去動作に
伴い生じる弱い書込み等(ディスターブ)及び自然リー
ク(リテンション)によりしきい値のばらつきが増大
し、論理“0”、論理“1”に対応するしきい値のばら
つき分布形状の半値幅(図3に示されているような山型
のばらつき分布のピーク値の1/2の位置での幅)が時
間の経過とともに大きくなることが知られている。今後
のLSIの電源電圧の低電圧化に伴い、メモリセルのし
きい値電圧は、ばらつき分布形状の経時的広がりにより
読出し電圧に対する電圧余裕範囲を越えてしまい、誤動
作が起こり得るという問題点があることを本発明者は発
見した。
In the conventional flash memory, the variation of the threshold value is increased due to the weak write (disturb) and the natural leak (retention) which are caused by the write / read / erase operation to the adjacent bits. Half-value width of the variation distribution shape of the threshold values corresponding to the logic "0" and the logic "1" (width at the position of 1/2 of the peak value of the mountain-shaped variation distribution as shown in FIG. 3) Is known to grow over time. With the decrease in the power supply voltage of the LSI in the future, the threshold voltage of the memory cell exceeds the voltage margin range for the read voltage due to the spread of the variation distribution shape over time, which may cause a malfunction. The inventor has discovered that.

【0005】特に、しきい値の差異により複数ビットの
データを一つの記憶素子に記憶させる多値メモリにおい
ては、各データに対応するしきい値電圧の差は小さいの
で、上記問題点は顕著となる。さらに、フラッシュメモ
リにあっては、不揮発性記憶装置固有の消去及び書込み
ベリファイ動作があるため、多値メモリ固有の処理時間
及び回路規模は最小限に抑制すべきであるという技術的
課題がある。
Particularly, in a multi-valued memory in which a plurality of bits of data are stored in one storage element due to a difference in threshold value, the difference in threshold voltage corresponding to each data is small, so that the above-mentioned problems are remarkable. Become. Further, since the flash memory has erase and write verify operations unique to the non-volatile memory device, there is a technical problem that the processing time and circuit scale unique to the multi-valued memory should be minimized.

【0006】この発明の目的は、回路の規模の増大を最
少に抑え、かつ短時間で高精度の書込み、読み出し、消
去動作を実現可能な多値記憶型半導体不揮発性メモリを
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a multi-value memory type semiconductor non-volatile memory which can minimize the increase of the circuit scale and can realize highly accurate writing, reading and erasing operations in a short time. .

【0007】この発明の他の目的は、外部端子数の少な
い半導体不揮発性メモリを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor nonvolatile memory having a small number of external terminals.

【0008】この発明の前記ならびにほかの目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものを概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0010】すなわち、記憶されるべきバイナリデータ
が、シリアルに供給される第1の外部端子と、電気的に
そのしきい値電圧を変えることが可能であって、データ
をしきい値電圧の値として保持するところの複数のメモ
リセルと、上記外部端子と上記複数のメモリセルとに結
合され、シリアルに供給された複数のバイナリデータを
多値データに変換してメモリセルへ書き込む手段とを含
むようにした。
That is, the binary data to be stored can change its threshold voltage electrically with the first external terminal supplied serially, and the data can be stored as the threshold voltage value. A plurality of memory cells to be held as, and a unit that is coupled to the external terminal and the plurality of memory cells and that converts a plurality of serially supplied binary data into multi-valued data and writes the multi-valued data into the memory cells. I did it.

【0011】上記した手段によれば、バイナリデータを
多値データに変換してメモリセルに記憶するように構成
されることにより、メモリアレイの回路規模を比較的小
さく押さえることができるとともに、記憶されるべきバ
イナリデータがシリアルに供給される第1の外部端子を
備えているため、バイナリデータをパラレルに供給する
場合に比べて外部端子数を減らすことができる。
According to the above-mentioned means, since the binary data is converted into multi-valued data and stored in the memory cell, the circuit size of the memory array can be kept relatively small and stored. Since the first external terminal to which binary data to be supplied is serially supplied is provided, the number of external terminals can be reduced as compared with the case where binary data is supplied in parallel.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明をフラッシュメモリ
に適用した場合についてその実施例を、図面を用いて説
明する。図1は、外部から入力される記憶すべきデータ
とメモリセルに記憶される多値データとの変換方式を、
また図2は多値データから元のデータを復元する逆変換
方式を示すものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention applied to a flash memory will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a conversion method of data to be stored inputted from the outside and multi-valued data stored in a memory cell,
Further, FIG. 2 shows an inverse conversion method for restoring original data from multi-valued data.

【0013】図1には、特に限定されないが、1メモリ
セル(1記憶素子)に2ビットすなわち“00”、“0
1”、“10”、“11”の何れかを記憶させる場合の
変換方式の例が示されている。図1(1)における第1
のバイナリデータである“a”と第2のバイナリデータ
である“b”との組み合わせは4種類有り、各組合せは
図1(2)に示す3種類の論理演算(aNANDb),
(NOTb),(aNORb)を実施することにより、
4つのビットのうち“1”の個数が0個、1個、2個、
3個という4種類の4値データに変換される。
Although not particularly limited to FIG. 1, one memory cell (one storage element) has two bits, that is, "00" and "0".
An example of the conversion method in the case of storing any one of "1", "10", and "11" is shown.
There are four types of combinations of the binary data “a” and the second binary data “b”, and each combination includes three types of logical operations (aNANDb) shown in FIG.
By performing (NOTb) and (aNORb),
Of the four bits, the number of "1" s is 0, 1, 2,
It is converted into four kinds of four-valued data of three pieces.

【0014】ここで、上記の演算結果による“1”の個
数だけ記憶素子に対して書込み動作すなわち書込みパル
スの印加をすれば、各記憶素子のしきい値が書込み回数
に応じて、図1(3)に示すように4通りになり、2ビ
ットデータを1メモリセルに書き込むことができる。メ
モリアレイ内の複数の記憶素子に対して、“00”、
“01”、“10”、“11”のデータをそれぞれ同数
ずつ記憶させる場合の各記憶素子のしきい値分布の変化
の様子が図3に示されている。
If a write operation, that is, a write pulse is applied to the memory elements by the number "1" obtained by the above calculation result, the threshold value of each memory element is changed according to the number of times of writing, as shown in FIG. As shown in 3), there are four types, and 2-bit data can be written in one memory cell. “00” for multiple storage elements in the memory array,
FIG. 3 shows how the threshold distribution of each storage element changes when the same number of data of "01", "10", and "11" are stored.

【0015】図2はデータ読み出し原理を示すものであ
る。ワード線の読み出し電圧を、3段階(図3の各しき
い値分布の中間の値)に変化させることにより、同一メ
モリセルから3種のデータ、“c”,“d”,“f”を
順次読み出すことができる。そこで、読み出されたデー
タに対して論理演算(d* NAND f)NAND c*を
実施することで書き込まれた2ビットのデータのうち一
方(a)を復元することができる。また、読み出された
データのうちdは、そのままで書き込みデータbと一致
する。なお、d*,c*はd,cの反転信号を表わす。
FIG. 2 shows the principle of data reading. By changing the read voltage of the word line in three steps (intermediate value of each threshold value distribution of FIG. 3), three kinds of data, “c”, “d”, and “f” are read from the same memory cell. It can be read sequentially. Therefore, one (a) of the written 2-bit data can be restored by performing a logical operation (d * NAND f) NAND c * on the read data. In addition, d of the read data matches the write data b as it is. Note that d * and c * represent inverted signals of d and c.

【0016】図4には、図1および図2に示した多値デ
ータへの変換および逆変換の具体的回路構成の一例が示
されている。データ書込みに際して、外部から多値フラ
ッシュメモリへ供給された2nビット長のデータは、ス
イッチSW1を介してデータ幅がnビットである2つの
バイナリデータレジスタREG1,REG2にシリアル
に格納される。このとき、特に制限されないが、外部か
ら供給されるクロックCLK1により動作されるフリッ
プフロップFF1の出力により上記スイッチSW1が切
り換えられるとともに、分周回路DVDでクロックCL
K1を分周して得られたCLK1の2倍の周期のクロッ
クCLK1’が切換え回路CHGを介して供給されこの
クロックCLK1’に同期してバイナリデータレジスタ
REG1,REG2がシフトされることにより、入力デ
ータは1ビットずつ交互にバイナリデータレジスタRE
G1,REG2に格納される。
FIG. 4 shows an example of a concrete circuit configuration for conversion into multi-valued data and inverse conversion shown in FIGS. At the time of data writing, data of 2n-bit length supplied from the outside to the multi-level flash memory is serially stored in two binary data registers REG1 and REG2 having a data width of n bits via the switch SW1. At this time, although not particularly limited, the switch SW1 is switched by the output of the flip-flop FF1 operated by the clock CLK1 supplied from the outside, and the clock CL in the frequency dividing circuit DVD is switched.
A clock CLK1 ′ having a cycle twice that of CLK1 obtained by dividing K1 is supplied through the switching circuit CHG, and the binary data registers REG1 and REG2 are shifted in synchronization with the clock CLK1 ′, thereby inputting. Data is alternated bit by bit binary data register RE
It is stored in G1 and REG2.

【0017】第1のバイナリデータレジスタREG1に
格納されたデータ“a”と第2のバイナリデータレジス
タREG2に格納されたデータ“b”は、内部のクロッ
ク生成回路30から切換え回路CHGを介して供給され
るクロックCLK2に同期してシフトされ、図1(2)
の演算を行うデータ変換論理回路11に1ビットずつ供
給され、所定の論理演算後にスイッチSW2を経てメモ
リアレイ12の一側に設けられているnビット長のセン
スラッチ回路13に順次転送され、メモリアレイ12内
のメモリセルへの書き込みが実行される。この書き込み
動作については後に詳しく説明する。
The data "a" stored in the first binary data register REG1 and the data "b" stored in the second binary data register REG2 are supplied from the internal clock generation circuit 30 via the switching circuit CHG. 1 (2), which is shifted in synchronization with the clock CLK2
Is supplied to the data conversion logic circuit 11 for performing the above operation one bit at a time, and after a predetermined logic operation, is sequentially transferred to the n-bit length sense latch circuit 13 provided on one side of the memory array 12 via the switch SW2, Writing to the memory cells in array 12 is performed. This write operation will be described later in detail.

【0018】上記切換え回路CHGは、メモリ内部の制
御を司るシーケンサ18からの制御信号によってデータ
入力時にはクロックCLK1’をバイナリデータレジス
タREG1,REG2に供給し、センスラッチ13との
間のデータ転送の際にはクロック生成回路30からのク
ロックCLK2をバイナリデータレジスタREG1,R
EG2に供給するように切り換え制御される。
The switching circuit CHG supplies a clock CLK1 'to the binary data registers REG1 and REG2 at the time of data input by a control signal from the sequencer 18 which controls the internal memory, and when transferring data to and from the sense latch 13. The clock CLK2 from the clock generation circuit 30 to the binary data registers REG1, R
The switching is controlled so as to supply to EG2.

【0019】上記データ変換論理回路(データ書込み用
演算回路)11は、上記バイナリデータレジスタREG
1,REG2内のデータa,bをそれぞれ入力端子に受
け(aNANDb)の演算を行なうようにされたNAN
DゲートG1および(aNORb)の演算を行なうNO
RゲートG2と、上記バイナリデータレジスタREG2
のデータbを入力端子に受け(NOTb)の演算を行な
うインバータG3とから構成され、スイッチSW2はこ
れらの論理ゲートG1,G2,G3のいずれかの出力信
号を選択して上記センスラッチ回路13へ供給するよう
に構成されている。
The data conversion logic circuit (data write operation circuit) 11 has the binary data register REG.
1, NAN adapted to receive the data a and b in REG2 at their input terminals and perform the operation (aNANDb)
NO for calculating D gate G1 and (aNORb)
R gate G2 and the binary data register REG2
Of the logic gates G1, G2 and G3 are selected by the switch SW2 to the sense latch circuit 13. Is configured to supply.

【0020】一方、データ読出しに際して、メモリアレ
イ12内の1本のワード線が読み出し電圧レベルにされ
ることに応じてビット線上に出現した読み出しデータ
“c”は、上記センスラッチ回路13により増幅されて
ラッチされ、内部のクロックCLK2に同期してスイッ
チSW3を介して前記バイナリデータレジスタREG1
にシリアル転送される。次に、読み出し電圧レベルを変
更してセンスラッチ回路13に読み出されたデータ
“d”はスイッチSW3を介して前記バイナリデータレ
ジスタREG2にシリアル転送される。さらに、読み出
し電圧レベルを変更してセンスラッチ回路13に読み出
されたデータ“f”はスイッチSW3を介して逆変換論
理回路14にシリアル転送される。このとき、バイナリ
データレジスタREG1,REG2は、クロックCLK
2に同期してシフトされる。ただし、データ読出し時の
クロックCLK2の周期はデータ書込み時のクロックC
LK2の周期よりも短くて良い。クロックCLK2の周
期は、シーケンサ18からの制御信号によってクロック
生成回路30が決定して生成することができる。ワード
線読み出しレベルの変更もシーケンサ18からの制御信
号に従って行われる。
On the other hand, when data is read, the read data "c" appearing on the bit line in response to one word line in the memory array 12 being set to the read voltage level is amplified by the sense latch circuit 13. Are latched by the binary data register REG1 through the switch SW3 in synchronization with the internal clock CLK2.
Serially transferred to. Next, the data “d” read by the sense latch circuit 13 with the read voltage level changed is serially transferred to the binary data register REG2 via the switch SW3. Further, the data “f” read by the sense latch circuit 13 with the read voltage level changed is serially transferred to the inverse conversion logic circuit 14 via the switch SW3. At this time, the binary data registers REG1 and REG2 are
It is shifted in synchronization with 2. However, the cycle of the clock CLK2 for reading data is the clock C for writing data.
It may be shorter than the cycle of LK2. The cycle of the clock CLK2 can be generated by the clock generation circuit 30 determined by the control signal from the sequencer 18. The word line read level is also changed according to the control signal from the sequencer 18.

【0021】上記逆変換論理回路(データ読出し用演算
回路)14は、上記バイナリデータレジスタREG2か
ら出力されるデータを入力とするインバータG11と、
該インバータG11との出力と上記センスラッチ回路1
3からの転送データを直接入力端子に受けるようにされ
たNANDゲートG12と、上記バイナリデータレジス
タREG1から出力されたデータを遅延させて所定のタ
イミングで出力する遅延回路DLYと、該遅延回路DL
Yの出力を反転するインバータG13と、該インバータ
G13の出力と上記NANDゲートG12の出力とを入
力とするNANDゲートG14とにより構成され、上記
バイナリデータレジスタREG1,REG2に保持され
た読み出しデータc,dおよびセンスラッチ回路13か
ら直接転送された読み出しデータfに対して図2に示し
た論理演算(d* NAND f)NAND c*を実施す
る。この 演算結果は、スイッチSW1を介してデータ
入出力端子I/Oへ出力される。
The inverse conversion logic circuit (data read operation circuit) 14 has an inverter G11 to which the data output from the binary data register REG2 is input,
Output of the inverter G11 and the sense latch circuit 1
3, a NAND gate G12 whose input terminal receives the transfer data directly, a delay circuit DLY which delays the data output from the binary data register REG1 and outputs the delayed data at a predetermined timing, and the delay circuit DL.
The read data c, which is composed of an inverter G13 that inverts the output of Y and a NAND gate G14 that receives the output of the inverter G13 and the output of the NAND gate G12 as input, and is held in the binary data registers REG1 and REG2. The logical operation (d * NAND f) NAND c * shown in FIG. 2 is performed on the read data f directly transferred from d and the sense latch circuit 13. The calculation result is output to the data input / output terminal I / O via the switch SW1.

【0022】このようにして1ビットのデータが出力さ
れると同時に、上記バイナリデータレジスタREG2が
シフトされて保持されていたデータ“d”(=b)の1
ビットが出力される。このとき、バイナリデータレジス
タREG1,REG2のシフト動作はクロックCLK2
に同期して行われる。次に、再び上記バイナリデータレ
ジスタREG1,REG2からデータ“c”,“d”の
次のビットが読み出され、センスラッチ回路13から直
接転送された読み出しデータ“f”の次の1ビットに対
して論理演算(d* NAND f)NAND c*を実施す
る。以下、上記と同様の動作を繰り返すことで、逆変換
されて元の2ビットに復元されたデータ“a”,“b”
がデータ入出力端子I/Oより外部へ出力される。
In this way, at the same time when 1-bit data is output, the binary data register REG2 is shifted to hold 1 of data "d" (= b).
The bits are output. At this time, the shift operation of the binary data registers REG1 and REG2 is performed by the clock CLK2.
It is done in synchronization with. Next, the next bit of the data “c” and “d” is read again from the binary data registers REG1 and REG2, and the next bit of the read data “f” directly transferred from the sense latch circuit 13 is read. Logical operation (d * NAND f) NAND c *. Thereafter, by repeating the same operation as the above, the data “a” and “b” which are inversely converted and restored to the original 2 bits are obtained.
Is output to the outside from the data input / output terminal I / O.

【0023】なお、上記のように、逆変換論理回路14
で逆変換されたデータ“a”を直ちに入出力端子I/O
へ出力させる代わりに、逆変換されたデータ“a”を一
旦バイナリデータレジスタREG1に格納し、全てのビ
ットについて逆変換が終了した後にバイナリデータレジ
スタREG2内のデータと交互に入出力端子I/Oへ出
力させるように構成しても良い。その場合、上記遅延回
路DLYの代わりに、1ビットのラッチ回路を設けるよ
うにするのが、望ましい。これによって、バイナリデー
タレジスタREG1内のデータ“c”を1ビット読み出
してデータ“d”,“f”との論理演算を行ない、その
結果をバイナリデータレジスタREG1内の元のビット
位置に書き込むといった操作が簡単に行なえるようにな
る。逆変換後のデータを一旦バイナリデータレジスタR
EG1,REG2に格納してから外部へ出力する場合の
バイナリデータレジスタREG1,REG2のシフト動
作は、外部からのクロックCLK1に同期して行うよう
に構成することができる。
As described above, the inverse conversion logic circuit 14
The data "a" inversely converted by the I / O terminal I / O
Instead of outputting it to, the inversely converted data “a” is temporarily stored in the binary data register REG1, and after the inverse conversion is completed for all the bits, the data in the binary data register REG2 is alternately input / output terminal I / O. It may be configured to output to. In that case, it is desirable to provide a 1-bit latch circuit instead of the delay circuit DLY. As a result, one bit of the data "c" in the binary data register REG1 is read, a logical operation is performed with the data "d" and "f", and the result is written in the original bit position in the binary data register REG1. Can be done easily. The data after the inverse conversion is once stored in the binary data register R
The shift operation of the binary data registers REG1 and REG2 when the data is stored in the EG1 and REG2 and then output to the outside can be configured to be performed in synchronization with the clock CLK1 from the outside.

【0024】この実施例のフラッシュメモリは、特に制
限されないが、外部のCPU等から与えられるコマンド
を保持するコマンドレジスタ16と、該コマンドレジス
タ16に格納されたコマンドをデコードするコマンドデ
コーダ17と、該コマンドデコーダ17のデコード結果
に基づいて当該コマンドに対応した処理を実行すべく上
記スイッチSW2,SW3等各回路に対する制御信号を
順次形成して出力するシーケンサ18とを備えており、
コマンドが与えられるとそれを解読して自動的に対応す
る処理を実行するように構成されている。上記シーケン
サ18は、例えばマイクロプログラム方式のCPUの制
御部と同様に、コマンド(命令)を実行するのに必要な
一連のマイクロ命令群が格納されたROM(リードオン
リメモリ)からなり、コマンドデコーダ17がコマンド
に対応したマイクロ命令群の先頭アドレスを生成してシ
ーケンサ18に与えることにより、マイクロプログラム
が起動されるように構成されている。
The flash memory of this embodiment is not particularly limited, but a command register 16 for holding a command given from an external CPU, a command decoder 17 for decoding a command stored in the command register 16, and a command decoder 17 for decoding the command. And a sequencer 18 for sequentially forming and outputting control signals for the circuits such as the switches SW2 and SW3 in order to execute processing corresponding to the command based on the decoding result of the command decoder 17.
When a command is given, the command is decrypted and the corresponding process is automatically executed. The sequencer 18 is, for example, a ROM (read only memory) storing a series of microinstruction groups necessary to execute a command (instruction), like the control unit of a microprogram type CPU, and the command decoder 17 Generates the start address of the microinstruction group corresponding to the command and gives it to the sequencer 18, so that the microprogram is activated.

【0025】詳細な書込み手順は図5の書込みフローに
従い、次のように説明される。
The detailed writing procedure will be described as follows according to the writing flow of FIG.

【0026】先ず、書込みに先立ち、すべてのメモリセ
ルに対して一括消去が行なわれる。これによって、すべ
てのメモリセルは、最も高いしきい値(約5V)有する
ようにされ、書き込みデータとして“11”を記憶した
状態となる(図3(1))。一括消去は、図13に示す
ように、ワード線を立ち上げてメモリセルのコントロー
ルゲートCGに10V、ビット線を介してドレインに0
V、基板(半導体領域pwell)に−5Vの電圧を印
加して、フローティングゲートFGに電子を注入するこ
とにより行なう。上記一括消去は、外部CPUから消去
を指令する消去コマンドがコマンドレジスタ16に書き
込まれることにより実行される。
First, prior to writing, all memory cells are collectively erased. As a result, all the memory cells are made to have the highest threshold value (about 5 V), and "11" is stored as the write data (FIG. 3 (1)). For collective erasing, as shown in FIG. 13, the word line is raised to 10 V to the control gate CG of the memory cell and 0 to the drain via the bit line.
V, a voltage of -5 V is applied to the substrate (semiconductor region pwell) to inject electrons into the floating gate FG. The batch erase is executed by writing an erase command instructing the erase from the external CPU into the command register 16.

【0027】なお、図13(図12,図14)におい
て、psubはp型半導体基板、pwellはメモリセ
ルの基体となるp型半導体ウェル領域、nisoはデー
タ消去時(負電圧印加時)に基板psubとの絶縁をと
るためのn型半導体アイソレーション領域、p型ウェル
領域pwellの表面のn+はメモリセルのソース、ド
レイン領域、p型ウェル領域pwellの表面のp+、
アイソレーション領域niso表面のn+および基板p
subの表面のp+は、各半導体領域に電位を与える電
極との接触抵抗を低減するためのコンタクト領域であ
る。特に制限されないが、1つのp型ウェル領域には、
128本のようなワード線に接続されたメモリセルが形
成され、このような一つのウェル上に形成された全ての
メモリセルの一括消去が可能にされている。また、1つ
のp型ウェル領域上のメモリセルに対して、ワード線電
位を選択(10V)/非選択(0V)とすることで、ワ
ード線単位の消去も可能である。
In FIG. 13 (FIGS. 12 and 14), psub is a p-type semiconductor substrate, pwell is a p-type semiconductor well region which is a base of a memory cell, and niso is a substrate when erasing data (when a negative voltage is applied). n + on the surface of the n-type semiconductor isolation region and p-type well region pwell for insulation from the psub is p + on the surface of the source / drain region and p-type well region pwell of the memory cell,
Isolation region niso surface n + and substrate p
p + on the surface of the sub is a contact region for reducing the contact resistance with an electrode that applies a potential to each semiconductor region. Although not particularly limited, in one p-type well region,
Memory cells such as 128 connected to word lines are formed, and it is possible to collectively erase all the memory cells formed on one well. Further, erasing in word line units is possible by selecting (10 V) / non-selecting (0 V) the word line potential for the memory cells on one p-type well region.

【0028】一括消去が終了すると、外部のCPUから
書込みコマンドが図4のコマンドレジスタ16に書き込
まれることによりフラッシュメモリは書き込みモードと
なる。この書き込みモードにおいて、所定のタイミング
で書き込みデータが入力される。すると、フラッシュメ
モリは、上記書き込みデータをバイナリデータレジスタ
REG1,REG2に取り込んで、2ビットずつ変換論
理回路11に転送して4値のデータに変換する(ステッ
プS1)。変換は、aNANDb,NOTb(bの反
転),aNORbの順に行なわれる。変換されたデータ
(1回目はaNANDb)は、センスラッチ回路13に
転送される(ステップS2)。
When the batch erasing is completed, a write command is written in the command register 16 of FIG. 4 from the external CPU, so that the flash memory enters the write mode. In this write mode, write data is input at a predetermined timing. Then, the flash memory fetches the write data into the binary data registers REG1 and REG2, transfers the write data to the conversion logic circuit 11 bit by bit, and converts the data into four-value data (step S1). The conversion is performed in the order of aNANDb, NOTb (inversion of b), and aNORb. The converted data (aNANDb for the first time) is transferred to the sense latch circuit 13 (step S2).

【0029】次のステップS3でバイナリデータレジス
タREG1,REG2内のすべてのデータが転送された
か否か判定し、転送が終了したと判定すると、外部のC
PUから供給されたX(ロウ)系アドレスと図10に示
す内蔵Yアドレスカウンタ33から出力されるY(カラ
ム)系アドレスの“1”に対応したビットのメモリセル
に所定のパルス幅の書き込みパルスが印加され、書き込
みが実行される(ステップS4)。書き込みは、図12
に示すように、ワード線を介してコントロールゲートC
Gに−10V、ビット線を介してセンス回路からドレイ
ンに5V、基板に0Vの電圧を印加することで行なわれ
る。なお、このとき非選択のワード線にはVcc(例え
ば3.3V)が印加される。これによって、ディスター
ブによるしきい値の変動が抑制される。
At the next step S3, it is judged whether or not all the data in the binary data registers REG1, REG2 have been transferred, and if it is judged that the transfer is completed, the external C
A write pulse having a predetermined pulse width to the memory cell of the bit corresponding to "1" of the X (row) system address supplied from PU and the Y (column) system address output from the built-in Y address counter 33 shown in FIG. Is applied and writing is executed (step S4). Writing is shown in Figure 12.
As shown in FIG.
It is performed by applying a voltage of -10 V to G, a voltage of 5 V to the drain and a voltage of 0 V to the substrate from the sense circuit via the bit line. At this time, Vcc (for example, 3.3V) is applied to the unselected word lines. As a result, the fluctuation of the threshold value due to the disturbance is suppressed.

【0030】次に、書込みレベルに応じたベリファイ電
圧(1回目は約3.5V)が書き込み時に選択状態にさ
れたまのワード線に供給され、書き込みパルスが印加さ
れたメモリセルの読み出しが行なわれる。充分に書き込
みがなされたメモリセルからは読み出しデータとして
“0”が読み出されるが、書き込み不足のメモリセルか
らは読み出しデータとして“1”が読み出される。従っ
て、読み出されたデータに応じて書き込み終了か書き込
み不足かが判る。ここで書き込みが終了したビットのセ
ンスラッチ回路13のデータは“0”に反転される(ス
テップS6)。そして、すべてのセンスラッチ回路13
のラッチデータが“0”になったか否か判定し、オール
“0”になればその回の書き込みは終了するが、1つで
もラッチデータが“1”である書き込み不足のメモリセ
ルがあれば、ステップS7からS4に戻って“1”に対
応する書き込み不足のメモリセルに対して再び書き込み
パルスが印加される。上記ステップS4〜S7を繰り返
すことで全てのメモリセルのしきい値が書込みベリファ
イ電圧以下に下がるよう書込みパルスが繰り返し印加さ
れる。これによって、書き込みのなされたメモリセルは
平均で3.2V程度のしきい値を有するようにされる。
Next, a verify voltage (about 3.5 V for the first time) according to the write level is supplied to the word line which is in the selected state at the time of writing, and the memory cell to which the write pulse is applied is read. . "0" is read as read data from a memory cell that has been sufficiently written, but "1" is read as read data from a memory cell that has not been sufficiently written. Therefore, it can be determined whether the writing is completed or the writing is insufficient depending on the read data. Here, the data of the sense latch circuit 13 of the bit for which writing has been completed is inverted to "0" (step S6). And all the sense latch circuits 13
It is determined whether the latch data of "0" has become "0", and if all "0" have been reached, the write is completed, but if there is even one memory cell with insufficient write that has "1" as the latch data. Then, the process returns from step S7 to S4, and the write pulse is applied again to the insufficiently written memory cell corresponding to "1". By repeating steps S4 to S7, the write pulse is repeatedly applied so that the threshold values of all the memory cells fall below the write verify voltage. As a result, the programmed memory cell has a threshold value of about 3.2 V on average.

【0031】上記書込みベリファイ動作により全てのメ
モリセルへの所望のデータの書込みが完了すると、セン
スラッチ回路13のすべてのデータは“0”になるの
で、ステップS8へ移行し、すべての書き込みレベルに
よる書き込み、すなわちデータ“10”,“01”,
“00”に対する書き込みが終了したか判定する。そし
て、終了していなければステップS1に戻り、次の演算
結果(NOTb)に基づく4値データがメモリセルに書
き込まれ、ワード線のベリファイ電圧を変更(2回目は
2.5V)してベリファイが行なわれ、書き込みのなさ
れたメモリセルは平均で2.2V程度のしきい値を有す
るようにされる。その後、第3の演算結果(aNOR
b)の書込みおよびベリファイ(ベリファイ電圧1.5
V)が実行され、書き込みのなされたメモリセルは平均
で1.2V程度のしきい値を有するようにされて書込み
が終了する。
When the writing of desired data into all the memory cells is completed by the above-described write verify operation, all the data in the sense latch circuit 13 becomes "0", so that the process proceeds to step S8 and all the write levels are changed. Write, that is, data “10”, “01”,
It is determined whether the writing to "00" is completed. If not completed, the process returns to step S1, four-value data based on the next operation result (NOTb) is written in the memory cell, and the verify voltage of the word line is changed (2.5V for the second time) to verify. The memory cells that have been written and written have an average threshold value of about 2.2V. After that, the third calculation result (aNOR
b) Write and verify (verify voltage 1.5
V) is executed, the programmed memory cells are made to have a threshold value of about 1.2 V on average, and the programming is completed.

【0032】図6は、上記書込み及び書込みベリファイ
動作時の制御クロックCLK2とセンスラッチ回路13
への書き込みデータおよび選択ワード線電位の波形を示
す。一回目の書き込みでは、第1の演算結果(aNAN
Db)をセンスラッチ回路13に転送後、書込みパルス
によりラッチの値が“1”である選択されたメモリセル
に書き込みがなされる。次に、書込みベリファイ電圧と
してワード線に例えば3.5V程度の電圧を供給し、読
み出されたデータが“0”になっているか否かを判定す
る。しきい値が3.5Vより高い場合は、読み出された
データは“1”となり書込み不足であることが分かるの
で、読み出しデータが“0”になるまで書込み動作が繰
り返される。次に、第2の演算結果(NOTb)がセン
スラッチ回路13に転送され、書込みパルスにより、所
望のメモリセルに書込み動作が開始される。書込みベリ
ファイ電圧は、2.5V程度に設定されており、書き込
み不足になっていないか判定し、不足のときには再書き
込みがなされる。最後に、第3の演算結果(aNOR
b)が、センスラッチ回路13に転送され、上記と同様
の手順が行われる。この場合の書込みベリファイ電圧は
1.5V程度である。
FIG. 6 shows the control clock CLK2 and the sense latch circuit 13 during the write and write verify operations.
2 shows waveforms of write data to and write word line potential. In the first writing, the first operation result (aNAN
After Db) is transferred to the sense latch circuit 13, a write pulse writes data in the selected memory cell whose latch value is "1". Next, a voltage of, for example, about 3.5 V is supplied to the word line as the write verify voltage, and it is determined whether the read data is "0". When the threshold value is higher than 3.5V, the read data becomes "1" and it is understood that the write is insufficient, and therefore the write operation is repeated until the read data becomes "0". Next, the second operation result (NOTb) is transferred to the sense latch circuit 13, and the write pulse starts the write operation to the desired memory cell. The write verify voltage is set to about 2.5 V, and it is determined whether or not there is insufficient writing, and if insufficient, rewriting is performed. Finally, the third calculation result (aNOR
b) is transferred to the sense latch circuit 13, and the same procedure as above is performed. The write verify voltage in this case is about 1.5V.

【0033】上述したように、上記実施例においては、
3段階の書込みベリファイのワード線電圧の設定は、消
去レベル(約5ボルト)に最も近く設定されたレベル
(3.5V)を起点として、以後消去レベルから遠ざか
る方向に電圧値が順次変わる(3.5V→2.5V→
1.5V)ように制御される。また、上記実施例では、
図7(B)に示すように、目標とするしきい値が中間も
しくは最も低いもの(2.2V,1.2V)に対して
も、最も高いしきい値(3.2V)を目標とするメモリ
セルへの書き込みを行なう際に同時に書き込みを行なう
ようにしている。これは本発明の特徴の一つである。こ
れにより多値データの書込み処理時間の増大を最少に抑
えることができる。
As described above, in the above embodiment,
The setting of the word line voltage for the three-step write verification starts from the level (3.5 V) set closest to the erase level (about 5 volts), and thereafter the voltage value sequentially changes in the direction away from the erase level (3 .5V → 2.5V →
It is controlled to be 1.5 V). Further, in the above embodiment,
As shown in FIG. 7B, the highest threshold value (3.2V) is set as the target even if the target threshold value is intermediate or lowest (2.2V, 1.2V). When writing to the memory cell, writing is performed at the same time. This is one of the features of the present invention. As a result, the increase in the write processing time for multi-valued data can be minimized.

【0034】すなわち、上記した方法以外に書き込み及
び書込みベリファイのワード線電圧の設定方法として
は、一回目で3種類のしきい値電圧のうち中間のもの
(2.2V)を目標として書き込みを行ない、次に一回
目の電圧よりも高いレベル(3.2V)、または低いレ
ベル(1.2V)を目標とするように設定を変更する方
法が考えられる。あるいは、図7(A)に示すように、
目標とするしきい値が同一のメモリセルに対してそれぞ
れ一括して書き込みを行なう方法が考えられる。しか
し、これらの方法は、書込み処理が複雑で時間を要する
こと、またワード線電圧を変更するためのチャージ/デ
ィチャージのための時間も増加するため、書込み/ベリ
ファイ時間が本実施例よりも大きくなってしまう。
That is, as a method of setting the word line voltage for writing and writing verification other than the above-mentioned method, writing is performed at the first time with the middle (2.2 V) of the three types of threshold voltages as the target. Then, there may be a method of changing the setting so as to target a higher level (3.2V) or a lower level (1.2V) than the voltage of the first time. Alternatively, as shown in FIG.
A method of collectively writing to memory cells having the same target threshold value is conceivable. However, these methods require a longer write / verify time than that of the present embodiment because the write process is complicated and time-consuming and the time for charge / decharge for changing the word line voltage is also increased. turn into.

【0035】次に、図8および図9を用いてメモリセル
の読み出し動作について説明する。データの読み出し
は、図14に示すように、ワード線を立ち上げてメモリ
セルのコントロールゲートCGに3.7V,2.7Vま
たは1.7Vのような選択レベルの電圧を、またビット
線を介してドレインに1.5Vの電圧を印加することに
より行なう。読み出し動作は、読み出しを指令するコマ
ンドがコマンドレジスタ16に書き込まれることにより
実行される。
Next, the read operation of the memory cell will be described with reference to FIGS. To read data, as shown in FIG. 14, a word line is raised to apply a voltage of a selection level such as 3.7V, 2.7V or 1.7V to the control gate CG of the memory cell, and via the bit line. By applying a voltage of 1.5 V to the drain. The read operation is executed by writing a command instructing read to the command register 16.

【0036】読み出し動作が開始されると、まず読み出
しレベルを最も高い3.7Vに設定してワード線を立ち
上げる(ステップS11)。すると、選択されたメモリ
セルにおいて、ワード線読み出し電圧レベルに応じてビ
ット線上にデータが出現するので、ビット線レベルをセ
ンスラッチ回路13により増幅することでデータの読み
出しを行なう(ステップS12)。次に、読み出し動作
が一回目、二回目かまたは三回目であるかによって以後
の処理が分かれる(ステップS13)。すなわち、読み
出し動作が一回目のときは、上記センスラッチ回路13
内の読み出しデータをバイナリデータレジスタREG1
へ転送する(ステップS14)。
When the read operation is started, first, the read level is set to the highest 3.7V and the word line is activated (step S11). Then, in the selected memory cell, data appears on the bit line according to the word line read voltage level, so that the data is read by amplifying the bit line level by the sense latch circuit 13 (step S12). Next, the subsequent processing is divided depending on whether the read operation is the first read, the second read, or the third read (step S13). That is, when the read operation is the first time, the sense latch circuit 13 is
Read data in the binary data register REG1
(Step S14).

【0037】そして、センスラッチ回路13内のすべて
の読み出しデータの転送が終了するとステップS15か
らS11へ戻って、読み出しレベルを2.7Vに設定し
て二回目のデータ読出しを行ない、それをバイナリデー
タレジスタREG2へ転送する。二回目のデータ読み出
しおよび転送が終了すると、読み出しレベルを1.7V
に設定して三回目のデータ読み出しを行ない、ステップ
S13からS16へ移行して読み出しデータを直接逆変
換論理回路14に転送する。また、上記バイナリデータ
レジスタREG1,REG2に保持されているデータを
それぞれ1ビットずつ逆変換論理回路14へ転送し、こ
こで4値データを2ビットに変換する論理演算を行なう
(ステップS17)。そして、センスラッチ回路13内
のすべてのデータの転送、変換が終了するまで、上記手
順(S16〜S18)を繰り返し、読み出し動作が終了
する。上記データ変換は図2の演算を実行することによ
り得られる。
When the transfer of all the read data in the sense latch circuit 13 is completed, the process returns from step S15 to S11, the read level is set to 2.7 V, the second data read is performed, and the read data is set to the binary data. Transfer to register REG2. When the second data read and transfer are completed, the read level is set to 1.7V.
Is set to read the data for the third time, the process proceeds from step S13 to S16, and the read data is directly transferred to the inverse conversion logic circuit 14. Further, the data held in the binary data registers REG1, REG2 are transferred bit by bit to the inverse conversion logic circuit 14, and the logical operation for converting the 4-value data into 2 bits is performed here (step S17). Then, the above procedure (S16 to S18) is repeated until the transfer and conversion of all the data in the sense latch circuit 13 is completed, and the read operation is completed. The above data conversion is obtained by performing the operation of FIG.

【0038】図9には、上記手順に従った読み出し動作
中における制御クロックCLK2とセンスラッチ回路1
3から転送されるデータおよびワード線の読み出しレベ
ルのタイミングが示されている。外部から読み出しコマ
ンドおよびアドレスが与えられると、読み出し動作が開
始され、まず第1の読み出しレベル(3.7V)が設定
されてワード線が立ち上げられることにより、ビット線
上にデータが出現する。第1のワード線レベルである
3.7Vにより出現したデータ“c”はセンスラッチ回
路13により読み出され、センスラッチのデータ長であ
るnビットと同一のデータ幅を有する第1のバイナリデ
ータレジスタREG1にデータが転送される。次に、ワ
ード線電圧レベルを所定の値だけ下げて第2の読み出し
レベル2.7Vに設定して得られたデータ“d”は、第
2のバイナリデータレジスタREG2に転送される。ワ
ード線を第3の読み出しレベル1.7Vに下げて得られ
たデータ“f”は逆変換論理回路14に転送され、上記
“c”、“d”、“f”の4値データが2ビットデータ
に復元されて外部の例えばCPUに出力される。
FIG. 9 shows the control clock CLK2 and the sense latch circuit 1 during the read operation according to the above procedure.
3 shows the timing of the data transferred from No. 3 and the read level of the word line. When a read command and an address are given from the outside, the read operation is started, first the first read level (3.7V) is set, and the word line is raised, so that the data appears on the bit line. The data "c" appearing at the first word line level of 3.7 V is read by the sense latch circuit 13 and has a first binary data register having the same data width as the sense latch data length of n bits. Data is transferred to REG1. Next, the data "d" obtained by lowering the word line voltage level by a predetermined value and setting it to the second read level 2.7V is transferred to the second binary data register REG2. The data "f" obtained by lowering the word line to the third read level 1.7V is transferred to the inverse conversion logic circuit 14, and the four-value data of "c", "d" and "f" is 2 bits. The data is restored and output to an external CPU, for example.

【0039】図10には、上記データ変換・逆変換機能
回路を同一半導体チップ上に備えた多値フラッシュメモ
リMDFMの全体の構成例と、これに接続されるコント
ローラCONTとの関係が示されている。コントローラ
CONTは、この実施例の多値フラッシュメモリに対し
ては、アドレス生成機能とコマンド生成機能を備えるだ
けでよいので汎用マイクロコンピュータを用いることが
できる。
FIG. 10 shows an example of the overall configuration of a multi-valued flash memory MDFM having the above-mentioned data conversion / inverse conversion function circuit on the same semiconductor chip, and the relationship between the controller CONT connected thereto. There is. The controller CONT need only have an address generation function and a command generation function for the multilevel flash memory of this embodiment, so a general-purpose microcomputer can be used.

【0040】図10において、図4と同一符号が付され
ている回路部分は同一の機能を有する回路である。すな
わち、REG1,REG2はコントローラからの2ビッ
トの書き込みデータを取り込むバイナリデータレジス
タ、11は取り込まれた2ビットデータを4値データに
変換するデータ変換論理回路、12はFAMOSのよう
にフローティングゲートを有する不揮発性記憶素子がマ
トリックス状に配設されたメモリアレイ、13は読み出
しデータおよび書き込みデータを保持するセンスラッチ
回路、14はメモリアレイから読み出された4値データ
を元の2ビットデータに変換する逆変換論理回路、16
はコントローラCONTから与えられるコマンドを保持
するコマンドレジスタ、17はコマンドレジスタ16に
取り込まれたコマンドコードをデコードするコマンドデ
コーダ、18は当該コマンドに対応した処理を実行すべ
くメモリ内の各回路に対する制御信号を順次形成して出
力するシーケンサである。
In FIG. 10, the circuit parts designated by the same reference numerals as those in FIG. 4 are circuits having the same function. That is, REG1 and REG2 are binary data registers that capture the 2-bit write data from the controller, 11 is a data conversion logic circuit that converts the captured 2-bit data into 4-value data, and 12 has a floating gate such as FAMOS. A memory array in which non-volatile memory elements are arranged in a matrix, 13 is a sense latch circuit for holding read data and write data, and 14 is 4-value data read from the memory array into original 2-bit data. Inverse conversion logic circuit, 16
Is a command register for holding a command given from the controller CONT, 17 is a command decoder for decoding the command code fetched in the command register 16, and 18 is a control signal for each circuit in the memory to execute a process corresponding to the command. Is a sequencer for sequentially forming and outputting.

【0041】特に限定されないが、この実施例の多値フ
ラッシュメモリには2つのメモリアレイが設けられ、そ
れぞれに対応してセンスラッチ回路13が設けられてい
る。各センスラッチ回路13はそれぞれのメモリアレイ
内のワード線を共通にする1行分のメモリセルのデータ
を同時に増幅して保持するように構成されており、2つ
のセンスラッチ回路13,13に保持された読出しデー
タは共通のYデコーダ回路15によって選択されて出力
レジスタ19へ1ビットずつあるいはバイト等の単位で
転送される。出力レジスタ19は保持された読出しデー
タは、バッファ回路22を介して外部のCPU等へ出力
される。図4の実施例のセンスラッチ回路13はデータ
を転送する際にシフト動作を行なうので、シフトレジス
タと同様な機能が必要とされるが、図10のようにYデ
コーダ回路15でデータを選択する方式としかつこのY
デコーダ回路15がクロックにより選択ビットをシフト
して行くような構成とすることで、センスラッチ回路1
3にはシフト機能が不要とすることができる。
Although not particularly limited, the multilevel flash memory of this embodiment is provided with two memory arrays, and the sense latch circuit 13 is provided corresponding to each memory array. Each of the sense latch circuits 13 is configured to simultaneously amplify and hold the data of one row of memory cells having a common word line in each memory array and hold the data in the two sense latch circuits 13 and 13. The read data thus selected is selected by the common Y decoder circuit 15 and transferred to the output register 19 bit by bit or in units of bytes or the like. The read data held in the output register 19 is output to an external CPU or the like via the buffer circuit 22. Since the sense latch circuit 13 of the embodiment shown in FIG. 4 performs a shift operation when transferring data, it needs a function similar to that of a shift register, but the Y decoder circuit 15 selects data as shown in FIG. The method and this Y
By configuring the decoder circuit 15 to shift the selected bit by the clock, the sense latch circuit 1
The shift function may be unnecessary for the No. 3.

【0042】この実施例の多値フラッシュメモリには、
上記各回路の他、メモリアレイ12からセンスラッチ1
3へ読み出されたデータがオール“0”またはオール
“1”かを判定するオール判定回路20、コントローラ
CONTから供給されるリセット信号RESやチップ選
択信号CE、書き込み制御信号WE、出力制御信号O
E、システムクロックSC、コマンド入力かアドレス入
力かを示すためのコマンドイネーブル信号CDE等の外
部制御信号を取り込むバッファ回路21と、アドレス信
号やコマンド信号、データ信号を取り込むバッファ回路
22や上記外部制御信号に基づいて内部回路に対する制
御信号を形成する内部信号発生回路23、バッファ回路
22に取り込まれたアドレスを保持するアドレスレジス
タ24、入力データを保持するデータレジスタ25、取
り込まれたアドレスをデコードしてメモリアレイ12内
のワード線を選択する信号を形成するXアドレスデコー
ダ26a,26bおよびワードドライバ27、基板電位
や書き込み電圧、読み出し電圧、ベリファイ電圧等チッ
プ内部で必要とされる電圧を発生する内部電源発生回路
28、メモリの動作状態に応じてこれらの電圧の中から
所望の電圧を選択してワードドライバ27等に供給する
スイッチング回路29、内部のクロック(CLK2等)
を発生するクロック生成回路30、クロックを計数して
書き込みパルス幅等の時間を与えるタイマ回路31、シ
ーケンサ16によるメモリの制御状態を示すステータス
レジスタ32、Yアドレスを自動的に更新するYアドレ
スカウンタ33、不良ビットの位置(アドレス)を保持
する不良アドレスレジスタ34、Yアドレスと不良アド
レスとを比較する冗長比較回路35、アドレスが一致し
たときに選択メモリ列を切り換える救済先アドレスを記
憶する救済先アドレスレジスタ36等を備えている。ま
た、この実施例の多値フラッシュメモリは、外部からア
クセスが可能か否かメモリの状態を示すレディ/ビジィ
信号R/B*を出力するよう に構成されている。
The multi-valued flash memory of this embodiment includes:
In addition to the above circuits, the memory array 12 to the sense latch 1
3, an all determination circuit 20 for determining whether all the data read to 3 is “0” or all “1”, a reset signal RES supplied from the controller CONT, a chip selection signal CE, a write control signal WE, an output control signal O
E, a system clock SC, a buffer circuit 21 for fetching an external control signal such as a command enable signal CDE for indicating a command input or an address input, a buffer circuit 22 for fetching an address signal, a command signal, and a data signal, and the above external control signal. An internal signal generation circuit 23 for forming a control signal for an internal circuit based on the above, an address register 24 for holding an address taken in by the buffer circuit 22, a data register 25 for holding input data, a memory for decoding the taken address. X address decoders 26a and 26b forming a signal for selecting a word line in the array 12 and a word driver 27, generation of an internal power supply for generating a voltage required inside the chip such as a substrate potential, a write voltage, a read voltage and a verify voltage. Circuit 28, memory operation Supplied to the word driver 27 and the like by selecting a desired voltage from these voltages according to the state switching circuit 29, an internal clock (CLK2, etc.)
, A timer circuit 31 that counts clocks and gives a time such as a write pulse width, a status register 32 that indicates the memory control state by the sequencer 16, and a Y address counter 33 that automatically updates the Y address. A defective address register 34 that holds the position (address) of a defective bit, a redundancy comparison circuit 35 that compares the Y address with the defective address, and a rescue destination address that stores a rescue destination address that switches the selected memory column when the addresses match. The register 36 and the like are provided. Further, the multilevel flash memory of this embodiment is configured to output a ready / busy signal R / B * indicating whether the memory is accessible from the outside or not.

【0043】さらに、この実施例の多値フラッシュメモ
リはディスターブやリテンションによりしきい値のばら
つき分布の山(図3参照)がなまったときにこれを急峻
にさせる機能(以下、リフレッシュ機能と称する)を備
えている。このリフレッシュ機能は、書き込みや消去と
同様に外部からコマンドが与えられることにより働くよ
うにされており、リフレッシュコマンドがコマンドレジ
スタ16に取り込まれると、マイクロプログラム制御方
式のシーケンサ18が起動され、リフレッシュを行なう
構成にされている。このリフレッシュ動作については後
で詳細に説明する。上記オール判定回路20の判定結果
を示す信号は、シーケンサ18へ供給されるように構成
されており、リフレッシュモード時にオール判定回路2
0が読出しデータのオール“0”を判定し、判定結果を
示す信号がシーケンサ18に供給されると、シーケンサ
18はリフレッシュ動作を停止する。また、データ消去
時に、上記オール判定回路20が読出しデータのオール
“1”を判定すると、シーケンサ18は消去動作を停止
するように構成されている。
Further, the multi-valued flash memory of this embodiment has a function of sharpening the peaks (see FIG. 3) of the threshold voltage variation distribution due to disturb or retention (hereinafter referred to as refresh function). Is equipped with. This refresh function is designed to be actuated by an external command as in the case of writing or erasing. When the refresh command is fetched into the command register 16, the microprogram control type sequencer 18 is activated to refresh. It is configured to do. This refresh operation will be described later in detail. The signal indicating the determination result of the all determination circuit 20 is configured to be supplied to the sequencer 18, and the all determination circuit 2 is provided in the refresh mode.
When 0 determines that all the read data is “0” and a signal indicating the determination result is supplied to the sequencer 18, the sequencer 18 stops the refresh operation. When erasing data, the sequencer 18 is configured to stop the erasing operation if the all deciding circuit 20 decides all "1" s in the read data.

【0044】また、この実施例においては、Xアドレス
系のデコーダがアドレス信号をプリデコーダ26aとメ
インデコーダ26bで2段階にデコードするプリデコー
ド方式を採用しており、例えばプリデコーダ26aでX
アドレスの上位3ビットを先ずデコードして、そのプリ
デコード信号でワードドライバ27を制御して所望のワ
ード線を選択するようにしている。このようなプリデコ
ード方式を採用することにより、メインデコーダ26b
を構成する単位デコーダをメモリアレイのワード線ピッ
チに合わせて配置して集積度を高め、チップサイズを低
減できるようになる。
In this embodiment, the X-address system decoder adopts a pre-decoding system in which the address signal is decoded in two stages by the pre-decoder 26a and the main decoder 26b.
The upper 3 bits of the address are first decoded, and the predecode signal controls the word driver 27 to select a desired word line. By adopting such a pre-decoding system, the main decoder 26b
It is possible to increase the degree of integration and reduce the chip size by arranging the unit decoders that compose the above in accordance with the word line pitch of the memory array.

【0045】なお、上記実施例の多値フラッシュメモリ
は、図4や図10に示されているように2ビットデータ
から4値データへの変換とその逆変換を実行する機能回
路11,14を同一シリコン基板に備えているが、これ
らの機能を有する専用のコントローラユニットとして構
成する事も可能である。このようにした場合には、多値
固有の機能をフラッシュメモリチップに搭載することが
ないので、チップ面積の増大はなく、また図11に示す
ように、複数のフラッシュメモリMDFMを一つのコン
トローラユニットCONTにバスBUSで接続して制御
するように構成できるという利点も有している。このコ
ントローラユニットは、上記データ変換・逆変換機能の
他にアドレス生成機能やコマンド生成機能を備えるよう
に構成される。
The multi-level flash memory of the above-described embodiment is provided with the functional circuits 11 and 14 for converting 2-bit data into 4-level data and vice versa as shown in FIGS. 4 and 10. Although provided on the same silicon substrate, it can be configured as a dedicated controller unit having these functions. In this case, since the multi-valued unique function is not mounted on the flash memory chip, the chip area does not increase, and as shown in FIG. 11, a plurality of flash memories MDFM are combined into one controller unit. It also has an advantage that it can be configured to be connected to CONT via a bus BUS and controlled. This controller unit is configured to have an address generation function and a command generation function in addition to the data conversion / inverse conversion function.

【0046】図15はワード線電圧や基板電位Vsub
を発生する内部電源発生回路28と、それらを選択して
ワードドライブ回路27等に供給するスイッチング回路
29を示したもの、図16はワードドライブ回路27の
構成例を示したものである。内部電源発生回路28はシ
ーケンサ18から発生された各種動作モードに対応した
内部制御信号を受けて必要なワード線電圧を発生する。
ワード線電圧を含む内部電源発生回路28の構成及び発
生した電圧を受けるスイッチング回路(ワード線電圧切
替回路)29の構成は従来のものと同様であり、ワード
線の電圧値の種類が多値用に増加しただけである。
FIG. 15 shows the word line voltage and the substrate potential Vsub.
FIG. 16 shows an internal power supply generation circuit 28 for generating the power supply and a switching circuit 29 for selecting them and supplying them to the word drive circuit 27 and the like, and FIG. 16 shows a configuration example of the word drive circuit 27. Internal power supply generation circuit 28 receives an internal control signal corresponding to various operation modes generated from sequencer 18, and generates a necessary word line voltage.
The configuration of the internal power supply generation circuit 28 including the word line voltage and the configuration of the switching circuit (word line voltage switching circuit) 29 that receives the generated voltage are the same as the conventional ones, and the type of the voltage value of the word line is multi-valued. It just increased to.

【0047】すなわち、従来の2値のフラッシュメモリ
で必要なワード線電圧は、読み出し電圧(2.7V/0
V)、書込み電圧(−10V,0V)、書込みベリファ
イ電圧(1.5V)、消去電圧(+10V,0V)及び
消去ベリファイ電圧(4.3V,0V)の4種類である
のに対し、本実施例の多値フラッシュメモリで必要とさ
れるワード線電圧は、読み出し電圧(3.7V,2.7
V,1.7V,0V)、書込み電圧(−10V,0
V)、書込みベリファイ電圧(3.5V,2.5V,
1.5V)、消去および消去ベリファイ電圧(10V,
4.3V,0V)及びリフレッシュ電圧(−10V,1
0V,3.7V,3.5V,2.7V,2.5V,1.
7V,1.5V,0V)となる。
That is, the word line voltage required in the conventional binary flash memory is the read voltage (2.7 V / 0).
V), write voltage (-10V, 0V), write verify voltage (1.5V), erase voltage (+ 10V, 0V), and erase verify voltage (4.3V, 0V) The word line voltage required in the example multi-level flash memory is the read voltage (3.7V, 2.7V).
V, 1.7V, 0V), write voltage (-10V, 0)
V), write verify voltage (3.5V, 2.5V,
1.5V), erase and erase verify voltage (10V,
4.3V, 0V and refresh voltage (-10V, 1V)
0V, 3.7V, 3.5V, 2.7V, 2.5V, 1.
7V, 1.5V, 0V).

【0048】上記スイッチング回路29は、シーケンサ
18から発生された各種動作モードに対応した内部制御
信号を受けて、上記内部電源発生回路28で発生された
電圧を動作モードに応じて図16のように構成されたワ
ードドライブ回路27の電源端子P1,P2に供給す
る。
The switching circuit 29 receives an internal control signal corresponding to various operation modes generated from the sequencer 18, and outputs the voltage generated by the internal power supply generation circuit 28 according to the operation mode as shown in FIG. The power is supplied to the power supply terminals P1 and P2 of the constructed word drive circuit 27.

【0049】図16のワードドライバWDRVは、ワー
ド線プリデコード方式を採用した場合のもので、論理選
択回路LOGS1の出力ノードN1に8個の電圧選択回
路VOLS1〜VOLS8の入力を共通接続し、また論
理選択回路LOGS2の出力ノードN2に8個の電圧選
択回路VOLS9〜VOLS16の入力を共通接続し、
プリデコード信号Xp1,Xp1*〜Xp8,Xp8*
によって個々の電圧選択回路を選択するようになってい
る。信号XM,XNおよびプリデコード信号Xp1,X
p1*〜Xp8,Xp8*はアドレスデコーダXDCR
(26b)から供給される。このとき電圧選択回路VO
LS1〜VOLS16は、それに対応する論理選択回路
LOGS1または2が選択レベルの選択信号を出力して
も、プリデコード信号にて動作が選択されなければ、そ
の他の論理選択回路にて非選択とされるものと同一の電
圧を選択してワード線に供給しなければならない。
The word driver WDRV shown in FIG. 16 adopts the word line pre-decoding method. The inputs of eight voltage selection circuits VOLS1 to VOLS8 are commonly connected to the output node N1 of the logic selection circuit LOGS1. The inputs of the eight voltage selection circuits VOLS9 to VOLS16 are commonly connected to the output node N2 of the logic selection circuit LOGS2.
Predecode signals Xp1, Xp1 * to Xp8, Xp8 *
The individual voltage selection circuits are selected by. Signals XM and XN and predecode signals Xp1 and X
p1 * to Xp8, Xp8 * are address decoders XDCR
It is supplied from (26b). At this time, the voltage selection circuit VO
LS1 to VOLS16 are deselected by other logic selection circuits if the operation is not selected by the predecode signal even if the corresponding logic selection circuit LOGS1 or 2 outputs a selection level selection signal. The same voltage must be selected and applied to the word line.

【0050】そのために、分離用MOSFETQ56,
Q57をプリデコード信号にてスイッチ制御するように
する。さらに、当該分離用MOSFETQ56,Q57
がカットオフ状態にされたとき、ワード線に対して非選
択状態の電圧を出力させるために、上記分離用MOSF
ETQ56,Q57と相補的にスイッチ制御されて出力
回路INV2のそれぞれの入力に所定の電圧を供給可能
にするプルアップMOSFETQ58とプルダウンMO
SFETQ59とが設けられている。
Therefore, the separation MOSFET Q56,
Q57 is switch-controlled by a predecode signal. Further, the separation MOSFETs Q56 and Q57.
Is cut off, in order to output the voltage in the non-selected state to the word line, the isolation MOSF
A pull-up MOSFET Q58 and a pull-down MO that are switch-controlled in a complementary manner to the ETQ56 and Q57 and can supply a predetermined voltage to each input of the output circuit INV2.
SFET Q59 is provided.

【0051】図16において、上記信号XMは、8本の
ワード線を一組とする8個のワード線群の中からいずれ
の群のワード線を選択するか指示する3ビットの信号と
みなされる。プリデコード信号Xp1,Xp1*〜Xp
8,Xp8*は各ワード線群に含まれるいずれのワード
線を選択するか指示する相補信号とみなされる。本実施
例に従えば、選択信号SELはハイレベルが選択レベル
とされ、プリデコード信号Xp1,Xp1*〜Xp8,
Xp8*のそれぞれは、ハイレベル,ロウレベルが選択
レベルとされる。
In FIG. 16, the signal XM is regarded as a 3-bit signal for instructing which group of word lines is selected from the group of eight word lines, each group consisting of eight word lines. . Predecode signals Xp1, Xp1 * to Xp
8, Xp8 * is regarded as a complementary signal for instructing which word line included in each word line group is selected. According to the present embodiment, the high level of the selection signal SEL is set to the selection level, and the predecode signals Xp1, Xp1 * to Xp8,
Each of Xp8 * has a high level and a low level as a selection level.

【0052】上記ワードドライバWDRVの端子P1に
供給される電圧は消去、書き込み、ベリファイ、読み出
しに使用される5V,4.3V,3.7V,3.5V,
2.7V,2.5V,1.7V,1.5V,0Vのよう
な電圧Vppであり、端子P2に供給される電圧は書き
込み、リフレッシュに使用される−10Vのような電圧
Vee、回路の接地電位もしくは基準電位としての0V
のような電圧Vssである。
The voltage supplied to the terminal P1 of the word driver WDRV is 5V, 4.3V, 3.7V, 3.5V, which is used for erasing, writing, verifying and reading.
The voltage Vpp is such as 2.7V, 2.5V, 1.7V, 1.5V, 0V, and the voltage supplied to the terminal P2 is the voltage Vee such as -10V used for writing and refreshing, and the voltage of the circuit. 0V as ground potential or reference potential
The voltage is Vss.

【0053】上記各論理選択回路LOGS1,LOGS
2は、各々XデコーダXDCRの信号を反転するインバ
ータINV1とその出力を伝達もしくは遮断するトラン
スファゲートTG1と、XデコーダXDCRの信号を伝
達もしくは遮断するトランスファゲートTG2とにより
構成されている。
Each of the above logic selection circuits LOGS1, LOGS
Reference numeral 2 includes an inverter INV1 that inverts the signal of the X decoder XDCR, a transfer gate TG1 that transmits or blocks the output of the inverter INV1, and a transfer gate TG2 that transmits or blocks the signal of the X decoder XDCR.

【0054】上記電圧選択回路VOLS1〜VOLS1
6はそれぞれ同一構成にされ、その詳細が代表的に示さ
れた電圧選択回路VOLS1のように、端子P3とMO
SFETQ52のゲートとの間に設けられたプリデコー
ド信号Xp1*によりスイッチ制御されるNチャンネル
型プルアップMOSFETQ58と、端子P4とMOS
FETQ53のゲートとの間に設けられたプリデコード
信号Xp1によりスイッチ制御されるPチャンネル型プ
ルアップMOSFETQ59とを備え、さらに分離用M
OSFETQ56をプリデコード信号Xp1によりスイ
ッチ制御し、他方の分離用MOSFETQ57をプリデ
コード信号Xp1*によりスイッチ制御するように構成
されている。上記端子P3およびP4には、電圧Vcc
またはVssが供給される。
The voltage selection circuits VOLS1 to VOLS1
6 have the same configuration, and like the voltage selection circuit VOLS1 whose details are representatively shown, the terminals P3 and MO are connected.
An N-channel pull-up MOSFET Q58 which is switch-controlled by a predecode signal Xp1 * provided between the gate of the SFET Q52, a terminal P4 and a MOS.
A P channel pull-up MOSFET Q59 which is switch-controlled by the predecode signal Xp1 provided between the gate of the FET Q53 and the isolation M
The OSFET Q56 is switch-controlled by the predecode signal Xp1, and the other isolation MOSFET Q57 is switch-controlled by the predecode signal Xp1 *. A voltage Vcc is applied to the terminals P3 and P4.
Alternatively, Vss is supplied.

【0055】次に、図16のワードドライバWDRVの
作用を説明する。表1には各動作モードにおける端子P
1〜P4の電圧とワード線電圧が示されている。書き込
みモード、消去モード、読み出しモードの各々の設定の
仕方については説明を省略する。
Next, the operation of the word driver WDRV shown in FIG. 16 will be described. Table 1 shows the terminal P in each operation mode.
The voltages of 1 to P4 and the word line voltage are shown. A description of how to set each of the write mode, erase mode, and read mode is omitted.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】コマンドにより消去モードが指示される
と、端子P1には電圧Vppが、また端子P2にはVs
s、端子P3およびP4には電圧Vccがそれぞれスイ
ッチング回路29から供給されるとともに、制御信号D
Eがロウレベルにされる。また、信号XMが全ビットロ
ウレベルにされることにより、ワード線W1〜W8のい
ずれかを選択することが可能となる。これにより、選択
レベル(ハイレベル)の選択信号SELが供給される
と、インバータINV1およびトランスファゲートTG
1を介してノードN1がロウレベルになり、これがそれ
ぞれの電圧選択回路VOLS1〜VOLS8の入力に与
えられる。消去がされるメモリセルがワード線W1に結
合されているメモリセルである場合、プリデコード信号
Xp1,Xp1*〜Xp8,Xp8*は、そのうちXp
1,Xp1*だけがハイレベル,ロウレベルにされる。
従って、分離用MOSFETQ56,Q57は電圧選択
回路VOLS1だけがオン状態とされ、ノードN1の信
号は電圧選択回路VOLS1にだけ取り込まれる。この
とき、電圧選択回路VOLS1のプルアップMOSFE
TQ58およびプルダウンMOSFETQ59は、共に
カットオフ状態にされる。
When the erase mode is instructed by the command, the voltage Vpp is applied to the terminal P1 and Vs is applied to the terminal P2.
The voltage Vcc is supplied from the switching circuit 29 to s and the terminals P3 and P4, and the control signal D
E is set to low level. Further, by setting the signal XM to the low level for all bits, it becomes possible to select one of the word lines W1 to W8. As a result, when the selection signal SEL of the selection level (high level) is supplied, the inverter INV1 and the transfer gate TG
The node N1 goes low via 1 and is applied to the inputs of the respective voltage selection circuits VOLS1 to VOLS8. When the memory cell to be erased is the memory cell coupled to the word line W1, the predecode signals Xp1, Xp1 * to Xp8, Xp8 * are Xp among them.
Only 1, Xp1 * is set to high level and low level.
Therefore, in the separation MOSFETs Q56 and Q57, only the voltage selection circuit VOLS1 is turned on, and the signal of the node N1 is taken in only by the voltage selection circuit VOLS1. At this time, the pull-up MOSFET of the voltage selection circuit VOLS1
Both the TQ58 and the pull-down MOSFET Q59 are cut off.

【0058】その結果、当該電圧選択回路VOLS1の
MOSFETQ52,Q53のゲートには上記ノードN
1の信号が供給される。これによって、出力回路INV
2のMOSFETQ52がオン状態にされて、ワード線
W1は端子P1の電圧Vppによって充電され始める。
このとき、他方のMOSFETQ53のゲートに供給さ
れるロウレベルは、MOSFETQ57の作用によって
当初電圧Vssよりも高いロウレベルにされて、MOS
FETQ53は完全にはカットオフされないが、ワード
線W1のレベルの上昇に従ってフィードバックMOSF
ETQ55のコンダクタンスが大きくされることによ
り、当該MOSFETQ53のゲートが電圧Vssに強
制されてMOSFETQ53は完全にカットオフの状態
になる。従って、消去モードにおいて、選択メモリセル
が結合されているワード線W1はVppまで充電され
る。
As a result, the node N is connected to the gates of the MOSFETs Q52 and Q53 of the voltage selection circuit VOLS1.
1 signal is provided. As a result, the output circuit INV
The second MOSFET Q52 is turned on, and the word line W1 starts to be charged by the voltage Vpp at the terminal P1.
At this time, the low level supplied to the gate of the other MOSFET Q53 is set to a low level higher than the initial voltage Vss by the action of the MOSFET Q57, and the
Although the FET Q53 is not completely cut off, the feedback MOSF increases as the level of the word line W1 rises.
By increasing the conductance of the ETQ55, the gate of the MOSFET Q53 is forced to the voltage Vss, and the MOSFET Q53 is completely cut off. Therefore, in the erase mode, the word line W1 to which the selected memory cell is coupled is charged to Vpp.

【0059】選択信号SELが上記のようにハイレベル
にされている場合に、ワード線W1のメモリセルQ1が
消去非選択のメモリセルであるときには、プリデコード
信号Xp1,Xp1*はそれぞれロウレベル,ハイレベ
ルにされる。従って、電圧選択回路VOLS1の分離用
MOSFETQ56,Q57は共にオフ状態とされ、ノ
ードN1の信号は電圧選択回路VOLS1に取り込まれ
ない。このとき、電圧選択回路VOLS1のプルアップ
MOSFETQ58およびプルダウンMOSFETQ5
9は、共にオン状態にされる。
When the select signal SEL is set to the high level as described above and the memory cell Q1 of the word line W1 is the non-erased memory cell, the predecode signals Xp1 and Xp1 * are low level and high, respectively. Be leveled. Therefore, the separation MOSFETs Q56 and Q57 of the voltage selection circuit VOLS1 are both turned off, and the signal of the node N1 is not taken into the voltage selection circuit VOLS1. At this time, the pull-up MOSFET Q58 and the pull-down MOSFET Q5 of the voltage selection circuit VOLS1.
Both 9 are turned on.

【0060】その結果、当該電圧選択回路VOLS1の
MOSFETQ52,Q53のゲートには端子P3,P
4からMOSFETQ58,Q59を介してVcc電圧
が供給され、これによって、出力回路INV2のMOS
FETQ53がオン状態にされて、ワード線W1は端子
P2を介して電圧Vssに向かって放電され始める。こ
のとき、他方のMOSFETQ52のゲートに供給され
るハイレベルは、MOSFETQ58のしきい値電圧分
だけ電圧Vccよりも低いため、MOSFETQ52は
完全にはカットオフされないが、オン状態のMOSFE
TQ53によってワード線W1のレベルが下がるに従っ
てフィードバックMOSFETQ54のコンダクタンス
が大きくされ、MOSFETQ52のゲートがVppに
強制されてMOSFETQ52は完全にカットオフの状
態になる。従って、消去モードにおいて、非選択のワー
ド線W1はVssまで放電される。
As a result, the gates of the MOSFETs Q52 and Q53 of the voltage selection circuit VOLS1 have terminals P3 and P3.
4 is supplied with the Vcc voltage through MOSFETs Q58 and Q59, and the MOS of the output circuit INV2 is thereby supplied.
The FET Q53 is turned on, and the word line W1 starts to be discharged toward the voltage Vss via the terminal P2. At this time, since the high level supplied to the gate of the other MOSFET Q52 is lower than the voltage Vcc by the threshold voltage of the MOSFET Q58, the MOSFET Q52 is not completely cut off, but the MOSFET in the ON state is turned off.
As TQ53 lowers the level of the word line W1, the conductance of the feedback MOSFET Q54 increases, the gate of the MOSFET Q52 is forced to Vpp, and the MOSFET Q52 is completely cut off. Therefore, in the erase mode, the non-selected word line W1 is discharged to Vss.

【0061】書き込みモードが指示された場合や読み出
しモードが指示された場合におけるワードドライバ回路
WDRVの動作は、上記書き込みモード時の動作に準じ
ているので詳しい説明は省略するが、スイッチング回路
29から端子P1,P2に供給される電圧によって、選
択メモリセルにそれぞれ図13や図14に示すような電
圧が印加されるようにワード線を駆動する。
The operation of the word driver circuit WDRV when the write mode is instructed or when the read mode is instructed is similar to the operation in the write mode, so a detailed description thereof will be omitted. The word line is driven so that the voltages supplied to P1 and P2 are applied to the selected memory cell as shown in FIGS. 13 and 14, respectively.

【0062】次に、本発明の多値フラッシュメモリの第
2の特徴であるリフレッシュ動作を図17を用いて説明
する。一旦データが書き込まれた多値フラッシュメモリ
は、図17(1)に示されているように、それぞれしき
い値のばらつき分布の山がはっきり分かれているが、そ
の後の書込み、読み出し、スタンバイ状態等の動作を繰
返し実行していると、図17(2)のように各しきい値
のばらつきが増大する。その原因としては、たとえばあ
るメモリセルに隣接したメモリセルが書き込まれると当
該メモリセルも弱い書込みが生じるいわゆるディスター
ブや、スタンバイ時における自然リークによるリテンシ
ョンなどがある。この現象は1ビットのみを記憶する通
常のフラッシュメモリでも生じ得ることであるが、前記
実施例のように、各しきい値の間隔が狭い多値フラッシ
ュメモリにおいては誤動作の原因となるおそれがある。
Next, the refresh operation, which is the second feature of the multilevel flash memory of the present invention, will be described with reference to FIG. In the multi-level flash memory in which data is once written, as shown in FIG. 17 (1), the peaks of the threshold voltage distribution distribution are clearly separated, but subsequent writing, reading, standby, etc. When the above operation is repeatedly executed, the variation in each threshold increases as shown in FIG. 17 (2). The cause thereof is, for example, a so-called disturb in which a memory cell adjacent to a certain memory cell is weakly written when the memory cell is written, and a retention due to a natural leak during standby. This phenomenon can occur even in a normal flash memory that stores only one bit, but in the multilevel flash memory in which the intervals between the threshold values are narrow as in the above-described embodiment, it may cause a malfunction. .

【0063】そこで、本実施例においては、しきい値の
ばらつき分布の山(図3参照)がなまったときにこれを
急峻にさせるリフレッシュ動作を実行するようにしてい
る。以下、リフレッシュ動作の手順を説明する。
Therefore, in this embodiment, when the peaks of the threshold distribution (see FIG. 3) are distorted, a refresh operation is performed to make the peaks steep. The procedure of the refresh operation will be described below.

【0064】図18にリフレッシュ動作の手順をフロー
チャートで示す。外部のCPU等からリフレッシュコマ
ンドが入力されると、シーケンサ18が起動されて、図
18のフローチャートに従ったリフレッシュ動作が開始
される。リフレッシュ動作が開始されると、先ず、選択
されたワード線に接続されたすべてのメモリセルに対し
て、ワード線より弱い消去パルスを印加する(ステップ
S21)。この弱い消去パルスの印加により、すべての
メモリセルのしきい値は、図17(3)に示すように、
高い側に少しシフトする。特に限定されないが、シフト
量は0.2V程度である。ここで、弱い消去パルスと
は、加えた結果、例えば“10”にあるメモリセルのし
きい値が、すぐ上の読み出しレベル3.7Vを上回らな
いような充分に短いパルスを意味する。パルス幅は、シ
フトさせたい量に応じて実験的に決定する。
FIG. 18 is a flowchart showing the procedure of the refresh operation. When a refresh command is input from an external CPU or the like, the sequencer 18 is activated and the refresh operation according to the flowchart of FIG. 18 is started. When the refresh operation is started, first, an erase pulse weaker than the word line is applied to all the memory cells connected to the selected word line (step S21). By applying this weak erase pulse, the threshold values of all the memory cells are as shown in FIG.
Shift a little to the higher side. Although not particularly limited, the shift amount is about 0.2V. Here, the weak erase pulse means a pulse that is sufficiently short so that the threshold value of the memory cell at "10", for example, does not exceed the read level 3.7V immediately above as a result of the addition. The pulse width is experimentally determined according to the amount to be shifted.

【0065】第2段階では、ワード線電圧を、記憶デー
タ“10”に対応した読み出しレベル(3.7V)に設
定して読み出しを行なう(ステップS22)。これによ
り、各メモリセルのしきい値に応じてデータが読み出さ
れ、センスラッチ回路13により増幅、保持される(ス
テップS23)。このときに、ワード線電圧よりも高い
しきい値を有するメモリセルに対応するセンスラッチの
データは“1”になり、ワード線電圧よりも低いしきい
値を有するメモリセルに対応するセンスラッチのデータ
は“0”になる。次に、センスラッチのデータを反転さ
せる(ステップS24)。このデータ反転は、図20に
示すような構成のセンスラッチ回路により容易に行なえ
る(後述)。
In the second stage, the word line voltage is set to the read level (3.7 V) corresponding to the storage data "10" and read is performed (step S22). As a result, data is read according to the threshold value of each memory cell, and is amplified and held by the sense latch circuit 13 (step S23). At this time, the data of the sense latch corresponding to the memory cell having the threshold value higher than the word line voltage becomes “1”, and the data of the sense latch corresponding to the memory cell having the threshold value lower than the word line voltage becomes. The data becomes "0". Next, the data in the sense latch is inverted (step S24). This data inversion can be easily performed by the sense latch circuit having the structure shown in FIG. 20 (described later).

【0066】次に、上記読み出し(ステップS22)よ
りも低いベリファイ電圧(最初は3.5V)がワード線
に設定され、しきい値の判定が実行される(ステップS
25)。これにより、ベリファイ電圧より低いしきい値
を有するメモリセル(図17(4)符号A)に対応する
センスラッチのデータは、“1”から“0”に変わる。
これに対して、ベリファイ電圧よりも高いしきい値を有
するメモリセル(図17(4)符号B)に対応したセン
スラッチのデータは“1”のままである。本実施例では
これを再書込み対象と判定する。これにより、ステップ
S21での弱い消去でしきい値が高い側にシフトされた
ときに読み出しレベル(3.7V)に近づき過ぎたメモ
リセルが特定されたことになる。なお、このとき最も高
いしきい値を有する記憶データ“11”に相当するメモ
リセル(図17(4)符号C)に対応したセンスラッチ
のデータは、上記反転動作により設定された“0”のま
まにされる。このような作用も図20に示すような構成
のセンスラッチ回路により自動的に行なえる(後述)。
Next, a verify voltage (3.5 V initially) lower than that in the above-mentioned reading (step S22) is set to the word line, and the threshold value judgment is executed (step S).
25). As a result, the data in the sense latch corresponding to the memory cell having a threshold value lower than the verify voltage (reference A in FIG. 17 (4)) changes from "1" to "0".
On the other hand, the data of the sense latch corresponding to the memory cell (reference numeral B in FIG. 17 (4)) having a threshold value higher than the verify voltage remains "1". In this embodiment, this is determined as the rewriting target. As a result, the memory cells that have come too close to the read level (3.7 V) when the threshold value is shifted to the higher side by the weak erase in step S21 are specified. At this time, the data of the sense latch corresponding to the memory cell (reference numeral C in FIG. 17 (4)) corresponding to the stored data "11" having the highest threshold value is "0" set by the inversion operation. Left alone. Such an operation can be automatically performed by the sense latch circuit having the configuration shown in FIG. 20 (described later).

【0067】そこで、次に、書き込み電圧を設定してセ
ンスラッチのデータが“1”であるメモリセル(図17
(4)符号B)に対して再書込みを行う(ステップS2
7)。その後、書込みレベルに対応したベリファイ電圧
を設定してベリファイを行なう(ステップS28,S2
9)。しきい値がベリファイ電圧よりも低くなった時点
でラッチデータは“1”から“0”に変わる。すべての
ラッチデータが“0”に変わるまで、書き込みとベリフ
ァイを繰り返して“10”データのメモリセルのリフレ
ッシュ処理は完了する(ステップS30)。これによっ
て、“10”データのメモリセルのしきい値のばらつき
分布(半値幅)が、図17(5)のように小さくなる。
以後、“01”、“00”のデータを記憶するメモリセ
ルに対しても同様のリフレッシュ処理が実行される(ス
テップS31)。さらに、しきい値の分布形状の幅をよ
り狭くするために、ステップS21〜S31を繰り返
し、所定回数終了した時点でリフレッシュが完了する
(ステップS32)。
Therefore, next, the write voltage is set and the memory cell in which the data of the sense latch is "1" (see FIG. 17).
(4) Rewrite the code B) (step S2)
7). Then, the verify voltage corresponding to the write level is set to perform the verify (steps S28, S2).
9). When the threshold voltage becomes lower than the verify voltage, the latch data changes from "1" to "0". Writing and verification are repeated until all the latch data are changed to "0", and the refresh process of the memory cell of "10" data is completed (step S30). As a result, the variation distribution (half-value width) of the threshold value of the memory cell of “10” data is reduced as shown in FIG. 17 (5).
After that, the same refresh process is performed on the memory cells storing the data of "01" and "00" (step S31). Further, in order to further narrow the width of the threshold distribution shape, steps S21 to S31 are repeated, and the refresh is completed when a predetermined number of times are completed (step S32).

【0068】表2には、上記手順に従ってリフレッシュ
を行なった場合に、図17(4)の符号A,B,Cで示
されるようなしきい値を有するメモリセルの読み出しを
行なったときのセンスラッチ回路の保持データの変化が
順に示されている。
Table 2 shows the sense latches when the memory cells having the threshold values shown by the symbols A, B and C in FIG. 17 (4) are read when the refresh is performed according to the above procedure. Changes in the data held by the circuit are shown in order.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】図19はリフレッシュ動作を実行するタイ
ミングを示す図である。前述したように、メモリセルの
しきい値のばらつきが拡大する原因としては、隣接メモ
リセルに書込み/読み出し動作が実行されると隣のメモ
リセルに弱い書込み/消去、読み出し動作が実行される
ことによるディスターブと、自然リークによるリテンシ
ョンとがある。
FIG. 19 is a diagram showing the timing for executing the refresh operation. As described above, the reason why the variation in the threshold value of the memory cell is widened is that when the write / read operation is performed on the adjacent memory cell, the weak write / erase / read operation is performed on the adjacent memory cell. There is a disturbance caused by a leak and a retention caused by a natural leak.

【0071】ディスターブによるしきい値の変動に対す
るリフレッシュ動作の実行タイミングとして、 (1)当該フラッシュメモリがスタンバイ状態(/RES
がハイレベル)にあり一定回数の書込み/消去、読み出
し動作が完了後にリフレッシュ動作を実行する。 (2)リセット時にリセット信号(/RES)が活性化さ
れると直後にリフレッシュを実行する。 (3)スタンバイ状態から/RESをロウレベルにするこ
とによりリセット状態になった直後にリフレッシュを実
行する。 (4)電源をオフする直前に予め/RESをロウレベルに
し、それを感知してリフレッシュを実行する。 (3)電源をオンし、/RESをハイレベルにした後、リ
フレッシュを実行する。などが考えられる。
As the execution timing of the refresh operation with respect to the fluctuation of the threshold value due to the disturb, (1) the flash memory is in the standby state (/ RES
Is at a high level), and the refresh operation is executed after the write / erase / read operation is completed a certain number of times. (2) Refresh is executed immediately after the reset signal (/ RES) is activated at reset. (3) Refreshing is executed immediately after entering the reset state by setting / RES to low level from the standby state. (4) / RES is set to a low level in advance immediately before the power is turned off, and this is sensed to execute refresh. (3) After turning on the power and setting / RES to high level, refresh is executed. And so on.

【0072】一方、リテンションによるしきい値の低下
に対する対策としては、電源投入時にダミーサイクルの
途中、またはスタンバイ状態で一定周期毎にリフレッシ
ュを実行することが考えられる。これらのリフレッシュ
タイミングはすべて実行するようにしても良いが、いず
れかひとつあるいは幾つかを実行するようにしても良
い。
On the other hand, as a measure against the decrease in the threshold value due to the retention, it is conceivable to execute the refresh in the middle of the dummy cycle when the power is turned on or in the standby state at regular intervals. All of these refresh timings may be executed, or any one or some of them may be executed.

【0073】なお、上記に説明したリフレッシュ動作は
多値フラッシュメモリに限定されるものではなく、フラ
ッシュメモリの電源電圧が今後低電圧化に移行すると、
通常のフラッシュメモリでも、しきい値のばらつきの拡
大は無視し得なくなるのであって、フラッシュメモリの
低電源電圧化対策に有効な機能である。
The refresh operation described above is not limited to the multi-value flash memory, and if the power supply voltage of the flash memory shifts to a lower voltage in the future,
Even in a normal flash memory, the increase in threshold variation cannot be ignored, and this is an effective function for reducing the power supply voltage of the flash memory.

【0074】図20には、上記メモリアレイ12および
センスラッチ回路13の構成例が示されている。メモリ
アレイ12は、ワード線と直交する方向に配設され選択
メモリセルの読出し信号が出力されるビット線BLと平
行に配設された共通ドレイン線DLと、共通ソース線S
Lとの間に、複数(例えば一括消去可能な128本のワ
ード線に対応して128個)のメモリセルMCが並列に
接続されたAND型とされている。共通ドレイン線DL
はスイッチMOSFET Q1を介して対応するビット
線BLに接続可能にされ、また共通ソース線SLはスイ
ッチMOSFET Q2を介して接地点に接続可能にさ
れている。これらのスイッチMOSFET Q1,Q2
のゲート制御信号は、Xアドレス信号とリード/ライト
制御信号に基づいて形成され、データ読出し時(ベリフ
ァイ時を含む)に、Vcc(3.3V)のような電位に
されることで、スイッチMOSFET Q1,Q2はオ
ン状態とされ、オン状態のメモリセルを通してビット線
を放電する。一方、データ書込み時には、ビット線の書
き込み電圧(5V)をメモリセルのドレインに伝えるた
め、スイッチMOSFET Q1のゲート制御信号は7
Vのような電位にされ、Q1がオンされる。このとき共
通ソース線SL側のスイッチMOSFETQ2はオフ状
態にされる。
FIG. 20 shows a configuration example of the memory array 12 and the sense latch circuit 13. The memory array 12 has a common drain line DL and a common source line S, which are arranged in a direction orthogonal to the word lines and arranged in parallel with the bit lines BL from which the read signal of the selected memory cell is output.
A plurality of (for example, 128 memory cells MC corresponding to 128 word lines that can be collectively erased) memory cells MC are connected in parallel with L and are of an AND type. Common drain line DL
Can be connected to the corresponding bit line BL via the switch MOSFET Q1, and the common source line SL can be connected to the ground point via the switch MOSFET Q2. These switch MOSFETs Q1, Q2
Is formed based on the X address signal and the read / write control signal, and is set to a potential such as Vcc (3.3 V) at the time of data read (including verify), thereby the switch MOSFET Q1 and Q2 are turned on, and the bit line is discharged through the memory cell in the on state. On the other hand, at the time of data writing, since the write voltage (5V) of the bit line is transmitted to the drain of the memory cell, the gate control signal of the switch MOSFET Q1 is 7
The potential is set to V and Q1 is turned on. At this time, the switch MOSFET Q2 on the common source line SL side is turned off.

【0075】センスラッチ回路13は、各メモリ列に対
応して設けられ左右のメモリアレイのビット線間の電位
差を増幅するCMOS差動型センスアンプSAにより構
成されている。読み出しに先立って選択側のメモリアレ
イ(図では左側)のビット線はプリチャージMOS(S
W21)により1Vのような電位にプリチャージされ、
反対側のメモリアレイ内のビット線はプリチャージMO
S(SW22)によって0.5Vのような電位にプリチ
ャージされる。
The sense latch circuit 13 is formed of a CMOS differential sense amplifier SA which is provided corresponding to each memory column and amplifies the potential difference between the bit lines of the left and right memory arrays. Prior to reading, the bit lines of the memory array on the selected side (left side in the figure) are precharge MOS (S
W21) precharges to a potential like 1V,
The bit lines in the memory array on the opposite side are precharged MO
It is precharged to a potential such as 0.5V by S (SW22).

【0076】かかるプリチャージ状態でワード線WLが
読み出しレベルにされたとき、選択されたメモリセルが
高いしきい値を有しているとビット線は1.0Vを維持
するが、選択メモリセルが低いしきい値を有していると
電流が流れてビット線の電荷が引き抜かれてビット線は
0.2Vのような電位になる。この1.0Vまたは0.
2Vと反対側のビット線の電位0.5Vとの電位差をセ
ンスアンプSAが検出して増幅することで、読み出しデ
ータがセンスアンプSAに保持される。
When the word line WL is set to the read level in such a precharge state, if the selected memory cell has a high threshold value, the bit line maintains 1.0 V, but the selected memory cell is If it has a low threshold value, a current flows, the charge of the bit line is extracted, and the potential of the bit line becomes 0.2V. This 1.0V or 0.
The sense amplifier SA detects and amplifies the potential difference between 2 V and the potential of the bit line on the opposite side, 0.5 V, and the read data is held in the sense amplifier SA.

【0077】上記実施例においては、前述したように、
書き込みを行なうメモリセルが接続されたビット線に対
応したセンスラッチ(センスアンプ)に“1”をセット
しておいてワード線に書き込みパルス(−10V)を印
加し、その後書き込みレベルに応じたベリファイ電圧
(1回目は約3.5V)をワード線に設定して、書き込
みパルスが印加されたメモリセルの読み出しを行なう。
そして、書き込み不足のメモリセルからはビット線に読
み出しデータとして“1”が読み出されるので、読み出
されたデータを見て書き込み終了か書き込み不足か判定
し、書き込みが終了したビットのセンスラッチ(センス
アンプ)のデータを“0”に反転させるようにしてい
る。つまり書き込み不足のメモリセルに対応したセンス
ラッチ(センスアンプ)にはデータとして“1”を残し
ておき、“1”の立っているビットに対応する書き込み
不足のメモリセルに対して再び書き込みパルスを印加す
るようにしている。
In the above embodiment, as described above,
"1" is set in the sense latch (sense amplifier) corresponding to the bit line to which the memory cell to be written is connected, a write pulse (-10 V) is applied to the word line, and then the verify operation according to the write level is performed. The voltage (about 3.5 V for the first time) is set to the word line to read the memory cell to which the write pulse is applied.
Then, since "1" is read as read data from the memory cell in which writing is insufficient to the bit line, it is determined whether writing is completed or insufficient by seeing the read data, and the sense latch (sense The data of the amplifier) is inverted to "0". In other words, “1” is left as data in the sense latch (sense amplifier) corresponding to the memory cell in which the write is insufficient, and the write pulse is again applied to the memory cell in which the write is insufficient corresponding to the bit in which “1” is set. I am trying to apply.

【0078】また、リフレッシュ動作においてもセンス
ラッチに読み出されたデータを反転し、ベリファイを行
なって、“1”の立っているビットに対応するメモリセ
ルに対して書き込みパルスを印加するようにしている。
Also in the refresh operation, the data read to the sense latch is inverted and verified to apply the write pulse to the memory cell corresponding to the bit in which "1" is set. There is.

【0079】図20のセンスラッチ回路においては、上
記のような書き込みの際における書き込み終了のメモリ
セルに対応したセンスアンプのラッチデータの反転およ
び書き込みパルスを印加すべきメモリセルの絞り込みを
容易に行なえるようにするため、センスアンプとメモリ
アレイとの間に4個のスイッチSW11,SW12,S
W13,SW14からなる反転制御回路30が設ける等
の工夫がなされている。以下、このセンスラッチ回路の
作用について説明する。なお、各ビット線BL上に設け
られているスイッチSW21,SW22はビット線プリ
チャージ用のスイッチであり、これらは上記スイッチS
W11〜SW14と共にMOSFETにより構成され
る。
In the sense latch circuit of FIG. 20, it is possible to easily invert the latch data of the sense amplifier corresponding to the memory cell for which the writing is completed and to narrow down the memory cells to which the write pulse is applied in the above-described writing. In order to do so, four switches SW11, SW12, S are provided between the sense amplifier and the memory array.
The device is devised such that an inversion control circuit 30 including W13 and SW14 is provided. The operation of this sense latch circuit will be described below. The switches SW21 and SW22 provided on each bit line BL are switches for precharging the bit line.
It is composed of a MOSFET together with W11 to SW14.

【0080】データ読み出しに際しては、先ずスイッチ
SW13をオフさせて図20に示すように、ビット線B
LとセンスアンプSAとを切り離した状態で、スイッチ
SW21,SW22をオンさせて選択側のビット線BL
を1.0Vのようなプリチャージレベルに充電する。こ
のとき非選択側のビット線は0.5Vのようなレベルに
充電する。また、センスアンプSAはスイッチSW14
をオンさせてリセット状態にすると共に、0.5Vのよ
うな電位を与えておく。さらに、このときスイッチMO
SFET Q1,Q2のゲートにVccのような電圧を
与えて、Q1,Q2をオン状態にさせる。
At the time of data reading, first, the switch SW13 is turned off to set the bit line B as shown in FIG.
With the L and the sense amplifier SA separated, the switches SW21 and SW22 are turned on to select the bit line BL on the selected side.
To a precharge level such as 1.0V. At this time, the bit line on the non-selected side is charged to a level such as 0.5V. The sense amplifier SA is a switch SW14.
Is turned on to enter the reset state, and a potential such as 0.5 V is applied. Furthermore, at this time, switch MO
A voltage such as Vcc is applied to the gates of the SFETs Q1 and Q2 to turn on Q1 and Q2.

【0081】それから、メモリアレイ12内のいずれか
一つのワード線WLを3.7Vのような選択レベルに設
定する。すると、しきい値がワード線選択レベルよりも
低いメモリセル(例えば図17のセルA,B)はオン状
態にされ、当該セルが接続されているビット線BLは、
オン状態のメモリセルを通して共通ソース線SLに向か
って電流が流れることによって0.2Vのようなレベル
にディスチャージされる。一方、しきい値がワード線選
択レベルよりも高いメモリセル(例えば図17のセル
C)はオフ状態にされ、当該セルが接続されているビッ
ト線BLは1.0Vのプリチャージレベルを維持する。
Then, one of the word lines WL in the memory array 12 is set to a selection level such as 3.7V. Then, the memory cell whose threshold value is lower than the word line selection level (for example, cells A and B in FIG. 17) is turned on, and the bit line BL to which the cell is connected is
A current flows toward the common source line SL through the memory cells in the ON state, and is discharged to a level such as 0.2V. On the other hand, a memory cell whose threshold value is higher than the word line selection level (for example, cell C in FIG. 17) is turned off, and the bit line BL to which the cell is connected maintains the precharge level of 1.0V. .

【0082】次に、スイッチSW14をオフさせてセン
スアンプSAのリセット状態を解除して活性化させると
共に、ビット線BL上のスイッチSW13をオンさせて
ビット線BLとセンスアンプSAとを接続する。そし
て、センスアンプSAのP−MOS側に電源電圧Vcc
を、またN−MOS側に接地電位(0V)を供給する。
それからセンスアンプSAがビット線BL,BL*の電
位差を充分増幅した後、ビット線BL上のスイッチSW
13をオフする。これによって、センスアンプSAは選
択側と非選択側のビット線のレベル差を増幅してデータ
を保持した状態となる。
Next, the switch SW14 is turned off to release and activate the reset state of the sense amplifier SA, and the switch SW13 on the bit line BL is turned on to connect the bit line BL and the sense amplifier SA. The power supply voltage Vcc is applied to the P-MOS side of the sense amplifier SA.
And a ground potential (0V) to the N-MOS side.
Then, after the sense amplifier SA sufficiently amplifies the potential difference between the bit lines BL and BL *, the switch SW on the bit line BL
Turn off 13. As a result, the sense amplifier SA is in a state of holding the data by amplifying the level difference between the bit lines on the selected side and the non-selected side.

【0083】センスアンプSAのラッチデータを反転さ
せる場合には、スイッチSW13をオフさせて、図21
に示すように、ビット線BLとセンスアンプSAとを切
り離した状態で、スイッチSW21,SW22をオンさ
せて選択側および非選択側のビット線BLをVcc−V
tn(例えば3.3V−0.6V=2.7V)のような
レベルにプリチャージする。それから、上記スイッチS
W21,SW22をオフしかつスイッチSW11をオン
させる。すると、センスアンプSAに保持されているデ
ータに応じて、データが“1”ならスイッチSW12が
オンされて、当該ビット線BLはビット線反転レベル
(0V)にディスチャージされる。一方、センスアンプ
SAに保持されているデータが“0”ならスイッチSW
12がオフ状態されるため、当該ビット線BLはVcc
レベルを維持する。つまり、センスアンプSAの保持デ
ータの反転レベルが対応するビット線BLにそれぞれ出
現する。
When inverting the latch data of the sense amplifier SA, the switch SW13 is turned off, and the switch SW13 shown in FIG.
As shown in, the switches SW21 and SW22 are turned on in the state where the bit line BL and the sense amplifier SA are separated from each other, and the bit lines BL on the selected side and the non-selected side are set to Vcc-V.
Precharge to a level such as tn (for example, 3.3V-0.6V = 2.7V). Then, the switch S
W21 and SW22 are turned off and the switch SW11 is turned on. Then, depending on the data held in the sense amplifier SA, if the data is "1", the switch SW12 is turned on, and the bit line BL is discharged to the bit line inversion level (0V). On the other hand, if the data held in the sense amplifier SA is “0”, the switch SW
Since 12 is turned off, the bit line BL is Vcc.
Maintain the level. That is, the inversion level of the data held in the sense amplifier SA appears on the corresponding bit line BL.

【0084】ここで、スイッチSW14を一旦オンさせ
てセンスアンプSAをリセットさせた後、スイッチSW
14をオフさせビット線BL上のスイッチSW13をオ
ンさせてビット線BLとセンスアンプSAとを接続す
る。この間、センスアンプSAのP−MOS側およびN
−MOS側の電源電圧は0.5Vに設定しておく。それ
から、センスアンプSAのP−MOS側に電源電圧Vc
cを、またN−MOS側に接地電位(0V)を供給する
とともに、ビット線BL上のスイッチSW13をオフす
る。これによって、センスアンプSAは、図22に示す
ように、前記反転データ保持状態のビット線のレベルに
応じたデータを保持した状態となる。すなわち、図17
のセルAおよびBに対応したセンスアンプはハイレベル
“1”を保持した状態に、またセルCに対応したセンス
アンプはロウレベル“0”を保持した状態となる。いわ
ゆる書き込みベリファイと同じ動作である。従って、ビ
ット線プリチャージは、センスラッチが“H”の所のみ
行なわなければならない。そこで、スイッチSW11を
オンし、ビット線プリチャージ電圧(1)を1Vにする
ことで、ビット線BL0,BL1のみ1Vとなる(BL
2は前もって0Vにリセットしておく)。
Here, after the switch SW14 is once turned on to reset the sense amplifier SA, the switch SW14 is turned on.
14 is turned off and the switch SW13 on the bit line BL is turned on to connect the bit line BL and the sense amplifier SA. During this period, the P-MOS side of the sense amplifier SA and N
The power supply voltage on the -MOS side is set to 0.5V. Then, the power supply voltage Vc is applied to the P-MOS side of the sense amplifier SA.
c and the ground potential (0 V) are supplied to the N-MOS side, and the switch SW13 on the bit line BL is turned off. As a result, the sense amplifier SA is in a state of holding data according to the level of the bit line in the inverted data holding state, as shown in FIG. That is, in FIG.
The sense amplifiers corresponding to the cells A and B are in the state of holding the high level "1", and the sense amplifiers corresponding to the cell C are in the state of holding the low level "0". The operation is the same as so-called write verify. Therefore, the bit line precharge must be performed only when the sense latch is "H". Therefore, by turning on the switch SW11 and setting the bit line precharge voltage (1) to 1V, only the bit lines BL0 and BL1 are set to 1V (BL
2 is reset to 0V in advance).

【0085】次に、ビット線BL上のスイッチSW13
をオフしたままスイッチSW21,SW22をオンさせ
て、選択側のビット線BLを1.0Vのようなプリチャ
ージレベルに、また非選択側のビット線は0.5Vのよ
うなレベルに充電する。その後、選択ワード線に先の読
み出しレベル(3.7V)よりも若干低い3.5Vのよ
うなベリファイ電圧を印加する。すると、しきい値がワ
ード線選択レベルよりも低いメモリセル(例えば図17
のセルA)はオン状態にされ、当該セルが接続されてい
るビット線BLは0.2Vのようなレベルにディスチャ
ージされる。一方、しきい値がワード線選択レベルより
も高いメモリセル(例えば図17のセルB)はオフ状態
にされ、当該セルが接続されているビット線BLはプリ
チャージレベル1Vを維持する。また、このとき最も高
いしきい値を有するデータ“11”に相当するメモリセ
ル(図17のセルC)が接続されたビット線はもともと
ロウレベルすなわち“0”を保持した状態にあるため、
ワード線が選択レベルにされたときにオフ状態であって
もロウレベルである(図23)。
Next, the switch SW13 on the bit line BL
While the switch is off, the switches SW21 and SW22 are turned on to charge the bit line BL on the selected side to a precharge level such as 1.0V and the bit line on the non-selected side to a level such as 0.5V. After that, a verify voltage such as 3.5 V, which is slightly lower than the previous read level (3.7 V), is applied to the selected word line. Then, a memory cell whose threshold value is lower than the word line selection level (for example, in FIG.
Cell A) is turned on, and the bit line BL to which the cell is connected is discharged to a level such as 0.2V. On the other hand, a memory cell whose threshold value is higher than the word line selection level (for example, cell B in FIG. 17) is turned off, and the bit line BL to which the cell is connected maintains the precharge level 1V. Further, at this time, since the bit line to which the memory cell (cell C in FIG. 17) corresponding to the data “11” having the highest threshold value is originally held in the low level, that is, “0”,
When the word line is set to the selection level, it is at the low level even in the off state (FIG. 23).

【0086】従って、この状態でセンスラッチをリセッ
トした後、ビット線BL上のスイッチSW13をオンさ
せると、データ“11”に相当するメモリセル(図17
のセルC)が接続されたビット線に対応するセンスアン
プおよびワード線選択レベルよりも低いしきい値のメモ
リセル(図17のセルA)が接続されたビット線に対応
するセンスアンプはロウレベル“0”を保持し、ワード
線選択レベルよりも高いしきい値のメモリセル(図17
のセルB)が接続されたビット線に対応するセンスアン
プはハイレベル“1”を保持することとなる。本実施例
ではこのセンスアンプの保持データを使用して、書き込
み動作に移行して選択ワード線に書き込みパルス(−1
0V)を印加することでセンスアンプの保持データが
“1”に対応するメモリセルのしきい値を下げるように
している。
Therefore, when the switch SW13 on the bit line BL is turned on after resetting the sense latch in this state, the memory cell corresponding to the data "11" (see FIG. 17).
Cell C) is connected to the bit line connected to the bit line and the sense amplifier corresponding to the bit line connected to the bit line connected to the memory cell (cell A in FIG. 17) having a threshold value lower than the word line selection level. 0 "is held and a memory cell having a threshold value higher than the word line selection level (see FIG.
Cell B) is connected to the bit line corresponding to the bit line and holds the high level "1". In the present embodiment, the data held in the sense amplifier is used to shift to the write operation and write pulse (-1
By applying 0 V), the threshold value of the memory cell corresponding to the data held in the sense amplifier corresponding to "1" is lowered.

【0087】書き込みパルス印加後、再びワード線を選
択レベルに設定して読み出しを行なうと、しきい値がワ
ード線ベリファイレベルよりも低くなったメモリセルの
ビット線のレベルはロウレベルすなわち“0”に変わ
り、書き込み不足のメモリセルが接続されたビット線は
ハイレベル“1”を維持する。従って、これをセンスア
ンプでラッチして再び書き込みを行なうことでセンスラ
ッチの保持データが“1”に対応するメモリセルのみし
きい値を下げ、しきい値の分布形状を急峻にすることが
できる。センスアンプSAの保持データは、Yデコーダ
15の出力信号によってオン、オフされるいわゆるカラ
ムスイッチおよび共通I/O線を経て前述のオール判定
回路20に供給され、オール“0”になった否か判定さ
れる。そして、オール“0”になるとデータ“10”の
メモリセルに対するリフレッシュを”終了し、データ
“01”,“00”のメモリセルに対するリフレッシュ
を行う。
After the application of the write pulse, when the word line is set to the selection level again and reading is performed, the bit line level of the memory cell whose threshold value becomes lower than the word line verify level becomes low level, that is, "0". In contrast, the bit line connected to the memory cell which is insufficiently written maintains the high level "1". Therefore, by latching this with a sense amplifier and writing again, only the memory cell corresponding to the data held in the sense latch is "1", the threshold value can be lowered and the distribution shape of the threshold value can be made steep. . The data held in the sense amplifier SA is supplied to the all determination circuit 20 described above through a so-called column switch and common I / O lines that are turned on and off by the output signal of the Y decoder 15, and whether all the data becomes "0". To be judged. Then, when all become "0", the refresh of the memory cell of the data "10" is completed, and the refresh of the memory cells of the data "01" and "00" is performed.

【0088】なお、前述した書き込みモードにおける書
き込み不足のメモリセルに対する再書き込み動作は、リ
フレッシュ動作の際のセンスラッチ回路13による上記
書き込み動作と同一である。
The rewriting operation for the insufficiently written memory cells in the above-mentioned writing mode is the same as the above writing operation by the sense latch circuit 13 in the refresh operation.

【0089】以上説明したように、上記実施例において
は、データ書き込み時には複数ビットのデータをデータ
変換論理回路によりそのビットの組合せに応じたデータ
(多値データ)に変換して、変換されたデータをメモリ
アレイのビット線に接続されたラッチ回路に順次転送
し、該ラッチ回路に保持されたデータに応じて書き込み
パルスを生成して選択状態の記憶素子に印加すること
で、多値データに対応したしきい値を有する状態にさせ
るとともに、データ読み出し時には読み出し電圧をそれ
ぞれのしきい値の中間に変化させて記憶素子の状態を読
み出して多値データを記憶するレジスタに転送させて保
持させ、該レジスタに記憶された多値データに基づいて
逆データ変換論理回路により元のデータを復元させるよ
うにしたので、メモリアレイの周辺回路の規模を比較的
小さく押さえることができるとともに、書込み動作にお
いては、ワード線のベリファイ電圧値を消去のためのワ
ード線電圧に近い側から遠ざかる方向に所定の値だけ順
次変更することにより、書込みパルス総数すなわち書込
み時間を、ベリファイ電圧をランダムに設定する多値フ
ラッシュメモリの方式と比べて小さくすることができ、
短時間での書込み動作が実現できるという効果がある。
As described above, in the above embodiment, the data conversion logic circuit converts the data of a plurality of bits into the data (multivalued data) corresponding to the combination of the bits at the time of writing the data, and the converted data. Is sequentially transferred to the latch circuit connected to the bit line of the memory array, a write pulse is generated according to the data held in the latch circuit, and the write pulse is applied to the memory element in the selected state, thereby supporting multi-valued data. In addition, the read voltage is changed to an intermediate value between the respective threshold values when reading data, the state of the storage element is read, transferred to a register for storing multi-valued data, and held. The original data is restored by the inverse data conversion logic circuit based on the multi-valued data stored in the register. The size of the peripheral circuit of the ray can be kept relatively small, and in the write operation, the verify voltage value of the word line is sequentially changed by a predetermined value in the direction away from the side close to the word line voltage for erasing. This makes it possible to reduce the total number of write pulses, that is, the write time, as compared with the multi-value flash memory method in which the verify voltage is set randomly,
There is an effect that the write operation can be realized in a short time.

【0090】また、メモリアレイ内の記憶素子に対して
弱い消去動作を実行した後、ワード線を読み出しレベル
よりも低くかつベリファイレベルよりも高いしきい値を
有する記憶素子を検出して該記憶素子のしきい値がベリ
ファイ電圧よりも低い値になるように書込みを実行する
ことで、各入力データに対応して書き込まれた記憶素子
のしきい値電圧のばらつき分布形状の広がりを狭くする
ようにしたので、ディスターブやリテンション等により
広がった記憶素子のしきい値電圧のばらつき分布形状を
書込み完了直後とほぼ同等の急峻な形状に戻すことがで
きるという効果がある。
In addition, after performing a weak erase operation on a storage element in the memory array, a storage element having a threshold value of the word line lower than the read level and higher than the verify level is detected to detect the storage element. Writing is performed so that the threshold value of is lower than the verify voltage to narrow the spread of the variation distribution shape of the threshold voltage of the memory element written corresponding to each input data. Therefore, there is an effect that it is possible to return the variation distribution shape of the threshold voltage of the storage element, which is spread due to the disturbance or the retention, to the steep shape almost equal to that immediately after the completion of writing.

【0091】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、一つのメモリセルのしきい値を4段階に
設定して4値のデータを記憶させるようにしているが、
しきい値は3段階あるいは5段階以上に設定することも
可能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in the above embodiment, the threshold value of one memory cell is set in four steps to store four-valued data.
The threshold value can be set in three steps or five steps or more.

【0092】また、実施例では、リフレッシュ時の読み
出しデータの反転、書き込み対象のメモリセルの絞り込
み等をセンスラッチ回路のみを用いて行なえるように構
成したが、読み出しデータを保持するレジスタやその内
容を反転する等の論理演算を行なって書き込み対象のメ
モリセルの絞り込みを行なう論理回路を設けるようにし
ても良い。
In the embodiment, the read data is inverted at the time of refreshing, the memory cells to be written are narrowed down, etc. by using only the sense latch circuit. It is also possible to provide a logic circuit that narrows down the memory cells to be written by performing a logical operation such as inverting.

【0093】さらに、実施例では2ビットデータを4値
データに変換する方式およびその逆変換として図1
(2)に示すような3種類の演算を行なっているが、論
理演算は図1に示すものに限定されず、結果として
“1”の立っているビットの個数の異なるデータが得ら
れるものであればよい。また、データ逆変換のための演
算も図2のものに限定されず、元の2ビットデータを復
元できるものであればどのような演算であっても良いし
演算の種類も1つでなく2以上であっても良い。
Further, in the embodiment, as a method of converting 2-bit data into 4-value data and its inverse conversion, FIG.
Although three types of operations as shown in (2) are performed, the logical operation is not limited to that shown in FIG. 1, and as a result, data having different numbers of bits with "1" s can be obtained. I wish I had it. Further, the operation for the data inverse conversion is not limited to that shown in FIG. 2, and any operation may be used as long as it can restore the original 2-bit data, and the number of operations is not one but two. It may be more.

【0094】各メモリセルに対する書き込み方式も実施
例のように、一旦消去を行なってしきい値を高くした後
に書き込みパルスでしきい値を下げる方式に限定され
ず、書き込みパルスでしきい値を高くする方式等であっ
ても良い。また、実施例では、データ“1”を保持する
センスラッチに対応するメモリセルに書き込みを行なっ
てしきい値を変化させているが、データ“0”を保持す
るセンスラッチに対応するメモリセルに書き込みを行な
ってしきい値を変化させるようにしても良い。
The method of writing to each memory cell is not limited to the method of erasing once to raise the threshold value and then lowering the threshold value by the write pulse as in the embodiment, but the threshold value is raised by the write pulse. It is also possible to adopt a method of doing so. Further, in the embodiment, the threshold voltage is changed by writing to the memory cell corresponding to the sense latch holding the data “1”, but the memory cell corresponding to the sense latch holding the data “0” is changed. The threshold value may be changed by writing.

【0095】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である一括消
去型フラッシュメモリに適用した場合について説明した
が、この発明はそれに限定されるものでなく、FAMO
Sを記憶素子とする不揮発性記憶装置一般さらには複数
のしきい値を有するメモリセルを備えた半導体記憶装置
に広く利用することができる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the batch erasing type flash memory which is the field of application which is the background has been described, but the present invention is not limited to this. FAMO
The present invention can be widely used for general nonvolatile memory devices having S as a memory element and further for semiconductor memory devices including memory cells having a plurality of threshold values.

【0096】[0096]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
The effects obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0097】すなわち、本発明によれば、バイナリデー
タを多値データに変換してメモリセルに記憶するように
構成されることにより、メモリアレイの回路規模を比較
的小さく押さえることができるとともに、記憶されるべ
きバイナリデータがシリアルに供給される第1の外部端
子を備えているため、バイナリデータをパラレルに供給
する場合に比べて外部端子数を減らすことができる。
That is, according to the present invention, since the binary data is converted into multi-valued data and stored in the memory cell, the circuit size of the memory array can be kept relatively small, and the memory array can be stored. Since the first external terminal for serially supplying the binary data to be processed is provided, the number of external terminals can be reduced as compared with the case of supplying the binary data in parallel.

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

【図1】この発明に係る1メモリセルに書き込まれる/
読み出される2ビットデータを各メモリセルに物理的に
書込み/読み出されるレベルである4値データに変換す
る演算の一実施例を示す説明図である。
FIG. 1 is written in one memory cell according to the present invention /
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an operation for converting 2-bit data to be read into 4-value data which is a level to be physically written / read in each memory cell.

【図2】データ変換論理回路により変換された4値デー
タを元の2ビットデータに逆変換する演算の一実施例を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an operation for inversely converting 4-value data converted by a data conversion logic circuit into original 2-bit data.

【図3】上記4値データとメモリセルのしきい値との関
係を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between the 4-level data and a threshold value of a memory cell.

【図4】本発明に係る多値フラッシュメモリの一実施例
の概略を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of an embodiment of a multilevel flash memory according to the present invention.

【図5】実施例の多値フラッシュメモリの書込み手順を
示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a writing procedure of the multilevel flash memory according to the embodiment.

【図6】実施例の多値フラッシュメモリの書込み動作波
形を示すタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart showing a write operation waveform of the multilevel flash memory according to the embodiment.

【図7】実施例の多値フラッシュメモリの書込み方式と
他の書込み方式との違いを示す説明図動作波形を示す
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the difference between the writing method of the multilevel flash memory of the embodiment and another writing method.

【図8】実施例の多値フラッシュメモリの読出し手順を
示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a read procedure of the multilevel flash memory according to the embodiment.

【図9】実施例の多値フラッシュメモリの読出し動作波
形を示すタイミングチャートである。
FIG. 9 is a timing chart showing a read operation waveform of the multilevel flash memory according to the embodiment.

【図10】実施例の多値フラッシュメモリ全体の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of an entire multilevel flash memory according to an embodiment.

【図11】多値メモリ固有の2ビットデータと4値デー
タとの変換機能をコントローラに持たせた実施例におけ
るシステムの構成例を示すブロックである。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a system in an embodiment in which a controller is provided with a conversion function of 2-bit data and 4-value data unique to a multi-valued memory.

【図12】実施例のフラッシュメモリに使用されるメモ
リセルの構造および書き込み時の電圧状態を示す模式図
である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a structure of a memory cell used in the flash memory of the embodiment and a voltage state during writing.

【図13】実施例のフラッシュメモリに使用されるメモ
リセルの消去時の電圧状態を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a voltage state at the time of erasing a memory cell used in the flash memory of the example.

【図14】実施例のフラッシュメモリに使用されるメモ
リセルの読み出し時の電圧状態を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a voltage state at the time of reading of a memory cell used in the flash memory of the example.

【図15】内部電源発生回路と発生された電圧を選択し
てワードドライブ回路等に供給するスイッチング回路を
示した説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an internal power supply generation circuit and a switching circuit that selects a generated voltage and supplies it to a word drive circuit or the like.

【図16】ワードドライブ回路の構成例を示す回路図で
ある。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of a word drive circuit.

【図17】実施例の多値フラッシュメモリのリフレッシ
ュ方法を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a refresh method of the multilevel flash memory according to the embodiment.

【図18】実施例の多値フラッシュメモリのリフレッシ
ュ手順を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing a refresh procedure of the multilevel flash memory according to the embodiment.

【図19】リフレッシュ実行時の動作波形を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 19 is a timing chart showing operation waveforms when refresh is executed.

【図20】実施例のセンスラッチ回路の構成例を示す回
路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense latch circuit of the embodiment.

【図21】センスラッチ回路の作用を示すデータ反転開
始時の回路状態図である。
FIG. 21 is a circuit state diagram at the start of data inversion showing the operation of the sense latch circuit.

【図22】センスラッチ回路の作用を示すデータ反転終
了時の回路状態図である。
FIG. 22 is a circuit state diagram at the end of data inversion showing the operation of the sense latch circuit.

【図23】センスラッチ回路の作用を示すベリファイ時
の回路状態図である。
FIG. 23 is a circuit state diagram at the time of verification showing an operation of the sense latch circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 データ変換論理回路 12 メモリアレイ 13 センスラッチ回路 14 逆変換論理回路 REG1,REG2 レジスタ XDCR Xアドレスデコーダ WDRY ワードドライブ回路 LOGS 論理選択回路 VOLS 電圧選択回路 SA センスアンプ BL ビット線 WL ワード線 MC メモリセル A “11”データのメモリセル(しきい値約5V) B “10”データのメモリセル(しきい値約3.6
V) C “10”データのメモリセル(しきい値約3.2
V)
11 data conversion logic circuit 12 memory array 13 sense latch circuit 14 inverse conversion logic circuit REG1, REG2 register XDCR X address decoder WDRY word drive circuit LOGS logic selection circuit VOLS voltage selection circuit SA sense amplifier BL bit line WL word line MC memory cell A "11" data memory cell (threshold value about 5V) B "10" data memory cell (threshold value about 3.6V)
V) C "10" data memory cell (threshold value about 3.2)
V)

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年11月29日(2002.11.
29)
[Submission date] November 29, 2002 (2002.11.
29)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

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

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/792 H01L 27/10 434 29/78 371 Fターム(参考) 5B025 AD04 AD05 AD15 AE02 5F083 EP02 EP23 ER03 ER09 ER14 ER15 ER22 ER29 ER30 GA01 ZA21 5F101 BA01 BB05 BC02 BD36 BE02 BE05 BE07 BF05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/792 H01L 27/10 434 29/78 371 F term (reference) 5B025 AD04 AD05 AD15 AE02 5F083 EP02 EP23 ER03 ER09 ER14 ER15 ER22 ER29 ER30 GA01 ZA21 5F101 BA01 BB05 BC02 BD36 BE02 BE05 BE07 BF05

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記憶されるべきバイナリデータが、シリ
アルに供給される第1の外部端子と、 電気的にそのしきい値電圧を変えることが可能であっ
て、データをしきい値電圧の値として保持するところの
複数のメモリセルと、 上記外部端子と上記複数のメモリセルとに結合され、シ
リアルに供給された複数のバイナリデータを多値データ
に変換してメモリセルへ書き込む手段と、を含むことを
特徴とする半導体不揮発性メモリ。
1. The binary data to be stored is capable of electrically changing its threshold voltage with a first external terminal supplied serially, the data being the value of the threshold voltage. A plurality of memory cells that are held as, and a means that is coupled to the external terminals and the plurality of memory cells and that converts a plurality of serially supplied binary data into multi-valued data and writes the multi-valued data to the memory cells. A semiconductor non-volatile memory comprising:
【請求項2】 上記複数のメモリセル及び上記書き込み
手段は、1つの半導体に形成されていることを特徴とす
る請求項1の半導体不揮発性メモリ。
2. The semiconductor non-volatile memory according to claim 1, wherein the plurality of memory cells and the writing means are formed in one semiconductor.
【請求項3】 上記書き込み手段は、上記複数のバイナ
リデータを保持するバッファ手段と、 上記バッファ手段に保持されているバイナリデータを多
値データに変換する変換手段とを有することを特徴とす
る請求項1又は2の半導体不揮発性メモリ。
3. The writing means comprises a buffer means for holding the plurality of binary data, and a conversion means for converting the binary data held in the buffer means into multi-valued data. Item 1. A semiconductor nonvolatile memory according to item 1 or 2.
【請求項4】 メモリセルから読み出された多値データ
を複数のバイナリデータに変換する変換手段と、該変換
手段により変換された複数のバイナリデータがシリアル
に供給される第2の外部端子とを有することを特徴とす
る請求項1又は2の半導体不揮発性メモリ。
4. A conversion means for converting multi-valued data read from a memory cell into a plurality of binary data, and a second external terminal to which the plurality of binary data converted by the conversion means are serially supplied. The semiconductor non-volatile memory according to claim 1 or 2, further comprising:
【請求項5】 上記第1の外部端子は、上記第2の外部
端子であることを特徴とする請求項4の半導体不揮発性
メモリ。
5. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 4, wherein the first external terminal is the second external terminal.
【請求項6】 記憶されるべき複数のバイナリデータ
が、シリアルに供給される第1の外部端子と、 電気的にそのしきい値電圧を変えることが可能であっ
て、データをしきい値電圧の値として保持するところの
複数のメモリセルと、 上記複数のメモリセル内の所定のメモリセルが、それぞ
れ接続される複数のデータ線と、 上記複数のデータ線のそれぞれに接続された複数のラツ
チ回路と、 上記第1の外部端子に結合され、シリアルに供給された
複数のバイナリデータを多値データに変換する変換手段
と、 を有し、 上記所定のメモリセルから記憶されたデータを読み出す
際には、上記複数のラッチ回路に上記所定のメモリセル
からのデータがラッチされ、上記所定のメモリセルへデ
ータを書き込む際には、上記変換手段からの出力に従っ
て上記複数のラッチ回路がセットされることを特徴とす
る半導体不揮発性メモリ。
6. A plurality of binary data to be stored can change its threshold voltage electrically with a first external terminal supplied serially, and the data can be changed to a threshold voltage. A plurality of memory cells to be held as values of a plurality of data lines, a plurality of data lines to which a predetermined memory cell in the plurality of memory cells is respectively connected, and a plurality of latches connected to each of the plurality of data lines. A circuit, and a conversion unit that is coupled to the first external terminal and that converts a plurality of serially supplied binary data into multi-valued data, when reading the stored data from the predetermined memory cell. Is latched with data from the predetermined memory cell in the plurality of latch circuits, and when writing data to the predetermined memory cell, the data is output according to the output from the conversion means. A semiconductor nonvolatile memory in which a plurality of latch circuits are set.
【請求項7】 上記複数のラッチ回路に上記所定のメモ
リセルからセットされたデータは、第2の外部端子を介
してシリアルに出力されることを特徴とする請求項6の
半導体不揮発性メモリ。
7. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 6, wherein the data set in the plurality of latch circuits from the predetermined memory cell is serially output via the second external terminal.
【請求項8】 上記第1の外部端子は、上記第2の外部
端子であることを特徴とする請求項6又は7の半導体不
揮発性メモリ。
8. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 6, wherein the first external terminal is the second external terminal.
【請求項9】 上記複数のメモリセルのそれぞれは、フ
ローティングゲートとコントロールゲートとを有するこ
とを特徴とする請求項6又は7の半導体不揮発性メモ
リ。
9. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 6, wherein each of the plurality of memory cells has a floating gate and a control gate.
【請求項10】 第1のワード線と、第2のワード線
と、 上記第1のワード線に接続され、データをしきい値電圧
の値として保持するところの第1の複数の不揮発性メモ
リセルと、 上記第2のワード線に接続され、データをしきい値電圧
の値として保持するところの第2の複数の不揮発性メモ
リセルと、 上記第1のワード線と上記第2のワード線とからワード
線を選択する選択手段と、 書き込まれるべき複数のバイナリデータがシリアルに供
給される入力外部端子とを有し、ワード線を選択するこ
とにより、そのワード線に接続されている複数の不揮発
性メモリセルにデータが書き込まれる半導体不揮発性メ
モリであって、 ワード線に接続されている不揮発性メモリセルの数が、
書き込まれるべきバイナリデータの数よりも少ないこと
を特徴とする半導体不揮発性メモリ。
10. A first plurality of non-volatile memories connected to a first word line, a second word line, and the first word line for holding data as a threshold voltage value. A cell, a second plurality of non-volatile memory cells connected to the second word line and holding data as a threshold voltage value, the first word line and the second word line A selection means for selecting a word line from and a plurality of binary data to be written are serially supplied to the input external terminal. A semiconductor non-volatile memory in which data is written in the non-volatile memory cell, and the number of non-volatile memory cells connected to the word line is
A semiconductor non-volatile memory characterized by being less than the number of binary data to be written.
【請求項11】 上記第1のワード線と上記第2のワー
ド線は、1つのデコーダに接続されていることを特徴と
する請求項10の半導体不揮発性メモリ。
11. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 10, wherein the first word line and the second word line are connected to one decoder.
【請求項12】 上記複数の不揮発性メモリのそれぞれ
は、フローティングゲートとコントロールゲートとを有
することを特徴とする請求項10又は11の半導体不揮
発性メモリ。
12. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 10, wherein each of the plurality of nonvolatile memories has a floating gate and a control gate.
【請求項13】 選択されたワード線に接続されている
複数の不揮発性メモリに書き込まれたデータをシリアル
に出力する出力外部端子を有することを特徴とする請求
項12の半導体不揮発性メモリ。
13. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 12, further comprising an output external terminal that serially outputs data written in a plurality of nonvolatile memories connected to the selected word line.
【請求項14】 上記入力外部端子と上記出力外部端子
とは同じ外部端子であることを特徴とする請求項13の
半導体不揮発性メモリ。
14. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 13, wherein the input external terminal and the output external terminal are the same external terminal.
【請求項15】 選択されたワード線に接続されている
不揮発性メモリセルの数と同数のラッチ回路を有し、デ
ータを不揮発性メモリセルに書き込む際には、書き込ま
れるべきデータに従って該ラッチ回路がセットされ、不
揮発性メモリセルに書き込まれたデータを出力する際に
は、不揮発性メモリセルに書き込まれたデータに従って
該ラツチ回路がセットされることを特徴とする請求項1
3の半導体不揮発性メモリ。
15. A latch circuit having the same number as the number of non-volatile memory cells connected to a selected word line, and when writing data to the non-volatile memory cell, the latch circuit is according to the data to be written. Is set and the latch circuit is set according to the data written in the non-volatile memory cell when outputting the data written in the non-volatile memory cell.
3. Semiconductor non-volatile memory.
【請求項16】 上記複数のメモリセルのそれぞれは、
フローティングゲートとコントロールゲートとを有する
ことを特徴とする請求項2の半導体不揮発性メモリ。
16. Each of the plurality of memory cells comprises:
The semiconductor nonvolatile memory according to claim 2, further comprising a floating gate and a control gate.
JP2002319822A 2002-11-01 2002-11-01 Semiconductor nonvolatile memory Withdrawn JP2003196990A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002319822A JP2003196990A (en) 2002-11-01 2002-11-01 Semiconductor nonvolatile memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002319822A JP2003196990A (en) 2002-11-01 2002-11-01 Semiconductor nonvolatile memory

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10182307A Division JPH1173789A (en) 1998-06-29 1998-06-29 Semiconductor non-volatile memory

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004113844A Division JP3916081B2 (en) 2004-04-08 2004-04-08 Nonvolatile memory device
JP2004113845A Division JP3916082B2 (en) 2004-04-08 2004-04-08 Nonvolatile memory device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003196990A true JP2003196990A (en) 2003-07-11
JP2003196990A5 JP2003196990A5 (en) 2005-03-17

Family

ID=27606755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002319822A Withdrawn JP2003196990A (en) 2002-11-01 2002-11-01 Semiconductor nonvolatile memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003196990A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011070768A (en) * 2011-01-12 2011-04-07 Renesas Electronics Corp Writing method for nonvolatile semiconductor memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011070768A (en) * 2011-01-12 2011-04-07 Renesas Electronics Corp Writing method for nonvolatile semiconductor memory device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4987904B2 (en) Non-volatile memory
JP2923643B2 (en) Recording method of multi-valued memory and semiconductor memory device
JP3800466B2 (en) Semiconductor memory device
JP4739940B2 (en) Non-volatile memory
JP3916082B2 (en) Nonvolatile memory device
JP2844393B2 (en) Refresh method for nonvolatile storage device
JP3916081B2 (en) Nonvolatile memory device
JP5179612B6 (en) Nonvolatile memory device
JP2003196990A (en) Semiconductor nonvolatile memory
JPH1173789A (en) Semiconductor non-volatile memory

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051114

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060413

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060614