JP2007250090A - Automatic replacement method for defective cell in nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Automatic replacement method for defective cell in nonvolatile semiconductor memory device Download PDF

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Takahiro Suzuki
孝洋 鈴木
Shinya Fujisawa
慎也 藤澤
Shoichiro Hashimoto
正一郎 橋本
Yasuhiko Honda
泰彦 本多
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic replacement method for a defective cell in a nonvolatile semiconductor memory device by which even when a defective cell occurs when data in use by a user are erased, the defective cell can be automatically replaced with a redundant cell by the device itself. <P>SOLUTION: The automatic replacement method for the defective cell in the nonvolatile semiconductor memory device includes: steps (S17 and S18) in which replacement permitting information showing that an unused redundant cell is used for replacement and a replacement address being the address of a memory cell showing that the memory cell has been replaced with the unused redundant cell, are written on a volatile memory corresponding to the unused redundant cell; and steps (S16-2 and S18-2) in which when memory cells other than the above memory cell are desired to read out during the period of the steps (S17 and S18), the read of the unused redundant cell is inhibited. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、不良セルを置き換えるための冗長セルを備えた不揮発性半導体記憶装置の不良セル自動置き換え方法に関するものであり、特にデータ消去時に発覚した不良セルを冗長セルに置き換えるための不揮発性半導体記憶装置の不良セル自動置き換え方法に関するものである。   The present invention relates to a method for automatically replacing a defective cell in a nonvolatile semiconductor memory device having a redundant cell for replacing a defective cell, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory for replacing a defective cell detected at the time of data erasure with a redundant cell. The present invention relates to a method for automatically replacing defective cells in an apparatus.

フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体記憶装置においては、メモリ容量の大容量化に伴い、歩留まり向上の施策として、不良セルを置き換えるための冗長セルを搭載するのが一般的である。   In a nonvolatile semiconductor memory device typified by a flash memory, a redundant cell for replacing a defective cell is generally mounted as a measure for improving the yield as the memory capacity increases.

不揮発性半導体記憶装置に搭載する冗長セルのタイプとしては、ビット線単位の不良を救済するカラムリダンダンシー、ワード線単位の不良を救済するローリダンダンシー、及びブロック単位の不良を救済するブロックリダンダンシーの3つが一般的である。これらのタイプ及びその個数は、プロセス、故障モード、チップサイズ、及び救済率等さまざまな観点から決定される。   There are three types of redundant cells mounted in a nonvolatile semiconductor memory device: column redundancy that relieves defects in bit lines, row redundancy that relieves defects in word lines, and block redundancy that relieves defects in blocks. It is common. These types and their numbers are determined from various viewpoints such as process, failure mode, chip size, and repair rate.

一般には、出荷前のスクリーニングによって不良セルを見つけて、冗長セルに置き換えて不良率を低下させているが、これには多大なテスト時間が必要であり膨大なテストコストが生ずる。冗長セルの使用率は、試作して間もない時期が一番多く、プロセスが安定する量産時期になると比較的少なく使用率も低いレベルで安定する。   In general, defective cells are found by screening before shipment and replaced with redundant cells to reduce the defective rate. However, this requires a lot of test time and enormous test costs. The usage rate of the redundant cell is most often shortly after the trial production, and is relatively low at the time of mass production when the process is stable, and the usage rate is stabilized at a low level.

また、市場への出荷後も、ユーザー使用時に書き込みや消去の回数が多くなるとフラッシュセルの諸特性が悪化し、使用できない不良セルが出現する。ユーザー使用時のデータの書換えによる不良は、数十〜数百ppmオーダーで存在している。   Even after shipment to the market, if the number of times of writing and erasing increases during user use, various characteristics of the flash cell deteriorate, and defective cells that cannot be used appear. Defects due to rewriting of data during user use exist on the order of tens to hundreds of ppm.

その結果、ユーザー使用時に不揮発性半導体記憶装置(チップ)内に使用可能な冗長セルが存在するにも関わらず、不良品となってしまうケースが多々ある。   As a result, there are many cases where a defective product is used even though there are redundant cells that can be used in the nonvolatile semiconductor memory device (chip) when used by the user.

上で述べた技術に関連して、不良アドレスを自動的に特定し、不良アドレスの不良内容がロウ不良、カラム不良、ビット不良のいずれであるかを自動的に認識して冗長セルへの置き換えを自動的に行い、テスト工程及びテストコストの増大を抑制するという不揮発性メモリが既に提案されている(特許文献1参照)。しかし、出荷後のユーザ使用時において不良セルを自動的に置き換える具体的な方法については示されていない。
特開2000−57795号公報
In relation to the technology described above, the defective address is automatically identified, and whether the defective content of the defective address is a row defect, a column defect, or a bit defect is automatically recognized and replaced with a redundant cell. Has already been proposed (see Patent Document 1), which automatically suppresses the increase in the test process and test cost. However, a specific method for automatically replacing a defective cell at the time of user use after shipment is not shown.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-57995

本発明は、ユーザー使用中のデータ消去時に不良セルが発生しても、装置自身がその不良セルを冗長セルに自動的に置き換えることができる不揮発性半導体記憶装置の不良セル自動置き換え方法を提供する。   The present invention provides a method for automatically replacing a defective cell in a nonvolatile semiconductor memory device, which can automatically replace a defective cell with a redundant cell even when a defective cell occurs during data erasing during user use. .

本発明の不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法の態様は、メモリセルに対する消去動作が開始してから所定時間が経過しても消去動作が完了しないとき、未使用の冗長セルが存在するか否かを検索するステップと、前記未使用の冗長セルが存在するとき、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているか否かを判定するステップと、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルに対応する揮発性メモリに、前記置き換えられた冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を書き込み、その間に前記メモリセル以外のメモリセルを読み出そうとする場合は前記置き換えられた冗長セルを読み出し禁止とするステップと、前記未使用の冗長セルに対応する揮発性メモリに、前記未使用の冗長セルが置き換えに使用されていることを示す置き換え許可情報及び前記メモリセルが前記未使用の冗長セルに置き換えられたことを示す前記メモリセルのアドレスである置換アドレスを書き込み、その間に前記メモリセル以外のメモリセルを読み出そうとする場合は前記未使用の冗長セルを読み出し禁止とするステップと、前記未使用の冗長セルに対応する不揮発性メモリに、前記置き換え許可情報及び前記置換アドレスを書き込んで、更にそれが正しく書き込まれたと判定されたとき、前記消去動作を再び開始させるステップとを具備することを特徴としている。   According to the aspect of the defective cell automatic replacement method in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, there is an unused redundant cell when the erase operation is not completed even after a predetermined time has elapsed after the erase operation on the memory cell is started. A step of determining whether or not when there is an unused redundant cell, a step of determining whether or not the memory cell has already been replaced with a redundant cell, and the memory cell has already been replaced with a redundant cell. In the volatile memory corresponding to the replaced redundant cell, replacement prohibition information indicating that the replaced redundant cell is prohibited to be replaced is written, and memory cells other than the memory cell are read during that time. If so, the step of prohibiting reading of the replaced redundant cell, and the step corresponding to the unused redundant cell are performed. Replacement permission information indicating that the unused redundant cell is used for replacement in the memory, and a replacement address which is an address of the memory cell indicating that the memory cell is replaced with the unused redundant cell In the meantime, when reading memory cells other than the memory cells, the unused redundant cells are prohibited from being read, and the non-volatile memory corresponding to the unused redundant cells is replaced with And writing the permission information and the replacement address, and re-starting the erasing operation when it is determined that it has been written correctly.

本発明の不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法の態様は、メモリセルに対する消去動作が開始してから所定時間が経過しても消去動作が完了しないとき、未使用の冗長セルが存在するか否かを検索するステップと、前記未使用の冗長セルが存在するとき、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているか否かを判定するステップと、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルが不良セルであることを示す第1のフラグ情報を書き込むステップと、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルのアドレスである第1のアドレスを第1のレジスタに記憶するステップと、中断処理の命令を受けたときに、前記第1のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップと、中断処理の命令を受け、且つ前記第1のフラグ情報が書き込まれていると判定された場合に、前記第1のアドレスの冗長セルに対応する揮発性メモリに書き込まれていて、前記第1のアドレスの冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を消去するステップとを具備することを特徴としている。   According to the aspect of the defective cell automatic replacement method in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, there is an unused redundant cell when the erase operation is not completed even after a predetermined time has elapsed after the erase operation on the memory cell is started. A step of determining whether or not when there is an unused redundant cell, a step of determining whether or not the memory cell has already been replaced with a redundant cell, and the memory cell has already been replaced with a redundant cell. A first flag information indicating that the replaced redundant cell is a defective cell, and an address of the replaced redundant cell when the memory cell has already been replaced by a redundant cell. And storing the first address in the first register and the first flag information when receiving an interrupt processing instruction A step of determining whether or not data has been written; and a volatility corresponding to the redundant cell at the first address when it is determined that the first flag information has been written, upon receiving an interrupt processing instruction And erasing replacement prohibition information indicating that the redundant cell at the first address is prohibited to be replaced.

本発明の不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法の態様は、メモリセルに対する消去動作が開始してから所定時間が経過しても消去動作が完了しないとき、未使用の冗長セルが存在するか否かを検索するステップと、前記未使用の冗長セルが存在するとき、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているか否かを判定するステップと、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルが不良セルであることを示す第1のフラグ情報を書き込むステップと、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルのアドレスである第1のアドレスを第1のレジスタに記憶するステップと、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルに対応する不揮発性メモリに前記置き換えられた冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を書き込んで、更にそれが正しく書き込まれたかどうかを判定するステップと、前記置き換え禁止情報が正しく書き込まれていると判定されたときに、前記置き換え禁止情報が正しく書き込まれたことを示す第2のフラグ情報を書き込むステップと、中断処理の命令を受けたときに、前記メモリセルを置き換えようとしていた未使用の冗長セルのアドレスである第2のアドレスを第2のレジスタに記憶するステップと、中断処理の命令を受けたときに、前記第2のアドレスを第2のレジスタに記憶するステップの後に、前記第1のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップと、中断処理の命令を受け、且つ前記第1のフラグ情報が書き込まれていると判定された場合に、前記第1のアドレスの冗長セルに対応する揮発性メモリに書き込まれていて、前記第1のアドレスの冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を消去するステップとを具備することを特徴としている。   According to the aspect of the defective cell automatic replacement method in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, there is an unused redundant cell when the erase operation is not completed even after a predetermined time has elapsed after the erase operation on the memory cell is started. A step of determining whether or not when there is an unused redundant cell, a step of determining whether or not the memory cell has already been replaced with a redundant cell, and the memory cell has already been replaced with a redundant cell. A first flag information indicating that the replaced redundant cell is a defective cell, and an address of the replaced redundant cell when the memory cell has already been replaced by a redundant cell. Storing the first address in the first register and the memory cell is already replaced by a redundant cell Writing replacement prohibition information indicating that the replaced redundant cell is prohibited to be replaced in a nonvolatile memory corresponding to the replaced redundant cell, and further determining whether or not it has been correctly written; A step of writing second flag information indicating that the replacement prohibition information has been correctly written when it is determined that the replacement prohibition information has been correctly written; A step of storing a second address, which is an address of an unused redundant cell to be replaced, in the second register, and the second address is stored in the second register when an interrupt processing instruction is received. A step of determining whether or not the first flag information has been written after the step of storing in the memory, and an interruption process When a command is received and it is determined that the first flag information has been written, the command is written in the volatile memory corresponding to the redundant cell of the first address, and the redundancy of the first address is And a step of erasing the replacement prohibition information indicating that the cell is prohibition of replacement.

本発明によれば、ユーザー使用中のデータ消去時に不良セルが発生しても、装置自身がその不良セルを冗長セルに自動的に置き換えることができる不揮発性半導体記憶装置の不良セル自動置き換え方法を提供することが可能である。   According to the present invention, there is provided a method for automatically replacing a defective cell in a nonvolatile semiconductor memory device, in which even if a defective cell occurs during data erasing during user use, the device itself can automatically replace the defective cell with a redundant cell. It is possible to provide.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, elements having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals.

本発明の実施形態では、不揮発性半導体記憶装置における消去動作において消去に失敗したブロックをブロックリダンダンシーで自動的に救済する(オートブロックリダンダンシー)。ブロックは、消去時に一括して消去を行う消去単位であり、複数のメモリセルを有する。ブロックリダンダンシーは、ブロックが不良のときにその不良ブロックと置き換えるために使用される冗長ブロックである。   In the embodiment of the present invention, a block that has failed to be erased in an erase operation in a nonvolatile semiconductor memory device is automatically relieved with block redundancy (auto block redundancy). A block is an erasing unit for erasing at the time of erasing, and has a plurality of memory cells. Block redundancy is a redundant block used to replace a defective block when the block is defective.

以下の各実施形態においては、オートブロックリダンダンシーが実行されているときに不揮発性半導体記憶装置に入力され得る、読み出し同時(Dual-Read)実行、リセット(Reset)、サスペンド(Suspend)及びレジューム(Resume)の各コマンドに対処する方法について説明する。   In each of the following embodiments, simultaneous read (Dual-Read) execution, reset (Reset), suspend (Suspend), and resume (Resume) can be input to the nonvolatile semiconductor memory device when auto block redundancy is being executed. ) How to deal with each command is explained.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置1000の構成を示すブロック図である。図1に示すように、不揮発性半導体記憶装置1000は、本体セルアレイ1及びリダンダンシアレイ2を含むメモリセルアレイ、制御回路3、ヒット(HIT)信号生成回路100〜10n、書込み及び消去回路4、OR回路5、AND回路6、デコーダ7、タイマ8、ベリファイ回路9、及び読み出し制御回路11を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device 1000 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, a nonvolatile semiconductor memory device 1000 includes a memory cell array including a main body cell array 1 and a redundancy array 2, a control circuit 3, hit (HIT) signal generation circuits 100 to 10n, a write and erase circuit 4, and an OR circuit. 5, an AND circuit 6, a decoder 7, a timer 8, a verify circuit 9, and a read control circuit 11.

ヒット信号生成回路100〜10nは、リダンダンシアレイ2に含まれるn個のブロックにそれぞれ対応して設けられておりn個存在する。   The hit signal generation circuits 100 to 10n are provided corresponding to the n blocks included in the redundancy array 2, and there are n hit signal generation circuits 100 to 10n.

各ヒット信号生成回路、例えばヒット信号生成回路100は、揮発性メモリ(ラッチ)10、不揮発性メモリ(ヒューズROM)20、リダンダンシアドレス比較回路30、AND回路60、80、90、NAND回路70をそれぞれ備える。   Each hit signal generation circuit, for example, the hit signal generation circuit 100 includes a volatile memory (latch) 10, a nonvolatile memory (fuse ROM) 20, a redundancy address comparison circuit 30, AND circuits 60, 80, 90, and a NAND circuit 70, respectively. Prepare.

本体セルアレイ1には、複数のブロック(BLK0、BLK1、…、BLKm)11Aが配置されている。ブロック(BLK0、BLK1、…、BLKm)11Aには、センスアンプ11Bがそれぞれ接続されており、さらにデコーダ7もそれぞれのブロックに接続されている。   In the main cell array 1, a plurality of blocks (BLK0, BLK1,..., BLKm) 11A are arranged. A sense amplifier 11B is connected to each of the blocks (BLK0, BLK1,..., BLKm) 11A, and a decoder 7 is also connected to each block.

ブロック(BLK0、BLK1、…、BLKm)11Aの各々は複数のメモリセルを含み、消去動作時にはブロック内のメモリセルが一括して消去される。デコーダ7は、制御回路3から出力された読み出しブロックアドレスをデコードし、そのブロックアドレスが指定するブロックを選択する。ただし、制御回路3とデコーダ7の間にAND回路6が介在しており、後述するヒット信号が生成された場合には、本体セルアレイ1内のブロックが選択されないようになっている。センスアンプ11Bは、ブロック内のメモリセルから読み出した信号を検知し、増幅してベリファイ回路9及び読み出し制御回路11へ出力する。   Each of the blocks (BLK0, BLK1,..., BLKm) 11A includes a plurality of memory cells, and the memory cells in the block are erased at a time during the erase operation. The decoder 7 decodes the read block address output from the control circuit 3 and selects a block specified by the block address. However, an AND circuit 6 is interposed between the control circuit 3 and the decoder 7, and when a hit signal described later is generated, a block in the main body cell array 1 is not selected. The sense amplifier 11B detects a signal read from the memory cell in the block, amplifies it, and outputs it to the verify circuit 9 and the read control circuit 11.

リダンダンシアレイ2には、複数の冗長ブロック(R/D0、R/D1、…、R/Dn)12Aが配置されている。冗長ブロック(R/D0、R/D1、…、R/Dn)12Aには、ヒット信号生成回路100〜10n、及びセンスアンプ12Bがそれぞれ接続されている。冗長ブロック(R/D0、R/D1、…、R/Dn)12Aの各々は複数のメモリセルを含み、消去動作時には冗長ブロック内のメモリセルが一括して消去される。ヒット信号生成回路100〜10nは、ヒット信号生成回路100を例にすると、リダンダンシアドレス比較回路30から出力されたヒット信号が指定する冗長ブロックを選択する。但し、このヒット信号はAND回路90によって後述するマスクがかけられるようになっている。センスアンプ12Bは、冗長ブロック内のメモリセルから読み出した信号を検知し、増幅してベリファイ回路9及び読み出し制御回路11へ出力する。   In the redundancy array 2, a plurality of redundant blocks (R / D0, R / D1,..., R / Dn) 12A are arranged. Hit signal generation circuits 100 to 10n and a sense amplifier 12B are connected to the redundant block (R / D0, R / D1,..., R / Dn) 12A, respectively. Each of the redundant blocks (R / D0, R / D1,..., R / Dn) 12A includes a plurality of memory cells, and the memory cells in the redundant block are erased collectively during the erase operation. When the hit signal generation circuit 100 is taken as an example, the hit signal generation circuits 100 to 10n select a redundant block designated by the hit signal output from the redundancy address comparison circuit 30. However, the hit signal can be masked as will be described later by the AND circuit 90. The sense amplifier 12B detects a signal read from the memory cell in the redundant block, amplifies it, and outputs it to the verify circuit 9 and the read control circuit 11.

各ヒット信号生成回路100〜10nに含まれる不揮発性メモリ、例えば不揮発性メモリ20は、冗長ブロック12Aに置き換えられた本体セルアレイ1のブロック11Aの中の不良ブロックのブロックアドレス、及びその冗長ブロックの置き換え許可情報(Enableビット)及び置き換え禁止情報(Disableビット)を記憶する。これらの置き換え情報は、フラッシュメモリ自体が不揮発性メモリであることから、電源供給が遮断されても保持されている必要があるので不揮発性メモリに記憶される。   The nonvolatile memory, for example, the nonvolatile memory 20 included in each of the hit signal generation circuits 100 to 10n is a block address of a defective block in the block 11A of the main cell array 1 replaced with the redundant block 12A, and replacement of the redundant block. Permission information (Enable bit) and replacement prohibition information (Disable bit) are stored. Since the flash memory itself is a non-volatile memory, the replacement information needs to be retained even when the power supply is cut off, and is stored in the non-volatile memory.

図2に、不揮発性メモリ20のビット構成を示す。不揮発性メモリ20は、記憶セットS0を有しており、記憶セットS0は冗長ブロックR/D0に対応している。記憶セットには、置き換えられたブロックアドレス及び対応する冗長ブロックの使用情報が書き込まれ、これらの情報を読み出すことにより、冗長ブロックの使用状況が確認できるようになっている。記憶セットは、例えば、0〜10までの11ビットのビット列を持ち、0〜8位には、この記憶セットに対応する冗長ブロックに置き換えられた不良ブロックのブロックアドレス(以下、置換アドレス)が記憶され、9位にはこの記憶セットに対応する冗長ブロックが置き換え禁止であることを示す置換禁止ビット(Disable)が記憶され、さらに10位にはこの記憶セットに対応する冗長ブロックが置き換えに使用されていることを示す置換許可ビット(Enable)が記憶される。   FIG. 2 shows a bit configuration of the nonvolatile memory 20. The nonvolatile memory 20 has a storage set S0, and the storage set S0 corresponds to the redundant block R / D0. In the storage set, the replaced block address and the usage information of the corresponding redundant block are written, and the usage status of the redundant block can be confirmed by reading out the information. The storage set has, for example, an 11-bit bit string from 0 to 10, and the block address (hereinafter referred to as replacement address) of the defective block replaced with the redundant block corresponding to this storage set is stored in the 0th to 8th ranks. In the ninth place, a replacement prohibition bit (Disable) indicating that the replacement of the redundant block corresponding to the storage set is prohibited is stored, and in the tenth position, the redundant block corresponding to the storage set is used for replacement. A replacement permission bit (Enable) indicating that the data is stored is stored.

従って、n個のヒット信号生成回路100〜10nそれぞれに含まれる不揮発性メモリは、全体として複数の記憶セットS0〜Snを有し、記憶セットS0〜Snの各々が冗長ブロックR/D0〜R/Dnの各々に対応していることになる。このことを1つの表にまとめると図3のようになる。   Therefore, the non-volatile memory included in each of the n hit signal generation circuits 100 to 10n has a plurality of storage sets S0 to Sn as a whole, and each of the storage sets S0 to Sn is a redundant block R / D0 to R /. It corresponds to each of Dn. This is summarized in one table as shown in FIG.

不揮発性メモリ20に記憶された置換アドレスは、置換許可ビット及び置換禁止ビットと共に、揮発性メモリ10に同一の内容が書き込まれて記憶される。揮発性メモリ10は上記置換アドレスをリダンダンシアドレス比較回路30に出力する。制御回路3から特定のブロックを読み出すために読み出しブロックアドレスが出力されると、リダンダンシアドレス比較回路30は、制御回路3から出力された読み出しブロックアドレスと、揮発性メモリ10から出力された置換アドレスとを比較する。二つのアドレスが一致した場合、リダンダンシアドレス比較回路30はAND回路90の一方の入力にヒット信号を出力する。   The replacement address stored in the nonvolatile memory 20 is written and stored in the volatile memory 10 together with the replacement permission bit and the replacement prohibition bit. The volatile memory 10 outputs the replacement address to the redundancy address comparison circuit 30. When a read block address is output to read a specific block from the control circuit 3, the redundancy address comparison circuit 30 outputs the read block address output from the control circuit 3 and the replacement address output from the volatile memory 10. Compare When the two addresses match, the redundancy address comparison circuit 30 outputs a hit signal to one input of the AND circuit 90.

AND回路90のもう一方の入力にはAND回路80の出力が入力されており、AND回路80には、AND回路60及びNAND回路70の出力が入力されている。AND回路60には、揮発性メモリ10に記憶された置換許可ビット及び置換禁止ビットがそれぞれ信号線40及び50を介して入力されている。   The output of the AND circuit 80 is input to the other input of the AND circuit 90, and the outputs of the AND circuit 60 and the NAND circuit 70 are input to the AND circuit 80. The AND circuit 60 is supplied with a replacement permission bit and a replacement prohibition bit stored in the volatile memory 10 via signal lines 40 and 50, respectively.

従って、置換許可ビットに書き込みがなされ、置換禁止ビットに書き込みがなされていない場合にAND回路60は肯定的な信号をAND回路80に送る。そのときに、NAND回路70から後述するマスクがかけられないならば、リダンダンシアドレス比較回路30がヒット信号を出力したときに冗長ブロックR/D0が読み出されるブロックとして選択される。この場合、図1のOR回路5及びAND回路6によって、本体セルアレイ1内のブロックを読み出せないようにマスクがかけられる。いずれのヒット信号生成回路100〜10nからもヒット信号が生成されない場合、ブロックアドレスが指定する本体セルアレイ1内のブロックが選択される。   Accordingly, the AND circuit 60 sends an affirmative signal to the AND circuit 80 when the replacement permission bit is written and the replacement prohibition bit is not written. At that time, if a mask to be described later is not applied from the NAND circuit 70, the redundant block R / D0 is selected as a block to be read when the redundancy address comparison circuit 30 outputs a hit signal. In this case, the OR circuit 5 and the AND circuit 6 in FIG. 1 mask the blocks in the main cell array 1 so that they cannot be read out. When no hit signal is generated from any of the hit signal generation circuits 100 to 10n, the block in the main body cell array 1 designated by the block address is selected.

置き換え情報、即ち置換許可ビット、置換禁止ビット、及び置換アドレスを不揮発性メモリ20へ記憶させる場合、記憶させるべき置き換え情報は、制御回路3内の汎用レジスタ(図示せず)に存在している。従って、最初に、制御回路3から揮発性メモリ10へ置き換え情報を書き込み、次に、揮発性メモリ10のデータを不揮発性メモリ20へ書き込む。   When storing the replacement information, that is, the replacement permission bit, the replacement prohibition bit, and the replacement address in the nonvolatile memory 20, the replacement information to be stored exists in a general-purpose register (not shown) in the control circuit 3. Therefore, first, replacement information is written from the control circuit 3 to the volatile memory 10, and then data of the volatile memory 10 is written to the nonvolatile memory 20.

書き込んだデータが正しく記憶できたかの判定(ベリファイ)は、不揮発性メモリ20のデータを揮発性メモリ10に一度記憶させて、制御回路3がそれを読み取ることにより、書き込んだデータと一致するか否かを判断することにより行う。   Whether or not the written data has been correctly stored (verify) is determined by checking whether the data in the nonvolatile memory 20 is stored once in the volatile memory 10 and read by the control circuit 3 to match the written data. It is done by judging.

書込み及び消去回路4は、本体セルアレイ1内及びリダンダンシアレイ2内のメモリセルに対して書き込みを行う、または本体セルアレイ1内のブロック及びリダンダンシアレイ2内の冗長ブロックに対して消去を行う。ベリファイ回路9は、書き込み動作後または消去動作後に、正常に書き込みまたは消去が行われたか否かを検証し、その検証結果を制御回路3へ出力する。   The write / erase circuit 4 writes data to the memory cells in the main cell array 1 and the redundancy array 2 or erases the blocks in the main cell array 1 and the redundant blocks in the redundancy array 2. The verify circuit 9 verifies whether writing or erasing has been normally performed after the writing operation or the erasing operation, and outputs the verification result to the control circuit 3.

また、タイマ8は、動作開始からの経過時間を計測し、その経過時間を制御回路3に認知させる。例えば、タイマ8は、書込み及び消去回路22によるブロックあるいは冗長ブロックに対する消去動作の開始から経過時間を計測し、その経過時間が所定時間を超過したことを制御回路3に通知する。さらに、制御回路3は、不揮発性半導体記憶装置1000内の、ヒット(HIT)信号生成回路100〜10n、書込み及び消去回路4、タイマ8、ベリファイ回路9、及び読み出し制御回路11の動作を制御する。   In addition, the timer 8 measures the elapsed time from the start of the operation and makes the control circuit 3 recognize the elapsed time. For example, the timer 8 measures the elapsed time from the start of the erase operation on the block or redundant block by the write and erase circuit 22 and notifies the control circuit 3 that the elapsed time has exceeded a predetermined time. Further, the control circuit 3 controls the operations of the hit (HIT) signal generation circuits 100 to 10 n, the write and erase circuit 4, the timer 8, the verify circuit 9, and the read control circuit 11 in the nonvolatile semiconductor memory device 1000. .

次に、第1の実施形態の不揮発性半導体記憶装置1000における消去動作について説明する。   Next, the erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device 1000 of the first embodiment will be described.

図4は、不揮発性半導体記憶装置1000における消去動作を示すフローチャートであり、図5は消去動作における「自動冗長ブロック置換(オートブロックリダンダンシー)ルーチン」の動作を示すフローチャートである。「自動冗長ブロック置換ルーチン」とは、使用できなくなった不良ブロックのために消去動作が終了しなくなる場合に、そのブロックの消去動作開始から一定時間を経たことを検知すると、冗長に搭載されているフラッシュセルブロックと、不良ブロックとを自動的に置き換えるルーチンのことである。   FIG. 4 is a flowchart showing the erasing operation in the nonvolatile semiconductor memory device 1000, and FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the “automatic redundancy block replacement (auto block redundancy) routine” in the erasing operation. The "automatic redundant block replacement routine" is installed redundantly when it detects that a certain period of time has elapsed since the start of the erase operation of the block when the erase operation cannot be completed due to a bad block that can no longer be used. This is a routine for automatically replacing a flash cell block with a defective block.

これら図4及び図5のフローチャートに示した動作は、制御回路3により装置中の各回路を制御することにより実行される。ここでは、前述したように、消去動作において消去に失敗したブロック(不良ブロック)を冗長ブロックで自動的に置き換えて、不良ブロックを救済する例について説明する。   The operations shown in the flowcharts of FIGS. 4 and 5 are executed by controlling each circuit in the apparatus by the control circuit 3. Here, as described above, an example will be described in which a block (defective block) that has failed to be erased in the erasing operation is automatically replaced with a redundant block to repair the defective block.

図4に示すように、メモリセルアレイの一部のブロックに対する消去コマンドが制御回路3に入力され(ステップS1)、消去動作がスタートする。ここで消去の対象となるブロックアドレスは例えば、“BLKx1”〜“BLKxk”までのアドレスが連続したブロックであるとする。   As shown in FIG. 4, an erase command for a part of the memory cell array is input to the control circuit 3 (step S1), and the erase operation is started. Here, the block address to be erased is, for example, a block in which addresses from “BLKx1” to “BLKxk” are continuous.

まず、制御回路3は、読み出しブロックアドレスのブロックアドレスBAを“BLKx1”に設定する(ステップS2)。次に、そのブロックの消去が開始される(ステップS3)。ブロック消去では、例えば、書込み及び消去回路4により、以下のような消去前書き込み(プリプログラム:Pre Program)、消去、弱い書き込みが順次実行される。   First, the control circuit 3 sets the block address BA of the read block address to “BLKx1” (step S2). Next, erasure of the block is started (step S3). In block erasing, for example, the writing and erasing circuit 4 sequentially executes the following pre-erasing writing (preprogramming), erasing, and weak writing.

1つのブロック内のメモリセルの閾値は、“1”(消去状態)或いは“0”(書き込み状態)が混在している。まず、1つのブロック内のメモリセル全ての閾値をプログラムベリファイ電圧以上の“0”(書き込み状態)にするように書き込む、消去前書き込みを行う。次に、前記ブロック内の全てのメモリセルに対して、一括消去を行う。この動作で、1つのブロック内の全てのメモリセルの閾値を、イレーズベリファイ(EV)電圧以下まで低下させる。このとき、ブロック内のメモリセルの中には、前記一括消去の動作が終わった時点で、閾値が低下し過ぎたメモリセル(過消去セル)が発生する場合がある。そこで、イレーズベリファイ電圧よりさらに低い電圧値に設定されているオーバーイレーズベリファイ(OEV)電圧より閾値が低くなってしまったメモリセルに対して、弱い書き込み(Weak Program)を行う。その後、全てのメモリセルの閾値がオーバーイレーズベリファイ電圧より高く、且つイレーズベリファイ電圧より低い領域に分布していることが確認できるまで、消去及び弱い書き込みを繰り返す。   As the threshold value of the memory cell in one block, “1” (erased state) or “0” (written state) is mixed. First, writing before erasure is performed so that the threshold values of all the memory cells in one block are set to “0” (programming state) equal to or higher than the program verify voltage. Next, batch erasure is performed on all the memory cells in the block. With this operation, the threshold values of all the memory cells in one block are lowered to an erase verify (EV) voltage or lower. At this time, there may be a memory cell (over-erased cell) whose threshold value is too low at the time when the batch erasing operation is completed. Therefore, weak writing (Weak Program) is performed on the memory cell whose threshold value is lower than the over-erase verify (OEV) voltage set to a voltage value lower than the erase verify voltage. Thereafter, erasing and weak writing are repeated until it can be confirmed that the threshold values of all the memory cells are distributed in a region higher than the overerase verify voltage and lower than the erase verify voltage.

ここで、ブロック内のセルに不良セルが発生すると、上記の繰り返し動作が終了しなくなってしまう。従って、ステップS3にてブロック消去が開始され、タイマ8の計測によって予め定めた所定時間(例えば、2秒)を超過してもそのブロックの消去が終了しないと判断されると、自動冗長ブロック置換(オートブロックリダンダンシー)ルーチンに入る(ステップS4〜S6)。すなわち、消去動作の実行時、消去実行時間が既定時間を超過した場合、消去対象のブロックが不良ブロックであると判定して、自動冗長ブロック置換ルーチンに入る。   Here, when a defective cell is generated in a cell in the block, the above-described repetitive operation is not completed. Accordingly, block erasure is started in step S3, and if it is determined that erasure of the block does not end even if a predetermined time (for example, 2 seconds) exceeds a predetermined time as measured by the timer 8, automatic redundancy block replacement is performed. The (auto block redundancy) routine is entered (steps S4 to S6). That is, when executing the erase operation, if the erase execution time exceeds the predetermined time, it is determined that the block to be erased is a defective block, and the automatic redundant block replacement routine is entered.

一方、ブロック消去が終了したとき、ブロックアドレスBAが消去対象ブロックの最後のアドレス“BLKxk”であるか否かを判定する(ステップS7)。ブロックアドレスBAが最後のアドレスであるとき、消去動作を終了する。一方、ブロックアドレスBAが最後のアドレスでないとき、ブロックアドレスBAをインクリメントし(ステップS8)、新たなブロックの消去を開始する。   On the other hand, when the block erase is completed, it is determined whether or not the block address BA is the last address “BLKxk” of the block to be erased (step S7). When the block address BA is the last address, the erase operation is terminated. On the other hand, when the block address BA is not the last address, the block address BA is incremented (step S8), and erasure of a new block is started.

以上のステップS2〜S8により、消去対象のブロックに対してブロック消去が実行される。そして、前述したように、いずれかのブロックに対してブロック消去が開始され、所定時間を超過しても、そのブロックの消去が終了しないとき、自動冗長ブロック置換ルーチンへ移行する。   With the above steps S2 to S8, block erasure is performed on the block to be erased. Then, as described above, when block erasure is started for any of the blocks and the erasure of the block is not completed even if the predetermined time is exceeded, the routine proceeds to an automatic redundant block replacement routine.

以下に、図5を用いて、「自動冗長ブロック置換ルーチン」について述べる。   The “automatic redundant block replacement routine” will be described below with reference to FIG.

まず、制御回路3が、各ヒット信号生成回路100〜10nそれぞれの揮発性メモリ(例えば、揮発性メモリ10)の置き換え情報を読み出し、使用されていない記憶セット即ち使用されていない冗長ブロックがあるか否かを判定する。これにより、冗長ブロックに空きが有るか否かを検索する(ステップS11)。これは、具体的には置換許可ビット及び置換禁止ビットが共に書き込まれていない記憶セットがあるかどうかを調べることによって実行される。   First, the control circuit 3 reads replacement information of each volatile memory (for example, the volatile memory 10) of each hit signal generation circuit 100 to 10n, and whether there is an unused storage set, that is, an unused redundant block. Determine whether or not. Thereby, it is searched whether or not there is a vacancy in the redundant block (step S11). Specifically, this is performed by checking whether there is a storage set in which neither the replacement enable bit nor the replacement prohibition bit is written.

なお、冗長ブロックの空きの有無は、出荷テスト時における冗長ブロックの使用状況にも依存する。冗長ブロックに空きが無い(全て使用済み)場合は、タイムアウトエラー処理となる。   The availability of redundant blocks also depends on the use status of redundant blocks at the time of a shipping test. If there is no free space in the redundant block (all used), timeout error processing is performed.

一方、冗長ブロックに空きがある場合は、置き換え対象のブロック、即ち不良を起したブロックが既に置き換えられた冗長ブロックであるか否かを判定する(ステップS12)。   On the other hand, if there is a vacancy in the redundant block, it is determined whether the replacement target block, that is, the defective block is a redundant block that has already been replaced (step S12).

置き換え対象のブロックが冗長ブロックでない場合はステップS15へ移行し、冗長ブロックである場合は、その冗長ブロックが置き換えに使用されていることを示す置き換え情報を削除する。すなわち、具体的には、その冗長ブロックに対応するヒット信号生成回路の中の不揮発性メモリ内の記憶セットの置換禁止ビットに書き込みを行う(ステップS13)。   If the block to be replaced is not a redundant block, the process proceeds to step S15. If the block to be replaced is a redundant block, replacement information indicating that the redundant block is used for replacement is deleted. Specifically, writing is performed to the replacement prohibition bit of the storage set in the nonvolatile memory in the hit signal generation circuit corresponding to the redundant block (step S13).

置き換え情報の削除は本来は消去動作に相当する。しかし、不揮発性メモリにおける消去は書き込みに比べて実行時間が長いため、置換禁止ビットを設けて、そのビットに書き込みすることにより置き換え情報の削除を実現する。即ち、置換許可ビットが書き込まれた状態のままで、置き換え情報を無効化する。   The deletion of the replacement information originally corresponds to an erasing operation. However, since erasure in the non-volatile memory has a longer execution time than writing, the replacement information is deleted by providing a replacement prohibiting bit and writing to the bit. That is, the replacement information is invalidated while the replacement permission bit is still written.

既に述べたようにこの書き込みは、例えば冗長ブロックR/D0の場合、先ず、制御回路3から揮発性メモリ10の置換禁止ビットに書き込みがなされ、次に、揮発性メモリ10から不揮発性メモリ20へと書き込まれる。   As described above, in the case of, for example, the redundant block R / D0, this writing is first performed by the control circuit 3 to the replacement prohibiting bit of the volatile memory 10, and then from the volatile memory 10 to the nonvolatile memory 20. Is written.

次に、不揮発性メモリ20への上記書き込みが正しく実行されたかの判定(ベリファイ)が行われる。即ち、上記とは逆に揮発性メモリ10に不揮発性メモリ20内の記憶セットを読み出し、揮発性メモリ10のデータと制御回路3が不揮発性メモリ20に書き込もうとしたデータが一致しているかどうかを制御回路3が判定する。即ち、置換禁止ビットの書き込みが正常に行われたか否かを判定する(ステップS14)。置換禁止ビットの書き込みが正常に行われた場合は、ステップS15へ移行し、正常に行われない場合はタイムアウトエラー処理となる。   Next, a determination (verification) is made as to whether the writing to the nonvolatile memory 20 has been correctly executed. That is, contrary to the above, the storage set in the non-volatile memory 20 is read out to the volatile memory 10, and whether or not the data in the volatile memory 10 matches the data that the control circuit 3 tried to write into the non-volatile memory 20. The control circuit 3 determines. That is, it is determined whether or not the replacement prohibition bit has been normally written (step S14). If the replacement prohibition bit has been written normally, the process proceeds to step S15.

ステップS15以降では、使用されていない、即ち空いている冗長ブロックを見つけ、消去対象のブロック(不良ブロック)を、使用されていない冗長ブロックに置き換える処理を行う。詳述すると、ステップS15では、冗長ブロックのアドレスNを“0”に設定する。次に、アドレスNによって指定される冗長ブロックが使用可能か否かを判定する(ステップS16)。具体的には置換許可ビット及び置換禁止ビットが共に書き込まれていないかどうかを調べ、共に書き込まれていなければ使用可能である。   In step S15 and subsequent steps, a redundant block that is not used, that is, an empty block is found, and a block to be erased (bad block) is replaced with a redundant block that is not used. More specifically, in step S15, the address N of the redundant block is set to “0”. Next, it is determined whether or not the redundant block specified by the address N can be used (step S16). Specifically, it is checked whether or not both the replacement permission bit and the replacement prohibition bit are written, and if they are not written together, they can be used.

アドレスNの冗長ブロックが使用されていない場合は、その冗長ブロックに対応する不揮発性メモリ内の記憶セットに置換アドレスを書き込み、その後、置換許可ビットを書き込む(ステップS17)。ここでの書き込みも、ステップS13と同様に、一旦揮発性メモリに置換アドレス及び置換許可ビットを書き込んで、そこから不揮発性メモリに書き込まれる。このとき、消去対象のブロックのブロックアドレスBAが置換アドレスとして書き込まれる。   If the redundant block at address N is not used, the replacement address is written to the storage set in the nonvolatile memory corresponding to the redundant block, and then the replacement permission bit is written (step S17). In this writing, similarly to step S13, the replacement address and the replacement permission bit are once written in the volatile memory and then written in the nonvolatile memory. At this time, the block address BA of the block to be erased is written as a replacement address.

続いて制御回路3は、ステップS14と同様に、アドレスNの冗長ブロックに対応する揮発性メモリから出力された置換アドレス及び置換許可ビットと、不揮発性メモリに書き込むべき情報とを比較し、置換アドレス及び置換許可ビットが不揮発性メモリの記憶セットに正常に書き込まれたか否かを判定(ベリファイ)する(ステップS18)。   Subsequently, as in step S14, the control circuit 3 compares the replacement address and replacement permission bit output from the volatile memory corresponding to the redundant block at the address N with information to be written in the nonvolatile memory, and replaces the replacement address. Then, it is determined (verified) whether or not the replacement permission bit has been normally written in the storage set of the nonvolatile memory (step S18).

置換アドレス及び置換許可ビットが正常に書き込まれている場合は、ステップS4へ移行し、再度、ブロックの消去を開始する。これにより、自動冗長ブロック置換ルーチンが終了する。消去動作が全て終了した後、ベリファイ回路9は、正常に消去が行われたか否かを検証し、その検証結果を制御回路3へ出力する。   When the replacement address and the replacement permission bit are normally written, the process proceeds to step S4, and the block erase is started again. This completes the automatic redundant block replacement routine. After all the erase operations are completed, the verify circuit 9 verifies whether or not the erase has been normally performed, and outputs the verification result to the control circuit 3.

一方、置換アドレス及び置換許可ビットが正常に書き込まれていない場合は、アドレスNの冗長ブロックに対応する不揮発性メモリの置換禁止ビットに書き込みを行う(ステップS19)。詳述すると、置換アドレス及び置換許可ビットの書き込みが正常に行われない場合、設定回数内で書き込みを繰り返し、回数オーバーとなると、この冗長ブロックは使用不可として置換禁止ビットに書き込みを行う。この書き込みもステップS13と同様に、一旦揮発性メモリに書き込んでから行われる。   On the other hand, if the replacement address and the replacement permission bit are not normally written, writing is performed to the replacement prohibition bit of the nonvolatile memory corresponding to the redundant block at the address N (step S19). More specifically, if the replacement address and the replacement permission bit are not normally written, the writing is repeated within the set number of times, and when the number of times is exceeded, the redundant block is unusable and the replacement prohibiting bit is written. This writing is also performed after once writing to the volatile memory, as in step S13.

続いて、置換禁止ビットが正常に書き込まれたか否かを判定する(ステップS20)。この処理もステップS14と同様である。   Subsequently, it is determined whether or not the replacement prohibition bit is normally written (step S20). This process is also the same as step S14.

置換禁止ビットが正常に書き込まれている場合は、ステップS21へ移行し、置き換え可能な他の冗長ブロックを探す。まず、アドレスNが最後のアドレス、即ち冗長ブロックR/Dnのアドレスであるか否かを判定する(ステップS21)。アドレスNが最後のアドレスであるときは、使用していない冗長ブロックが存在しないとしてタイムアウトエラー処理となる。一方、アドレスNが最後のアドレスでないとき、アドレスNをインクリメントし(ステップS22)、ステップS16へ移行して、再度、アドレスNの冗長ブロックが使用されているか否かを判定する(ステップS16)。ステップS16以降は、前述と同様の処理を繰り返す。また、ステップS20において、置換禁止ビットが正常に書き込まれていない場合は、タイムアウトエラー処理となる。   If the replacement prohibition bit has been written normally, the process proceeds to step S21 to search for another redundant block that can be replaced. First, it is determined whether or not the address N is the last address, that is, the address of the redundant block R / Dn (step S21). When address N is the last address, timeout error processing is performed because there is no redundant block that is not used. On the other hand, when the address N is not the last address, the address N is incremented (step S22), the process proceeds to step S16, and it is determined again whether or not the redundant block at the address N is used (step S16). After step S16, the same processing as described above is repeated. In step S20, if the replacement prohibition bit is not normally written, timeout error processing is performed.

なお、不揮発性メモリの記憶セットに、自動冗長ブロック置換ルーチンによる置き換えであることを示す自動置き換え認識ビットを更に設けて、ステップS17においてこの自動置き換え認識ビットに書き込みを行えば、テスト工程内での置き換えと、自動冗長ブロック置換ルーチンによる置き換えかを区別することができる。それによって、その不揮発性半導体記憶装置のトレーサビリティを向上させることができる。不良品として返品された場合に、テスト工程での冗長ブロック使用率と、自動冗長ブロック置換ルーチンでの冗長ブロック使用率とを区別し、ストレス試験等の条件出しに役立てることが可能である。   It should be noted that an automatic replacement recognition bit indicating replacement by an automatic redundant block replacement routine is further provided in the storage set of the non-volatile memory, and if this automatic replacement recognition bit is written in step S17, the test in the test process is performed. It is possible to distinguish between replacement and replacement by an automatic redundant block replacement routine. Thereby, the traceability of the nonvolatile semiconductor memory device can be improved. When returned as a defective product, it is possible to distinguish between the redundant block usage rate in the test process and the redundant block usage rate in the automatic redundant block replacement routine, which can be used for determining conditions such as a stress test.

さらに、未使用の冗長ブロック、この場合は置き換えに使用される冗長ブロックをテスト工程において予め消去状態にしておけば、不揮発性メモリ20への書き込み後の冗長ブロックの消去は不要となるため、消去動作の時間を大幅に短縮できる。すなわち、ステップS18における処理の後、ステップS4へ移行し、置き換えた冗長ブロックに対する消去動作を行う必要がなくなり、直接ステップS8へ移行することができるため、消去時間を短縮することができる。   Further, if an unused redundant block, in this case, a redundant block used for replacement is previously erased in the test process, it is not necessary to erase the redundant block after writing to the non-volatile memory 20. The operation time can be greatly shortened. That is, after the process in step S18, the process moves to step S4, and it is not necessary to perform the erase operation on the replaced redundant block, and the process can directly move to step S8, so that the erase time can be shortened.

またさらに、未使用の冗長ブロックが不良である場合は、予め置換禁止ビットに書き込みしておき、一連の「自動冗長ブロック置換ルーチン」の処理で誤って選択されることを防ぐことでも消去時間の高速化が図れる。また、出荷前のテスト工程内では、「自動冗長ブロック置換ルーチン」の処理を使用せずにテストする必要があるので、「自動冗長ブロック置換ルーチン」の実行の有無を選択できる手段を設けてもよい。   Furthermore, if an unused redundant block is defective, it is possible to reduce the erase time by writing in a replacement prohibiting bit in advance and preventing erroneous selection in a series of "automatic redundant block replacement routine" processing. High speed can be achieved. In addition, since it is necessary to perform a test without using the “automatic redundant block replacement routine” in the test process before shipment, a means for selecting whether or not to execute the “automatic redundant block replacement routine” may be provided. Good.

ところで、不揮発性半導体記憶装置においては、消去動作の最中でも消去対象であるブロック以外のブロックを読み出すことが、一般的に可能である。従って、自動冗長ブロック置換ルーチンを実行している最中に、該消去対象ブロック以外のブロックを読み出す、読み出し同時(Dual-Read)実行ができなければならない。   By the way, in the nonvolatile semiconductor memory device, it is generally possible to read blocks other than the block to be erased even during the erase operation. Therefore, during execution of the automatic redundant block replacement routine, it is necessary to be able to perform read-out (Dual-Read) execution in which blocks other than the block to be erased are read.

しかし、置き換え情報はビット幅があるために、揮発性メモリを介して、不揮発性メモリセルに記憶する場合にスキュー(skew)が生じる。その結果、正確な置き換え情報を記憶するまでには時間がかかるので、この間に消去対象ブロック以外のブロックを読み出す場合に問題が生じないようにしなければならない。   However, since the replacement information has a bit width, a skew occurs when the replacement information is stored in the nonvolatile memory cell via the volatile memory. As a result, since it takes time to store accurate replacement information, it is necessary to prevent problems during reading of blocks other than the block to be erased during this time.

自動冗長ブロック置換ルーチンの中では、以下の場合に揮発性メモリの内容が不安定となって不正確になる可能性がある。制御回路3からヒット信号生成回路100〜10nのいずれかの中の揮発性メモリに書き込みを行う場合や、不揮発性メモリへ書き込みが正しく実行されたかの判定(ベリファイ)において不揮発性メモリの記憶内容を揮発性メモリに書き込みを行う場合がそれにあたる。   In the automatic redundant block replacement routine, the contents of the volatile memory may become unstable and inaccurate in the following cases. When data is written from the control circuit 3 to the volatile memory in any one of the hit signal generation circuits 100 to 10n, or when the write to the nonvolatile memory is correctly executed (verification), the storage content of the nonvolatile memory is volatilized. This is the case when data is written to the memory.

読み出しブロックアドレスは全てのヒット信号生成回路100〜10nに送られ、既に述べたように、揮発性メモリに記憶された置換アドレスに基づいてヒット信号が生成される。従って、不正確な置換アドレスを記憶している状態の揮発性メモリを有するヒット信号生成回路は、制御回路3から読み出し同時実行として読み出しブロックアドレスが出力されると、誤ったヒット信号を生成する可能性がある。   The read block address is sent to all the hit signal generation circuits 100 to 10n, and as described above, a hit signal is generated based on the replacement address stored in the volatile memory. Therefore, a hit signal generation circuit having a volatile memory in a state of storing an incorrect replacement address can generate an erroneous hit signal when a read block address is output from the control circuit 3 as simultaneous execution of reading. There is sex.

これを回避するために。本実施形態においては、揮発性メモリに書き込みが行われている間に、書き込みが行われている揮発性メモリに記憶されている置換アドレスに基づいてヒット信号が生成されないように、ヒット信号にマスクをかける。   To avoid this. In the present embodiment, the hit signal is masked so that the hit signal is not generated based on the replacement address stored in the volatile memory in which writing is being performed while the volatile memory is being written. multiply.

具体的には、図5のフローチャートにおいて「**の書き込み」及び「**は(が)書き込まれたか?」のステップを含んだ期間、即ち、ステップS13及びステップS14の期間、ステップS17及びステップS18の期間、さらにステップS19及びステップS20の期間の間、図1の信号線200に図6で示されるようなマスク信号をたてる。信号線200は全てのヒット信号生成回路100〜10nに接続されており同じマスク信号が送られるように構成されている。   Specifically, in the flowchart of FIG. 5, a period including the steps “write of **” and “was ** written?”, That is, a period of steps S13 and S14, a step S17 and a step. A mask signal as shown in FIG. 6 is applied to the signal line 200 of FIG. 1 during the period of S18 and further during the period of steps S19 and S20. The signal line 200 is connected to all the hit signal generation circuits 100 to 10n and is configured to send the same mask signal.

同時に、制御回路3は、現在どの冗長ブロックに対する置換え情報を操作しているのか把握しているので、ヒット信号生成回路100〜10nに接続されている信号線300〜30nの中で、現在置換え情報を操作しているヒット信号生成回路に接続されている信号線に、操作している間信号を送ることができる。   At the same time, since the control circuit 3 knows which redundant block is currently being operated for replacement information, the current replacement information among the signal lines 300 to 30n connected to the hit signal generation circuits 100 to 10n. A signal can be sent to the signal line connected to the hit signal generation circuit that is operating during the operation.

以上の操作を図5に加えたフローチャートを図7に示す。ステップS12−2及びステップS16−2において信号線200において図6に示すようにマスクを開始し、ステップS14−2、ステップS18−2、ステップS20−2においてマスクを終了する。   FIG. 7 shows a flowchart in which the above operation is added to FIG. In step S12-2 and step S16-2, masking is started on the signal line 200 as shown in FIG. 6, and masking is ended in step S14-2, step S18-2, and step S20-2.

これによって、ヒット信号生成回路100のNAND回路70、及び他のヒット信号生成回路のそれぞれのNAND回路は、現在置換え情報を操作している冗長ブロックにはヒット信号が生成されないようにマスクをかけることができる。   As a result, the NAND circuit 70 of the hit signal generation circuit 100 and the NAND circuits of the other hit signal generation circuits mask the redundant blocks that are currently operating the replacement information so that no hit signal is generated. Can do.

読み出し指示を受けたブロックの内容は、読み出し制御回路11をへて読み出しデータ出力として出力される。ここで、ユーザが誤って、消去対象であるブロックを読み出そうとした場合は、制御回路3は読み出し制御回路11を制御して、消去対象のブロックの読み出しを示すシーケンスフラグを出力させる。   The contents of the block that has received the read instruction is output to the read control circuit 11 as a read data output. If the user mistakenly tries to read a block to be erased, the control circuit 3 controls the read control circuit 11 to output a sequence flag indicating the reading of the block to be erased.

本実施形態によって、消去動作中の「自動冗長ブロック置換ルーチン」において、現在置換え情報を操作している冗長ブロックのヒット信号生成回路の中の揮発性メモリが不正確な値を記憶している場合でも、読み出し同時実行に対して誤ったヒット信号を生成することを回避することができる。これによって、ユーザ使用時において不良セルが発生しても、装置自身がその不良を冗長セルに自動的に置き換えることができるため、市場出荷後に発生する不良を大幅に低減することができると同時に、消去動作中の読み出し同時実行が正確に実行できる。   According to this embodiment, in the “automatic redundant block replacement routine” during the erasing operation, the volatile memory in the hit signal generation circuit of the redundant block that is currently operating the replacement information stores an incorrect value However, it is possible to avoid generating an erroneous hit signal for simultaneous execution of reading. As a result, even if a defective cell occurs during user use, the device itself can automatically replace the defect with a redundant cell, so that it is possible to greatly reduce the defects that occur after market shipment, Simultaneous read execution during the erase operation can be performed accurately.

(第2の実施形態)
次に、この発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a defective cell automatic replacement method in the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention will be described.

本実施形態は、不揮発性半導体記憶装置が第1の実施形態において説明した消去動作における「自動冗長ブロック置換ルーチン」に入っている場合において、リセット(Reset)等の中断処理のコマンドが入力された場合を想定している。   In this embodiment, when the nonvolatile semiconductor memory device is in the “automatic redundancy block replacement routine” in the erase operation described in the first embodiment, an interrupt processing command such as reset is input. Assume the case.

一般に、不揮発性メモリに置き換え情報を書き込んでいる途中で中断した場合、不揮発性メモリに正しく書き込めたかの保証が無い状態のまま、揮発性メモリには置き換え情報がセットされた状態になる。揮発性メモリに記憶された情報が正確ならば、電源を遮断するまでは不良が生じたブロックへの読み出しに対して適切な冗長ブロックに置き換えられるようにヒット信号が生成されるが、電源を遮断すると適切に置き換えられる保証がなくなってしまう。また、不揮発性メモリに正しく書き込めたかどうかの確認中に中断した場合、揮発性メモリには書き込み途中のデータがセットされたまま中断し、意図しないブロックを冗長ブロックに置き換えてしまう可能性があった。   In general, when the replacement information is interrupted while the replacement information is being written in the nonvolatile memory, the replacement information is set in the volatile memory without guaranteeing whether the information has been correctly written in the nonvolatile memory. If the information stored in the volatile memory is accurate, a hit signal is generated so that it can be replaced with a redundant block suitable for reading to the defective block until the power is turned off. Then there is no guarantee that it will be replaced properly. In addition, if it was interrupted while checking whether data could be written correctly to the non-volatile memory, there was a possibility that the data that was being written to the volatile memory was interrupted and the unintended block was replaced with a redundant block. .

第1の実施形態でも述べたように、置き換え情報は揮発性メモリを介して不揮発性のメモリセルに記憶するため、正確な置き換え情報を記憶するまでには時間がかり、この時の中断動作に対応する必要がある。電源がオフにならない限り、揮発性メモリの情報から不揮発性メモリの状態は修正出来るので、再び動作する時のために揮発性メモリの状態を出来る限り現状復帰出来る状態に戻すことが望ましい。   As described in the first embodiment, since replacement information is stored in a nonvolatile memory cell via a volatile memory, it takes time to store accurate replacement information. There is a need to. Unless the power is turned off, the state of the nonvolatile memory can be corrected from the information of the volatile memory. Therefore, it is desirable to return the state of the volatile memory to a state where the current state can be restored as much as possible in order to operate again.

第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を図8に示す。制御回路3に接続してさらに第1のフラグ記憶部401と、第1のレジスタ410を設けていることが第1の実施形態の不揮発性半導体記憶装置の構成を示す図1と異なっており、他は図1と同じである。第1のフラグ記憶部401及び第1のレジスタ410は制御回路3の中に含まれていてもよい。   The configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment is shown in FIG. 1 is different from FIG. 1 showing the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment in that the first flag storage unit 401 and the first register 410 are further connected to the control circuit 3. Others are the same as FIG. The first flag storage unit 401 and the first register 410 may be included in the control circuit 3.

図9は、本実施形態の動作を含んだ不揮発性半導体記憶装置の「自動冗長ブロック置換ルーチン」を示すフローチャートである。図9は図5に示した自動冗長ブロック置換ルーチンに以下に説明するステップS12−2及びステップS12−3を追加した点が異なっている。   FIG. 9 is a flowchart showing an “automatic redundant block replacement routine” of the nonvolatile semiconductor memory device including the operation of the present embodiment. FIG. 9 is different in that step S12-2 and step S12-3 described below are added to the automatic redundant block replacement routine shown in FIG.

図9の、不良を起したブロックが既に置き換えられている冗長ブロックであるかどうかの判定(ステップS12)で、不良を起したブロックが冗長ブロックであると判定された場合に、制御回路3が冗長セルが不良セルであることを示す第1のフラグ情報を第1のフラグ記憶部401に書き込む(ステップS12−2)。次に、不良となった既に置き換えられていた冗長ブロックのアドレスを第1のレジスタ410に記憶する(ステップS12−3)。   When it is determined in FIG. 9 whether or not the defective block is a redundant block that has been replaced (step S12), the control circuit 3 determines that the defective block is a redundant block. First flag information indicating that the redundant cell is a defective cell is written in the first flag storage unit 401 (step S12-2). Next, the address of the redundant block that has been replaced and has become defective is stored in the first register 410 (step S12-3).

不良を起したブロックが冗長ブロックである場合としては、出荷前の検査において既に不良が発見されて冗長ブロックへの置き換えがなされていて更に不良が生じたか、或いは、既に自動冗長ブロック置換ルーチンによって冗長ブロックへの置き換えなされていて更に不良が生じた場合が考えられる。   If the defective block is a redundant block, a defect has already been found in the inspection prior to shipment and has been replaced with a redundant block. There may be a case where a defect has occurred due to replacement with a block.

図10は、リセット等の中断コマンドを受け付けたときの本実施形態の動作を示すフローチャートである。自動冗長ブロック置換ルーチンの最中にリセット或いはサスペンド等の中断コマンドが入力されると、第1のフラグ情報が第1のフラグ記憶部401に書き込まれているかどうかが確認される(ステップ31)。ここで第1のフラグ情報が書き込まれていることが確認されると、第1のレジスタ410に記憶されたアドレスの冗長ブロックの揮発性メモリの置換許可ビットに書き込みがなされ(ステップ32)、続いて第1のレジスタ410に記憶されたアドレスの冗長ブロックの揮発性メモリの置換禁止ビットが消去される(ステップ33)。   FIG. 10 is a flowchart showing the operation of this embodiment when an interruption command such as reset is accepted. When an interruption command such as reset or suspend is input during the automatic redundant block replacement routine, it is confirmed whether or not the first flag information is written in the first flag storage unit 401 (step 31). Here, when it is confirmed that the first flag information is written, writing is performed to the replacement permission bit of the volatile memory of the redundant block of the address stored in the first register 410 (step 32). Then, the replacement prohibition bit in the volatile memory of the redundant block at the address stored in the first register 410 is erased (step 33).

本発明の本実施形態によって、中断後に再び同一ブロックの消去を行う場合に、再度同一の置き換えられた冗長ブロックが見えることになる。従って、消去動作において再度同様に不良セルとして検知され、「自動冗長ブロック置換ルーチン」が再び実行されることになり、上述した問題を回避することが可能になる。   According to this embodiment of the present invention, when the same block is erased again after the interruption, the same replaced redundant block can be seen again. Therefore, in the erase operation, the cell is detected again as a defective cell, and the “automatic redundant block replacement routine” is executed again, and the above-described problem can be avoided.

(第3の実施形態)
次に、この発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法について説明する。
(Third embodiment)
Next explained is a defective cell automatic replacement method in the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the invention.

本実施形態は、不揮発性半導体記憶装置が第1の実施形態において説明した消去動作における「自動冗長ブロック置換ルーチン」に入っている場合において、サスペンド(Suspend)及びレジューム(Resume)コマンド、即ち中断処理及び復帰処理のコマンドが入力された場合を想定している。この場合も、電源がオフにならない限り、揮発性メモリの情報から不揮発性メモリの状態は修正出来るので、レジュームコマンドを受け付けて再び「自動冗長ブロック置換ルーチン」の動作に復帰する時のために揮発性メモリの状態を出来る限り現状復帰出来る状態に戻すことが望ましい。   In the present embodiment, when the nonvolatile semiconductor memory device is in the “automatic redundancy block replacement routine” in the erase operation described in the first embodiment, the suspend and resume commands, that is, the suspend process And a case where a command for a return process is input. In this case as well, the state of the nonvolatile memory can be corrected from the information in the volatile memory as long as the power is not turned off, so the volatile memory is used for returning to the "automatic redundant block replacement routine" operation after accepting the resume command. It is desirable to return the state of the volatile memory to a state where it can be restored as much as possible.

第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を図11に示す。制御回路3に更に第2のフラグ記憶部402及び第2のレジスタ420が接続されていることが第2の実施形態の不揮発性半導体記憶装置の構成を示す図8と異なっており、他は図8と同じである。第1のフラグ記憶部401、第2のフラグ記憶部402、第1のレジスタ410、及び第2のレジスタ420は制御回路3の中に含まれていてもよい。   FIG. 11 shows a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. The second flag storage unit 402 and the second register 420 are further connected to the control circuit 3, which is different from FIG. 8 showing the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment. Same as 8. The first flag storage unit 401, the second flag storage unit 402, the first register 410, and the second register 420 may be included in the control circuit 3.

図12は、本実施形態の動作を含んだ不揮発性半導体記憶装置の「自動冗長ブロック置換ルーチン」を示すフローチャートである。図12は図9に示した自動冗長ブロック置換ルーチンに以下に説明するステップS14−2を追加した点が異なっている。   FIG. 12 is a flowchart showing an “automatic redundant block replacement routine” of the nonvolatile semiconductor memory device including the operation of the present embodiment. FIG. 12 is different in that step S14-2 described below is added to the automatic redundant block replacement routine shown in FIG.

本実施形態においても第2の実施形態同様に、不良を起したブロックが既に置き換えられている冗長ブロックであるかどうかの判定(ステップS12)で、不良を起したブロックが冗長ブロックであると判定された場合に、制御回路3が冗長セルが不良セルであることを示す第1のフラグ情報を第1のフラグ記憶部401に書き込む(ステップS12−2)。そして、不良となった既に置き換えられていた冗長ブロックのアドレスを第1のレジスタ410に記憶する(ステップS12−3)。   Also in the present embodiment, as in the second embodiment, it is determined whether the defective block is a redundant block that has been replaced (step S12), and it is determined that the defective block is a redundant block. When it is, the control circuit 3 writes the first flag information indicating that the redundant cell is a defective cell in the first flag storage unit 401 (step S12-2). Then, the address of the redundant block that has been replaced and has become defective is stored in the first register 410 (step S12-3).

その後、上記の不良となった冗長ブロックに対応するヒット信号生成回路に設けられた不揮発性メモリ内の置換禁止ビットに書き込みを行う(ステップS13)。更に、不揮発性メモリへの上記書き込みが正しく実行されたかどうかの判定(ベリファイ)が行われる(ステップS14)。ここで、この置換禁止ビットが正しく書き込まれている場合は、制御回路3がそのことを示す第2のフラグ情報を第2のフラグ記憶部402に書き込む(ステップS14−2)。   Thereafter, writing is performed to the replacement prohibition bit in the nonvolatile memory provided in the hit signal generation circuit corresponding to the defective redundant block (step S13). Further, it is determined (verify) whether or not the writing to the nonvolatile memory has been correctly executed (step S14). If the replacement prohibition bit is correctly written, the control circuit 3 writes second flag information indicating that in the second flag storage unit 402 (step S14-2).

図13は、復帰(レジューム)コマンドを伴うことを前提とした中断コマンドであるサスペンドコマンドを受け付けたときの本実施形態の動作を示すフローチャートである。自動冗長ブロック置換ルーチンの最中にサスペンドコマンドが入力されると、先ず、コマンド入力時に置き換えようとしていた冗長ブロックのアドレスを第2のレジスタ420に記憶する(ステップS41)。   FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the present embodiment when a suspend command, which is an interrupt command based on the assumption that a return (resume) command is accompanied, is accepted. When a suspend command is input during the automatic redundant block replacement routine, first, the address of the redundant block to be replaced when the command is input is stored in the second register 420 (step S41).

次に、第1のフラグ情報が第1のフラグ記憶部401に書き込まれているかどうか、即ち、置き換えられている冗長ブロックが不良ブロックであるかどうかが判定される(ステップS42)。第1のフラグ情報が書き込まれている場合は、次に第2のフラグ情報が第2のフラグ記憶部402に書き込まれているかどうか、即ち、上記冗長ブロックの不揮発性メモリへの置換禁止ビットの書き込みが実行されたかどうかが判定される(ステップS43)。   Next, it is determined whether or not the first flag information is written in the first flag storage unit 401, that is, whether or not the replaced redundant block is a defective block (step S42). If the first flag information has been written, then whether or not the second flag information has been written to the second flag storage unit 402, that is, the replacement prohibition bit of the redundant block to the nonvolatile memory is set. It is determined whether writing has been executed (step S43).

第2のフラグ情報が書き込まれていない場合は、ただちにステップS46に行く。第2のフラグ情報が書き込まれている場合は、第2のレジスタに記憶されているアドレスの冗長ブロック、即ち、サスペンドコマンド入力時に置き換えようとしていた冗長ブロックの揮発性メモリの置換許可ビットを消去する(ステップS44)。さらにその冗長ブロックの揮発性メモリの置換禁止ビットも消去して(ステップS45)、ステップS46に行く。   If the second flag information is not written, the process immediately goes to step S46. When the second flag information is written, the replacement permission bit of the volatile memory of the redundant block of the address stored in the second register, that is, the redundant block to be replaced when the suspend command is input is erased. (Step S44). Further, the replacement prohibiting bit of the volatile memory of the redundant block is also erased (step S45), and the process goes to step S46.

ステップS46では、第1のレジスタに記憶されたアドレスの冗長ブロック、即ち不良となった既に置き換えられていた冗長ブロックの揮発性メモリの置換許可ビットに書き込み(ステップS46)、さらにその冗長ブロックの揮発性メモリの置換禁止ビットを消去する(ステップS47)。   In step S46, the redundancy block of the address stored in the first register, that is, the write to the replacement permission bit of the volatile memory of the redundant block that has been replaced, which has become defective is written (step S46). The replacement prohibiting bit of the volatile memory is erased (step S47).

図13のフローチャートで説明した動作によって、仮に復帰(レジューム)コマンドが伴わないで、結果的に第2の実施形態で説明したリセットによる中断と同じことになってしまった場合でも、中断後に再び同一ブロックに消去を行いにいった場合に、再度同一の置き換えられた冗長ブロックが見えることになる。   Even if the operation described in the flowchart of FIG. 13 is not accompanied by a return (resume) command and results in the same interruption as that described in the second embodiment, the same operation is performed again after the interruption. When the block is erased, the same replaced redundant block can be seen again.

図14は、復帰(レジューム)コマンドを受け付けてから、「自動冗長ブロック置換ルーチン」に復帰するまでの本実施形態の動作を示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart showing the operation of this embodiment from when a return (resume) command is received to when the process returns to the “automatic redundant block replacement routine”.

まず、復帰コマンドを受け付けると、第1及び第2のフラグ情報が共に書き込まれているかどうかが判定される(ステップS51)。ここで、第1及び第2のフラグ情報が共に書き込まれていると判定されると、第1のレジスタに記憶されたアドレスの冗長ブロックが置き換え禁止であることを示す揮発性メモリの置換禁止ビットが書き込まれる(ステップS52)。   First, when a return command is received, it is determined whether both the first and second flag information are written (step S51). Here, when it is determined that both the first and second flag information are written, a replacement prohibition bit of the volatile memory indicating that the redundant block of the address stored in the first register is prohibition of replacement. Is written (step S52).

この後、「自動冗長ブロック置換ルーチン」に復帰すれば、第2のレジスタ420に記憶されていたアドレスの冗長ブロック、即ち、コマンド入力時に置き換えようとしていた冗長セルから置換え動作を再開することができる。この場合、第2のレジスタ420に記憶されていたアドレスの冗長ブロックの置換許可ビット及び置換禁止ビットは共に消去されている(ステップS44及びS45)ので、未使用の冗長ブロックに対する置換ルーチンをただちに再開できる。   Thereafter, when returning to the “automatic redundant block replacement routine”, the replacement operation can be resumed from the redundant block of the address stored in the second register 420, that is, the redundant cell to be replaced at the time of command input. . In this case, the replacement enable bit and replacement prohibition bit of the redundant block at the address stored in the second register 420 are both erased (steps S44 and S45), so the replacement routine for the unused redundant block is immediately resumed. it can.

不良を生じた既に置き換えらえている冗長ブロックの不揮発性メモリに置換禁止ビットが書き込まれたことの判定(ベリファイ)が既になされている場合には、本実施形態によって、無駄な動作の少ないサスペンド及びレジュームが実行可能となる。即ち、レジュームコマンドを受け付けたときに、サスペンドコマンド入力時に置き換えようとしていた冗長セルから置換え操作を再開できる。また、仮にレジュームコマンドが入力されなかったとしても、「自動冗長ブロック置換ルーチン」開始時の状態に揮発性メモリを戻しているので、「自動冗長ブロック置換ルーチン」を当初から再開することができる。   In the case where the determination (verification) that the replacement prohibition bit has been written in the nonvolatile memory of the redundant block that has already been replaced and that has failed has already been made, according to this embodiment, the suspend and Resume can be executed. That is, when a resume command is received, the replacement operation can be resumed from the redundant cell that was to be replaced when the suspend command was input. Even if the resume command is not input, since the volatile memory is returned to the state at the start of the “automatic redundant block replacement routine”, the “automatic redundant block replacement routine” can be restarted from the beginning.

以上、本発明の上記の実施形態においては、全てブロック単位の不良を救済する冗長ブロックの例を挙げて説明したが、ビット線単位の不良を救済する冗長ビット線、ワード線単位の不良を救済する冗長ワード線、さらにはメモリセル単位の動作にも上記実施形態は全て適用可能である。   As described above, in the above-described embodiments of the present invention, the example of the redundant block that repairs the defect in units of blocks has been described, but the redundant bit line that repairs the defect in units of bit lines and the defect in units of word line are repaired. All of the above embodiments can be applied to redundant word lines to be operated, and further to operations in units of memory cells.

従って、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。   Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.

本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置における各冗長ブロックに対応した不揮発性メモリ(ヒューズROM)のビット構成を示す図。1 is a diagram showing a bit configuration of a nonvolatile memory (fuse ROM) corresponding to each redundant block in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置における全ての冗長ブロックに対応した不揮発性メモリ(ヒューズROM)のビット構成を示す図。1 is a diagram showing a bit configuration of a nonvolatile memory (fuse ROM) corresponding to all redundant blocks in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置における消去動作を示すフローチャート。3 is a flowchart showing an erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. 第1の実施形態の消去動作における自動冗長ブロック置換ルーチンの動作を示すフローチャート。6 is a flowchart showing the operation of an automatic redundant block replacement routine in the erase operation of the first embodiment. 第1の実施形態の自動冗長ブロック置換ルーチンにおけるマスク信号の波形を示す図。The figure which shows the waveform of the mask signal in the automatic redundant block replacement routine of 1st Embodiment. 第1の実施形態の消去動作における自動冗長ブロック置換ルーチンの動作を示す別のフローチャート。9 is another flowchart showing the operation of the automatic redundant block replacement routine in the erase operation of the first embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態の消去動作における自動冗長ブロック置換ルーチンの動作を示すフローチャート。9 is a flowchart showing the operation of an automatic redundant block replacement routine in the erase operation of the second embodiment. 第2の実施形態の自動冗長ブロック置換ルーチンにおいて中断コマンドを受け付けた場合の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement when the interruption command is received in the automatic redundant block replacement routine of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態の消去動作における自動冗長ブロック置換ルーチンの動作を示すフローチャート。10 is a flowchart showing the operation of an automatic redundant block replacement routine in the erase operation of the third embodiment. 第3の実施形態の自動冗長ブロック置換ルーチンにおいて中断コマンドを受け付けた場合の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement when the interruption command is received in the automatic redundant block replacement routine of 3rd Embodiment. 第3の実施形態において復帰(レジューム)コマンドを受け付けた場合の動作を示すフローチャート。10 is a flowchart showing an operation when a return (resume) command is accepted in the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…本体セルアレイ、2…リダンダンシアレイ、3…制御回路、4…書込み及び消去回路、5…OR回路、6…AND回路、7…デコーダ、8…タイマ、9…ベリファイ回路、11…読み出し制御回路、11A…ブロック、11B,12B…センスアンプ、12A…冗長ブロック、100〜10n…ヒット(HIT)信号生成回路、10…揮発性メモリ(ラッチ)、20…不揮発性メモリ(ヒューズROM)、30…リダンダンシアドレス比較回路、60,80,90…AND回路、70…NAND回路、1000…不揮発性半導体記憶装置、401…第1のフラグ記憶部、402…第2のフラグ記憶部、410…第1のレジスタ、420…第2のレジスタ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main body cell array, 2 ... Redundancy array, 3 ... Control circuit, 4 ... Write and erase circuit, 5 ... OR circuit, 6 ... AND circuit, 7 ... Decoder, 8 ... Timer, 9 ... Verify circuit, 11 ... Read control circuit , 11A ... block, 11B, 12B ... sense amplifier, 12A ... redundant block, 100 to 10n ... hit (HIT) signal generation circuit, 10 ... volatile memory (latch), 20 ... nonvolatile memory (fuse ROM), 30 ... Redundancy address comparison circuit, 60, 80, 90 ... AND circuit, 70 ... NAND circuit, 1000 ... non-volatile semiconductor memory device, 401 ... first flag storage unit, 402 ... second flag storage unit, 410 ... first Register, 420 ... second register.

Claims (5)

メモリセルに対する消去動作が開始してから所定時間が経過しても消去動作が完了しないとき、未使用の冗長セルが存在するか否かを検索するステップと、
前記未使用の冗長セルが存在するとき、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているか否かを判定するステップと、
前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルに対応する揮発性メモリに、前記置き換えられた冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を書き込み、その間に前記メモリセル以外のメモリセルを読み出そうとする場合は前記置き換えられた冗長セルを読み出し禁止とするステップと、
前記未使用の冗長セルに対応する揮発性メモリに、前記未使用の冗長セルが置き換えに使用されていることを示す置き換え許可情報及び前記メモリセルが前記未使用の冗長セルに置き換えられたことを示す前記メモリセルのアドレスである置換アドレスを書き込み、その間に前記メモリセル以外のメモリセルを読み出そうとする場合は前記未使用の冗長セルを読み出し禁止とするステップと、
前記未使用の冗長セルに対応する不揮発性メモリに、前記置き換え許可情報及び前記置換アドレスを書き込んで、更にそれが正しく書き込まれたと判定されたとき、前記消去動作を再び開始させるステップと
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法。
Searching for whether there is an unused redundant cell when the erasing operation is not completed even after a predetermined time has elapsed since the erasing operation on the memory cell started;
Determining whether the memory cell has already been replaced by a redundant cell when the unused redundant cell exists; and
When the memory cell has already been replaced with a redundant cell, replacement prohibition information indicating that the replaced redundant cell is prohibited to be replaced is written into a volatile memory corresponding to the replaced redundant cell, If the memory cell other than the memory cell is to be read, the replacement redundant cell is prohibited from being read; and
The replacement permission information indicating that the unused redundant cell is used for replacement in the volatile memory corresponding to the unused redundant cell, and that the memory cell is replaced with the unused redundant cell. Writing a replacement address that is an address of the memory cell, and in the meantime, when reading a memory cell other than the memory cell, prohibiting reading of the unused redundant cell; and
The replacement permission information and the replacement address are written in the nonvolatile memory corresponding to the unused redundant cell, and the erase operation is started again when it is determined that it has been correctly written. A defective cell automatic replacement method in a nonvolatile semiconductor memory device.
メモリセルに対する消去動作が開始してから所定時間が経過しても消去動作が完了しないとき、未使用の冗長セルが存在するか否かを検索するステップと、
前記未使用の冗長セルが存在するとき、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているか否かを判定するステップと、
前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルが不良セルであることを示す第1のフラグ情報を書き込むステップと、
前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルのアドレスである第1のアドレスを第1のレジスタに記憶するステップと、
中断処理の命令を受けたときに、前記第1のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップと、
中断処理の命令を受け、且つ前記第1のフラグ情報が書き込まれていると判定された場合に、前記第1のアドレスの冗長セルに対応する揮発性メモリに書き込まれていて、前記第1のアドレスの冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を消去するステップと
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法。
Searching for whether there is an unused redundant cell when the erasing operation is not completed even after a predetermined time has elapsed since the erasing operation on the memory cell started;
Determining whether the memory cell has already been replaced by a redundant cell when the unused redundant cell exists; and
Writing first flag information indicating that the replaced redundant cell is a defective cell when the memory cell has already been replaced by a redundant cell;
Storing the first address, which is the address of the replaced redundant cell, in a first register when the memory cell has already been replaced by a redundant cell;
Determining whether or not the first flag information has been written when receiving an interrupt processing instruction;
When an instruction for interruption processing is received and it is determined that the first flag information is written, the first flag information is written in the volatile memory corresponding to the redundant cell of the first address, And a step of erasing replacement prohibition information indicating that replacement of a redundant cell at an address is prohibited. A method for automatically replacing defective cells in a nonvolatile semiconductor memory device.
メモリセルに対する消去動作が開始してから所定時間が経過しても消去動作が完了しないとき、未使用の冗長セルが存在するか否かを検索するステップと、
前記未使用の冗長セルが存在するとき、前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているか否かを判定するステップと、
前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルが不良セルであることを示す第1のフラグ情報を書き込むステップと、
前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルのアドレスである第1のアドレスを第1のレジスタに記憶するステップと、
前記メモリセルが既に冗長セルに置き換えられているとき、前記置き換えられた冗長セルに対応する不揮発性メモリに前記置き換えられた冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を書き込んで、更にそれが正しく書き込まれたかどうかを判定するステップと、
前記置き換え禁止情報が正しく書き込まれていると判定されたときに、前記置き換え禁止情報が正しく書き込まれたことを示す第2のフラグ情報を書き込むステップと、
中断処理の命令を受けたときに、前記メモリセルを置き換えようとしていた未使用の冗長セルのアドレスである第2のアドレスを第2のレジスタに記憶するステップと、
中断処理の命令を受けたときに、前記第2のアドレスを第2のレジスタに記憶するステップの後に、前記第1のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップと、
中断処理の命令を受け、且つ前記第1のフラグ情報が書き込まれていると判定された場合に、前記第1のアドレスの冗長セルに対応する揮発性メモリに書き込まれていて、前記第1のアドレスの冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を消去するステップと
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法。
Searching for whether there is an unused redundant cell when the erasing operation is not completed even after a predetermined time has elapsed since the erasing operation on the memory cell started;
Determining whether the memory cell has already been replaced by a redundant cell when the unused redundant cell exists; and
Writing first flag information indicating that the replaced redundant cell is a defective cell when the memory cell has already been replaced by a redundant cell;
Storing the first address, which is the address of the replaced redundant cell, in a first register when the memory cell has already been replaced by a redundant cell;
When the memory cell has already been replaced with a redundant cell, replacement prohibition information indicating that the replaced redundant cell is prohibited to be replaced is written in a nonvolatile memory corresponding to the replaced redundant cell, and further Determining whether has been written correctly;
Writing second flag information indicating that the replacement prohibition information has been correctly written when it is determined that the replacement prohibition information has been correctly written;
Storing a second address, which is an address of an unused redundant cell that was intended to replace the memory cell, in a second register when receiving an interrupt processing instruction;
Determining whether or not the first flag information has been written after the step of storing the second address in a second register when receiving an interrupt processing instruction;
When an instruction for interruption processing is received and it is determined that the first flag information is written, the first flag information is written in the volatile memory corresponding to the redundant cell of the first address, And a step of erasing replacement prohibition information indicating that replacement of a redundant cell at an address is prohibited. A method for automatically replacing defective cells in a nonvolatile semiconductor memory device.
中断処理の命令を受けたときに、前記第2のアドレスを第2のレジスタに記憶するステップの後に、前記第2のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップと、
中断処理の命令を受けたときに、前記第1のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップにおいて前記第1のフラグ情報が書き込まれていると判定され且つ前記第2のフラグ情報が書き込まれているか否か判定するステップにおいて前記第2のフラグ情報が書き込まれていると判定されたときに、前記第2のアドレスの冗長セルに対応する揮発性メモリに書き込まれていて前記第2のアドレスの冗長セルが置き換え禁止であることを示す置き換え禁止情報を消去するステップと
を更に具備することを特徴とする請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法。
Determining whether the second flag information has been written after the step of storing the second address in a second register when receiving an interrupt processing instruction;
When receiving an interrupt processing instruction, it is determined that the first flag information is written in the step of determining whether the first flag information is written, and the second flag information is written. When it is determined in the step of determining whether or not the second flag information has been written, the second flag information is written in the volatile memory corresponding to the redundant cell at the second address and the second flag information is written. 4. The method for automatically replacing defective cells in a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, further comprising the step of erasing replacement prohibition information indicating that redundancy of an address redundant cell is prohibited.
復帰処理の命令を受けたときに、前記第1のフラグ情報及び前記第2のフラグ情報が共に書き込まれているかどうか判断するステップと、
復帰処理の命令を受けたときに、前記第1のフラグ情報及び前記第2のフラグ情報が共に書き込まれている場合に、前記第1のアドレスの冗長セルが置き換え禁止であることを示す揮発性メモリの置き換え禁止情報を書き込むステップと
を更に具備することを特徴とする請求項3または4記載の不揮発性半導体記憶装置における不良セル自動置き換え方法。
Determining whether the first flag information and the second flag information are both written when receiving a return processing instruction;
Volatility indicating that replacement of a redundant cell at the first address is prohibited when both the first flag information and the second flag information are written when receiving a return processing instruction 5. The method for automatically replacing defective cells in the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, further comprising: writing memory replacement prohibition information.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010033626A (en) * 2008-07-25 2010-02-12 Renesas Technology Corp Semiconductor device
JP2011198409A (en) * 2010-03-19 2011-10-06 Toshiba Information Systems (Japan) Corp Nonvolatile memory
US10847244B2 (en) 2016-12-07 2020-11-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Storage device including repairable volatile memory and method of operating the same

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