JP2007257837A - Nonvolatile memory circuit and nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は不揮発性メモリ回路および不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、不揮発性半導体記憶装置の冗長アドレス記憶回路として使用する不揮発性メモリ回路に関する。 The present invention relates to a nonvolatile memory circuit and a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile memory circuit used as a redundant address memory circuit of the nonvolatile semiconductor memory device.
近年、様々な電子機器において、不揮発性半導体記憶装置が幅広く使用され、さらに、これら携帯機器等をはじめとして各種半導体製品においても低電圧および低消費電力が進められて来ている。また、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体記憶装置においては、冗長アドレス記憶回路等として連想メモリ(Content Addressable Memory:CAM)が使用されているが、このようなCAM(不揮発性メモリ回路)は、不揮発性半導体記憶装置の記憶容量の増大に伴って大型化して来ており、占有面積の小さい不揮発性メモリ回路の提供が要望されている。 In recent years, nonvolatile semiconductor memory devices have been widely used in various electronic devices, and low voltage and low power consumption have been promoted in various semiconductor products such as portable devices. In addition, in a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory, a content addressable memory (CAM) is used as a redundant address memory circuit or the like. Such a CAM (nonvolatile memory circuit) is a nonvolatile memory circuit. As the storage capacity of semiconductor memory devices has increased, the size has increased, and there has been a demand for providing a nonvolatile memory circuit with a small occupation area.
近年、不揮発性半導体記憶装置は様々な電子機器に幅広く使用されるようになって来ており、また、それらの電子機器に対する低電圧および低消費電力の要求も大きくなって来ている。ところで、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体記憶装置においては、不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイにおける不良セルのアドレスおよび該不良セルに置き換える冗長セルのアドレスを記憶する冗長アドレス記憶回路や、不揮発性半導体記憶装置における内部信号のレベルや遅延等を決定する抵抗・容量等のパラメータの設定値を記憶し、その設定値の内容の変更により内部信号のレベルや遅延等の調整を行うことを目的としたトリミング情報記憶回路や、或いは、書き込みを禁止するアドレス情報を記憶しておく書き込みアドレス禁止情報記憶回路等として、連想メモリ(CAM:不揮発性メモリ回路)が使用されている。(冗長アドレス記憶回路を有する不揮発性半導体記憶装置としては、特許文献1を参照)。このような不揮発性メモリ回路は、不揮発性半導体記憶装置の記憶容量の増大に伴って大型化しており、その占有面積の増大が問題になって来ている。
In recent years, nonvolatile semiconductor memory devices have been widely used in various electronic devices, and demands for low voltage and low power consumption for these electronic devices have also increased. By the way, for example, in a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory, a redundant address memory circuit that stores an address of a defective cell in a memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device and an address of a redundant cell that replaces the defective cell, The purpose is to store the set values of parameters such as resistance and capacitance that determine the level and delay of internal signals in semiconductor memory devices, and to adjust the level and delay of internal signals by changing the contents of the set values An associative memory (CAM: nonvolatile memory circuit) is used as the trimming information storage circuit or the write address prohibition information storage circuit for storing address information for prohibiting writing. (See
図1は従来の不揮発性メモリ回路(CAM:連想メモリ)の一例を示す回路図であり、不揮発性メモリセル(CAMセル)としてゲート絶縁膜に電荷トラップ層を有するフラッシュメモリ(すなわち、メモリセルが、電荷記憶領域として、ONO膜(酸化膜/窒化膜/酸化膜)等のトラップ準位を利用するタイプのフラッシュメモリ)セルを適用したものを示している。ただし、CAMセルとしては、これに限定されず、例えば、ポリシリコン電極等のフローティングゲートを電荷記憶領域として利用するタイプのメモリセルを適用することも可能である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional nonvolatile memory circuit (CAM: associative memory). As a nonvolatile memory cell (CAM cell), a flash memory (that is, a memory cell) having a charge trap layer in a gate insulating film is shown. In the figure, a charge memory region is applied to a flash memory cell using a trap level such as an ONO film (oxide film / nitride film / oxide film). However, the CAM cell is not limited to this. For example, a memory cell using a floating gate such as a polysilicon electrode as a charge storage region can be applied.
図1において、参照符号110はCAMセル、120はレベルシフト回路、121および131はPチャネル型MOSトランジスタ(PMOSトランジスタ)、122,132〜134および140はNチャネル型MOSトランジスタ(NMOSトランジスタ)を示している。ここで、CAMセルは、半導体基板上に設けられたONO(酸化膜/窒化膜/酸化膜)構造の電子捕獲層を有し、1個のメモリセル(Nチャネル型トランジスタ)に対して2ビットの情報を格納することができるようになっている。ただし、不揮発性メモリ回路(CAM)に使用する場合、通常、1個のCAMセルに対して1ビットの情報を格納して使用する。
In FIG. 1,
図1に示されるように、レベルシフト回路120はPMOSトランジスタ121およびNMOSトランジスタ122から成るCMOSインバータとして構成されており、高電位電源電圧(通常の電源電圧:例えば、3V)よりも高い高電圧(例えば、5V)の電源線VPROGと低電位電源線Vss(例えば、0V)との間に接続されている。すなわち、レベルシフト回路120は、その入力ノードN10の信号レベルを反転すると共にレベルシフトして高電圧(例えば、5V)または低電位電源電圧(例えば、0V)をCAMセル110の一端に印加する。なお、CAMセル110の他端は、スイッチ用トランジスタ140を介して低電位電源線Vssに接続されている。
As shown in FIG. 1, the
レベルシフト回路120の入力ノードN10と高電圧の電源線VPROGとの間には、ゲートに低電位電源電圧(Vss)が印加されたPMOSトランジスタ(プルアップトランジスタ)131が設けられ、また、ノードN10と低電位電源線Vssとの間には、NMOSトランジスタ132が設けられると共に、直列接続されたNMOSトランジスタ134および133が設けられている。ここで、PMOSトランジスタ121および131のバックゲート(基板バイアス電圧、或いは、ウェル電位に対応)には高電圧の電源線VPROGが接続されている。
Between the input node N10 of the
トランジスタ132のゲートには消去イネーブル信号CAMERSが供給され、消去時には、この消去イネーブル信号CAMERSが高レベル『H』になってトランジスタ132をオンし、CAMセル110の一端に高電圧(VPROG)を印加するようになっている。また、トランジスタ133のゲートにはプログラムイネーブル信号RYSが供給されると共に、トランジスタ134のゲートにはプログラムセル選択信号SELnが供給され、プログラム時には、これらプログラムイネーブル信号RYSおよびプログラムセル選択信号SELnが共に高レベル『H』になってトランジスタ133および134をオンし、消去時と同様にCAMセル110の一端に高電圧(VPROG)を印加するようになっている。トランジスタ140のゲートにはプログラム用信号REPHが供給され、プログラム時には、このプログラム用信号REPHが高レベル『H』になってトランジスタ140をオンし、CAMセル110の他端に低電位電源電圧(Vss)を印加するようになっている。
An erase enable signal CAMERS is supplied to the gate of the
図2は不揮発性メモリセルの一例のプログラムおよび消去動作を説明するための図であり、メモリセルとしてONO膜等のトラップ準位を電荷記憶領域として利用するタイプのものを適用した場合の例を説明するものである。ここで、図2(a)はメモリセルのプログラム動作を示し、また、図2(b)はメモリセルの消去動作を示すものである。 FIG. 2 is a diagram for explaining a program and erase operation of an example of a nonvolatile memory cell, and an example in which a memory cell of a type using a trap level such as an ONO film as a charge storage region is applied. Explain. Here, FIG. 2A shows the program operation of the memory cell, and FIG. 2B shows the erase operation of the memory cell.
まず、図2(a)に示されるように、CAMセルをプログラム(データの書き込み)する場合、CAMセルの一端に対して5V(レベルシフト回路の出力電圧)を印加すると共に、CAMセルの他端を0V(Vssに接続:高レベル『H』のプログラム用信号REPHによりトランジスタ140をオン)とし、CAMセルの制御端子に対して9V(ゲート電圧RG)を印加する。すなわち、チャネル熱電子注入を利用してCAMセル(メモリセル)のONO構造の電子捕獲層における一端側(5Vを印加している側)に電子を注入して書き込み(プログラム)を行う。
First, as shown in FIG. 2A, when a CAM cell is programmed (data is written), 5V (output voltage of the level shift circuit) is applied to one end of the CAM cell, and the other CAM cell. The terminal is set to 0 V (connected to Vss: the
次に、図2(b)に示されるように、CAMセルを消去する場合、CAMセルの一端に対して5Vを印加すると共に、CAMセルの他端をフローティング(低レベル『L』のプログラム用信号REPHによりトランジスタ140をオフ)とし、CAMセルの制御端子に対して−6V(ゲート電圧RG)を印加する。すなわち、バンド間トンネル効果によって生成した正孔を下部の酸化膜を介して電子捕獲層に注入することで消去を行う。
前述したように、不揮発性メモリセルを有する不揮発性メモリ回路、例えば、図1に示す連想メモリ(CAM)は、各メモリセル(CAMセル)110に対してプログラムおよび消去を行うためのレベルシフト回路120が必要となっていた。 As described above, the nonvolatile memory circuit having nonvolatile memory cells, for example, the associative memory (CAM) shown in FIG. 1 is a level shift circuit for programming and erasing each memory cell (CAM cell) 110. 120 was needed.
ここで、レベルシフト回路120を構成するPMOSトランジスタ121は、そのトランジスタ121を介して高電圧(VPROG)をCAMセル110の一端に印加するため、そのゲート幅Wを、例えば、30μmといった大きな値として製造しなければならず、連想メモリの占有面積が増大することになっていた。
Here, since the
また、消去時にレベルシフト回路120の入力ノードN10をプルダウンするトランジスタ132やそのプルダウン経路、或いは、トランジスタ133および134に関しても、各CAMセル110に対して設ける必要があったため、連想メモリの占有面積が増大することになっていた。
In addition, the
さらに、近年、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体記憶装置に内蔵される連想メモリ(不揮発性メモリ回路)は、不揮発性半導体記憶装置の記憶容量の増大に伴って大型化しており、不揮発性メモリ回路の占有面積の増大が不揮発性半導体記憶装置の高集積化の妨げにもなって来ている。なお、本発明に係る不揮発性メモリ回路は、不揮発性半導体記憶装置に内蔵される連想メモリに限定されるものではなく、他の様々な半導体記憶装置、さらに、一般の半導体装置に対して幅広く適用することができる。 Furthermore, in recent years, for example, associative memories (nonvolatile memory circuits) built into a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory have become larger as the storage capacity of the nonvolatile semiconductor memory device has increased. The increase in the area occupied by the circuit has hindered the high integration of the nonvolatile semiconductor memory device. Note that the nonvolatile memory circuit according to the present invention is not limited to the associative memory built in the nonvolatile semiconductor memory device, and is widely applied to various other semiconductor memory devices and general semiconductor devices. can do.
本発明は、上述した従来の不揮発性メモリ回路が有する課題に鑑み、占有面積を低減した不揮発性メモリ回路および不揮発性半導体記憶装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a non-volatile memory circuit and a non-volatile semiconductor memory device with a reduced occupation area in view of the problems of the conventional non-volatile memory circuit described above.
本発明の第1の形態によれば、第1の端子、第2の端子および制御端子を有する複数の不揮発性メモリセルと、該複数の不揮発性メモリセルの第1の端子に対して所定レベルの電圧を印加するレベルシフト回路と、前記複数の不揮発性メモリセルの第2の端子にそれぞれ設けられた複数のスイッチ用トランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of nonvolatile memory cells having a first terminal, a second terminal, and a control terminal, and a predetermined level with respect to the first terminals of the plurality of nonvolatile memory cells There is provided a non-volatile memory circuit comprising: a level shift circuit for applying a voltage of 1; and a plurality of switching transistors respectively provided at second terminals of the non-volatile memory cells.
本発明の第2の形態によれば、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、外部からのアドレス信号に応じて前記メモリセルアレイの所定のメモリセルをアクセスするデコーダ回路と、前記メモリセルアレイにおける不良セルのアドレスがアクセスされるときは代わりに冗長セルをアクセスするために該冗長セルのアドレスを記憶する冗長アドレス記憶回路とを備える不揮発性半導体記憶装置が提供される。ここで、前記冗長アドレス記憶回路は、第1の端子、第2の端子および制御端子を有する複数の不揮発性メモリセルと、該複数の不揮発性メモリセルの第1の端子に対して所定レベルの電圧を印加するレベルシフト回路と、前記複数の不揮発性メモリセルの第2の端子にそれぞれ設けられた複数のスイッチ用トランジスタとを備える。 According to the second aspect of the present invention, a memory cell array having a plurality of memory cells, a decoder circuit for accessing a predetermined memory cell of the memory cell array in response to an external address signal, and a defective cell in the memory cell array A nonvolatile semiconductor memory device is provided which includes a redundant address storage circuit for storing the address of the redundant cell in order to access the redundant cell instead of accessing the redundant cell. The redundant address storage circuit includes a plurality of nonvolatile memory cells having a first terminal, a second terminal, and a control terminal, and a predetermined level with respect to the first terminals of the plurality of nonvolatile memory cells. A level shift circuit for applying a voltage; and a plurality of switching transistors respectively provided at second terminals of the plurality of nonvolatile memory cells.
本発明によれば、占有面積を低減した不揮発性メモリ回路、或いは、占有面積を低減した冗長アドレス記憶回路を備える不揮発性半導体記憶装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-volatile semiconductor memory device including a non-volatile memory circuit with a reduced occupied area or a redundant address memory circuit with a reduced occupied area.
以上、詳述したように、本発明によれば、連想メモリとして使用される不揮発性メモリ回路の占有面積を低減することができる。 As described above in detail, according to the present invention, the area occupied by the nonvolatile memory circuit used as the associative memory can be reduced.
以下、本発明に係る不揮発性メモリ回路および不揮発性半導体記憶装置の実施例を、添付図面を参照して詳述する。 Hereinafter, embodiments of a nonvolatile memory circuit and a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図3は本発明に係る不揮発性メモリ回路(CAM:連想メモリ)の一例を示す回路図であり、不揮発性メモリセル(CAMセル)としてゲート絶縁膜に電荷トラップ層を有するメモリセル(すなわち、ONO膜等のトラップ準位を電荷記憶領域として利用するフラッシュメモリセル)を適用したものを示している。ただし、CAMセルとしては、これに限定されず、例えば、ポリシリコン電極等のフローティングゲートを電荷記憶領域として利用するタイプのメモリセルを適用することも可能である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a non-volatile memory circuit (CAM: associative memory) according to the present invention. As a non-volatile memory cell (CAM cell), a memory cell having a charge trap layer in a gate insulating film (that is, ONO) A flash memory cell using a trap level such as a film as a charge storage region is shown. However, the CAM cell is not limited to this. For example, a memory cell using a floating gate such as a polysilicon electrode as a charge storage region can be applied.
図3において、参照符号2はレベルシフト回路、10〜13はCAMセル、21および31はPMOSトランジスタ、そして、22,32,33および40〜43はNMOSトランジスタを示している。ここで、CAMセルは、前に図1および図2を参照して説明したのと同様のものであり、半導体基板上に設けられたONO構造の電子捕獲層を有し、1個のメモリセルに対して2ビットの情報を格納することができる。ただし、不揮発性メモリ回路に使用する場合、通常、1個のCAMセルに対して1ビットの情報を格納して使用する。
In FIG. 3,
図3と図1との比較から明らかなように、本実施例の不揮発性メモリ回路においては、1つのレベルシフト回路2並びにトランジスタ31,32および33に対して4つのCAMセル10〜13が設けられている。
As is clear from comparison between FIG. 3 and FIG. 1, in the nonvolatile memory circuit of the present embodiment, four
すなわち、図3に示されるように、レベルシフト回路2はPMOSトランジスタ21およびNMOSトランジスタ22から成るCMOSインバータとして構成され、高電位電源電圧(通常の電源電圧:例えば、3V)よりも高い高電圧(例えば、5V)の電源線VPROGと低電位電源線Vss(例えば、0V)との間に接続されている。そして、レベルシフト回路2は、その入力ノードN1の信号レベルを反転すると共にレベルシフトして高電圧(例えば、5V)または低電位電源電圧(例えば、0V)を4つのCAMセル10〜13の一端に対して共通に印加する。なお、各CAMセル10〜13の他端は、それぞれ対応するスイッチ用トランジスタ40〜43を介して低電位電源線Vssに接続されている。
That is, as shown in FIG. 3, the
各スイッチ用トランジスタ40〜43のゲートに供給されるプログラムセル選択信号REPH(0)〜REPH(3)は、図1におけるプログラムセル選択信号SELnおよびプログラム用信号REPHをデコードした信号とされ、プログラム時には、このプログラムセル選択信号REPH(0)〜REPH(3)が高レベル『H』になってトランジスタ40〜43をオンし、対応するCAMセル10〜13の他端に低電位電源電圧(Vss)を印加するようになっている。
The program cell selection signals REPH (0) to REPH (3) supplied to the gates of the
ここで、例えば、0.38μmCMOSプロセスを適用して同じ記憶容量の不揮発性メモリ回路を製造した場合、図3に示す本実施例を適用した不揮発性メモリ回路は、図1に示す従来例を適用した不揮発性メモリ回路よりも占有面積を約30%程度低減することができる。 Here, for example, when a non-volatile memory circuit having the same storage capacity is manufactured by applying a 0.38 μm CMOS process, the non-volatile memory circuit to which the present embodiment shown in FIG. The occupied area can be reduced by about 30% compared to the nonvolatile memory circuit.
本実施例の不揮発性メモリ回路におけるPMOSトランジスタ31並びにNMOSトランジスタ32および33は、前述した図1に示す従来の不揮発性メモリ回路におけるPMOSトランジスタ131並びにNMOSトランジスタ132および133と同様であり、また、CAMセルのプログラム動作および消去動作も、前述した図2(a)および図2(b)を参照したのと同様である。
The
図3に示す本実施例の不揮発性メモリ回路において、消去を行う場合には、消去イネーブル信号CAMERSを高レベル『H』としてNMOSトランジスタ32をオンし、レベルシフト回路2の入力ノードN1を低電位電源電圧(Vss)にプルダウンする。これにより、レベルシフト回路2の出力が高電圧(VPROG)となり、全てのCAMセル10〜13の一端に高電圧(VPROG)が印加される。さらに、消去時には、全てのプログラムセル選択信号REPH(0)〜REPH(3)を低レベル『L』としてNMOSトランジスタ40〜43をオフし、CAMセル10〜13の他端をフローティングとし、そして、ゲート電圧RGを−6Vとして全てのCAMセル10〜13を一括して消去する。なお、一括して消去するCAMセルとしては、不揮発性メモリ回路における全てのCAMセルではなく、例えば、ブロック分けしている場合には、ブロック毎にCAMセルの消去を行うこともできる。
In the nonvolatile memory circuit of this embodiment shown in FIG. 3, when erasing is performed, the erase enable signal CAMERS is set to a high level “H”, the NMOS transistor 32 is turned on, and the input node N1 of the
次に、プログラムを行う場合には、プログラムイネーブル信号RYSを高レベル『H』としてトランジスタ33をオンし、消去時と同様にレベルシフト回路2の入力ノードN1を低電位電源電圧(Vss)にプルダウンする。これにより、レベルシフト回路2の出力が高電圧(VPROG)となり、全てのCAMセル10〜13の一端に高電圧(VPROG)が印加される。さらに、プログラム時には、NMOSトランジスタ40〜43のゲートに供給するプログラムセル選択信号REPH(0)〜REPH(3)を独立に制御することにより、対応するCAMセル10〜13の他端を個別に低電位電源電線Vssに接続するか否かを制御し、そして、ゲート電圧RGを9Vとすることでプログラムセル選択信号REPH(0)〜REPH(3)により選択(オン)されたCAMセル10〜13だけをプログラム(電子捕獲層に電子を注入して書き込み)を行う。
Next, when programming is performed, the program enable signal RYS is set to a high level “H”, the
以上において、図3に示す実施例では、1つのレベルシフト回路2に対して4つのCAMセル10〜13を設けるようになっているが、CAMセルの数は4つに限定されるものではない。ただし、CAMセルの数を多くすると、レベルシフト回路2におけるPMOSトランジスタ21のサイズ(ゲート幅W)を大きくしなければならないだけでなく、読み出し時のパフォーマンスを確保するためにレベルシフト回路2におけるNMOSトランジスタ22のサイズも大きくしなければならなくなる。
In the above, in the embodiment shown in FIG. 3, four
図4は本発明の不揮発性メモリ回路が適用される不揮発性半導体記憶装置の一例を示すブロック図であり、フラッシュメモリの構成例を示すものである。図4において、参照符号201はコマンドバッファ、202はアドレスバッファ、203はアドレスデコーダ、204はチップイネーブル/アウトプットイネーブル制御回路、205はPGM電圧生成回路、206はERASE電圧生成回路、207はスイッチ回路、208はメモリセルアレイ、209はセンスアンプ、210はデータラッチ回路、211は入出力バッファ、212は冗長アドレス記憶回路、そして、213は一致検出回路を示している。また、参照符号/WEはライトイネーブル信号、/CEはチップイネーブル信号、そして、/OEはアウトプットイネーブル信号を示している。なお、本発明に係る不揮発性メモリ回路は、冗長アドレス記憶回路212に対応する。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a nonvolatile semiconductor memory device to which the nonvolatile memory circuit of the present invention is applied, and shows a configuration example of a flash memory. In FIG. 4,
図4に示す不揮発性半導体記憶装置において、メモリセルアレイ208における所定のメモリセルに記憶されているデータを読み出す場合、ライトイネーブル信号/WEを高レベル『H』として非活性化し、チップイネーブル信号/CEおよびアウトプットイネーブル信号/OEを低レベル『L』として活性化し、さらに、読み出すべき所定のメモリセルに対応するアドレス信号を入力する。この時、アドレスバッファ202を介してアドレス信号を受け取ったアドレスデコーダ203は、そのアドレス信号をデコードし、そのデコード結果によりメモリセルアレイ208における所定のメモリセルがアクセスされる。
In the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 4, when data stored in a predetermined memory cell in the
メモリセルアレイ208における所定のメモリセルからのデータは、センスアンプ209により読み出され、その読み出しデータは、順次、データラッチ回路210および入出力バッファ211を介して外部に出力される。なお、チップイネーブル/アウトプットイネーブル制御回路204は、チップイネーブル信号/CEおよびアウトプットイネーブル信号/OEを受け取った段階で、入出力バッファ211を出力に設定する。
Data from a predetermined memory cell in the
次に、プログラム/消去動作を実行する場合、すなわち、メモリセルアレイ208の所定のメモリセルにデータを書き込む場合(または、メモリセルアレイ208の所定のブロックに含まれるメモリセルを消去する場合)は、ライトイネーブル信号/WEおよびチップイネーブル信号/CEを低レベル『L』として活性化し、アウトプットイネーブル信号/OE/を高レベル『H』として非活性化し、さらに、書き込むべき所定のメモリセルに対応するアドレス信号を入力する。この時、書き込みデータは、入力バッファ211、データラッチ回路210を介してセンスアンプ209に保持され、同時に、アドレスバッファ202を介してアドレス信号を受け取ったアドレスデコーダ203は、そのアドレス信号をデコードする。
Next, when a program / erase operation is executed, that is, when data is written in a predetermined memory cell of the memory cell array 208 (or when a memory cell included in a predetermined block of the
その後、メモリセルアレイ208は、アドレスデコーダ203の出力に対応したメモリセルに対してセンスアンプ209に保持された書き込みデータを書き込む。なお、チップイネーブル/アウトプットイネーブル制御回路204は、チップイネーブル信号/CEおよびアウトプットイネーブル信号/OEを受け取った段階で、入出力バッファ211を入力に設定する。
Thereafter, the
ここで、データ書き込み時においては、PGM電圧生成回路205により、例えば、9V等の高電圧を生成する。また、データ消去時においては、ERASE電圧生成回路206により、例えば、−6V等の電圧を生成し、スイッチ回路207により消去の対象となるブロックを選択する。
Here, at the time of data writing, the PGM
冗長アドレス記憶回路(不揮発性メモリ回路:CAM)212は、メモリセルアレイ208のメモリセルと同様の複数の不揮発性メモリセルを備え、不揮発性半導体記憶装置の初期情報等を記憶する。この初期情報としては、例えば、製造工程等で生じたメモリセルアレイ208における不良のメモリセルの情報等である。すなわち、冗長アドレス記憶回路212に記憶されている情報とアクセス対象であるアドレス信号とが一致検出回路213で比較され、両者が一致した場合には、アドレスデコーダ203によりその不良セルに対するアクセスを冗長セルへ自動的に切り替える動作が行われる。
The redundant address storage circuit (nonvolatile memory circuit: CAM) 212 includes a plurality of nonvolatile memory cells similar to the memory cells of the
以上の記載において、本発明に係る不揮発性メモリ回路は、不揮発性半導体記憶装置の冗長アドレス記憶回路として適用される例を説明し、さらに、不揮発性半導体記憶装置のとしてはフラッシュメモリを一例として説明したが、本発明の不揮発性メモリ回路は、これらの適用に限定されるものではなく、様々な半導体装置に対して幅広く適用することができるのはいうまでもない。 In the above description, an example in which the nonvolatile memory circuit according to the present invention is applied as a redundant address storage circuit of a nonvolatile semiconductor memory device is described, and further, a flash memory is described as an example of the nonvolatile semiconductor memory device. However, it is needless to say that the nonvolatile memory circuit of the present invention is not limited to these applications and can be widely applied to various semiconductor devices.
(付記1) 第1の端子、第2の端子および制御端子を有する複数の不揮発性メモリセルと、
該複数の不揮発性メモリセルの第1の端子に対して所定レベルの電圧を印加するレベルシフト回路と、
前記複数の不揮発性メモリセルの第2の端子にそれぞれ設けられた複数のスイッチ用トランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary Note 1) A plurality of nonvolatile memory cells having a first terminal, a second terminal, and a control terminal;
A level shift circuit that applies a predetermined level of voltage to the first terminals of the plurality of nonvolatile memory cells;
A non-volatile memory circuit, comprising: a plurality of switching transistors respectively provided at second terminals of the non-volatile memory cells.
(付記2) 付記1に記載の不揮発性メモリ回路において、前記複数の不揮発性メモリセルは、前記1つのレベルシフト回路に対して4つ設けられていることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Additional remark 2) The non-volatile memory circuit of
(付記3) 付記1に記載の不揮発性メモリ回路において、前記レベルシフト回路は、高電位電源線の電圧よりも高い高電圧の電源線と低電位電源線との間に接続されたCMOSインバータであることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary note 3) In the nonvolatile memory circuit according to
(付記4) 付記3に記載の不揮発性メモリ回路において、さらに、
前記高電圧の電源線と前記レベルシフト回路の入力ノードとの間に接続されると共に、制御端子が前記低電位電源線に接続されたPチャネル型MOSトランジスタと、
前記レベルシフト回路の入力ノードと前記低電位電源線との間に接続され、前記複数の不揮発性メモリセルを一括して消去するための消去イネーブル信号が制御端子に入力された第1のNチャネル型MOSトランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary Note 4) In the nonvolatile memory circuit according to
A P-channel MOS transistor connected between the high-voltage power supply line and the input node of the level shift circuit and having a control terminal connected to the low-potential power supply line;
A first N-channel connected between an input node of the level shift circuit and the low-potential power line, and having an erase enable signal input to a control terminal for erasing the plurality of nonvolatile memory cells at once. A nonvolatile memory circuit comprising a type MOS transistor.
(付記5) 付記4に記載の不揮発性メモリ回路において、さらに、
前記レベルシフト回路の入力ノードと前記低電位電源線との間に接続され、前記複数の不揮発性メモリセルをプログラムするためのプログラムイネーブル信号が制御端子に入力された第2のNチャネル型MOSトランジスタを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary Note 5) In the nonvolatile memory circuit according to Supplementary Note 4,
A second N-channel MOS transistor connected between an input node of the level shift circuit and the low-potential power supply line and having a program enable signal for programming the plurality of nonvolatile memory cells input to a control terminal A non-volatile memory circuit comprising:
(付記6) 付記5に記載の不揮発性メモリ回路において、前記各スイッチ用トランジスタは、それぞれ対応する不揮発性メモリセルを個別にプログラムするためのプログラムセル選択信号が制御端子に入力された第3のNチャネル型MOSトランジスタを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 (Supplementary Note 6) In the nonvolatile memory circuit according to Supplementary Note 5, each of the switching transistors has a third configuration in which a program cell selection signal for individually programming a corresponding nonvolatile memory cell is input to a control terminal. A non-volatile memory circuit comprising an N-channel MOS transistor.
(付記7) 付記1〜6のいずれか1項に記載の不揮発性メモリ回路において、該不揮発性メモリ回路は、連想メモリ回路であることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary note 7) The nonvolatile memory circuit according to any one of
(付記8) 付記7に記載の不揮発性メモリ回路において、前記連想メモリ回路は、半導体記憶装置のメモリセルアレイにおける冗長アドレスを記憶する冗長アドレス記憶回路であることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 (Supplementary note 8) The nonvolatile memory circuit according to supplementary note 7, wherein the associative memory circuit is a redundant address storage circuit that stores a redundant address in a memory cell array of a semiconductor storage device.
(付記9) 付記8に記載の不揮発性メモリ回路において、前記半導体記憶装置は不揮発性半導体記憶装置であり、前記不揮発性メモリ回路の前記不揮発性メモリセルは該不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを構成するメモリセルと同じものであることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 (Supplementary note 9) In the nonvolatile memory circuit according to supplementary note 8, the semiconductor memory device is a nonvolatile semiconductor memory device, and the nonvolatile memory cell of the nonvolatile memory circuit includes a memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device. A non-volatile memory circuit, characterized in that it is the same as a memory cell constituting it.
(付記10) 付記1に記載の不揮発性メモリ回路において、前記不揮発性メモリセルは、グループ毎に或いは全て一括して消去されることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Additional remark 10) The non-volatile memory circuit of
(付記11) 付記1に記載の不揮発性メモリ回路において、前記不揮発性メモリセルは、選択的にプログラムされることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary note 11) The nonvolatile memory circuit according to
(付記12) 付記1に記載の不揮発性メモリ回路において、前記不揮発性メモリセルは、基板バイアス電圧として高電位電源電圧よりも高い所定の高電圧が印加されて消去およびプログラム動作を行うことを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary note 12) In the nonvolatile memory circuit according to
(付記13) 付記1に記載の不揮発性メモリ回路において、前記不揮発性メモリセルは、ONO膜等のトラップ準位を電荷記憶領域として利用するメモリセルであることを特徴とする不揮発性メモリ回路。
(Supplementary note 13) The nonvolatile memory circuit according to
(付記14) 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
外部からのアドレス信号に応じて前記メモリセルアレイの所定のメモリセルをアクセスするデコーダ回路と、
前記メモリセルアレイにおける不良セルのアドレスがアクセスされるときは代わりに冗長セルをアクセスするために該冗長セルのアドレスを記憶する冗長アドレス記憶回路とを備える不揮発性半導体記憶装置であって、
前記冗長アドレス記憶回路は、
第1の端子、第2の端子および制御端子を有する複数の不揮発性メモリセルと、
該複数の不揮発性メモリセルの第1の端子に対して所定レベルの電圧を印加するレベルシフト回路と、
前記複数の不揮発性メモリセルの第2の端子にそれぞれ設けられた複数のスイッチ用トランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(Supplementary note 14) a memory cell array having a plurality of memory cells;
A decoder circuit for accessing a predetermined memory cell of the memory cell array in response to an external address signal;
A non-volatile semiconductor storage device comprising a redundant address storage circuit for storing the address of the redundant cell in order to access the redundant cell instead when the address of the defective cell in the memory cell array is accessed;
The redundant address storage circuit includes:
A plurality of non-volatile memory cells having a first terminal, a second terminal and a control terminal;
A level shift circuit that applies a predetermined level of voltage to the first terminals of the plurality of nonvolatile memory cells;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a plurality of switching transistors respectively provided at second terminals of the non-volatile memory cells.
(付記15) 付記14に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記複数の不揮発性メモリセルは、前記1つのレベルシフト回路に対して4つ設けられていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary note 15) The nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 14, wherein four of the plurality of nonvolatile memory cells are provided for the one level shift circuit. .
(付記16) 付記14に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記レベルシフト回路は、高電位電源線の電圧よりも高い高電圧の電源線と低電位電源線との間に接続されたCMOSインバータであることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary note 16) In the nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 14, the level shift circuit includes a CMOS inverter connected between a high-voltage power supply line and a low-potential power supply line higher than a voltage of the high-potential power supply line A non-volatile semiconductor memory device characterized by the above.
(付記17) 付記16に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記冗長アドレス記憶回路は、さらに、
前記高電圧の電源線と前記レベルシフト回路の入力ノードとの間に接続されると共に、制御端子が前記低電位電源線に接続されたPチャネル型MOSトランジスタと、
前記レベルシフト回路の入力ノードと前記低電位電源線との間に接続され、前記複数の不揮発性メモリセルを一括して消去するための消去イネーブル信号が制御端子に入力された第1のNチャネル型MOSトランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(Supplementary note 17) In the nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 16, the redundant address storage circuit further includes:
A P-channel MOS transistor connected between the high-voltage power supply line and the input node of the level shift circuit and having a control terminal connected to the low-potential power supply line;
A first N-channel connected between an input node of the level shift circuit and the low-potential power line, and having an erase enable signal input to a control terminal for erasing the plurality of nonvolatile memory cells at once. A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a MOS transistor.
(付記18) 付記17に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記冗長アドレス記憶回路は、さらに、
前記レベルシフト回路の入力ノードと前記低電位電源線との間に接続され、前記複数の不揮発性メモリセルをプログラムするためのプログラムイネーブル信号が制御端子に入力された第2のNチャネル型MOSトランジスタを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(Supplementary note 18) In the nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 17, the redundant address storage circuit further includes:
A second N-channel MOS transistor connected between an input node of the level shift circuit and the low-potential power supply line and having a program enable signal for programming the plurality of nonvolatile memory cells input to a control terminal A non-volatile semiconductor memory device comprising:
(付記19) 付記18に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記各スイッチ用トランジスタは、それぞれ対応する不揮発性メモリセルを個別にプログラムするためのプログラムセル選択信号が制御端子に入力された第3のNチャネル型MOSトランジスタを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary note 19) In the nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 18, each of the switch transistors has a third configuration in which a program cell selection signal for individually programming a corresponding nonvolatile memory cell is input to a control terminal. A non-volatile semiconductor memory device comprising the N-channel MOS transistor.
(付記20) 付記14に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記冗長アドレス記憶回路の不揮発性メモリセルは、選択的にプログラムされることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary note 20) The nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 14, wherein the nonvolatile memory cell of the redundant address storage circuit is selectively programmed.
(付記21) 付記14に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記冗長アドレス記憶回路の不揮発性メモリセルは、基板バイアス電圧として高電位電源電圧よりも高い所定の高電圧が印加されて消去およびプログラム動作を行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary note 21) In the nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 14, the nonvolatile memory cell of the redundant address storage circuit is erased and programmed by applying a predetermined high voltage higher than a high potential power supply voltage as a substrate bias voltage. A non-volatile semiconductor memory device that performs an operation.
(付記22) 付記14に記載の不揮発性半導体記憶装置において、該不揮発性半導体記憶装置はONO膜等のトラップ準位を電荷記憶領域として利用するメモリセルであり、且つ、前記冗長アドレス記憶回路の不揮発性メモリセルはONO膜等のトラップ準位を電荷記憶領域として利用するメモリセルであることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary note 22) In the nonvolatile semiconductor memory device according to supplementary note 14, the nonvolatile semiconductor memory device is a memory cell that uses a trap level such as an ONO film as a charge storage region, and the redundant address memory circuit includes: The nonvolatile memory cell is a memory cell that uses a trap level such as an ONO film as a charge storage region.
(付記23) 付記14〜22のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記冗長アドレス記憶回路の複数の不揮発性メモリセルは、前記メモリセルアレイを構成するメモリセルと同じものであることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 (Supplementary Note 23) In the nonvolatile semiconductor memory device according to any one of Supplementary Notes 14 to 22, the plurality of nonvolatile memory cells of the redundant address storage circuit are the same as the memory cells constituting the memory cell array. A non-volatile semiconductor memory device.
2...レベルシフト回路(CMOSインバータ)
10〜13...不揮発性メモリセル
31...Pチャネル型MOSトランジスタ(PMOSトランジスタ)
32...第1のNチャネル型MOSトランジスタ(NMOSトランジスタ)
33...第2のNチャネル型MOSトランジスタ(NMOSトランジスタ)
40〜43...第3のNチャネル型MOSトランジスタ(NMOSトランジスタ)
201...コマンドバッファ
202...アドレスバッファ
203...アドレスデコーダ
204...チップイネーブル/アウトプットイネーブル制御回路
205...PGM電圧生成回路
206...ERASE電圧生成回路
207...スイッチ回路
208...メモリセルアレイ
209...センスアンプ
210...データラッチ回路
211...入出力バッファ
212...冗長アドレス記憶回路
213...一致検出回路
2. Level shift circuit (CMOS inverter)
10-13 ...
32. First N-channel MOS transistor (NMOS transistor)
33 ... Second N-channel MOS transistor (NMOS transistor)
40 to 43 ... Third N-channel MOS transistor (NMOS transistor)
201 ...
Claims (12)
該複数の不揮発性メモリセルの第1の端子に対して所定レベルの電圧を印加するレベルシフト回路と、
前記複数の不揮発性メモリセルの第2の端子にそれぞれ設けられた複数のスイッチ用トランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 A plurality of non-volatile memory cells having a first terminal, a second terminal and a control terminal;
A level shift circuit that applies a predetermined level of voltage to the first terminals of the plurality of nonvolatile memory cells;
A non-volatile memory circuit, comprising: a plurality of switching transistors respectively provided at second terminals of the non-volatile memory cells.
前記高電圧の電源線と前記レベルシフト回路の入力ノードとの間に接続されると共に、制御端子が前記低電位電源線に接続されたPチャネル型MOSトランジスタと、
前記レベルシフト回路の入力ノードと前記低電位電源線との間に接続され、前記複数の不揮発性メモリセルを一括して消去するための消去イネーブル信号が制御端子に入力された第1のNチャネル型MOSトランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 The nonvolatile memory circuit according to claim 3, further comprising:
A P-channel MOS transistor connected between the high-voltage power supply line and the input node of the level shift circuit and having a control terminal connected to the low-potential power supply line;
A first N-channel connected between an input node of the level shift circuit and the low-potential power line, and having an erase enable signal input to a control terminal for erasing the plurality of nonvolatile memory cells at once. A nonvolatile memory circuit comprising a type MOS transistor.
前記レベルシフト回路の入力ノードと前記低電位電源線との間に接続され、前記複数の不揮発性メモリセルをプログラムするためのプログラムイネーブル信号が制御端子に入力された第2のNチャネル型MOSトランジスタを備えることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 The nonvolatile memory circuit according to claim 4, further comprising:
A second N-channel MOS transistor connected between an input node of the level shift circuit and the low-potential power supply line and having a program enable signal for programming the plurality of nonvolatile memory cells input to a control terminal A non-volatile memory circuit comprising:
外部からのアドレス信号に応じて前記メモリセルアレイの所定のメモリセルをアクセスするデコーダ回路と、
前記メモリセルアレイにおける不良セルのアドレスおよび該不良セルに置き換える冗長セルのアドレスを記憶する冗長アドレス記憶回路とを備える不揮発性半導体記憶装置であって、
前記冗長アドレス記憶回路は、
第1の端子、第2の端子および制御端子を有する複数の不揮発性メモリセルと、
該複数の不揮発性メモリセルの第1の端子に対して所定レベルの電圧を印加するレベルシフト回路と、
前記複数の不揮発性メモリセルの第2の端子にそれぞれ設けられた複数のスイッチ用トランジスタとを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A memory cell array having a plurality of memory cells;
A decoder circuit for accessing a predetermined memory cell of the memory cell array in response to an external address signal;
A nonvolatile semiconductor memory device comprising a redundant address storage circuit for storing an address of a defective cell in the memory cell array and an address of a redundant cell to be replaced with the defective cell,
The redundant address storage circuit includes:
A plurality of non-volatile memory cells having a first terminal, a second terminal and a control terminal;
A level shift circuit that applies a predetermined level of voltage to the first terminals of the plurality of nonvolatile memory cells;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a plurality of switching transistors respectively provided at second terminals of the non-volatile memory cells.
前記不揮発性メモリセルをプログラムする際は、前記第1の端子に前記所定レベルの電圧が印加され、かつ前記第2の端子は接地され、
前記不揮発性メモリセルからデータを出力する際は、前記第1端子に電圧が印加され、かつ前記第2の端子は接地されることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 The nonvolatile memory circuit according to any one of claims 1 to 8,
When programming the nonvolatile memory cell, the predetermined level of voltage is applied to the first terminal, and the second terminal is grounded,
When outputting data from the nonvolatile memory cell, a voltage is applied to the first terminal, and the second terminal is grounded.
前記不揮発性メモリセルからデータを出力する際は、前記第1端子に前記所定レベルの電圧が印加されることを特徴とする不揮発性メモリ回路。 The nonvolatile memory circuit according to claim 11,
The nonvolatile memory circuit, wherein when outputting data from the nonvolatile memory cell, the voltage of the predetermined level is applied to the first terminal.
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