JP2013149318A - Semiconductor memory - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性の半導体メモリに関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory.
フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリでは、メモリセルに保持されている論理は、メモリセルの閾値電圧に応じて流れるセル電流をリファレンス電流と比較することで判定される。半導体メモリの製造工程において、複数のリファレンス電流を用いてメモリセルの読み出しマージンを測定し、最も読み出しマージンが大きいリファレンス電流を生成する電流源を選択する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In a nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory, the logic held in the memory cell is determined by comparing a cell current flowing according to the threshold voltage of the memory cell with a reference current. In a semiconductor memory manufacturing process, a method has been proposed in which a read margin of a memory cell is measured using a plurality of reference currents, and a current source that generates a reference current having the largest read margin is selected (for example, Patent Document 1). reference.).
負の閾値電圧に設定された過消去状態のメモリセルのテスト時に使用される判定基準を、出荷後の判定基準より厳しく設定するために、リファレンス電流を切り換える手法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 In order to set a criterion used at the time of testing an over-erased memory cell set to a negative threshold voltage more strictly than a criterion after shipment, a method of switching a reference current has been proposed (for example, a patent) Reference 2).
メモリセルの位置に応じて変化する配線負荷を考慮するために、アクセスするメモリセルの位置に応じて、リファレンス電流を切り換える手法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。リファレンスメモリセルをメイントランジスタと調整トランジスタとで形成し、データを記憶するメモリセルとリファレンスメモリセルとのセル電流の特性を互いに等しくするために、調整トランジスタの閾値電圧を調整する手法が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。 In order to consider the wiring load that changes depending on the position of the memory cell, a method of switching the reference current according to the position of the memory cell to be accessed has been proposed (for example, see Patent Document 3). A method has been proposed in which a reference memory cell is formed by a main transistor and an adjustment transistor, and the threshold voltage of the adjustment transistor is adjusted in order to make the cell current characteristics of the memory cell storing data and the reference memory cell equal to each other. (For example, refer to Patent Document 4).
読み出しマージンを向上するために、半導体メモリにリファレンス電流を調整または切り換える回路を設ける場合、冗長な回路や複雑な回路を形成すると、回路規模が増加し、コストが増加する。 When a circuit for adjusting or switching the reference current is provided in the semiconductor memory in order to improve the read margin, if a redundant circuit or a complicated circuit is formed, the circuit scale increases and the cost increases.
本発明の目的は、回路規模の増加を抑制して、リアルメモリセルの電気的特性が劣化した場合にも読み出しマージンを確保することである。 It is an object of the present invention to secure a read margin even when the electrical characteristics of a real memory cell are deteriorated by suppressing an increase in circuit scale.
本発明の一形態では、半導体メモリは、データが書き込まれる不揮発性のリアルメモリセルと、リアルメモリセルからデータを読み出す読み出し動作時にリファレンス電流を発生するリファレンスメモリセルと、リファレンスメモリセルと電源線との間に直列に配置される第1負荷および第1スイッチと、リファレンスメモリセルと電源線との間に直列に配置される第2負荷および第2スイッチとを有し、第1スイッチは設定信号が第1レベルのときにオンし、第2スイッチは設定信号が第2レベルのときにオンし、第1負荷と第2負荷との負荷量が互いに異なる負荷制御回路と、読み出し動作時に、リアルメモリセルに流れるセル電流とリファレンス電流とを比較するセンスアンプとを備えている。 In one embodiment of the present invention, a semiconductor memory includes a nonvolatile real memory cell into which data is written, a reference memory cell that generates a reference current during a read operation for reading data from the real memory cell, a reference memory cell, and a power supply line. A first load and a first switch arranged in series between the reference memory cell and a power supply line, and a second load and a second switch arranged in series between the reference memory cell and the power supply line. Is turned on when the setting signal is at the second level, the second switch is turned on when the setting signal is at the second level, and the load control circuit in which the load amounts of the first load and the second load are different from each other, and during the read operation, A sense amplifier that compares a cell current flowing through the memory cell with a reference current is provided.
回路規模の増加を抑制して、リアルメモリセルの電気的特性が劣化した場合にも読み出しマージンを確保できる。 An increase in circuit scale is suppressed, and a read margin can be ensured even when the electrical characteristics of the real memory cell deteriorate.
以下、図面を用いて実施形態を説明する。太線で示した信号線は、複数ビットの信号が伝達されるバス信号線を示している。先頭に”/”の付いている信号は、負論理を示している。二重の四角印は、外部端子を示している。外部端子は、例えば、半導体チップ上のパッド、あるいは半導体チップが収納されるパッケージのリードである。外部端子を介して供給される信号には、端子名と同じ符号を使用する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. A signal line indicated by a bold line indicates a bus signal line through which a signal of a plurality of bits is transmitted. A signal preceded by “/” indicates negative logic. Double square marks indicate external terminals. The external terminal is, for example, a pad on a semiconductor chip or a lead of a package in which the semiconductor chip is stored. For the signal supplied via the external terminal, the same symbol as the terminal name is used.
図1は、一実施形態における半導体メモリMEMの例を示している。例えば、半導体メモリMEMは、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリである。半導体メモリMEMは、クロックに同期して動作してもよく、クロックに非同期で動作してもよい。 FIG. 1 shows an example of a semiconductor memory MEM in one embodiment. For example, the semiconductor memory MEM is a nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory. The semiconductor memory MEM may operate in synchronization with the clock or may operate asynchronously with the clock.
半導体メモリMEMは、リアルメモリセルMC、リファレンスメモリセルRMC、負荷制御回路LDCNTおよびセンスアンプSAを有している。例えば、リアルメモリセルMCは、リアルワード線WLに接続された制御ゲートとフローティングゲートとを有するリアルセルトランジスタCTを含む不揮発性のメモリセルである。リアルメモリセルMCに書き込まれた論理0または論理1のデータは、電源電圧VCCが供給されない状態でも保持される。例えば、フローティングゲートに電荷が蓄積される書き込み動作により、リアルメモリセルMCは論理0に設定される。フローティングゲートから電荷が放出される消去動作により、リアルメモリセルMCは論理1に設定される。
The semiconductor memory MEM includes a real memory cell MC, a reference memory cell RMC, a load control circuit LDCNT, and a sense amplifier SA. For example, the real memory cell MC is a non-volatile memory cell including a real cell transistor CT having a control gate and a floating gate connected to the real word line WL. Data of
リファレンスメモリセルRMCは、リファレンスワード線RWLに接続された制御ゲートとフローティングゲートとを有するリファレンスセルトランジスタRCTを含む不揮発性のメモリセルである。リファレンスセルトランジスタRCTは、予め所定の閾値電圧に設定されており、リアルメモリセルMCからデータを読み出す読み出し動作時にリファレンス電流IRを発生する。リファレンス電流IRは、負荷制御回路LDCNTを介して接地線GNDに流れる。 The reference memory cell RMC is a nonvolatile memory cell including a reference cell transistor RCT having a control gate and a floating gate connected to the reference word line RWL. The reference cell transistor RCT is set in advance to a predetermined threshold voltage, and generates a reference current IR during a read operation for reading data from the real memory cell MC. The reference current IR flows to the ground line GND through the load control circuit LDCNT.
負荷制御回路LDCNTは、リファレンスメモリセルRMCと接地線GNDとの間に配置される負荷LD1およびスイッチSW1と、リファレンスメモリセルRMCと接地線GNDとの間に配置される負荷LD2およびスイッチSW2とを有している。例えば、スイッチSW1は、設定信号SETが第1レベルのときにオンし、スイッチSW2は、設定信号SETが第1レベルと逆の第2レベルのときにオンする。例えば、第1レベルは、論理0、論理1の一方であり、第2レベルは、論理0、論理1の他方である。負荷LD1と負荷LD2との負荷量は互いに異なる。接地線GNDは、電源線の一例である。
The load control circuit LDCNT includes a load LD1 and a switch SW1 arranged between the reference memory cell RMC and the ground line GND, and a load LD2 and a switch SW2 arranged between the reference memory cell RMC and the ground line GND. Have. For example, the switch SW1 is turned on when the setting signal SET is at the first level, and the switch SW2 is turned on when the setting signal SET is at the second level opposite to the first level. For example, the first level is one of
設定信号SETは、半導体メモリMEMに形成されるプログラム回路等により生成される。あるいは、設定信号SETは、半導体メモリMEMの外部から供給される。設定信号SETは、設定信号SETを受ける外部端子を論理0または論理1に固定することで、第1レベルまたは第2レベルに設定されてよい。
The setting signal SET is generated by a program circuit or the like formed in the semiconductor memory MEM. Alternatively, the setting signal SET is supplied from outside the semiconductor memory MEM. The setting signal SET may be set to the first level or the second level by fixing an external terminal that receives the setting signal SET to
センスアンプSAは、読み出し動作時に、リアルメモリセルMCに流れるセル電流ICとリファレンス電流IRとを比較する。セル電流ICは、リアルセルトランジスタCTのソース、ドレイン間に流れる電流である。リファレンス電流IRは、リファレンスセルトランジスタRCTのソース、ドレイン間に流れる電流である。センスアンプSAは、電流IC、IRの比較結果に基づいてリアルメモリセルMCに保持されているデータの論理を判定し、判定した論理を読み出しデータ信号RDTとして出力する。 The sense amplifier SA compares the cell current IC flowing through the real memory cell MC with the reference current IR during a read operation. The cell current IC is a current that flows between the source and drain of the real cell transistor CT. The reference current IR is a current that flows between the source and drain of the reference cell transistor RCT. The sense amplifier SA determines the logic of the data held in the real memory cell MC based on the comparison result of the currents IC and IR, and outputs the determined logic as a read data signal RDT.
この実施形態では、例えば、スイッチSW1がオンし、スイッチSW2がオフすることで、リファレンスメモリセルRMCは、負荷LD1を介して接地線GNDに接続される。スイッチSW1がオフし、スイッチSW2がオンすることで、リファレンスメモリセルRMCは、負荷LD2を介して接地線GNDに接続される。負荷LD1、LD2の負荷量は互いに異なるため、読み出し動作時に流れるリファレンス電流IRは、設定信号SETが第1レベルのときと第2レベルのときとで互いに異なる。 In this embodiment, for example, when the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off, the reference memory cell RMC is connected to the ground line GND via the load LD1. When the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on, the reference memory cell RMC is connected to the ground line GND via the load LD2. Since the load amounts of the loads LD1 and LD2 are different from each other, the reference current IR flowing during the read operation is different when the setting signal SET is at the first level and at the second level.
例えば、リアルメモリセルMCから論理1を読み出すときのセル電流ICとリファレンス電流IRとの差は、設定信号SETが第1レベルのときに相対的に小さく、設定信号SETが第2レベルのときに相対的に大きくなる。換言すれば、リアルメモリセルMCの論理1の読み出しマージンは、設定信号SETが第1レベルのときよりも設定信号SETが第2レベルのときのほうが大きい。
For example, the difference between the cell current IC and the reference current IR when reading
例えば、半導体メモリMEMの製造後に実施される動作テストは、スイッチSW1をオンにし、スイッチSW2をオフして、読み出しマージンが小さい状態で実施される。動作テスト後に、スイッチSW1がオフされ、スイッチSW2がオンされ、リファレンス電流IRは動作テスト時に比べて小さくなり、読み出しマージンは動作テスト時に比べて大きくなる。半導体メモリMEMが出荷されるときには、読み出しマージンは大きい状態に設定されている。このため、半導体メモリMEMがユーザシステムに搭載されて長期間動作した後に、読み出し動作時のセル電流ICが少なくなっても、読み出しマージンを確保できる。この結果、半導体メモリMEMの誤動作を防止でき、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。 For example, the operation test performed after the manufacture of the semiconductor memory MEM is performed in a state where the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off and the read margin is small. After the operation test, the switch SW1 is turned off, the switch SW2 is turned on, the reference current IR becomes smaller than that during the operation test, and the read margin becomes larger than that during the operation test. When the semiconductor memory MEM is shipped, the read margin is set to a large state. Therefore, after the semiconductor memory MEM is mounted on the user system and operated for a long period of time, a read margin can be secured even if the cell current IC during the read operation decreases. As a result, malfunction of the semiconductor memory MEM can be prevented, and the reliability of the semiconductor memory MEM can be ensured.
以上、この実施形態では、読み出しマージンが大きくなる側のスイッチSW1、SW2のいずれかをオンすることで、回路規模の増加を抑制して、リアルメモリセルMCの電気的特性が劣化した場合にも読み出しマージンを確保できる。 As described above, in this embodiment, even when the electrical characteristics of the real memory cell MC are deteriorated by suppressing any increase in circuit scale by turning on one of the switches SW1 and SW2 on the side where the read margin is increased. A read margin can be secured.
リファレンス電流IRの値は、動作テスト後に小さく設定されるため、例えば、ユーザシステムに搭載された半導体メモリMEMが長期間使用され、読み出し動作時のセル電流ICが少なくなった場合にも、読み出しマージンを確保できる。換言すれば、リアルセルトランジスタCTの電流能力が低下した場合にも、例えば、論理1を保持するリアルメモリセルMCの読み出し動作を正しく実行でき、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。
Since the value of the reference current IR is set small after the operation test, for example, even when the semiconductor memory MEM mounted in the user system is used for a long period of time and the cell current IC during the read operation decreases, the read margin Can be secured. In other words, even when the current capability of the real cell transistor CT is lowered, for example, the read operation of the real memory cell MC holding the
動作テスト時には、リファレンス電流IRの値が相対的に大きく設定されるため、読み出しマージンを小さくでき、厳しい条件で動作テストを実施できる。このように、本実施形態では、リファレンスセルトランジスタRCTのリファレンス電流IRを、最小限の回路の追加により切り換えることができ、ユーザシステム上で動作する半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。 During the operation test, the value of the reference current IR is set to be relatively large, so that the read margin can be reduced and the operation test can be performed under severe conditions. Thus, in this embodiment, the reference current IR of the reference cell transistor RCT can be switched by adding a minimum circuit, and the reliability of the semiconductor memory MEM operating on the user system can be ensured.
図2は、別の実施形態における半導体メモリMEMの例を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。例えば、半導体メモリMEMは、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリである。半導体メモリMEMは、クロックに同期して動作してもよく、クロックに非同期で動作してもよい。 FIG. 2 shows an example of a semiconductor memory MEM in another embodiment. The same elements as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. For example, the semiconductor memory MEM is a nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory. The semiconductor memory MEM may operate in synchronization with the clock or may operate asynchronously with the clock.
半導体メモリMEMは、状態コントローラ10、アドレスラッチ回路12、高電圧発生回路14、負電圧発生回路16、セクタスイッチ回路18、リファレンスセルアレイ20、Yデコーダ22、Xデコーダ24、プログラム回路26、データ入力バッファ28、データラッチ回路30、データ出力バッファ32、センスアンプ34、Yゲート36およびメモリセルアレイ38を有している。メモリセルアレイ38は、リアルセルアレイ40およびリファレンスセルアレイ42を有している。
The semiconductor memory MEM includes a
状態コントローラ10は、ライトイネーブル信号/WE、チップイネーブル信号/CE、アウトプットイネーブル信号/OEおよび書き込みデータ信号WDTを受け、メモリセルアレイ38のアクセス動作を実行するための複数の制御信号を出力する。ライトイネーブル信号/WE、チップイネーブル信号/CE、アウトプットイネーブル信号/OEおよび書き込みデータ信号WDTは、半導体メモリMEMを動作するためのコマンド信号の一例である。アクセス動作は、書き込み動作、読み出し動作および消去動作を含む。書き込み動作は、プログラム動作およびプログラムベリファイ動作を含み、消去動作は、イレーズ動作およびイレーズベリファイ動作を含む。
The
状態コントローラ10からの制御信号は、アドレスラッチ回路12、高電圧発生回路14、負電圧発生回路16、Yデコーダ22、プログラム回路26、データラッチ回路30、データ出力バッファ32およびセンスアンプ34等の動作を制御するために、これら回路に供給される。制御信号は、回路の動作タイミングを決めるタイミング信号を含む。
The control signal from the
アドレスラッチ回路12は、例えば、アドレス端子で受けるアドレス信号AQの上位ビットをロウアドレス信号RAとして出力し、アドレス信号AQの下位ビットをカラムアドレス信号CAとして出力する。ロウアドレス信号RAは、Xデコーダ24に供給され、カラムアドレス信号CAは、Yデコーダ22に供給される。ロウアドレス信号RAおよびカラムアドレス信号CAにより、アクセスされるメモリセルMCが選択される。
For example, the
高電圧発生回路14は、電源端子に供給される電源電圧VCCおよび接地電圧GNDに基づいて、例えば、電源電圧VCCより高い複数種の高電圧と、電源電圧VCCより低い正の内部電圧とを生成する。高電圧発生回路14は、生成した高電圧および内部電圧を、Yデコーダ22およびXデコーダ24等に供給する。例えば、高電圧は、メモリセルMCの書き込み動作時および読み出し動作時のリアルワード線WLの電圧として使用される。
The high
負電圧発生回路16は、電源電圧VCCおよび接地電圧GNDに基づいて、負電圧を生成し、生成した負電圧をセクタスイッチ回路18に供給する。例えば、負電圧は、メモリセルMCの消去動作時のリアルワード線WLの電圧として使用される。
The negative
セクタスイッチ回路18は、消去動作時に、負電圧発生回路16からの負電圧を、消去動作を実行するリアルセルアレイ42内のセクタに対応するXデコーダ24の領域に選択的に供給するセクタスイッチを有している。リアルセルアレイ24に形成される複数のセクタは、イレーズ動作が実行される最小の領域である。
The
リファレンスセルアレイ20は、書き込み動作時のプログラムベリファイ動作に使用するプログラムリファレンス電圧を生成するためのプログラムリファレンスメモリセルを有している。また、リファレンスセルアレイ20は、消去動作時のイレーズベリファイ動作に使用するイレーズリファレンス電圧を生成するための消去リファレンスメモリセルを有している。プログラムリファレンス電圧およびイレーズリファレンス電圧は、リファレンスビット線PEBLを介してセンスアンプ34に供給される。
The
Yデコーダ22は、カラムアドレス信号CAにより示されるリアルビット線BLを選択するためのカラム選択信号CLを生成し、生成したカラム選択信号CLをYゲート36に出力する。
The
Xデコーダ24は、ロウアドレス信号RAにより示されるリアルワード線WLを選択し、選択したリアルワード線WLを所定の電圧に設定するためのワード線デコーダを有している。また、Xデコーダ24は、ロウアドレス信号RAにより示されるリアルソース線SLを選択し、選択したリアルソース線SLを所定の電圧に設定するためのソース線デコーダを有している。さらに、Xデコーダ24は、リファレンスワード線RWLを読み出し動作用の高電圧に設定するためのリファレンスワード線デコーダを有している。
The
例えば、リアルソース線SLは、セクタ毎に配線される。Xデコーダ24が、ソース線ドライバおよびワード線ドライバを含むとき、Xデコーダからリアルセルアレイ42に延びる信号線は、リアルソース線SLおよびリアルワード線WLである。ソース線ドライバおよびワード線ドライバが、リアルセルアレイ42内に形成されるとき、Xデコーダ24からリアルセルアレイ42に延びる信号線は、ロウアドレス信号RAをデコードすることで得られるデコード信号である。
For example, the real source line SL is wired for each sector. When the
プログラム回路26は、電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリセルを用いて形成される。プログラム回路26は、設定信号SHIPを論理1または論理0に設定する設定回路の一例である。プログラム回路26のメモリセルは、例えば、テストモード中に、状態コントローラ10によりプログラムされる。そして、プログラム回路26は、メモリセルにプログラムされた値に応じて、ハイレベルまたはロウレベルの設定信号SHIPを出力する。
The
例えば、半導体メモリMEMは、状態コントローラ10に供給されるコマンド信号の論理に応じて、通常動作モードからテストモードに移行し、あるいは、テストモードから通常動作モードに復帰する。プログラム回路26のプログラムをテストモード中のみ実施可能とすることで、半導体メモリMEMの出荷後に、プログラム回路26の設定値が誤って変更されることを防止できる。
For example, the semiconductor memory MEM shifts from the normal operation mode to the test mode or returns from the test mode to the normal operation mode according to the logic of the command signal supplied to the
この例では、後述する図8で説明するように、プログラム回路26は、半導体メモリMEMの動作テストを実施する前に、設定信号SHIPをロウレベルに設定するためにプログラムされ、ロウレベルの設定信号SHIPは、動作テスト中にロウレベルに維持される。また、プログラム回路26は、動作テスト後に設定信号SHIPをハイレベルに設定するためにプログラムされる。このため、設定信号SHIPは、半導体メモリMEMが出荷され、ユーザシステムに搭載されている状態で、常にハイレベルを維持する。設定信号SHIPは、リファレンスメモリセルRMCの電気的特性の1つであるリファレンス電流IRを変更するために使用される。
In this example, as will be described later with reference to FIG. 8, the
なお、プログラム回路26は、ヒューズ回路等を用いて形成されてもよい。この場合、半導体メモリMEMが製造され、ヒューズ回路のヒューズが切断されていない状態で、プログラム回路26はロウレベルの設定信号SHIPを出力する。そして、半導体メモリMEMのテスト工程等において、動作テスト後にヒューズが切断され、それ以降プログラム回路26はハイレベルの設定信号SHIPを出力する。
The
データ入力バッファ28は、データ入力端子DINを介して、リアルメモリセルMCに書き込むデータの論理を受け、受けた論理を書き込みデータ信号WDTとしてデータラッチ回路30に出力する。また、データ入力バッファ28は、データ入力端子DINを介して、コマンド信号を受け、受けた論理を書き込みデータ信号WDTとして状態コントローラ10に出力する。例えば、データ入力端子DINの数は、16個である。
The
データラッチ回路30は、プログラム動作時に動作し、データ入力バッファ28からの書き込みデータ信号WDTの論理をラッチし、ラッチした論理をYゲート36を介してリアルセルアレイ42に供給する。なお、データラッチ回路30は、リファレンスメモリセルRMCのプログラム動作時に、書き込みデータ信号WDTの論理をYゲートを介してリファレンスセルアレイ40に供給するために動作してもよい。
The
センスアンプ34は、読み出し動作時に、リアルメモリセルMCに流れるセル電流ICとリファレンスメモリセルRMCに流れるリファレンス電流IRとを比較する。センスアンプ34は、比較結果に基づいて、リアルメモリセルMCに保持されているデータの論理を判定する。例えば、センスアンプ34は、セル電流ICとリファレンス電流IRを比較する代わりに、データを読み出すリアルメモリセルMCに接続される各グローバル読み出しビット線GRBLの電圧と、リファレンスビット線RBLの電圧とを比較する。センスアンプ34は、判定により得られた論理を読み出しデータ信号RDTとしてデータ出力バッファ32に出力する。
The
また、センスアンプ34は、書き込み動作時のプログラムベリファイ動作時に、データが書き込まれるリアルメモリセルMCに接続される各グローバル読み出しビット線GRBLの電圧と、プログラムリファレンスメモリセルに接続されたリファレンスビット線PEBLの電圧とを比較する。センスアンプ34は、比較結果に応じて、リアルメモリセルMCにデータが書き込まれたか否かを判定し、判定結果を読み出しデータ信号RDTの論理値として状態コントローラ10に出力する。なお、データが書き込まれたリアルメモリセルMCは、リアルセルトランジスタCTの閾値電圧が消去状態に比べて高くなり、例えば、論理0の保持状態となる。
The
さらに、センスアンプ34は、消去動作時の消去ベリファイ動作時に、データが消去されるリアルメモリセルMCに接続される各グローバル読み出しビット線GRBLの電圧と、消去リファレンスメモリセルに接続されたリファレンスビット線PEBLの電圧とを比較する。センスアンプ34は、比較結果に応じて、リアルメモリセルMCのデータが消去されたか否かを判定し、判定結果を読み出しデータ信号RDTの論理値として状態コントローラ10に出力する。データが消去されたリアルメモリセルMCは、リアルセルトランジスタCTの閾値電圧がプログラム状態に比べて低くなり、例えば、論理1の保持状態になる。例えば、半導体メモリMEMは、データ出力端子DOUTのビット数およびデータ入力端子DINのビット数と同じ数のセンスアンプ34を有している。
Further, the
データ出力バッファ32は、読み出し動作時に動作し、センスアンプ34から出力される読み出しデータ信号RDTの論理をデータ出力端子DOUTに出力する。例えば、データ出力端子DOUTの数は、16個である。
The
Yゲート36は、読み出し動作時に、Yデコーダ22からのカラム選択信号CLに応じて、データ出力端子DOUT毎にリアルビット線BLをグローバル読み出しビット線GRBLを介してセンスアンプSAに接続する。Yゲート36は、書き込み動作時に、Yデコーダ22からのカラム選択信号に応じて、例えばデータ入力端子DIN毎に、データラッチ回路30の出力をグローバル書き込みビット線GWBLを介してリアルビット線BLに接続する。
The
リアルセルアレイ42は、マトリックス状に配置される複数のリアルメモリセルMCを有している。なお、リアルセルアレイ42は、消去動作の単位である複数のセクタに区画されている。各メモリセルMCは、リアルソース線SLとリアルビット線BLとの間に配置されたリアルセルトランジスタCTを有している。例えば、リアルセルトランジスタCTは、nMOSトランジスタの構造を有しており、電荷(例えば、電子)を蓄積するフローティングゲートと、リアルワード線WLに接続された制御ゲートとを有している。なお、リアルセルトランジスタCTは、フローティングゲートの代わりに、電荷が所定の場所に蓄積されるトラップゲートを用いて形成されてもよい。
The
リファレンスセルアレイ40は、マトリックス状に配置される複数のリファレンスメモリセルRMCを有している。例えば、リファレンスメモリセルRMCの構造は、リアルメモリセルMCと同じ構造であり、リファレンスセルトランジスタRCTを有している。リファレンスセルトランジスタRCTはnMOSトランジスタの構造を有しており、リファレンスソース線RSLとリファレンスビット線RBLとの間に配置されている。そして、読み出し動作では、リファレンス電流IRを発生するリファレンスメモリセルRMCの1つがリファレンスビット線RBLを介してセンスアンプSAに接続される。例えば、リファレンス電流IRは、リファレンスセルトランジスタRCTを介して、プリチャージされたリファレンスビット線RBLからリファレンスソース線RSLに流れる。
The
図3は、図2に示したリアルセルアレイ42の例を示している。なお、図3は、リアルセルアレイ42の一部の領域を示している。図3の横方向に並ぶリアルメモリセルMCの列は、制御ゲートを共通のリアルワード線WLに接続している。図3の縦方向に並ぶリアルメモリセルMCの列は、ドレインを共通のリアルビット線BLに接続し、ソースをセクタ毎に共通のリアルソース線SLに接続している。
FIG. 3 shows an example of the
リアルソース線SLは、所定の間隔を置いて図3の縦方向に配線されるグローバルリアルソース線GSLL、GSLRに接続されている。例えば、グローバルリアルソース線GSLL、GSLRは、横方向に並ぶ8個のリアルメモリセルMC毎に配線されている。グローバルリアルソース線GSLL、GSLRは、金属配線層を用いて形成されている。リアルソース線SLは、シリコン等の半導体基板上に形成される拡散領域を用いて形成されている。リアルソース線SLの配線抵抗は、金属配線層を用いて形成される配線の抵抗より_い。このため、図では、リアルソース線SLに拡散領域に形成される寄生抵抗を示している。 The real source line SL is connected to global real source lines GSLL and GSLR wired in the vertical direction of FIG. 3 at a predetermined interval. For example, the global real source lines GSLL and GSLR are wired for every eight real memory cells MC arranged in the horizontal direction. The global real source lines GSLL and GSLR are formed using a metal wiring layer. The real source line SL is formed using a diffusion region formed on a semiconductor substrate such as silicon. The wiring resistance of the real source line SL is greater than the resistance of the wiring formed using the metal wiring layer. For this reason, in the figure, the parasitic resistance formed in the diffusion region in the real source line SL is shown.
図4は、図3に示したリアルセルアレイ42のレイアウトの例を示している。図4に網掛けで示した領域は、拡散領域を示している。図4に破線および一点鎖線で示した縦方向に延びる配線は、金属配線を示している。例えば、破線および一点鎖線で示した金属配線は、使用される配線層が互いに異なっている。X印を付けた矩形は、拡散領域を金属配線に接続するためのコンタクトを示している。太い二点鎖線は、1つのリアルメモリセルMCの領域を示している。
FIG. 4 shows an example of the layout of the
図5は、図2に示した読み出し動作用のリファレンスセルアレイ40の要部の例を示している。上述したように、例えば、リファレンスセルアレイ40に形成されるリファレンスメモリセルRMCの1つが動作する。リファレンスメモリセルRMCのリファレンスセルトランジスタRCTは、ドレインがリファレンスビット線RBLに接続され、ソースがリファレンスソース線RSLに接続され、制御ゲートがリファレンスワード線RWLに接続されている。リファレンスセルトランジスタRCTの閾値電圧は、半導体メモリMEMの製造後の試験工程において、所定の値にプログラムされる。
FIG. 5 shows an example of a main part of the
リファレンスソース線RSLは、抵抗RLを介してグローバルリファレンスソース線GRSLLに接続され、抵抗RHを介してグローバルリファレンスソース線GRSLRに接続されている。抵抗RHの抵抗値は、抵抗RLの抵抗値に比べて高く設計されている。抵抗RLは、nMOSトランジスタNM1を介して接地線GNDに接続され、抵抗RHは、nMOSトランジスタNM2を介して接地線GNDに接続されている。例えば、nMOSトランジスタNM1、NM2の構造およびサイズは同じであり、nMOSトランジスタNM1、NM2の電気的特性は同じである。 The reference source line RSL is connected to the global reference source line GRSLL via the resistor RL, and is connected to the global reference source line GRSLR via the resistor RH. The resistance value of the resistor RH is designed to be higher than the resistance value of the resistor RL. The resistor RL is connected to the ground line GND through the nMOS transistor NM1, and the resistor RH is connected to the ground line GND through the nMOS transistor NM2. For example, the structures and sizes of the nMOS transistors NM1 and NM2 are the same, and the electrical characteristics of the nMOS transistors NM1 and NM2 are the same.
抵抗RLおよびnMOSトランジスタNM1は、リファレンスメモリセルRMCと接地線GNDとの間に配置される第1負荷および第1スイッチの一例である。抵抗RHおよびnMOSトランジスタNM2は、リファレンスメモリセルRMCと接地線GNDとの間に配置される第2負荷および第2スイッチの一例である。抵抗RL、RHおよびnMOSトランジスタNM1、NM2は、リファレンス電流IRの値を切り換える負荷制御回路として動作する。 The resistor RL and the nMOS transistor NM1 are an example of a first load and a first switch arranged between the reference memory cell RMC and the ground line GND. The resistor RH and the nMOS transistor NM2 are an example of a second load and a second switch arranged between the reference memory cell RMC and the ground line GND. The resistors RL and RH and the nMOS transistors NM1 and NM2 operate as a load control circuit that switches the value of the reference current IR.
nMOSトランジスタNM1のゲートは、インバータIVを介して設定信号SHIPと反対の論理を受けている。nMOSトランジスタNM1は、設定信号SHIPがロウレベルのときにオンし、リファレンスビット線RBLをリファレンスメモリセルRMCおよび抵抗RLを介して接地線GNDに接続する。nMOSトランジスタNM2のゲートは、設定信号SHIPを受けている。nMOSトランジスタNM2は、設定信号SHIPがハイレベルのときにオンし、リファレンスビット線RBLをリファレンスメモリセルRMCおよび抵抗RHを介して接地線GNDに接続する。これにより、読み出し動作時にリファレンスメモリセルRMCに流れるリファレンス電流IRは、設定信号SHIPがロウレベルのテストモード中のほうが、設定信号SHIPがハイレベルの通常動作モード中に比べて多くなる。リファレンス電流IRの詳細は、図11で説明する。 The gate of the nMOS transistor NM1 receives a logic opposite to that of the setting signal SHIP via the inverter IV. The nMOS transistor NM1 is turned on when the setting signal SHIP is at the low level, and connects the reference bit line RBL to the ground line GND via the reference memory cell RMC and the resistor RL. The gate of the nMOS transistor NM2 receives the setting signal SHIP. The nMOS transistor NM2 is turned on when the setting signal SHIP is at a high level, and connects the reference bit line RBL to the ground line GND via the reference memory cell RMC and the resistor RH. As a result, the reference current IR flowing through the reference memory cell RMC during the read operation is larger in the test mode in which the setting signal SHIP is at the low level than in the normal operation mode in which the setting signal SHIP is at the high level. Details of the reference current IR will be described with reference to FIG.
図6は、図2に示した読み出し動作用のリファレンスセルアレイ40の例を示している。図中の配線上に示した白丸は、配線間を接続するコンタクトが形成されないことを示している。すなわち、リファレンスセルアレイ40内のコンタクトの一部が形成されないことにより、リファレンスセルアレイ40内に形成されるメモリセルの1つのみが、リファレンスメモリセルRMCとして動作する。
FIG. 6 shows an example of the
リファレンスセルアレイ40のメモリセルの配置間隔は、図3に示したリアルセルアレイ42のリアルメモリセルMCの配置間隔と同じである。グローバルリファレンスソース線GRSLL、GRSLRの配線間隔は、図3に示したグローバルリアルソース線GSLL、GSLRの配線間隔と同じである。この例では、図6の横方向に並ぶ8個のメモリセルのうち、左から3番目のメモリセルがリファレンスメモリセルRMCとして動作する。他のメモリセルは、リファレンス電流IRを流さないダミーメモリセルとして配置される。
The arrangement interval of the memory cells in the
リファレンスメモリセルRMCのドレインに接続されたビット線は、リファレンスビット線RBLとして機能する。他のビット線は、ダミービット線DBLとして配線される。リファレンスメモリセルRMCのソースに接続されたソース線は、リファレンスソース線RSLとして機能する。他のソース線は、ダミーソース線DSLとして配線される。リファレンスメモリセルRMCの制御ゲートに接続されたワード線は、リファレンスワード線RWLとして機能する。他のワード線は、ダミーワード線DWLとして配線される。例えば、ダミービット線DBL、ダミーソース線DSLおよびダミーワード線DWLは、接地線GNDに接続される。 The bit line connected to the drain of the reference memory cell RMC functions as the reference bit line RBL. The other bit lines are wired as dummy bit lines DBL. A source line connected to the source of the reference memory cell RMC functions as a reference source line RSL. The other source lines are wired as dummy source lines DSL. The word line connected to the control gate of the reference memory cell RMC functions as the reference word line RWL. The other word lines are wired as dummy word lines DWL. For example, the dummy bit line DBL, the dummy source line DSL, and the dummy word line DWL are connected to the ground line GND.
リファレンスメモリセルRMCのソースは、2つのダミーメモリセルの形成領域を介してグローバルリファレンスソース線GRSLLに接続され、5つのメモリセルの形成領域を介してグローバルリファレンスソース線GRSLRに接続されている。このため、グローバルリファレンスソース線GRSLR側のリファレンスソース線RSLの配線部分の抵抗値は、グローバルリファレンスソース線GRSLL側のリファレンスソース線RSLの配線部分の抵抗値に比べて高くなる。すなわち、図5に示した抵抗RL、RHは、リファレンスメモリセルRMCが形成される位置を利用して、リファレンスソース線RSLの配線抵抗を用いて形成される。 The source of the reference memory cell RMC is connected to the global reference source line GRSLL via two dummy memory cell formation regions, and is connected to the global reference source line GRSLR via five memory cell formation regions. For this reason, the resistance value of the wiring portion of the reference source line RSL on the global reference source line GRSLR side is higher than the resistance value of the wiring portion of the reference source line RSL on the global reference source line GRSLL side. That is, the resistors RL and RH shown in FIG. 5 are formed using the wiring resistance of the reference source line RSL using the position where the reference memory cell RMC is formed.
グローバルリファレンスソース線GRSLLは、リファレンスセルアレイ40の外側でnMOSトランジスタNM1のドレインに接続されている。グローバルリファレンスソース線GRSLRは、リファレンスセルアレイ40の外側でnMOSトランジスタNM2のドレインに接続されている。スイッチとして動作するnMOSトランジスタNM1、NM2を、リファレンスセルアレイ40の外側に形成することで、リファレンスセルアレイ40内にダミーメモリセルおよびリファレンスメモリセルRMCを規則的に配置できる。この結果、リファレンスメモリセルRMCの電気的特性の設計値からのずれを少なくでき、所望の値のリファレンス電流IRを流すリファレンスメモリセルRMCを形成できる。
The global reference source line GRSLL is connected to the drain of the nMOS transistor NM1 outside the
リファレンスメモリセルRMCをグローバルリファレンスソース線GRSLLに接続するリファレンスソース線RSLの一部は、第1分岐線の一例である。リファレンスメモリセルRMCをグローバルリファレンスソース線GRSLRに接続するリファレンスソース線RSLの別の一部は、第2分岐線の一例である。 A part of the reference source line RSL that connects the reference memory cell RMC to the global reference source line GRSLL is an example of a first branch line. Another part of the reference source line RSL that connects the reference memory cell RMC to the global reference source line GRSLR is an example of a second branch line.
図7は、図6に示した読み出し動作のリファレンスセルアレイ40のレイアウトの例を示している。破線、一点鎖線、太い二点鎖線、X印を付けた矩形および網掛けのパターンの意味は、図4と同じである。リファレンスセルアレイ40のレイアウトは、コンタクトの一部が形成されないことを除き、図4に示したリアルセルアレイ42のレイアウトと同様である。
FIG. 7 shows an example of the layout of the
すなわち、リファレンスソース線RSLの一部は、図の横方向に沿って形成される拡散領域を用いて形成されている。リファレンスメモリセルRMCは、リファレンスメモリセルRMCからグローバルリファレンスソース線GRSLLまでのリファレンスソース線RSLの一部(拡散領域)の長さが、リファレンスメモリセルRMCからグローバルリファレンスソース線GRSLRまでのリファレンスソース線RSLの別の一部(拡散領域)の長さより短くなる位置に配置されている。拡散領域は、単位長さ当たりの抵抗値が金属配線に比べて高いため、短い長さの拡散領域で抵抗RL、RHを形成することができる。 That is, a part of the reference source line RSL is formed using a diffusion region formed along the horizontal direction of the drawing. In the reference memory cell RMC, the length of a part (diffusion region) of the reference source line RSL from the reference memory cell RMC to the global reference source line GRSLL is the reference source line RSL from the reference memory cell RMC to the global reference source line GRSLR. It is arrange | positioned in the position shorter than the length of another part (diffusion area | region). Since the resistance value per unit length of the diffusion region is higher than that of the metal wiring, the resistors RL and RH can be formed with a short diffusion region.
図8は、図2に示した半導体メモリMEMの製造方法の例を示している。まず、ステップS10において、半導体製造工程が実施され、シリコン等のウエハ上に半導体メモリチップ(図2のMEM)が形成される。半導体メモリチップの形成後、ステップS20において、図2に示したプログラム回路26がプログラムされ、設定信号SHIPがロウレベルLに設定される。例えば、設定信号SHIPの論理の設定は、LSIテスタ等のテストシステムにより、ウエハ上の各半導体メモリチップにアクセスすることで行われる。
FIG. 8 shows an example of a manufacturing method of the semiconductor memory MEM shown in FIG. First, in step S10, a semiconductor manufacturing process is performed, and a semiconductor memory chip (MEM in FIG. 2) is formed on a wafer such as silicon. After forming the semiconductor memory chip, the
ロウレベルLの設定信号SHIPにより、リファレンスメモリセルRMCのソースは、相対的に抵抗値が低い抵抗RLを介して接地線GNDに接続される。なお、プログラム回路26がヒューズ回路により形成される場合、半導体メモリMEMは、半導体メモリチップが形成された初期状態で、設定信号SHIPがロウレベルLになるように設計される。このため、ステップS20の処理は不要である。
By the low level L setting signal SHIP, the source of the reference memory cell RMC is connected to the ground line GND via the resistor RL having a relatively low resistance value. When the
次に、ステップS30において、LSIテスタ等のテストシステムを用いて、半導体メモリチップの動作テストが実施される。この際、動作テストは、図5に示したように、相対的に抵抗値が低い抵抗RLを介して接地線GNDに接続されたリファレンスメモリセルRMCを用いて実施される。このため、後述する読み出し動作RD(図10)において、リファレンス電流IRの値は、設定信号SHIPがハイレベルHのときのリファレンス電流IRの値より大きくなる。リファレンス電流IRの値が大きいほど、論理1を記憶するリアルメモリセルMCの読み出しマージンは小さくなり、厳しいテストを実施できる。読み出しマージンについては、図11で説明する。
Next, in step S30, an operation test of the semiconductor memory chip is performed using a test system such as an LSI tester. At this time, the operation test is performed using the reference memory cell RMC connected to the ground line GND through the resistor RL having a relatively low resistance value, as shown in FIG. Therefore, in a read operation RD (FIG. 10) described later, the value of the reference current IR is larger than the value of the reference current IR when the setting signal SHIP is at the high level H. The larger the value of the reference current IR, the smaller the read margin of the real memory cell MC that stores
ステップS40において、動作テストでフェイルした半導体メモリチップは、不良品として扱われる。ステップS50において、動作テストでパスした半導体メモリチップの設定信号SHIPは、LSIテスタ等のテストシステムによりハイレベルHに設定される。ハイレベルHの設定信号SHIPにより、リファレンスメモリセルRMCのソースは、図5に示したように、相対的に抵抗値が高い抵抗RHを介して接地線GNDに接続される。このため、これ以降の半導体メモリMEMの読み出し動作は、半導体メモリMEMの出荷後も含め、相対的に抵抗値が高い抵抗RHを介して接地線GNDに接続されたリファレンスメモリセルRMCを用いて実施される。すなわち、これ以降の半導体メモリMEMの読み出し動作は、値が相対的に大きいリファレンス電流IRを用いて実行される。 In step S40, the semiconductor memory chip that has failed in the operation test is treated as a defective product. In step S50, the setting signal SHIP of the semiconductor memory chip that has passed the operation test is set to a high level H by a test system such as an LSI tester. By the high level H setting signal SHIP, the source of the reference memory cell RMC is connected to the ground line GND via the resistor RH having a relatively high resistance value, as shown in FIG. Therefore, the subsequent read operation of the semiconductor memory MEM is performed using the reference memory cell RMC connected to the ground line GND via the resistor RH having a relatively high resistance value even after the semiconductor memory MEM is shipped. Is done. That is, the subsequent read operation of the semiconductor memory MEM is executed using the reference current IR having a relatively large value.
図9は、リアルメモリセルMCの閾値電圧の分布の例を示している。リアルメモリセルMCの閾値電圧は、リアルセルトランジスタCTの制御ゲートにゲート電圧VGを与えるときに、セル電流ICの値が、リファレンスメモリセルRMC、プログラムリファレンスメモリセルまたは消去リファレンスメモリセルに流れるリファレンス電流の値より大きいか否かにより判定される。 FIG. 9 shows an example of the threshold voltage distribution of the real memory cell MC. The threshold voltage of the real memory cell MC is the reference current in which the value of the cell current IC flows to the reference memory cell RMC, the program reference memory cell or the erase reference memory cell when the gate voltage VG is applied to the control gate of the real cell transistor CT. It is determined by whether or not it is larger than the value of
読み出し動作RDでは、リアルメモリセルMCに保持されている論理は、リアルメモリセルMCの閾値電圧が電圧VGRより大きいか否かにより判定される。消去動作のイレーズベリファイ動作ERSVでは、リアルメモリセルMCの閾値電圧が電圧VGEより小さいことが確認される。書き込み動作のプログラムベリファイ動作PGMVでは、リアルメモリセルMCの閾値電圧が電圧VGPより大きいことが確認される。 In the read operation RD, the logic held in the real memory cell MC is determined by whether or not the threshold voltage of the real memory cell MC is higher than the voltage VGR. In the erase verify operation ERSV of the erase operation, it is confirmed that the threshold voltage of the real memory cell MC is smaller than the voltage VGE. In the program verify operation PGMV of the write operation, it is confirmed that the threshold voltage of the real memory cell MC is higher than the voltage VGP.
図10は、読み出し動作、消去動作、書き込み動作および各種ベリファイ動作における電圧の設定例を示している。符号FLTは、フローティング状態を示している。符号PWは、リアルメモリセルMC、読み出し動作用のリファレンスメモリセルRMC、消去リファレンスメモリセルおよびプログラムリファレンスメモリセルのセルトランジスタのバックゲートであるp形ウエル領域PWを示している。 FIG. 10 shows voltage setting examples in the read operation, erase operation, write operation, and various verify operations. Reference symbol FLT indicates a floating state. The symbol PW indicates the p-type well region PW which is the back gate of the cell transistors of the real memory cell MC, the reference memory cell RMC for read operation, the erase reference memory cell, and the program reference memory cell.
選択ラインは、読み出し動作RDまたは書き込み動作におけるプログラム動作PGMが実行されるセクタ(選択セクタ)内のリアルメモリセルMCに接続されるリアルワード線WL(選択ワード線)およびリアルビット線BL(選択ビット線)である。非選択ラインは、選択ワード線以外のリアルワード線WL(非選択ワード線)および選択ビット線以外のリアルビット線BL(非選択ビット線)である。非選択セクタは、読み出し動作RD、消去動作、書き込み動作を実行しないセクタを示す。 The selection line includes a real word line WL (selected word line) and a real bit line BL (selected bit) connected to the real memory cell MC in the sector (selected sector) in which the program operation PGM in the read operation RD or the write operation is executed. Line). The non-selected lines are real word lines WL (non-selected word lines) other than the selected word line and real bit lines BL (non-selected bit lines) other than the selected bit line. The unselected sector indicates a sector that does not execute the read operation RD, the erase operation, and the write operation.
読み出し動作では、選択ワード線WLは電圧VGRに設定される。選択ビット線BLは、選択ワード線WLに電圧VGRが供給される前に、例えば0.6Vにプリチャージされる。非選択ワード線WLおよび非選択ビット線BLは、例えば0Vに設定される。プログラム動作PGMでは、選択ワード線WLは、例えば9Vに設定され、選択ビット線BLは、例えば5Vに設定される。非選択ワード線WLおよび非選択ビット線BLは、例えば0Vに設定される。 In the read operation, the selected word line WL is set to the voltage VGR. The selected bit line BL is precharged to 0.6 V, for example, before the voltage VGR is supplied to the selected word line WL. The unselected word line WL and the unselected bit line BL are set to 0V, for example. In the program operation PGM, the selected word line WL is set to 9V, for example, and the selected bit line BL is set to 5V, for example. The unselected word line WL and the unselected bit line BL are set to 0V, for example.
消去動作におけるイレーズ動作ERSでは、消去動作を実行するセクタ内の全てのリアルワード線WLは、例えば−9Vに設定される。セクタ内の全てのリアルビット線BLおよびソース線SLは、例えばフローティング状態FLTに設定される。p形ウエル領域PWは、例えば9Vに設定される。イレーズ動作ERSが実行されるセクタ以外のセクタでは、リアルワード線WL、ソース線SLおよびp形ウエル領域は、例えば0Vに設定され、リアルビット線BLは、フローティング状態FLTに設定される。 In the erase operation ERS in the erase operation, all the real word lines WL in the sector executing the erase operation are set to −9V, for example. All the real bit lines BL and source lines SL in the sector are set to, for example, the floating state FLT. The p-type well region PW is set to 9 V, for example. In sectors other than the sector where the erase operation ERS is executed, the real word line WL, the source line SL, and the p-type well region are set to, for example, 0 V, and the real bit line BL is set to the floating state FLT.
消去動作のイレーズベリファイ動作ERSVおよび書き込み動作のプログラムベリファイ動作PGMVは、リアルワード線WLの電圧が相違することを除き、読み出し動作と同様に実行される。なお、図10に示した電圧は一例であり、これ等以外の電圧でもよい。例えば、書き込み動作PGM時の選択ラインのリアルワード線WLの電圧は、9.3Vでもよい。 The erase verify operation ERSV of the erase operation and the program verify operation PGMV of the write operation are executed in the same manner as the read operation except that the voltages of the real word lines WL are different. Note that the voltages shown in FIG. 10 are merely examples, and other voltages may be used. For example, the voltage of the real word line WL of the selected line during the write operation PGM may be 9.3V.
図11は、図8に示した製造方法において、読み出し動作用のリファレンスセルトランジスタRCTの特性の変化を示している。波形(a)は、設定信号SHIPがロウレベルに設定されているときのリファレンスセルトランジスタRCTの特性を示している。すなわち、波形(a)は、図8のステップS30における動作テスト時のリファレンスセルトランジスタRCTの特性を示している。波形(b)は、設定信号SHIPがハイレベルに設定されているときのリファレンスセルトランジスタRCTの特性を示している。すなわち、波形(b)は、図8の動作テスト以降のリファレンスセルトランジスタRCTの特性を示している。 FIG. 11 shows changes in the characteristics of the reference cell transistor RCT for read operation in the manufacturing method shown in FIG. Waveform (a) shows the characteristics of the reference cell transistor RCT when the setting signal SHIP is set to the low level. That is, the waveform (a) shows the characteristics of the reference cell transistor RCT during the operation test in step S30 of FIG. A waveform (b) shows the characteristics of the reference cell transistor RCT when the setting signal SHIP is set to a high level. That is, the waveform (b) shows the characteristics of the reference cell transistor RCT after the operation test of FIG.
波形(c)は、消去用のリファレンスセルトランジスタの特性、および論理1に設定されたリアルセルトランジスタCTのうち最大の閾値電圧を有するリアルセルトランジスタCTメモリセルMCの特性を示している。波形(e)は、書き込み用のリファレンスセルトランジスタの特性、および論理0に設定されたリアルセルトランジスタCTのうち最小の閾値電圧を有するリアルセルトランジスタCTの特性を示している。波形(d)は、論理1に設定されたリアルセルトランジスタCTの特性が劣化した例を示している。
Waveform (c) shows the characteristics of the reference cell transistor for erasure and the characteristics of the real cell transistor CT memory cell MC having the maximum threshold voltage among the real cell transistors CT set to
読み出し動作RDでは、リアルセルトランジスタCTの制御ゲートおよびリファレンスセルトランジスタRCTの制御ゲートにゲート電圧VGRが与えられ、セル電流ICとリファレンス電流IRとが比較される。セル電流ICの値がリファレンス電流IRの値より大きいとき、リアルメモリセルMCに論理1(消去状態)が保持されていると判定される。セル電流ICの値がリファレンス電流IRの値より小さいとき、リアルメモリセルMCに論理0(プログラム状態)が保持されていると判定される。 In the read operation RD, the gate voltage VGR is applied to the control gate of the real cell transistor CT and the control gate of the reference cell transistor RCT, and the cell current IC and the reference current IR are compared. When the value of the cell current IC is larger than the value of the reference current IR, it is determined that the logic 1 (erased state) is held in the real memory cell MC. When the value of the cell current IC is smaller than the value of the reference current IR, it is determined that the logic 0 (programmed state) is held in the real memory cell MC.
波形(c)の特性を有するリアルメモリセルMCの論理1を、波形(a)の特性を有するリファレンスメモリセルRMCを用いて読み出す場合、セル電流ICとリファレンス電流IRとの差は、波形(b)の特性を有するリファレンスメモリセルRMCを用いる場合より小さくなる。このため、設定信号SHIPがロウレベル(波形(a))のときの論理1の読み出しマージンは、設定信号SHIPがハイレベル(波形(b))のときの論理1の読み出しマージンより小さくなる。
When the
なお、実際の読み出し動作では、セル電流ICに応じて図2に示したグローバル読み出しビット線GRBLに生成される読み出し電圧と、リファレンス電流IRに応じてリファレンスビット線RBLに生成されるリファレンス電圧とがセンスアンプ34により比較される。そして、読み出し電圧がリファレンス電圧より低いときに、リアルメモリセルMCに論理1が保持されていると判定される。読み出し電圧がリファレンス電圧より高いときに、リアルメモリセルMCに論理0が保持されていると判定される。
In an actual read operation, a read voltage generated on the global read bit line GRBL shown in FIG. 2 according to the cell current IC and a reference voltage generated on the reference bit line RBL according to the reference current IR The comparison is made by the
消去動作におけるイレーズ動作では、リアルセルトランジスタCTの閾値電圧を下げるために、リアルセルアレイ42のセクタ毎にリアルセルトランジスタCTのフローティングゲートに蓄積されている電荷が放出される。消去動作におけるイレーズベリファイ動作では、各リアルセルトランジスタCTおよび消去用のリファレンスセルトランジスタの制御ゲートに電圧VGEが与えられる。セクタ内の各リアルセルトランジスタCTに流れるセル電流ICと消去用のリファレンスセルトランジスタに流れる消去用のリファレンス電流とが比較される。そして、全てのリアルセルトランジスタCTのセル電流ICの値が消去用のリファレンス電流の値より大きくなるまで、イレーズ動作とイレーズベリファイ動作とが繰り返し実施される。これにより、セクタ内の全てのリアルメモリセルMCの閾値電圧は、電圧値VGEより低くなり、図9に論理1で示した領域に分布する。
In the erase operation in the erase operation, the charge accumulated in the floating gate of the real cell transistor CT is released for each sector of the
実際のイレーズベリファイ動作では、セル電流ICに応じてグローバル読み出しビット線GRBLに生成される読み出し電圧と、消去用のリファレンス電流に応じてリファレンスビット線PEBLに生成される消去リファレンス電圧とがセンスアンプ34により比較される。そして、読み出し電圧が消去リファレンス電圧より低いときに、リアルメモリセルMCが論理1に設定されたと判定される。読み出し電圧が消去リファレンス電圧より高いときに、リアルメモリセルMCの消去が完了していないと判定される。
In the actual erase verify operation, the read voltage generated on the global read bit line GRBL according to the cell current IC and the erase reference voltage generated on the reference bit line PEBL according to the erase reference current are
なお、消去されやすい特性を有するリアルセルトランジスタCTでは、イレーズ動作が繰り返されることで、閾値電圧が負になるおそれがある。これを防止するために、リアルセルトランジスタCT毎に、負の値になった閾値電圧を正の値(但し、論理1の領域)に戻す書き戻し動作および書き戻しベリファイ動作を実施してもよい。 Note that in the real cell transistor CT having a characteristic that is easily erased, the threshold voltage may become negative due to repeated erase operations. In order to prevent this, a write-back operation and a write-back verify operation for returning a negative threshold voltage to a positive value (however, a region of logic 1) may be performed for each real cell transistor CT. .
書き込み動作におけるプログラム動作では、リアルセルトランジスタCTの閾値電圧を上げるために、リアルセルトランジスタCTのフローティングゲートに電荷が注入される。書き込み動作におけるプログラムベリファイ動作では、リアルセルトランジスタCTおよび書き込み用のリファレンスセルトランジスタの制御ゲートに電圧VGPが与えられる。リアルセルトランジスタCTに流れるセル電流ICと書き込み用のリファレンスセルトランジスタに流れる書き込み用のリファレンス電流とが比較される。そして、セル電流ICの値が消去用のリファレンス電流の値より小さくなるまで、プログラム動作とプログラムベリファイ動作とが繰り返し実施される。すなわち、書き込み動作により、リアルセルトランジスタCTの閾値電圧は、電圧値VGPより高くなり、図9に論理0で示した領域に分布する。
In the program operation in the write operation, charges are injected into the floating gate of the real cell transistor CT in order to increase the threshold voltage of the real cell transistor CT. In the program verify operation in the write operation, the voltage VGP is applied to the control gates of the real cell transistor CT and the write reference cell transistor. The cell current IC flowing through the real cell transistor CT is compared with the write reference current flowing through the reference cell transistor for writing. Then, the program operation and the program verify operation are repeatedly performed until the value of the cell current IC becomes smaller than the value of the erase reference current. That is, by the write operation, the threshold voltage of the real cell transistor CT becomes higher than the voltage value VGP and is distributed in the region indicated by
実際のプログラムベリファイ動作では、セル電流ICに応じてグローバル読み出しビット線GRBLに生成される読み出し電圧と、書き込み用のリファレンス電流に応じてリファレンスビット線PEBLに生成される書き込みリファレンス電圧とがセンスアンプ34により比較される。そして、読み出し電圧が書き込みリファレンス電圧より高いときに、リアルメモリセルMCが論理0に設定されたと判定される。読み出し電圧が書き込みリファレンス電圧より低いときに、リアルメモリセルMCの書き込みが完了していないと判定される。
In the actual program verify operation, the read voltage generated on the global read bit line GRBL according to the cell current IC and the write reference voltage generated on the reference bit line PEBL according to the write reference current are
例えば、波形(d)に示す劣化したリアルセルトランジスタCTの特性は、リアルセルトランジスタCTのトンネル絶縁膜の膜質の劣化、トンネル絶縁膜付近への電荷のトラップ、またはその両方が原因で発生すると考えられる。この種の劣化は、多くの回数の消去動作、書き込み動作および読み出し動作が半導体メモリMEMに対して実行されることで発生する。すなわち、この種の劣化は、半導体メモリMEMの出荷後に、ユーザシステムに搭載された半導体メモリMEMの動作期間が長いほど発生しやすくなる。劣化が発生した場合、消去動作時間および書き込み動作時間が長くなり、リアルセルトランジスタCTの電流能力(トランスコンダクタンスgm)は低下する。 For example, the characteristics of the deteriorated real cell transistor CT shown in the waveform (d) are considered to be caused by deterioration of the film quality of the tunnel insulating film of the real cell transistor CT, charge trapping near the tunnel insulating film, or both. It is done. This type of degradation occurs when a large number of erase operations, write operations, and read operations are performed on the semiconductor memory MEM. That is, this type of deterioration is more likely to occur as the operation period of the semiconductor memory MEM mounted on the user system becomes longer after the semiconductor memory MEM is shipped. When the degradation occurs, the erase operation time and the write operation time become longer, and the current capability (transconductance gm) of the real cell transistor CT is lowered.
リアルセルトランジスタCTの特性が劣化し、波形(c)から波形(d)に変化すると、読み出し動作RD時のセル電流ICの値は小さくなる。読み出し動作RDにおいてゲート電圧VGRが発生しているときに、セル電流ICの値がリファレンス電流IRの値より小さくなると、センスアンプ34は、消去されているリアルメモリセルMCに保持されている論理を”0”(プログラム状態)と判定してしまう。
When the characteristics of the real cell transistor CT deteriorate and change from the waveform (c) to the waveform (d), the value of the cell current IC during the read operation RD becomes small. If the value of the cell current IC becomes smaller than the value of the reference current IR when the gate voltage VGR is generated in the read operation RD, the
しかしながら、この実施形態では、動作テストでパスした半導体メモリMEMは、設定信号SHIPがハイレベルHに設定される。これにより、図5に示したリファレンスセルトランジスタRCTは、抵抗RHを介して接地線GNDに接続され、擬似的に特性が劣化された状態になる。すなわち、波形(b)の特性を有するリファレンスセルトランジスタRCTのリファレンス電流IRの値は、波形(a)の特性を有するリファレンスセルトランジスタRCTのリファレンス電流IRの値より小さくなる。したがって、特性が劣化した消去状態のリアルメモリセルMCの読み出し動作を実行する場合にも、論理1を正しく読み出すことができる。特性が劣化していないリアルメモリセルMCについては、読み出しマージンを向上できる。
However, in this embodiment, the setting signal SHIP is set to the high level H in the semiconductor memory MEM that has passed the operation test. As a result, the reference cell transistor RCT shown in FIG. 5 is connected to the ground line GND via the resistor RH and is in a state in which characteristics are artificially deteriorated. That is, the value of the reference current IR of the reference cell transistor RCT having the characteristics of the waveform (b) is smaller than the value of the reference current IR of the reference cell transistor RCT having the characteristics of the waveform (a). Therefore, even when the read operation of the real memory cell MC in the erased state whose characteristics are deteriorated, the
なお、論理0を保持しているリアルセルトランジスタCTの電流能力が、半導体メモリMEMの長期間の使用により劣化する場合にも、セル電流ICは低下し、閾値電圧は高くなる。しかし、論理0を保持しているリアルセルトランジスタCTのセル電流ICの低下により、セル電流ICとリファレンス電流IRとの差は大きくなる。このため、論理0を保持しているリアルセルトランジスタCTの電流能力が低下する場合、十分な読み出しマージンを確保できる。
Even when the current capability of the real cell transistor
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、既存のリファレンスソース線RSLを利用して抵抗RL、RHを形成することで、回路規模の増加を抑制して、リアルセルトランジスタCTの電流能力が低下した場合にも、読み出しマージンを確保できる。この結果、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。特に、単位長さ当たりの抵抗値が金属配線に比べて高い拡散領域を用いて抵抗RL、RHを形成することで、短い長さの拡散領域で図11に示した波形(a)、(b)の特性を得ることできる。さらに、抵抗RL、RHの値を、リファレンスセルアレイ40内に配置するリファレンスメモリセルRMCの位置により設定できるため、既存のリファレンスセルアレイ40を用いて、抵抗RL、RHの値を調整できる。
As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Further, by forming the resistors RL and RH using the existing reference source line RSL, an increase in circuit scale is suppressed, and a read margin can be secured even when the current capability of the real cell transistor CT is reduced. . As a result, the reliability of the semiconductor memory MEM can be ensured. Particularly, by forming the resistors RL and RH using diffusion regions having a resistance value per unit length higher than that of the metal wiring, the waveforms (a) and (b) shown in FIG. ) Characteristics. Furthermore, since the values of the resistors RL and RH can be set by the position of the reference memory cell RMC disposed in the
図12は、別の実施形態における読み出し動作用のリファレンスセルアレイ40Aの要部の例を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。リファレンスセルアレイ40Aを除く構成は、図2と同じである。すなわち、リファレンスセルアレイ40Aが形成される半導体メモリMEMは、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリである。半導体メモリMEMは、クロックに同期して動作してもよく、クロックに非同期で動作してもよい。
FIG. 12 shows an example of a main part of a
この実施形態においても、図6および図7と同様に、リファレンスセルアレイ40Aに形成されるリファレンスメモリセルRMCの1つが動作する。リファレンスセルアレイ40Aは、図5に示したリファレンスセルアレイ40のnMOSトランジスタNM1、NM2の代わりに、nMOSトランジスタNMS、NMLを有している。また、リファレンスセルアレイ40Aは、図5に示したリファレンスセルアレイ40から抵抗RL、RHを削除している。
Also in this embodiment, as in FIGS. 6 and 7, one of the reference memory cells RMC formed in the
実際には、リファレンスソース線RSLの拡散抵抗を削除することはできない。このため、この実施形態では、リファレンスメモリセルRMCは、図6の中央(例えば、左から4番目または5番目)に配置される。あるいは、リファレンスソース線RSLの拡散領域上に、リファレンスソース線RSLに接続される金属配線が形成される。あるいは、リファレンスソース線RSLの抵抗値を下げるために、リファレンスソース線RSLの拡散領域上に、リファレンスワード線RWLに沿ってシリサイド配線が形成される。これにより、図5に示した抵抗成分RL、RHを互いに等しくでき、抵抗RL、RHが削除されたと見なすことができる。リファレンスセルアレイ40Aのその他の構成は、リファレンスセルアレイ40と同様である。
Actually, the diffusion resistance of the reference source line RSL cannot be deleted. For this reason, in this embodiment, the reference memory cell RMC is arranged at the center (for example, the fourth or fifth from the left) in FIG. Alternatively, a metal wiring connected to the reference source line RSL is formed on the diffusion region of the reference source line RSL. Alternatively, a silicide wiring is formed along the reference word line RWL on the diffusion region of the reference source line RSL in order to reduce the resistance value of the reference source line RSL. Thereby, the resistance components RL and RH shown in FIG. 5 can be made equal to each other, and it can be considered that the resistances RL and RH are deleted. The other configuration of the
nMOSトランジスタNMSのゲート幅は、nMOSトランジスタNMLのゲート幅より大きく設計されている。nMOSトランジスタNMS、NMLは、ゲート幅以外の構造は互いに同じである。これにより、nMOSトランジスタNMLのオン抵抗は、nMOSトランジスタNMSのオン抵抗より低くなる。nMOSトランジスタNMLがオンしているときのリファレンス電流IRの値は、nMOSトランジスタNMSがオンしているときのリファレンス電流IRの値より大きくなる。 The gate width of the nMOS transistor NMS is designed to be larger than the gate width of the nMOS transistor NML. The nMOS transistors NMS and NML have the same structure except for the gate width. As a result, the on-resistance of the nMOS transistor NML is lower than the on-resistance of the nMOS transistor NMS. The value of the reference current IR when the nMOS transistor NML is on is larger than the value of the reference current IR when the nMOS transistor NMS is on.
この実施形態では、ゲート幅が小さいnMOSトランジスタNMSを使用して、図8に示した動作テストが実施される。動作テスト以降は、ゲート幅が大きいnMOSトランジスタNMLが使用される。これにより、リファレンスセルトランジスタRCTの特性を、動作テスト時に図11に示した波形(a)にでき、動作テスト以降は図11に示した波形(b)にできる。したがって、半導体メモリMEMの長期間の使用により、リアルセルトランジスタCTの電流能力が低下した場合にも、論理1の読み出しマージンを確保でき、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。
In this embodiment, the operation test shown in FIG. 8 is performed using an nMOS transistor NMS having a small gate width. After the operation test, an nMOS transistor NML having a large gate width is used. Thereby, the characteristic of the reference cell transistor RCT can be the waveform (a) shown in FIG. 11 during the operation test, and the waveform (b) shown in FIG. 11 after the operation test. Therefore, even when the current capability of the real cell transistor CT is reduced due to the long-term use of the semiconductor memory MEM, a read margin of
なお、ゲート幅が異なるnMOSトランジスタNMS、NMLとリファレンスソース線RSLの拡散抵抗の両方を利用して、リファレンスメモリセルRMCのリファレンス電流IRを切り換えてもよい。すなわち、図5に示したnMOSトランジスタNM1をnMOSトランジスタNMSに置き換え、nMOSトランジスタNM2をnMOSトランジスタNMLに置き換えてもよい。 Note that the reference current IR of the reference memory cell RMC may be switched using both the nMOS transistors NMS and NML having different gate widths and the diffusion resistance of the reference source line RSL. That is, the nMOS transistor NM1 shown in FIG. 5 may be replaced with the nMOS transistor NMS, and the nMOS transistor NM2 may be replaced with the nMOS transistor NML.
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、nMOSトランジスタNMS、NMLのオン抵抗を利用して、リファレンスメモリセルRMCのリファレンス電流を切り換えることで、回路規模の増加を抑制して読み出しマージンを確保できる。この結果、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。 As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Further, by switching the reference current of the reference memory cell RMC using the on-resistances of the nMOS transistors NMS and NML, an increase in circuit scale can be suppressed and a read margin can be secured. As a result, the reliability of the semiconductor memory MEM can be ensured.
図13は、別の実施形態における半導体メモリMEMの例を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、図2に示したXデコーダ24およびリファレンスセルアレイ40の代わりに、Xデコーダ24Bおよびリファレンスセルアレイ40Bを有している。また、設定信号SHIPは、Xデコーダ24Bに供給される。
FIG. 13 shows an example of a semiconductor memory MEM in another embodiment. The same elements as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The semiconductor memory MEM of this embodiment has an
半導体メモリMEMのその他の構成は、図2と同様である。すなわち、半導体メモリMEMは、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリである。半導体メモリMEMは、クロックに同期して動作してもよく、クロックに非同期で動作してもよい。 Other configurations of the semiconductor memory MEM are the same as those in FIG. That is, the semiconductor memory MEM is a non-volatile semiconductor memory such as a flash memory. The semiconductor memory MEM may operate in synchronization with the clock or may operate asynchronously with the clock.
図14は、図13に示したXデコーダ24Bの要部の例を示している。図14は、リファレンスワード線RWLを高電圧VGRRに設定するためのリファレンスワード線デコーダの一部を示している。Xデコーダ24Bは、図14に示した以外に、ロウアドレス信号RAに応じてリアルワード線WLを選択し、選択したリアルワード線WLを所定の電圧に設定するためのワード線デコーダを有している。また、Xデコーダ24Bは、図14に示した以外に、ロウアドレス信号RAにより示されるリアルソース線SLを選択し、選択したリアルソース線SLを所定の電圧に設定するためのソース線デコーダを有している。
FIG. 14 shows an example of a main part of the
Xデコーダ24Bは、分圧回路VDIV、pMOSトランジスタPM1、PM2およびインバータIVを有している。分圧回路VDIVは、図13に示した高電圧発生回路14から供給される読み出し動作用の高電圧VGRを分圧し、高電圧VGRより低い高電圧VGR1を生成する。pMOSトランジスタPM1、PM2は、設定信号SHIPに応じて一方がオンし、他方がオフするスイッチとして機能する。設定信号SHIPは、図8に示したように、半導体メモリMEMの動作テスト時にロウレベルに設定され、動作テスト以降にハイレベルに設定される。
The
pMOSトランジスタPM1のゲートは、インバータIVを介して設定信号SHIPと反対の論理を受けている。pMOSトランジスタPM1は、設定信号SHIPがハイレベルのときにオンし、高電圧線VGR1をリファレンスワード線RWLに高電圧を供給するための高電圧線VGRRに接続する。pMOSトランジスタPM2のゲートは、設定信号SHIPを受けている。pMOSトランジスタPM2は、設定信号SHIPがロウレベルのときにオンし、高電圧線VGRを高電圧線VGRRに接続する。 The gate of the pMOS transistor PM1 receives a logic opposite to that of the setting signal SHIP via the inverter IV. The pMOS transistor PM1 is turned on when the setting signal SHIP is at a high level, and connects the high voltage line VGR1 to a high voltage line VGRR for supplying a high voltage to the reference word line RWL. The gate of the pMOS transistor PM2 receives the setting signal SHIP. The pMOS transistor PM2 is turned on when the setting signal SHIP is at a low level, and connects the high voltage line VGR to the high voltage line VGRR.
これにより、半導体メモリMEMの動作テスト(SHIP=L)の読み出し動作時に、共通の高電圧VGRがリアルワード線WLおよびリファレンスワード線RWLに読み出し電圧として供給される。動作テスト以降(SHIP=H)の読み出し動作時に、高電圧VGRがリアルワード線WLに読み出し電圧として供給され、高電圧VGR1がリファレンスワード線RWLの電圧VGRRとして供給される。 As a result, during the read operation of the operation test (SHIP = L) of the semiconductor memory MEM, the common high voltage VGR is supplied as a read voltage to the real word line WL and the reference word line RWL. During the read operation after the operation test (SHIP = H), the high voltage VGR is supplied as a read voltage to the real word line WL, and the high voltage VGR1 is supplied as the voltage VGRR of the reference word line RWL.
図15は、図13に示した読み出し動作用のリファレンスセルアレイ40Bの要部の例を示している。リファレンスセルアレイ40Bは、図5および図6の構成からnMOSトランジスタNM1、NM2およびインバータIVを削除して形成される。すなわち、リファレンスセルアレイ40Bでは、リファレンスメモリセルRMCの1つがリファレンスビット線RBLおよびリファレンスソース線RSLに接続されている。例えば、リファレンスソース線RSLは、図7に示したリファレンスソース線RSLの拡散抵抗である抵抗RL、RHを介して接地線GNDに直接接続されている。なお、図12で説明したように、抵抗RL、RHを互いに等しくする工夫をしてもよい。
FIG. 15 shows an example of a main part of the
この実施形態では、動作テストの読み出し動作では、リファレンスセルトランジスタRCTの制御ゲート(すなわち、リファレンスワード線RWL)に電圧VGRと同じ値の電圧VGRRが与えられる。動作テスト以降の読み出し動作では、リファレンスセルトランジスタRCTの制御ゲートに電圧VGRより低い電圧VGRR(図14のVGR1)が与えられる。これにより、動作テスト以降の読み出し動作時にリファレンスセルトランジスタRCTに流れるリファレンス電流IRの値は、動作テストの読み出し動作時にリファレンスセルトランジスタRCTに流れるリファレンス電流IRの値より小さくなる。したがって、上述した実施形態と同様に、動作テスト以降の読み出し動作時の読み出しマージンを大きくできる。この結果、半導体メモリMEMの長期間の使用により、リアルセルトランジスタCTの電流能力が低下した場合にも、読み出しマージンを確保でき、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。 In this embodiment, in the read operation of the operation test, the voltage VGRR having the same value as the voltage VGR is applied to the control gate (that is, the reference word line RWL) of the reference cell transistor RCT. In the read operation after the operation test, a voltage VGRR (VGR1 in FIG. 14) lower than the voltage VGR is applied to the control gate of the reference cell transistor RCT. Thus, the value of the reference current IR that flows through the reference cell transistor RCT during the read operation after the operation test is smaller than the value of the reference current IR that flows through the reference cell transistor RCT during the read operation of the operation test. Therefore, as in the above-described embodiment, the read margin during the read operation after the operation test can be increased. As a result, even when the current capability of the real cell transistor CT decreases due to the long-term use of the semiconductor memory MEM, a read margin can be ensured and the reliability of the semiconductor memory MEM can be ensured.
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リファレンスワード線RWLに供給される電圧VGRRは、設定信号SHIPのレベルに応じて、リアルワード線WLに供給される電圧VGRに設定され、あるいは電圧VGRより低い電圧VGR1に設定される。例えば、設定信号SHIPは、動作テスト時にロウレベルに設定され、動作テスト後にハイレベルに設定される。これにより、上述した実施形態と同様に、回路規模の増加を抑制して、リアルメモリセルの電気的特性が劣化した場合にも、読み出しマージンを確保でき、半導体メモリMEMの信頼性を確保できる。 As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, the voltage VGRR supplied to the reference word line RWL is set to the voltage VGR supplied to the real word line WL or to a voltage VGR1 lower than the voltage VGR according to the level of the setting signal SHIP. Is set. For example, the setting signal SHIP is set to a low level during the operation test and is set to a high level after the operation test. As a result, as in the above-described embodiment, an increase in circuit scale is suppressed, and even when the electrical characteristics of the real memory cell deteriorate, a read margin can be ensured and the reliability of the semiconductor memory MEM can be ensured.
以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1)
データが書き込まれる不揮発性のリアルメモリセルと、
前記リアルメモリセルからデータを読み出す読み出し動作時にリファレンス電流を発生するリファレンスメモリセルと、
前記リファレンスメモリセルと電源線との間に直列に配置される第1負荷および第1スイッチと、前記リファレンスメモリセルと前記電源線との間に直列に配置される第2負荷および第2スイッチとを有し、前記第1スイッチは設定信号が第1レベルのときにオンし、前記第2スイッチは前記設定信号が第2レベルのときにオンし、前記第1負荷と前記第2負荷との負荷量が互いに異なる負荷制御回路と、
前記読み出し動作時に、前記リアルメモリセルに流れるセル電流と前記リファレンス電流とを比較するセンスアンプと
を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
前記リファレンスメモリセルに接続され、互いに分岐された第1分岐線および第2分岐線を有するリファレンスソース線を備え、
前記第1負荷は、前記第1分岐線の抵抗を含んで形成され、
前記第2負荷は、前記第2分岐線の抵抗を含んで形成されていること
を特徴とする付記1記載の半導体メモリ。
(付記3)
一方向に配列された複数の第1メモリセルを有し、前記第1メモリセルの1つが前記リファレンスメモリセルとして動作するリファレンスセルアレイを備え、
前記リファレンスソース線の一部は、前記一方向に沿って形成される拡散領域を用いて形成され、
前記第1分岐線は、前記リファレンスメモリセルから前記一方向の一端に延びる前記拡散領域により形成された前記リファレンスソース線の一部を含み、
前記第2分岐線は、前記リファレンスメモリセルから前記一方向の他端に延びる前記拡散領域により形成された前記リファレンスソース線の別の一部を含み、
前記リファレンスソース線の前記一部の長さと、前記ソース線の前記別の一部の長さとが相違すること
を特徴とする付記2記載の半導体メモリ。
(付記4)
前記リファレンスセルアレイにおける前記一方向の両端にそれぞれ配置され、前記拡散領域に接続される第1グローバルリファレンスソース線および第2グローバルリファレンスソース線を備え、
前記第1スイッチは、前記リファレンスセルアレイの外側で前記第1グローバルリファレンスソース線に接続され、
前記第2スイッチは、前記リファレンスセルアレイの外側で前記第2グローバルリファレンスソース線に接続されていること
を特徴とする付記3記載の半導体メモリ。
(付記5)
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチは、トランジスタでそれぞれ形成され、
前記第1負荷および前記第2負荷の各々は、前記各トランジスタのドレイン、ソース間抵抗を含んで形成されていること
を特徴とする付記1ないし付記4のいずれか1項記載の半導体メモリ。
(付記6)
データが書き込まれる不揮発性のリアルメモリセルと、
前記リアルメモリセルからデータを読み出す読み出し動作時にリファレンス電流を発生するリファレンスメモリセルと、
前記リアルメモリセルに接続され、前記読み出し動作時に第1電圧が供給されるリアルワード線と、
前記リファレンスメモリセルに接続され、前記読み出し動作時に第2電圧が供給されるリファレンスワード線と、
設定信号が第1レベルのときに前記リファレンスワード線に前記第1電圧と同じ値の前記第2電圧を供給し、前記設定信号が第2レベルのときに前記リファレンスワード線に前記第1電圧より低い前記第2電圧を供給するワード制御回路と、
前記読み出し動作時に、前記リアルメモリセルに流れる電流と前記リファレンス電流とを比較するセンスアンプと
を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記7)
プログラムされた状態に応じて、前記第1レベルまたは前記第2レベルを有する前記設定信号を出力するプログラム回路を備えていること
を特徴とする付記1ないし付記6のいずれか1項記載の半導体メモリ。
The invention described in the above embodiments is organized and disclosed as an appendix.
(Appendix 1)
A non-volatile real memory cell into which data is written;
A reference memory cell that generates a reference current during a read operation of reading data from the real memory cell;
A first load and a first switch arranged in series between the reference memory cell and the power supply line; a second load and a second switch arranged in series between the reference memory cell and the power supply line; The first switch is turned on when the setting signal is at the first level, and the second switch is turned on when the setting signal is at the second level, and the first load and the second load are Load control circuits with different load amounts, and
A semiconductor memory comprising: a sense amplifier that compares a cell current flowing in the real memory cell and the reference current during the read operation.
(Appendix 2)
A reference source line connected to the reference memory cell and having a first branch line and a second branch line branched from each other;
The first load is formed including a resistance of the first branch line,
The semiconductor memory according to
(Appendix 3)
A plurality of first memory cells arranged in one direction, wherein one of the first memory cells includes a reference cell array that operates as the reference memory cell;
A part of the reference source line is formed using a diffusion region formed along the one direction,
The first branch line includes a part of the reference source line formed by the diffusion region extending from the reference memory cell to one end in the one direction,
The second branch line includes another part of the reference source line formed by the diffusion region extending from the reference memory cell to the other end in the one direction,
The semiconductor memory according to
(Appendix 4)
A first global reference source line and a second global reference source line disposed at both ends of the one direction in the reference cell array and connected to the diffusion region;
The first switch is connected to the first global reference source line outside the reference cell array,
The semiconductor memory according to claim 3, wherein the second switch is connected to the second global reference source line outside the reference cell array.
(Appendix 5)
The first switch and the second switch are each formed of a transistor,
Each of said 1st load and said 2nd load is formed including the drain and source | sauce resistance of each said transistor. The semiconductor memory of any one of the
(Appendix 6)
A non-volatile real memory cell into which data is written;
A reference memory cell that generates a reference current during a read operation of reading data from the real memory cell;
A real word line connected to the real memory cell and supplied with a first voltage during the read operation;
A reference word line connected to the reference memory cell and supplied with a second voltage during the read operation;
When the setting signal is at the first level, the second voltage having the same value as the first voltage is supplied to the reference word line, and when the setting signal is at the second level, the reference word line is supplied from the first voltage. A word control circuit for supplying the low second voltage;
A semiconductor memory, comprising: a sense amplifier that compares a current flowing through the real memory cell and the reference current during the read operation.
(Appendix 7)
7. The semiconductor memory according to
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。 From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. This is intended to cover the features and advantages of the embodiments described above without departing from the spirit and scope of the claims. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and modifications, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to rely on suitable improvements and equivalents within the scope disclosed in.
10‥状態コントローラ;12‥アドレスラッチ回路;14‥高電圧発生回路;16‥負電圧発生回路;18‥セクタスイッチ回路;20‥リファレンスセルアレイ;22‥Yデコーダ;24、24B‥Xデコーダ;26‥プログラム回路;28‥データ入力バッファ;30‥データラッチ回路;32‥データ出力バッファ;34‥センスアンプ;36‥Yゲート;38‥メモリセルアレイ;40、40A、40B‥リファレンスセルアレイ;42‥リアルセルアレイ;BL‥リアルビット線;CT‥リアルセルトランジスタ;GRBL‥グローバル読み出しビット線;GWBL‥グローバル書き込みビット線;MC‥リアルメモリセル;MEM‥半導体メモリ;NM1、NM2、NML、NMS‥nMOSトランジスタ;PEBL‥リファレンスビット線;RBL‥リファレンスビット線;RH、RL‥抵抗;RCT‥リファレンスセルトランジスタ;RMC‥リファレンスメモリセル;RSL‥リファレンスソース線;RWL‥リファレンスワード線;SHIP‥設定信号;SL‥リアルソース線;VDIV‥分圧回路;WL‥リアルワード線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記リアルメモリセルからデータを読み出す読み出し動作時にリファレンス電流を発生するリファレンスメモリセルと、
前記リファレンスメモリセルと電源線との間に直列に配置される第1負荷および第1スイッチと、前記リファレンスメモリセルと前記電源線との間に直列に配置される第2負荷および第2スイッチとを有し、前記第1スイッチは設定信号が第1レベルのときにオンし、前記第2スイッチは前記設定信号が第2レベルのときにオンし、前記第1負荷と前記第2負荷との負荷量が互いに異なる負荷制御回路と、
前記読み出し動作時に、前記リアルメモリセルに流れるセル電流と前記リファレンス電流とを比較するセンスアンプと
を備えていることを特徴とする半導体メモリ。 A non-volatile real memory cell into which data is written;
A reference memory cell that generates a reference current during a read operation of reading data from the real memory cell;
A first load and a first switch arranged in series between the reference memory cell and the power supply line; a second load and a second switch arranged in series between the reference memory cell and the power supply line; The first switch is turned on when the setting signal is at the first level, and the second switch is turned on when the setting signal is at the second level, and the first load and the second load are Load control circuits with different load amounts, and
A semiconductor memory comprising: a sense amplifier that compares a cell current flowing in the real memory cell and the reference current during the read operation.
前記第1負荷は、前記第1分岐線の抵抗を含んで形成され、
前記第2負荷は、前記第2分岐線の抵抗を含んで形成されていること
を特徴とする請求項1記載の半導体メモリ。 A reference source line connected to the reference memory cell and having a first branch line and a second branch line branched from each other;
The first load is formed including a resistance of the first branch line,
The semiconductor memory according to claim 1, wherein the second load is formed including a resistance of the second branch line.
前記リファレンスソース線の一部は、前記一方向に沿って形成される拡散領域を用いて形成され、
前記第1分岐線は、前記リファレンスメモリセルから前記一方向の一端に延びる前記拡散領域により形成された前記リファレンスソース線の一部を含み、
前記第2分岐線は、前記リファレンスメモリセルから前記一方向の他端に延びる前記拡散領域により形成された前記リファレンスソース線の別の一部を含み、
前記リファレンスソース線の前記一部の長さと、前記ソース線の前記別の一部の長さとが相違すること
を特徴とする請求項2記載の半導体メモリ。 A plurality of first memory cells arranged in one direction, wherein one of the first memory cells includes a reference cell array that operates as the reference memory cell;
A part of the reference source line is formed using a diffusion region formed along the one direction,
The first branch line includes a part of the reference source line formed by the diffusion region extending from the reference memory cell to one end in the one direction,
The second branch line includes another part of the reference source line formed by the diffusion region extending from the reference memory cell to the other end in the one direction,
3. The semiconductor memory according to claim 2, wherein the length of the part of the reference source line is different from the length of the another part of the source line.
前記第1スイッチは、前記リファレンスセルアレイの外側で前記第1グローバルリファレンスソース線に接続され、
前記第2スイッチは、前記リファレンスセルアレイの外側で前記第2グローバルリファレンスソース線に接続されていること
を特徴とする請求項3記載の半導体メモリ。 A first global reference source line and a second global reference source line disposed at both ends of the one direction in the reference cell array and connected to the diffusion region;
The first switch is connected to the first global reference source line outside the reference cell array,
The semiconductor memory according to claim 3, wherein the second switch is connected to the second global reference source line outside the reference cell array.
前記リアルメモリセルからデータを読み出す読み出し動作時にリファレンス電流を発生するリファレンスメモリセルと、
前記リアルメモリセルに接続され、前記読み出し動作時に第1電圧が供給されるリアルワード線と、
前記リファレンスメモリセルに接続され、前記読み出し動作時に第2電圧が供給されるリファレンスワード線と、
設定信号が第1レベルのときに前記リファレンスワード線に前記第1電圧と同じ値の前記第2電圧を供給し、前記設定信号が第2レベルのときに前記リファレンスワード線に前記第1電圧より低い前記第2電圧を供給するワード制御回路と、
前記読み出し動作時に、前記リアルメモリセルに流れる電流と前記リファレンス電流とを比較するセンスアンプと
を備えていることを特徴とする半導体メモリ。 A non-volatile real memory cell into which data is written;
A reference memory cell that generates a reference current during a read operation of reading data from the real memory cell;
A real word line connected to the real memory cell and supplied with a first voltage during the read operation;
A reference word line connected to the reference memory cell and supplied with a second voltage during the read operation;
When the setting signal is at the first level, the second voltage having the same value as the first voltage is supplied to the reference word line, and when the setting signal is at the second level, the reference word line is supplied from the first voltage. A word control circuit for supplying the low second voltage;
A semiconductor memory, comprising: a sense amplifier that compares a current flowing through the real memory cell and the reference current during the read operation.
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JPH0467500A (en) * | 1990-07-06 | 1992-03-03 | Ricoh Co Ltd | Sense amplifier circuit device |
JPH07130190A (en) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Hitachi Ltd | Semiconductor memory |
JP2004039184A (en) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
US6754106B1 (en) * | 2002-09-16 | 2004-06-22 | Advanced Micro Devices, Inc. | Reference cell with various load circuits compensating for source side loading effects in a non-volatile memory |
JP2009289352A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0467500A (en) * | 1990-07-06 | 1992-03-03 | Ricoh Co Ltd | Sense amplifier circuit device |
JPH07130190A (en) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Hitachi Ltd | Semiconductor memory |
JP2004039184A (en) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
US6754106B1 (en) * | 2002-09-16 | 2004-06-22 | Advanced Micro Devices, Inc. | Reference cell with various load circuits compensating for source side loading effects in a non-volatile memory |
JP2009289352A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device |
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