JP2818571B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
し、特にフラッシュメモリやEEPROM等の電気的消
去書込可能な不揮発性の半導体記憶装置に関する。
だまま外部パネルや遠隔操作で記憶情報の変更が可能で
あること、大容量化が容易であることなどの特長から、
広い分野に使用されるようになってきている。
成と書込み方法を示す図2を参照してデータ書込み動作
について説明すると、フラッシュメモリのメモリセルM
は、制御ゲートGCと浮遊ゲートGFをもつMOSトラ
ンジスタ1個で構成される。このメモリセルMへのデー
タ書込み時には、制御ゲートGCとドレインDにそれぞ
れ電圧を印加することによりチャネル電流が生じ、この
チャネル電流による衝突電離でホットキャリアが発生す
る。このホットキャリアのうちの電子が浮遊ゲートGF
に侵入し、その酸化膜に捕獲されることにより書込みが
行われる。データの書込済メモリセルのしきい値は、浮
遊ゲートGFの酸化膜に蓄積された負電荷のため、デー
タの未書込のメモリセルより高くなる。
3を参照すると、この従来の半導体記憶装置は、フラッ
シュメモリセルへのデータ書込みを行うデータ書込み部
100と、CPU2と、電源電圧VDDが基準電圧以下
に低下した場合に電圧低下信号POCを出力する電源電
圧検出回路3とを備える。
給されたメモリセルのX,Yアドレスをそれぞれデコー
ドするXデコーダ11,Yデコーダ12と、フラッシュ
メモリセルを行,列の各方向に配列したメモリセルアレ
イ114と、Yデコード信号の供給に応答してメモリセ
ルアレイ114のデータの読出し/書込みを行う読出し
/書込み回路116と、書込み用の電圧を供給するシス
テム電源117とを備える。
装置の動作について説明すると、まず、CPU2は、書
込み信号WRTをYデコーダ12と読出し/書込み回路
116とに供給する。また、CPU2は、アドレス信号
ADDRESSをXデコーダ11とYデコーダ12とに
供給する。Yデコーダ12は、Yデコード信号を読出し
/書込み回路116に供給し、読出し/書込み回路11
6はこのYデコード信号に対応するメモリセルアレイ1
14のビット線を選択する。選択されたビット線には、
システム電源117が読出し/書込み回路116を介し
て書込み電圧VPWを印加する。一方、Xデコーダ11
が供給するXデコード信号により選択されたメモリセル
アレイ114のワード線には、システム電源117がX
デコーダ11を介して高電圧VPPを印加する。これに
より、メモリセルアレイ114内の選択されたメモリセ
ル(以下選択メモリセル)のゲートGCにはVPP,ド
レインDにはVPWと各々異なる高電圧が印加され、上
述したホットキャリア効果によりデータの書込みが実行
される。
ンジスタの物理現象を利用して行なうため、メモリセル
アレイ114内の選択メモリセルの各端子への印加電圧
の低下は、データ書込みに直接悪影響を及ぼす。この対
策として、電源電圧の低下を検出する電源電圧検出回路
3を別個に設ける。電源電圧検出回路3は電源電圧VD
Dが基準値以下になった場合に、電圧低下検出信号PO
C’1’をCPU2に供給する。CPU2はこの信号P
OCの供給に応答してメモリセルアレイ114へのアク
セスを禁止する。しかし、電源電圧検出回路3はメモリ
セルアレイ114からは離れた位置にあるため、データ
書込み時にメモリセルアレイ114関連の配線電流と配
線寄生抵抗による電圧降下や電源内の内部抵抗による電
圧降下によって、電圧VPW,VPP等の印加電圧が基
準値を下回ってしまう場合は電圧低下検出信号POCを
出力しない。その結果、CPU2はメモリセルアレイ1
14に対して書込みを禁止することなく実行してしま
う。一般に、フラッシュメモリの書込み対応の印加電圧
の電圧降下幅の許容値は狭く、実際の製品の仕様例では
−0.3Vと規定されている。したがって、書込み実行
時に上記印加電圧の電圧降下幅がこの許容値以上となる
と、データ書込みエラーを発生してしまう。
記憶装置は、データ書込みをMOSトランジスタのホッ
トキャリア効果を利用して行なうので、書込不良の原因
となる電源電圧の低下検出する電源電圧検出回路を備え
ているが、メモリセルアレイより離れた位置にあるた
め、データ書込み時の配線寄生抵抗に起因する電圧降下
等による電圧低下が検出できないため、この電圧低下が
書込み不良やデータの破壊を生じるという欠点があっ
た。
は、コントロールゲートと浮遊ゲートとの二重構造を有
し電気的消去書込み可能な不揮発性のメモリセルを行お
よび列方向にそれぞれ配列して成るメモリセルアレイ
と、CPUから供給される前記メモリセルアレイのX,
YアドレスをそれぞれデコードしてX,Yデコード信号
をそれぞれ出力するXデコーダおよびYデコーダと、前
記Yデコード信号の供給に応答して前記メモリセルアレ
イのビット線を選択しこのメモリセルアレイのデータの
読出し/書込みを行う読出し/書込み回路と、前記メモ
リセルアレイに前記書込み用の書込み電圧を供給するシ
ステム電源とを備える半導体記憶装置において、前記メ
モリセルアレイが、書込みテスト用のテストメモリセル
から成るテストメモリ領域を備え、前記書込みテスト用
の書込みテスト信号を発生する書込みテスト信号発生回
路と、前記書込みテストの実行時に前記テストメモリセ
ルに供給される前記書込み電圧が予め定めた基準値以下
のとき電圧検出信号を発生する書込み電圧検出回路と、
前記書込みテスト信号の供給に応答して前記書込みテス
ト結果を前記CPUに出力するテスト出力モードに切替
え前記電圧検出信号の供給に応答して書込み禁止情報を
前記テスト結果として出力する出力バッファ回路とを備
えて構成されている。
と共通の構成要素は共通の文字ブロックで示す図1を参
照すると、この図に示す本実施の形態の半導体記憶装置
のデータ書込部1は、従来と共通のXデコーダ11,Y
デコーダ12に加えて、書込みテスト信号を発生する書
込みテスト信号発生回路13と、メイン領域141に加
えて書込みテスト用のメモリセル領域142を有するフ
ラッシュメモリセルアレイ14と、出力バッファ15
と、書込み/読出し回路16と、システム電源17と、
書込み電圧低下を検出する書込み電圧検出回路18とを
備える。
について説明すると、まず、メモリセルアレイ14のメ
イン領域141のメモリセルへのデータ書込みの実施前
に、書込み電圧検出回路18は、システム電源17が供
給する書込み電圧VPWの値の正常か否かをテストす
る。このテスト結果、書込み電圧VPWが正常ならばC
PU2は書込を実行し、低下している場合にはこれを検
出し、書込み電圧低下検出信号をCPUに対して出力し
てこの書込みを中止する。
みテスト用メモリセルに割り当てられたアドレス信号と
を出力する。このアドレス信号はXデコーダ11,Yデ
コーダ12に供給される。Yデコーダ12は、Yデコー
ド信号を書込みテスト信号発生回路13に供給する。書
込みテスト信号発生回路13は、CPU2からのREA
D信号とYデコーダ12からの出力信号との論理積演算
を行い、論理が正ならば書込みテスト信号WTEST’
1’を出力し、読出し/書込み回路16,出力バッファ
15,およびシステム電源17にそれぞれ供給する。信
号WTESTの供給に応答してシステム電源17の出力
電圧は、読出し電圧VPMから書込み電圧VPWに切り
替わる。この電圧VPWは読出し/書込み回路16を介
して選択されたテスト領域142のテスト用メモリセル
のドレインDTに印加される。一方、Xデコーダ11の
Xデコード信号によって選択された、テスト用メモリセ
ルのゲートGTには高電圧VPPを印加する。選択テス
ト用メモリセルのドレインDTにかかる電圧は、書込み
電圧検出回路18にも供給される。
検出回路18で設定した基準電圧値以上であれば、書込
み電圧検出回路18はライトイネーブル信号WREN’
1’を出力バッファ15に対して出力する。書込みテス
トでは書込みテスト信号WTESTが’1’となるの
で、出力バッファ15の出力端子は1〜(N−1)ビッ
ト目までは出力’1’に固定状態となる。書込み可能な
場合はNビット目の出力も’1’になるので、出力バッ
ファ15は、CPU2に対して全ビットのレベルを’
1’として出力を返す。CPU2は読出し信号READ
を’1’から’0’に切り替え、書込み信号WRT’
1’を出力し、書込みを実行する。
圧値を下回る場合、ライトイネーブル信号WREN’
0’を出力バッファ15に対して出力する。出力バッフ
ァ15の1〜(N−1)ビット目までの出力は’1’
で、Nビット目の出力のみ’0’となる。これよりCP
U2はデータ書込み時の書込み電圧低下を検知し読出し
信号READ’1’を保持するので、書込み動作は行な
わない。
は電源電圧自体の低下が原因でメモリセルのドレイン電
圧が基準値以下となった場合ばかりでなく、配線電流と
配線抵抗による電圧降下によって、メモリセルのドレイ
ン電圧が基準値を下回った場合も、CPU2が書込みを
中止するので、データの書込み不良によるデータ破壊を
防止することができる。
憶装置は、メモリセルアレイが書込みテスト用のテスト
メモリ領域を備え、書込みテスト信号発生回路と、書込
み電圧検出回路と、電圧検出信号の供給に応答して書込
み禁止情報をテスト結果として出力する出力バッファ回
路とを備えることにより、データ書込みを行なう前に書
込み電圧の良否を判定できので書込み電圧不良によるデ
ータ破壊を未然に防止することができるという効果があ
る。
ブロック図である。
法を示す説明図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 コントロールゲートと浮遊ゲートとの二
重構造を有し電気的消去書込み可能な不揮発性のメモリ
セルを行および列方向にそれぞれ配列して成るメモリセ
ルアレイと、CPUから供給される前記メモリセルアレ
イのX,YアドレスをそれぞれデコードしてX,Yデコ
ード信号をそれぞれ出力するXデコーダおよびYデコー
ダと、前記Yデコード信号の供給に応答して前記メモリ
セルアレイのビット線を選択しこのメモリセルアレイの
データの読出し/書込みを行う読出し/書込み回路と、
前記メモリセルアレイに前記書込み用の書込み電圧を供
給するシステム電源とを備える半導体記憶装置におい
て、 前記メモリセルアレイが、書込みテスト用のテストメモ
リセルから成るテストメモリ領域を備え、 前記書込みテスト用の書込みテスト信号を発生する書込
みテスト信号発生回路と、 前記書込みテストの実行時に前記テストメモリセルに供
給される前記書込み電圧が予め定めた基準値以下のとき
電圧検出信号を発生する書込み電圧検出回路と、 前記書込みテスト信号の供給に応答して前記書込みテス
ト結果を前記CPUに出力するテスト出力モードに切替
え前記電圧検出信号の供給に応答して書込み禁止情報を
前記テスト結果として出力する出力バッファ回路とを備
えることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記テストメモリ領域がNビットの前記
ビット線の各々に対応するN個の前記メモリセルを有
し、 前記出力バッファ回路が、前記書込みテスト信号の供給
に応答して第1ビットから第N−1ビットまでの対応の
全部の前記ビット線を第1の論理値に設定し、前記電圧
検出信号の第1または第2の論理値のいずれか一方に対
応して前記書込み禁止情報を生成する論理回路を備える
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
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