JP2919198B2 - 読み出し専用半導体記憶装置 - Google Patents

読み出し専用半導体記憶装置

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JP2919198B2
JP2919198B2 JP26941592A JP26941592A JP2919198B2 JP 2919198 B2 JP2919198 B2 JP 2919198B2 JP 26941592 A JP26941592 A JP 26941592A JP 26941592 A JP26941592 A JP 26941592A JP 2919198 B2 JP2919198 B2 JP 2919198B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、読み出し専用半導体記
憶装置に関し、特に記憶データを書き換えることのでき
る読み出し専用半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の紫外線消去型読み出し専
用半導体記憶装置の回路図である。同図に示されるよう
に、nチャネル型のメモリセルトランジスタM3mn (但
し、m=1,2,…,M、n=1,2,…N)はM行N
列に配置され、各メモリセル・トランジスタのゲート電
極はワード線W31、W32、…、W3Mに、ドレインはディ
ジット線D31、D32、…、D3Nに接続され、またソース
は接地されている。
【0003】アドレス入力端子301から入力されたア
ドレス信号はアドレス・デコーダ302によってデコー
ドされ、ワード線W3mはアドレス・デコーダ302の出
力によって選択される。メモリセルM3mn を流れる電流
は、ディジット線D3nを介してセンスアンプ回路部30
3によって感知され、この感知信号は出力制御部30
4、データ出力端子305を介して外部に取り出され
る。
【0004】メモリセルに対する消去は、紫外線を照射
してフローティングゲート内に注入された電子を基板や
ゲート電極に散失させることによって行う。また、デー
タの書き込みは、書き込みを行うべきメモリセル・トラ
ンジスタのドレインおよびゲート電極に高電圧を印加
し、チャネルで発生したホットエレクトロンをフローテ
ィングゲートに注入することによって行う。従って、書
き込み状態では消去状態に比較してトランジスタのしき
い値VT は上昇している。読み出しは、書き込みによっ
て高められたしきい値電圧以下の電圧をゲート電極に印
加して選択されたメモリセル・トランジスタに電流が流
れるか否かを検出することによって行う。
【0005】従来、この種半導体記憶装置におけるメモ
リセルの消去・書き込み状態の確認は、読み出しモード
においてアドレス信号により指定された番地のメモリセ
ルM3mn を選択し、そのメモリセルのディジット線D3n
上の電流変化をセンスアンプ回路303にて増幅し、出
力制御部304よりデータ出力端子305にHレベル
(電源レベル)またはLレベル(グランドレベル)の2
値の信号として出力させることによって行う。そして、
消去の程度や書き込みの深さ等については、電源電圧を
変化させ予定されたレベルの信号を出力させることので
きる電源電圧範囲を電圧マージンとして検出してこれに
よって間接的に評価していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例では、メ
モリセルのしきい値を直接読みとることができなかった
ので、消去状態、書き込み状態の評価は、電圧マージン
という代用特性で判断せざるを得ず、正確な評価が困難
であった。データを消去するための紫外線の照射時間や
書き込み時間等はメモリセルの寸法、製造プロセスによ
って変化するため、特に新規に設計されたメモリセルで
は、データの消去特性や書き込み特性を正確に把握する
必要があるが、従来例ではそれが不可能であった。ま
た、従来例では、正しい出力値が得られるか否かを、電
源電圧を繰り返し振って電圧マージンを求めるものであ
るため、評価工数が多くなり評価に多くの時間がかかる
という問題点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の読み出し専用半
導体記憶装置は、複数個のメモリセル・トランジスタを
有するものにおいて、前記メモリセル・トランジスタの
中から評価用に選択された評価用兼用メモリセル・トラ
ンジスタまたは前記メモリセル・トランジスタとは別に
設けられた、前記メモリセル・トランジスタと同等の構
造を有する評価用トランジスタが、選択された、 (1) 該トランジスタに対し書き込みを行うことので
きる通常モード、または (2) 該トランジスタのしきい値を測定することので
きる評価モード、のいずれかのモードで動作させること
ができるように構成されており、かつ、 評価モード動作
時においては、該トランジスタのゲート電極には制御さ
れたゲート電圧が直接印加されるように構成され、か
つ、そのドレインは抵抗を介してV CC 電源に接続される
とともに外部端子に接続されるように構成されている。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1の(a)は、本発明の第1の実施例を
示す回路図である。同図において、M1mn は、メモリセ
ルト・ランジスタの中から特性評価を行いうるように選
択された評価用兼用メモリセル・トランジスタである。
このメモリセル・トランジスタM1mn のゲート電極は、
トランスファゲートT13を介して入力端子IN1 に、ま
たトランスファゲートT14を介してワード線W1mに接続
され、またドレインは、トランスファゲートT11、抵抗
1 を介してVCC電源に接続されるとともに、トランス
ファゲートT12を介して出力端子O1 に、またトランス
ファゲートT15を介してディジット線D1nに接続されて
いる。このトランジスタのソースは接地されている。ト
ランスファゲートT11、T12、T13は制御信号入力端子
CNTから入力される制御信号によって制御され、トラ
ンスファゲートT14、T15はこの制御信号のインバータ
IV1 による反転信号によって制御される。
【0009】次に、本実施例回路の動作について説明す
る。制御信号としてLレベルの信号を制御信号入力端子
CNTに入力すると、トランスファゲートT11〜T13
オフし、トランスファゲートT14、T15はオンする。従
って、そのとき図1の(a)の回路は、図1の(b)に
示すように従来のメモリセルに対する回路と同等のもの
となる(以下、制御信号がLレベルであるときの状態を
通常モードと呼ぶことにする)。
【0010】制御信号がHレベルとなるとトランスファ
ゲートT11〜T13がオンし、トランスファゲートT14
15がオフする。従って、このときの状態は、図1の
(c)に示すように、メモリセルトランジスタM1mn
ドレインは抵抗R1 によりプルアップされ、同時にゲー
ト電極およびドレインがアクセス可能状態となる(以
下、制御信号がHレベルであるときの状態を評価モード
と呼ぶことにする)。
【0011】いま、メモリセル・トランジスタM1mn
データの消去された状態にあるものとする。このトラン
ジスタに書き込みを行うときは、入力端子CNTにLレ
ベルの制御信号を印加して通常モードを選択し、ワード
線W1mとディジット線D1nに高電圧を印加して書き込み
を行う。次に、評価モードを選択し、入力端子IN1
入力電圧を予定しきい値付近で変化させながら、出力端
子O1 の電圧を監視してしきい値の測定を行う。
【0012】消去状態についての評価を行うには、紫外
線を所定時間照射した後、制御信号入力端子CNTにH
レベルの信号を入力して評価モードを選択し、入力端子
IN1 への電圧を変化させてしきい値の測定を行う。
【0013】以上のように、メモリセル・アレイの中の
いくつかのメモリセル・トランジスタを評価用トランジ
スタとして構成しておけば、通常モードでは通常の半導
体記憶装置として動作させることができるが、評価モー
ドを選択したときには、評価用兼用のトランジスタのし
きい値VT を直接測定することが可能となる。そしてこ
のしきい値を用いて他のメモリセル・トランジスタの消
去状態や書き込み状態を推定することができる。また、
実務的にはしきい値そのものを知る必要はなく、消去時
のしきい値が一定の基準値以下であることや書き込み時
のしきい値が一定の基準値以上であることが判明すれば
十分な場合が多い。そのような場合、本実施例によれば
しきい値が基準値をクリアしているか否かを直ちに知る
ことができることから迅速な評価が可能となる。
【0014】図2は、本発明の第2の実施例を示す回路
図である。同図において、201はアドレス入力端子、
202はアドレス・デコーダ、203はセンスアンプ回
路、204は出力制御部、205はデータ出力端子、2
06はメモリセル・トランジスタがマトリックス状に配
置されているメモリセル・アレイ、D21、…、D2Nはデ
ィジット線、W21、…、W2Mはワード線、M21、M22
…、M2Nは、メモリセル・アレイ206内のメモリセル
・トランジスタとは別に設けられた、これらのトランジ
スタと同一サイズの評価用トランジスタ、R210 、R
211 、…、R21N;R221 、…、R22N は抵抗、CNT
は制御信号入力端子、IN2 は入力端子、IV2 はイン
バータ、T211 、…、T21N ;T221 、…、T22N ;T
231 、…、T23N ;T241 、…、T24N はトランスファ
ゲート、O21、…、O2Nは出力端子である。
【0015】次に、本実施例回路の動作について説明す
る。制御信号入力端子CNTに入力される制御信号がL
レベルであるとき、即ち通常モードで駆動されるとき、
トランスファゲートT21n (n=1、2、…、N、以下
同じ)、T24n はオフし、T22n 、T23n はオンする。
従って、評価用トランジスタM2nのゲート電極は入力端
子IN2 に、またドレインはディジット線D2nに接続さ
れる。ここで、入力端子IN2 にLレベルの電圧を印加
しておけばトランジスタM2nはハイインピーダンス状態
となり、評価用トランジスタM2nは、他の回路から切り
離される。従って、この状態ではメモリセル・アレイ2
06のメモリセル・トランジスタに対して正常に書き込
み、読み出しを実施することができる。
【0016】制御信号入力端子CNTに入力される制御
信号がHレベルとなると、即ち評価モードが選択される
と、トランスファゲートT21n 、T24n がオンし、トラ
ンスファゲートT22n 、T23n がオフする。従って、評
価用トランジスタM2nのゲート電極は、抵抗R210
…、R21N からなる抵抗分圧回路に接続され、またその
ドレインはプルアップ回路と出力端子O2nに接続され
る。ここで、抵抗R210 、R211 、…、R21N の抵抗値
が全て等しいものとすると、トランジスタM2nのゲート
電極には、 VG =(N+1−n)・VCC/(N+1) の電圧が印加される。従って、トランジスタM21
22、…、M2Nは、途中迄導通するようになり、出力端
子O21、O22、…、O2Nの電圧は途中からHレベルに変
化する。この出力電圧がLレベルからHレベルに変化す
るところのゲート電圧がトランジスタのしきい値VT
ある。従って、本実施例ではゲート電圧を振ることなく
直ちにしきい値電圧を知ることができる。
【0017】次に、本実施例における評価手段について
説明する。書き込み特性を評価する場合、予め評価用ト
ランジスタM2nのデータを消去しておく。まず、通常モ
ードを選択し、入力端子IN2 および各ディジット線D
21、…、D2Nに高電圧を印加して書き込みを行う。続い
て、評価モードを選択してしきい値の測定を行う。
【0018】消去特性の評価を行う際には、トランジス
タM2nに書き込みがなされていない場合には通常モード
を選択してこれらのトランジスタに書き込みを行ってお
く。然る後、紫外線を所定時間照射して消去を行う。続
いて、評価モードを選択してトランジスタM2nのしきい
値を測定する。
【0019】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、各種
の改変が可能である。例えば、図1の実施例においてト
ランスファゲートT12、T13を省略することができる。
また、図2の実施例において、評価用トランジスタM2n
に代え、メモリセル・アレイ206内のトランジスタを
評価兼用トランジスタとして用いることができる。その
場合、メモリセル・アレイ内のメモリセル・トランジス
タが1行分削除され、その行のワード線W2nが入力端子
IN2 に接続される。なお、本発明は紫外線消去型の記
憶装置に関してのみでなく、放射線を用いてあるいは電
気的手段により消去を行う読み出し専用半導体記憶装置
に関しても同様に適用しうるものである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、メモリ
セル・トランジスタまたはメモリセル・トランジスタと
同等の構造を有するトランジスタを通常モードと評価モ
ードで動作させうるようにし、評価モード時において直
接しきい値を測定しうるようにしたものであるので、本
発明によれば、トランジスタ特性の評価を予定の出力レ
ベルが得られる電源電圧範囲という間接的数値を用いて
行う必要がなくなり正確な特性評価を速やかに求めるこ
とが可能となる。このように迅速で正確な特性評価手段
をもつことは、新製品を開発する際にとりわけ有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図とその通常
モード時と評価モード時における等価回路図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図。
【図3】従来例の回路図。
【符号の説明】
201、301 アドレス入力端子 202、302 アドレス・デコータ 203、303 センスアンプ回路 204、304 出力制御部 205、305 データ出力端子 206 メモリセル・アレイ CNT 制御信号入力端子 D1n、D21、…、D2N、D31、…、D3N ディジット線 IN1 、IN2 入力端子 IV1 、IV2 インバータ M1mn 評価用兼用メモリセル・トランジスタ M311 、…、M3MN メモリセル・トランジスタ M21、…、M2N 評価用トランジスタ O1 、O21、…、O2N 出力端子 R1 、R210 、…、R21N 、R221 、…、R22N 抵抗 T11、…、T15、T211 、…、T21N 、T221 、…、T
22N 、T231 、…、T23N 、T241 、…、T24N トラ
ンスファゲート W1m、W21、…、W2M 、W31、…、W3M ワード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11C 29/00 G11C 16/06 H01L 27/115

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データの消去および書き込みによりしき
    い値電圧を変化させることのできるメモリセル・トラン
    ジスタを複数個有する読み出し専用半導体記憶装置にお
    いて、前記メモリセル・トランジスタの中から評価用に
    選択された評価用兼用メモリセル・トランジスタまたは
    前記メモリセル・トランジスタとは別に設けられた、前
    記メモリセル・トランジスタと同等の構造を有する評価
    用トランジスタが、選択された、 (1) 該トランジスタに対し書き込みを行うことので
    きる通常モード、または、 (2) 該トランジスタのしきい値を直接測定すること
    のできる評価モード、のいずれかのモードで動作させる
    ことができるように構成されており、かつ、評価モード
    動作時においては、該トランジスタのゲート電極に制御
    されたゲート電圧が印加され、かつ、そのドレインが抵
    抗を介してV CC 電源に接続されるとともに外部端子に接
    続されることを特徴とする読み出し専用半導体記憶装
    置。
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