JP3822411B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ書き換えが可能な半導体記憶装置に関し、特にページラッチを持つデータ書き換えが可能な半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
1バイトから数十バイト程度の単位(ページ単位)で、データの書き換えが可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)には、1ページ分のデータを保持するためのラッチ(ページラッチ)を、1本のビット線に1個ずつ設けたものがある。本明細書では、このような不揮発性半導体記憶装置を、ページラッチ付き半導体記憶装置と呼ぶ。
【0003】
従来のページラッチ付き不揮発性半導体記憶装置の動作を説明する。
【0004】
図18(A)〜図18(C)はそれぞれ、従来のページラッチ付き半導体記憶装置のデータロード(DATA LOAD)時、データ書き込み(PROGRAM)時、およびデータ読み出し(READ)時のデータの流れを示す図である。
【0005】
まず、図18(A)に示すように、1ページ分の書き込みデータを、ページラッチにロードする。この後、ページラッチに、1ページ分の書き込みデータが揃った時点で、例えば1ページ分のセルからデータを消去する。
【0006】
次に、図18(B)に示すように、1ページ分の書き込みデータを、データが消去された1ページ分のセルに一度に書き込む。
【0007】
また、データを読み出すときには、図18(C)に示すように、選択されたセルを読み出し回路に接続し、選択されたセルからデータを読み出す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のページラッチ付き不揮発性半導体記憶装置では、データロードを行うと、その動作が、データ消去、データ書き込みまで自動的に進行する。
【0009】
また、データ読み出しでは、セルに書き込まれたデータを読み出すモードしかない。
【0010】
このような従来のページラッチ付き不揮発性半導体記憶装置では、データをメモリセルに書き込み、メモリセルに書き込まれたデータを読み出した結果、この読み出したデータに“誤り”があった場合、セルに書き込まれたデータに“誤り”があったのか、読み出し回路にて“誤り”が発生したのかを特定するのが、非常に困難である。
【0011】
また、ページラッチや、読み出し回路の試験を行う場合、従来のページラッチ付き不揮発性半導体記憶装置では、データを自動的にセルに書き込んでしまうので、試験時間が非常に長くなってしまう。
【0012】
この発明は、上記の事情に鑑み為されたもので、その目的は、書き換えたデータに“誤り”があった場合、その“誤り”の原因を特定し易く、かつページラッチの試験や、読み出し回路の試験を、短時間で完了させることが可能な半導体記憶装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体記憶装置は、データ書き換えが可能なメモリセルが接続された複数のビット線と、前記複数のビット線それぞれに接続されたラッチ回路と、読み出し回路と、通常動作時に、前記ラッチ回路へのデータロード動作の後、データ消去動作と、データ書き込み動作と、ベリファイ動作と、リカバリ動作とを順次進行させ、試験動作時に、前記データロード動作の後、前記リカバリ動作を進行させる制御回路と、前記通常動作時に、前記ラッチ回路にロードされたデータを前記メモリセルに転送し、前記メモリセルから読み出されたデータを前記読み出し回路に転送し、前記試験動作時に、前記ラッチ回路にロードされたデータを前記読み出し回路に転送するデータ転送回路群とを具備する。
【0014】
上記構成を有する半導体記憶装置であると、ラッチ回路にロードされたデータを、読み出し回路に直接転送可能なデータ転送回路群を持つ。
【0015】
このため、例えば読み出したデータに“誤り”があった場合、ラッチ回路にロードされたデータを、メモリセルに書き込まずに、読み出し回路に直接転送し、データを読み出す。この結果、読み出したデータに“誤り”が、依然としてあった場合には、この“誤り”は、読み出し回路にて発生した、と特定できる。
【0016】
反対に、読み出したデータに“誤り”がなかった場合には、この“誤り”は、セルに書き込まれたデータに“誤り”があった、あるいはこの“誤り”は、セルにて発生した、と特定できる。
【0017】
このように、この発明では、従来非常に困難であった、データの“誤り”の原因を、簡単に特定することができる。
【0018】
また、ラッチ回路の試験や、読み出し回路の試験を行う場合、ラッチ回路にロードされたデータを、メモリセルに書き込むことなく、読み出し回路に直接転送し、データを読み出すようにする。このようにすれば、データを自動的にセルに書き込んでしまう従来に比べて、より短時間で、ラッチ回路の試験や、読み出し回路の試験を完了させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【0020】
[第1の実施形態]
図1(A)、図1(B)はそれぞれ、この発明の第1の実施形態に係るページラッチ付き不揮発性半導体記憶装置のデータロード時(DATA LOAD)、およびページラッチからのデータ読み出し時(PAGE LATCH READ)のデータの流れを示す図である。
【0021】
図1(A)に示すように、データロード時、1ページ分の書き込みデータが、データバス1を介して、ページラッチ11にロードされる。この後、従来の装置では、1ページ分の書き込みデータがページラッチに揃った時点で、その動作が、セルからのデータ消去、およびロードされたデータの書き込みまで、自動的に進む。
【0022】
これに対し、第1の実施形態に係る装置では、1ページ分の書き込みデータがページラッチ11に揃った時点で、その動作が、一旦停止される。
【0023】
動作が一旦停止された後、図1(B)に示すように、ページラッチ11を、セルマトリクス2から電気的に分離し、さらにページラッチ11を、読み出し回路27に電気的に接続する。これにより、ページラッチ11にロードされたデータを、セルに転送せずに、読み出し回路27に直接転送し、データを読み出す。
【0024】
このようなページラッチ11からのデータ読み出し動作は、例えば試験動作時に行われ、良品/不良品を選別する検査や、装置の不良解析等に利用することができる。
【0025】
第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、通常動作時、図18(A)〜図18(C)に示した動作を行う。つまり、第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、従来と同様に使用することができる。
【0026】
次に、ページラッチ11の一回路例について説明する。
【0027】
図2は、第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置が具備するページラッチの一回路例を示す回路図である。
【0028】
図2に示すように、ページラッチ11は、第1の転送ゲート13-1〜13-N、第2の転送ゲート15-1〜15-N、第3の転送ゲート17-1〜17-N、およびラッチ回路19-1〜19-Nをそれぞれ有する。これらの転送ゲートは、例えばMOSトランジスタにより構成される。
【0029】
第1の転送ゲート13-1〜13-Nそれぞれの電流通路の一端は、ビット線BL1〜BLNに接続されている。第1の転送ゲート13-1〜13-Nの制御端子にはそれぞれ、転送信号N3が共通に供給される。
【0030】
第2の転送ゲート15-1〜15-Nそれぞれの電流通路の一端は、第1の転送ゲート13-1〜13-Nそれぞれの電流通路の他端に接続され、その他端はデータ線21に接続されている。データ線21は、図1(A)、図1(B)に示したデータバス1を構成する配線である。データ線21は、第4の転送ゲート25を介して、読み出し回路27に接続されている。第4の転送ゲート25の制御端子には、転送信号N4が供給される。
【0031】
第2の転送ゲート15-1〜15-Nの制御端子にはそれぞれ、選択転送信号N1[1]〜N1[N]が供給される。選択転送信号N1[1]〜N1[N]は、カラム選択信号に相当するもので、例えば図1(A)、図1(B)に示したデコーダ3(カラムデコーダ)から出力される。
【0032】
第3の転送ゲート17-1〜17-Nそれぞれの電流通路の一端は、ノード23-1〜ノード23-Nに接続されている。ノード23-1〜ノード23-Nはそれぞれ、第1の転送ゲート13-1〜13-Nと、第2の転送ゲート15-1〜15-Nとの接続ノードである。また、その他端は、ラッチ回路19-1〜19-Nそれぞれに接続されている。第3の転送ゲート17-1〜17-Nの制御端子にはそれぞれ、転送信号N2が共通に供給される。
【0033】
上記回路において、第1の転送ゲート13-1〜13-N、第2の転送ゲート15-1〜15-N、第3の転送ゲート17-1〜17-N、および第4の転送ゲート25はそれぞれ、データを転送するデータ転送回路を構成する。データ転送回路は、データ線21に入力されたデータをラッチ回路19-1〜19-Nや、ビット線BL1〜BLNを介してセルに転送する、あるいはデータ線21を介して読み出し回路27に転送する。
【0034】
なお、図2に示したページラッチ11では、1本のデータ線21に、N個のラッチ回路19-1〜19-Nが電気的に接続されている。このため、データロード時には、データがN回、ページラッチ11にロードされる。合計N個のデータが、ラッチ回路19-1〜19-Nそれぞれにラッチされた時点で、1ページ分の書き込みデータがページラッチ11に揃ったことになる。この後、図1(B)に示したページラッチ読み出し、あるいはデータ消去、これに続いたデータ書き込みが行われる。
【0035】
なお、実際の装置においては、図2に示したページラッチ11は、M個設けられても良い。この場合には、例えばM本のデータ線21を介して、M個のパラレルデータがN回、M個のページラッチ11にロードされる。合計M×N個のデータが、M×N個のラッチ回路それぞれにラッチされた時点で、1ページ分の書き込みデータがページラッチに揃ったことになる。この後、図1(B)に示したページラッチ読み出し、あるいはデータ消去、これに続いたデータ書き込みが行われる。
【0036】
次に、図2に示すページラッチ11の一動作例について説明する。
【0037】
(データロード(DATA LOAD))
図3は、図2に示すページラッチ11のデータロード動作を示す波形図である。また、図7(A)は、データロード動作時におけるページラッチ11の状態を示す図である。
【0038】
図3に示すように、時刻t1において、チップイネーブル信号/CE、ライトイネーブル信号/WEをそれぞれ“HIGH”レベルから“LOW”レベルとする。信号/CE、/WEがそれぞれ“LOW”レベルとなると、信号N3、N4がそれぞれ“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなる。
【0039】
この結果、第1の転送ゲート13-1〜13-N、および第4の転送ゲート25がそれぞれ“オフ”し、ページラッチ11は、セルマトリクス2および読み出し回路27からそれぞれ電気的に分離される。また、信号/CE、/WEをそれぞれ“LOW”レベルとすると、アドレス信号ADDがチップ内に取り込まれる。この結果、アドレス信号ADDによって、N本の選択転送信号N1[1]〜N1[N]のうちの、例えば1本が選ばれ、選ばれた選択転送信号(図では選択転送信号N1[1])が、“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる。これにより、第2の転送ゲート15-1が“オン”し、データDATAは、データ線21から接続ノード23-1に転送される。
【0040】
次に、時刻t2において、転送信号N2が“HIGH”レベルとなり、第3の転送ゲート17-1〜17-Nがそれぞれ“オン”する。これにより、図7(A)に示すように、データDATAは、データ線21から、接続ノード23-1を介して、ラッチ回路19-1に転送され、ここにラッチされる。
【0041】
以下、同様な動作を、時刻t3〜t8まで、Nサイクル繰り返す。これにより、ラッチ回路19-1〜19-Nの全てにデータDATAが転送され、N個のデータが、ラッチ回路19-1〜19-Nそれぞれにラッチされる。そして、時刻t9において、信号DATA LOAD ENDが一時的に“HIGH”レベルとなり、データロード動作が終了する。
【0042】
(書き込み(PROGRAM))
書き込み動作は、消去動作後に行われる。
【0043】
図4は、図2に示すページラッチ11の書き込み動作を示す波形図である。また、図7(A)は、書き込み動作時におけるページラッチ11の状態を示す図である。
【0044】
図4に示すように、まず、時刻t1において、消去動作終了を示す信号ERASE ENDが“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなる。信号ERASE ENDが“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなると、選択転送信号N1[1]〜N1[N]が全て“LOW”レベルとなる。また、転送信号N3は、“HIGH”レベルのままである。
【0045】
この結果、ページラッチ11は、セルマトリクス2に電気的に接続され、データ線21から電気的に分離される。また、転送信号N2は、“LOW”レベルから、ゆっくりと“HIGH”レベルに遷移する。チャージシェアによるデータの破壊を防止するためである。これにより、図7(B)に示すように、ラッチ回路19-1〜19-NにラッチされていたデータDATAはそれぞれ、ビット線BL1〜BLNにゆっくり転送され、ビット線BL1〜BLNそれぞれに接続されているメモリセル(図示せず)に書き込まれる。
【0046】
次に、時刻t2において、転送信号N2が“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなる。そして、信号PROGRAM ENDが一時的に“HIGH”レベルとなり、書き込み動作が終了する。
【0047】
図8(A)、図8(B)に、転送信号N2を制御する制御回路(以下N2制御回路)の回路例を示す。
【0048】
図8(A)、図8(B)に示すように、N2制御回路100には、転送信号N2SLOW、および転送信号N2QUICKがそれぞれ入力される。データロード動作時、転送信号N2QUICKが“LOW”レベルとなり、出力端子102は、電源VCCからPMOS101を介して急速に充電される。一方、書き込み動作時、あるいは後述するページラッチ読み出し動作時、転送信号N2SLOWが“LOW”レベルとなり、出力端子102は、電源VCCからPMOS103と、デプレッション型NMOS104、あるいは抵抗105を介してゆっくりと充電される。これにより、“LOW”レベルから、ゆっくりと“HIGH”レベルに遷移する転送信号N2が得られる。
【0049】
なお、チャージシェアによるデータの破壊を防止するためには、転送信号N2を“LOW”レベルから、ゆっくりと“HIGH”レベルに遷移させる他、ラッチ回路19-1〜19-Nと第3の転送ゲート17-1〜17-Nとの間に、インバータを挿入するようにしても良い。
【0050】
しかし、集積度の向上の観点からは、インバータを挿入するよりも、転送信号N2を“LOW”レベルから、ゆっくりと“HIGH”レベルに遷移させるほうが好ましい。
【0051】
(読み出し(READ))
図5は、図2に示すページラッチ11の読み出し動作を示す波形図である。また、図7(C)は、読み出し動作時におけるページラッチ11の状態を示す図である。
【0052】
図5に示すように、まず、時刻t1において、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をそれぞれ、“HIGH”レベルから“LOW”レベルとする。信号/CE、/OEがそれぞれ“LOW”レベルとなると、信号N4が“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる。また、信号N3は、“HIGH”レベルのまま、信号N2は、“LOW”レベルのままである。
【0053】
この結果、ページラッチ11はセルマトリクス2に電気的に接続され、データ線21は読み出し回路27に電気的に接続される。これにより、セルに記憶されていたデータDATAが、ビット線BL1〜BLNを介して、接続ノード23-1〜23-Nに転送される。この後、信号/CE、/OEをそれぞれ“LOW”レベルとすると、アドレス信号ADDがチップ内に取り込まれる。この結果、アドレス信号ADDによって、N本の選択転送信号N1[1]〜N1[N]のうちの、例えば1本が選ばれ、選ばれた選択転送信号が“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる。これにより、図7(C)に示すように、ビット線BL1〜BLNのうち、選ばれたビット線(図ではビット線BL1)が、接続ノード23-1を介して、データ線21に接続され、セルに記憶されていたデータDATAが読み出し回路27に転送される。読み出し回路27に転送されたデータは、読み出し回路27から読み出しデータとして出力される。
【0054】
次に、時刻t2において、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をそれぞれ、“LOW”レベルから“HIGH”レベルとする。これにより、転送信号N4が“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなり、読み出し動作が終了する。
【0055】
(ページラッチ読み出し(PAGE LATCH READ))
図6は、図2に示すページラッチ11のページラッチ読み出し動作を示す波形図である。また、図7(D)は、ページラッチ読み出し動作時におけるページラッチ11の状態を示す図である。
【0056】
図6に示すように、まず、時刻t1において、読み出し時と同様に、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をそれぞれ、“HIGH”レベルから“LOW”レベルとする。ページラッチ読み出しでは、信号/CE、/OEがそれぞれ“LOW”レベルとなると、信号N4が“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなり、信号N3は“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなる。
【0057】
この結果、第1の転送ゲート13-1〜13-Nが“オフ”し、ページラッチ11はセルマトリクス2から電気的に分離され、また、第4の転送ゲート25が“オン”し、データ線21は読み出し回路27に電気的に接続される。さらに信号N2が、ゆっくりと“LOW”レベルから“HIGH”レベルに遷移する。これにより、ラッチ回路19-1〜19-Nにラッチされていたデータが、接続ノード23-1〜23-Nにゆっくり転送される。この後、読み出し時と同様に、例えば信号/CE、/OEをそれぞれ“LOW”レベルとしてアドレス信号ADDをチップ内に取り込む。これにより、アドレス信号ADDによって、N本の選択転送信号N1[1]〜N1[N]のうちの、例えば1本が選ばれ、選ばれた選択転送信号が“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる。この結果、図7(D)に示すように、ラッチ回路19-1〜19-Nのうち、選ばれたラッチ回路(図ではラッチ回路19-1)が、接続ノード23-1を介して、データ線21に接続され、ラッチ回路19-1にラッチされていたデータDATAが読み出し回路27に転送される。読み出し回路27に転送されたデータは、読み出し回路27から読み出しデータとして出力される。
【0058】
次に、時刻t2において、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をそれぞれ、“LOW”レベルから“HIGH”レベルとする。これにより、転送信号N3が“LOW”レベルから“HIGH”レベル、転送信号N2、N4がそれぞれ“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなり、ページラッチ読み出し動作が終了する。
【0059】
次に、ページラッチ読み出しの変形例について説明する。
【0060】
図6、および図7(D)を参照して説明したページラッチ読み出しは、第1の転送ゲート13-1〜13-Nを“オフ”させ、ページラッチ11をセルマトリクス2から電気的に分離した状態で行った。
【0061】
しかし、ページラッチ読み出しは、ページラッチ11をセルマトリクス2に電気的に接続した状態で行うことも可能である。このようなページラッチ読み出しの例を、ページラッチ読み出しの変形例として、以下説明する。
【0062】
図9は、図2に示すページラッチ11の他のページラッチ読み出し動作を示す波形図である。また、図10(A)は、他のページラッチ読み出し動作時におけるページラッチ11の状態を示す図である。
【0063】
図9、および図10(A)に示すように、本変形例が、図6、および図7(D)を参照して説明したページラッチ読み出しと異なるところは、信号N3を“HIGH”レベルのままとして、第1の転送ゲート13-1〜13-Nを“オン”状態としておく代わりに、セルMCを非選択とすることである。
【0064】
このようにセルMCを非選択とすれば、たとえ第1の転送ゲート13-1〜13-Nが“オン”状態であっても、セルMCに記憶されていたデータが、ビット線BL1〜BLNに転送されることはない。よって、ラッチ回路19-1〜19-Nにラッチされていたデータを、接続ノード23-1〜23-Nに転送することができる。
【0065】
このように本変形例においても、ラッチ回路19-1〜19-NにラッチされていたデータDATAを読み出し回路27に転送することができる。
【0066】
なお、セルMCを非選択とするためには、不揮発性メモリの型に応じて、いくつかの方法がある。大きくは、選択トランジスタを持つか、持たないかの2通りに分かれる。
【0067】
図10(A)には、一般的なNOR型不揮発性メモリが示されている。NOR型不揮発性メモリは、選択トランジスタを持たない。このような場合、セルMCを非選択とするためには、ワード線WLを、セルマトリクス2内の全てで非選択電位(通常は0Vである。)とすれば良い。
【0068】
また、図10(B)には、3トランジスタ型不揮発性メモリが示されている。3トランジスタ型不揮発性メモリは、ビット線側選択トランジスタSTDと、ソース線側選択トランジスタSTSとを持つ。このような場合、セルMCを非選択とするためには、少なくともビット線側選択ゲート線SGD、およびソース線側選択ゲート線SGSの一方を、セルマトリクス2内の全てで非選択電位(通常は0Vである。)とすれば良い。
【0069】
このようにセルMCを非選択とすることで、たとえ第1の転送ゲート13-1〜13-Nが“オン”状態であっても、セルMCに記憶されていたデータは、ビット線BL1〜BLNに転送されることはない。
【0070】
次に、第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を制御するための制御回路の一例を、その動作とともに説明する。
【0071】
図11は、制御回路の一例を示すブロック図である。ただし、図11には、制御回路のうち、特にデータロード動作から書き込み動作までを制御するブロックを示す。
【0072】
(通常動作時)
図12、図13はそれぞれ、図11に示す制御回路の、通常動作時の動作を示す波形図である。なお、図12、図13はそれぞれ、本来1つの図を、2つの図に分けたものである。よって、時刻t1、t2、…は、互いに一致する。
【0073】
図11に示すように、制御回路31は、データロード制御ロジック33、データロード後終了ロジック35、消去制御ロジック37、書き込み制御ロジック39、ベリファイ制御ロジック41、ベリファイ結果判定ロジック43、およびリカバリ制御ロジック45を含む。
【0074】
データロード制御ロジック33は、チップイネーブル信号/CE、ライトイネーブル信号/WEを受ける。信号/CE、/WEがともに“LOW”レベルになったとき、信号READY//BUSYが、“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなる(図12中の時刻t1)。信号READY//BUSYは、装置が停止状態か動作状態かを示す信号で、“HIGH”レベルのとき、停止状態(READY)を示し、“LOW”レベルのとき、動作状態(BUSY)を示す。
【0075】
データロード制御ロジック33は、信号/CE、/WEがともに“LOW”レベルになったとき、信号DATA LOAD1〜DATA LOADNを出力する。これら信号DATA LOAD1〜DATA LOADNはそれぞれ、N回のデータロードのタイミングをそれぞれ制御する信号であり、信号DATA LOAD1〜DATA LOADNの順に、例えば順次“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる(図12中の時刻t1〜t2の期間(DATA LOAD))。信号DATA LOAD1〜DATA LOADNが全て、“HIGH”レベルから“LOW”レベルになると、データロード制御ロジック33は、信号DATA LOAD ENDを出力する。信号DATA LOAD ENDは、データロード動作の終了を示す信号であり、データロード後終了ロジック35に入力される。
【0076】
データロード後終了ロジック35は、信号DATA LOAD ENDが“HIGH”レベルになり、かつ信号TESTが“LOW”レベルのとき、“HIGH”レベルの信号ERASE STARTを出力する。なお、通常動作時、信号TESTは“LOW”レベルである。信号ERASE STARTは、消去制御ロジック37に入力される。信号TESTは、通常動作時、“LOW”レベルである。
【0077】
消去制御ロジック37は、信号ERASE STARTが“HIGH”レベルになったとき、信号ERASE1〜ERASEN'を出力する。これら信号ERASE1〜ERASEN'はそれぞれ、N'回のデータ消去のタイミングをそれぞれ制御する信号であり、信号ERASE1〜ERASEN'の順に、例えば順次“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる(図12中の時刻t3〜t4の期間(ERASE))。信号ERASE1〜ERASEN'が全て、“HIGH”レベルから“LOW”レベルになると、消去制御ロジック37は、信号ERASE ENDを出力する。信号ERASE ENDは、消去動作終了を示す信号であり、ORロジックゲート38に入力される。
【0078】
ORロジックゲート38は、信号ERASE END、および信号REPROGRAM STARTのいずれかが“HIGH”レベルになったとき、“HIGH”レベルの信号PROGRAM STARTを出力する。信号PROGRAM STARTは、書き込み動作開始を示す信号であり、書き込み制御ロジック39に入力される。
【0079】
書き込み制御ロジック39は、信号PROGRAM STARTが“HIGH”レベルになったとき、信号PROGRAM1〜PROGRAMN''を出力する。これら信号PROGRAM1〜PROGRAMN''はそれぞれ、N''回のデータ書き込みのタイミングをそれぞれ制御する信号であり、信号PROGRAM1〜PROGRAMN''の順に、例えば順次“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる(図12中の時刻t5〜t6の期間(PROGRAM))。やがて、信号PROGRAM1〜PROGRAMN''が全て、“HIGH”レベルから“LOW”レベルになると、書き込み制御ロジック39は、信号PROGRAM ENDを出力する。信号PROGRAM ENDは、ベリファイ制御ロジック41に入力される。
【0080】
ベリファイ制御ロジック41は、信号PROGRAM ENDが“HIGH”レベルになったとき、信号VERIFY1〜VERIFYN'''を出力する。これら信号VERIFY1〜VERIFYN'''はそれぞれ、N'''回のベリファイのタイミングをそれぞれ制御する信号であり、信号VERIFY1〜VERIFYN'''の順に、例えば順次“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる(図13中の時刻t7〜t8の期間(VERIFY))。やがて、信号VERIFY1〜VERIFYN'''が全て、“HIGH”レベルから“LOW”レベルになると、ベリファイ制御ロジック41は、信号VERIFY END(I)を出力する。信号VERIFY END(I)は、ベリファイ結果判定ロジック43に入力される。
【0081】
ベリファイ結果判定ロジック43は、信号VERIFY END(I)、および信号VERIFY PASSがともに“HIGH”レベルになったとき、“HIGH”レベルの信号VERIFY END(II)を出力する。また、信号VERIFY PASSが“LOW”レベルのとき、“HIGH”レベルの信号REPROGRAM STARTを出力する。信号REPROGRAM STARTは、再書き込み動作開始を示す信号であり、上記ORロジックゲート38に入力される。信号REPROGRAM STARTが“HIGH”レベルとなったときには、図中、再書き込み動作(REPROGRAM)に示されるように、再書き込みが為される。また、信号VERIFY END(II)は、通常動作時において、ベリファイ動作終了を示す信号であり、ORロジックゲート44に入力される。
【0082】
ORロジックゲート44は、信号VERFY END(II)、および信号RECOVERY START(II)のいずれかが“HIGH”レベルになったとき、“HIGH”レベルの信号RECOVERY START(I)を出力する。信号RECOVERY START(I)は、リカバリ動作開始を示す信号であり、リカバリ制御ロジック45に入力される。
【0083】
リカバリ制御ロジック45は、信号RECOVERY START(I)が“HIGH”レベルになったとき、信号RECOVERY1〜RECOVERYN''''を出力する。これら信号RECOVERY1〜RECOVERYN''''はそれぞれ、N''''回のリカバリのタイミングをそれぞれ制御する信号であり、信号RECOVERY1〜RECOVERYN''''の順に、例えば順次“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる(図13中の時刻t9〜t10の期間(RECOVERY))。やがて、信号RECOVERY1〜RECOVERYN''''が全て、“HIGH”レベルから“LOW”レベルになると、リカバリ制御ロジック45は、信号RECOVERY ENDを出力する。信号RECOVERY ENDは、リカバリ動作終了を示す信号である。信号RECOVERY ENDが“HIGH”レベルから“LOW”レベルとなると、信号READY//BUSYは、“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなる。これにより、装置は、停止状態となる(図13中の時刻t11)。
【0084】
このように制御回路31は、通常動作時、データロード動作、データ消去動作、データ書き込み動作、およびベリファイ動作まで動作を自動的に進行させる。そして、ベリファイ動作が終了した後、リカバリ動作に移り、動作を停止させる。なお、ベリファイ動作は、省略することも可能である。この場合には、データ書き込み動作まで動作を自動的に進行させた後、リカバリ動作に移り、動作を停止させる。
【0085】
(試験動作時)
図14は、図11に示す制御回路の、試験動作時の動作を示す波形図である。
【0086】
図14中の時刻t1〜t2に示すデータロード期間は、通常動作時と同様な動作であり、データロード動作が終了すると、信号DATA LOAD ENDが“HIGH”レベルとなる。
【0087】
データロード後終了ロジック35は、信号DATA LOAD ENDが“HIGH”レベルになり、かつ信号TESTが“HIGH”レベルのとき、“HIGH”レベルの信号RECOVERY START(II)を出力する。なお、試験動作時、信号TESTは“HIGH”レベルである。信号RECOVERY START(II)は、ORロジックゲート44に入力される。また、信号ERASE STARTは、“LOW”レベルのままである。
【0088】
ORロジックゲート44は、信号VERFY END(II)、および信号RECOVERY START(II)のいずれかが“HIGH”レベルになったとき、“HIGH”レベルの信号RECOVERY START(I)を出力する。信号RECOVERY START(I)は、リカバリ制御ロジック45に入力され、以下、図14中の時刻t3〜t4に示すリカバリ期間は、通常動作時と同様なリカバリ動作を行う。リカバリ動作が終了すると、信号RCOVERY ENDが“HIGH”レベルとなった後、“LOW”レベルとなる。そして、信号READY//BUSYは、“LOW”レベルから“HIGH”レベルとなり、装置は、停止状態となる(図14中の時刻t5)。
【0089】
このように制御回路31は、試験動作時、データロード動作が終了した後、リカバリ動作に移り、動作を停止させる。
【0090】
なお、制御回路31は、図11に示す構成に限らず、例えば図15に示すようなシーケンスを含む構成であれば、如何なる構成であっても良い。
【0091】
[第2の実施形態]
図16(A)、図16(B)はそれぞれ、この発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置のデータロード時およびページラッチ読み出し時のデータの流れを示す図である。
【0092】
第2の実施形態が、第1の実施形態と、特に異なるところは、誤り訂正システムを含むところである。
【0093】
誤り訂正システムでは、まず、元データから検査ビットを発生する。検査ビットは、検査ビット発生回路51によって発生される。検査ビットは、元データと同時にセルに書き込む。また、読み出し時には、データと検査ビットとを同時に読み出し、誤りの有無を判断し、誤りと判断されたデータは、訂正して出力される。この誤り有無の判断、および誤り訂正は、誤り訂正回路53にて行われる。
【0094】
このような誤り訂正システムの試験、検証を行う場合、多くの擬似誤りパターンを入力し、正常に訂正されることを確認する必要がある。
【0095】
従来、データロード後、セルにデータが書き込まれてしまうため、誤り訂正システムの試験、検証に、非常に長い時間を要している。
【0096】
しかし、第2の実施形態では、図16(A)、図16(B)に示すように、第1の実施形態と同様、例えば試験動作時において、データロード後、一旦動作が停止され、その後、ページラッチ動作に移行する。
【0097】
このため、多くの擬似誤りパターンを入力する必要がある誤り訂正システムの試験、検証時、セルへのデータ書き込みを省略することができる。したがって、第2の実施形態によれば、検査ビット発生回路51、誤り訂正回路53の評価/試験に要する時間を、短縮することができる。
【0098】
なお、図17(A)〜図17(C)に、第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の、通常動作時のデータの流れを示しておく。
【0099】
図17(A)〜図17(C)に示すように、第2の実施形態においても、通常動作時、従来と同様な動作を行う。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、書き換えたデータに“誤り”があった場合、その“誤り”の原因を特定し易く、かつページラッチの試験や、読み出し回路の試験を、短時間で完了させることが可能な半導体記憶装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)、図1(B)はそれぞれこの発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置のデータロード時およびページラッチ読み出し時のデータの流れを示す図。
【図2】図2はこの発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置が具備するページラッチの一回路例を示す回路図。
【図3】図3は図2に示すページラッチのデータロード動作を示す波形図。
【図4】図4は図2に示すページラッチの書き込み動作を示す波形図。
【図5】図5は図2に示すページラッチの読み出し動作を示す波形図。
【図6】図6は図2に示すページラッチのページラッチ読み出し動作を示す波形図。
【図7】図7(A)はデータロード動作時におけるページラッチの状態を示す図、図7(B)は書き込み動作時におけるページラッチの状態を示す図、図7(C)は読み出し動作時におけるページラッチの状態を示す図、図7(D)はページラッチ読み出し動作時におけるページラッチの状態を示す図。
【図8】図8(A)、(B)はそれぞれ、転送信号N2を制御する制御回路の回路図。
【図9】図9は図2に示すページラッチの他のページラッチ読み出し動作を示す波形図。
【図10】図10(A)はNOR型不揮発性メモリを示す図、図10(B)は3トランジスタ型不揮発性メモリを示す図。
【図11】図11は制御回路の一例を示すブロック図。
【図12】図12は図11に示す制御回路の通常動作時の動作を示す波形図。
【図13】図13は図11に示す制御回路の通常動作時の動作を示す波形図。
【図14】図14は図11に示す制御回路の試験動作の動作を示す波形図。
【図15】図15は制御回路の制御シーケンスを示す流れ図。
【図16】図16(A)、図16(B)はそれぞれこの発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置のデータロード時およびページラッチ読み出し時のデータの流れを示す図。
【図17】図17(A)〜図17(C)はそれぞれこの発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置のデータロード時、データ書き込み時およびデータ読み出し時のデータの流れを示す図。
【図18】図18(A)〜図18(C)はそれぞれ従来の半導体記憶装置のデータロード時、データ書き込み時およびデータ読み出し時のデータの流れを示す図。
【符号の説明】
1…データバス、
2…セルマトリクス、
3…デコーダ、
11…ページラッチ、
13…第1の転送ゲート、
15…第2の転送ゲート、
17…第3の転送ゲート、
19…ラッチ回路、
21…データ線、
23…接続ノード、
25…第4の転送ゲート、
27…読み出し回路、
31…制御回路、
33…データロード制御ロジック、
35…データロード終了後制御ロジック、
37…消去制御ロジック、
38…ORロジックゲート、
39…書き込み制御ロジック、
41…ベリファイ制御ロジック、
43…ベリファイ結果判定ロジック、
44…ORロジックゲート、
45…リカバリ制御ロジック、
51…検査ビット発生回路、
53…誤り訂正回路、
100…N2制御回路、
101…PMOS、
102…出力端子、
103…PMOS、
104…デプレッション型NMOS、
105…抵抗。
Claims (7)
- データ書き換えが可能なメモリセルが接続された複数のビット線と、
前記複数のビット線それぞれに接続されたラッチ回路と、
読み出し回路と、
通常動作時に、前記ラッチ回路へのデータロード動作の後、データ消去動作と、データ書き込み動作と、ベリファイ動作と、リカバリ動作とを順次進行させ、試験動作時に、前記データロード動作の後、前記リカバリ動作を進行させる制御回路と、
前記通常動作時に、前記ラッチ回路にロードされたデータを前記メモリセルに転送し、前記メモリセルから読み出されたデータを前記読み出し回路に転送し、前記試験動作時に、前記ラッチ回路にロードされたデータを前記読み出し回路に転送するデータ転送回路群と
を具備することを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記データ転送回路群は、
一端が前記ビット線に電気的に結合された第1の転送ゲートと、
一端が前記第1の転送ゲートの他端に電気的に結合された第2の転送ゲートと、
一端が前記第1の転送ゲートと前記第2の転送ゲートとの接続ノードに電気的に結合され、他端が前記ラッチ回路に電気的に結合された第3の転送ゲートと、
一端が前記第2の転送ゲートの他端に電気的に結合され、他端が前記読み出し回路に電気的に結合された第4の転送ゲートと
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記ラッチ回路にロードされたデータを前記メモリセルに転送するとき、前記第1の転送ゲートがオン、前記第2の転送ゲートがオフ、前記第3の転送ゲートがオン、および前記第4の転送ゲートがオフし、
前記メモリセルから読み出されたデータを前記読み出し回路に転送するとき、前記第1の転送ゲートがオン、前記第2の転送ゲートがオン、前記第3の転送ゲートがオフ、および前記第4の転送ゲートがオンし、
前記ラッチ回路にロードされたデータを前記読み出し回路に直接転送するとき、前記第1の転送ゲートがオフ、前記第2の転送ゲートがオン、前記第3の転送ゲートがオン、および前記第4の転送ゲートがオンすることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。 - 前記ラッチ回路にロードされたデータを前記メモリセルに転送するとき、前記第1の転送ゲートがオン、前記第2の転送ゲートがオフ、前記第3の転送ゲートがオン、および前記第4の転送ゲートがオフし、
前記メモリセルから読み出されたデータを前記読み出し回路に転送するとき、前記第1の転送ゲートがオン、前記第2の転送ゲートがオン、前記第3の転送ゲートがオフ、および前記第4の転送ゲートがオンし、
前記ラッチ回路にロードされたデータを前記読み出し回路に転送するとき、前記第1、第2、第3、第4の転送ゲートが全てオンし、かつ前記メモリセルが非選択状態となることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。 - 前記第3の転送ゲートをオンさせる際、その制御端子の電位をゆっくりと上昇させることを特徴とする請求項3および請求項4いずれかに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御回路は、データロード制御ロジック、データロード後終了ロジック、消去制御ロジック、書き込み制御ロジック、ベリファイ制御ロジック、ベリファイ結果判定ロジック、及びリカバリ制御ロジックを含み、
前記データロード後終了ロジックは、前記通常動作時に、前記データロード制御ロジックから出力されるデータロード終了信号を受けて前記消去制御ロジックに消去開始信号を出力し、前記試験動作時に、前記データロード終了信号を受けて前記リカバリ制御ロジックにリカバリ開始信号を出力することを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一項に記載の半導体記憶装置。 - 前記読み出し回路の後段に、誤り訂正回路を、さらに具備し、
試験動作時に、前記ラッチ回路に擬似誤りパターンをロードして前記ラッチ回路にロードされた擬似誤りパターンを前記読み出し回路に転送して前記誤り訂正回路の試験、及び検証を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項6いずれか一項に記載の半導体記憶装置。
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