JP4082513B2 - 半導体処理装置 - Google Patents
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Description
〔1〕フラッシュメモリの情報記憶原理
〔2〕予備データ線を持つフラッシュメモリ
〔3〕予備ワード線を持つフラッシュメモリ
〔4〕マイクロコンピュータ
〔5〕オンボード状態での欠陥救済手順、に従って説明する。
図10にはフラッシュメモリの原理が示される。同図(A)に例示的に示されたメモリセルは、2層ゲート構造の絶縁ゲート型電界効果トランジスタにより構成されている。同図において、1はP型シリコン基板、2は上記シリコン基板1に形成されたP型半導体領域、3,4はN型半導体領域である。5はトンネル絶縁膜としての薄い酸化膜6(例えば厚さ10nm)を介して上記P型シリコン基板1上に形成されたフローティングゲート、7は酸化膜8を介して上記フローティングゲート5上に形成されたコントロールゲートである。ソースは4によって構成され、ドレインは3,2によって構成される。このメモリセルに記憶される情報は、実質的にしきい値電圧の変化としてトランジスタに保持される。以下、特に述べないかぎり、メモリセルにおいて、情報を記憶するトランジスタ(以下メモリセルトランジスタとも記す)がNチャンネル型の場合について述べる。
図1には本発明の一実施例に係るフラッシュメモリFMRYの一例回路図が示される。同図に示されるフラッシュメモリFMRYは、8ビットのデータ入出力端子D0〜D7を有し、各データ入出力端子毎にメモリアレイARY0〜ARY7を備える。各メモリアレイARY0〜ARY7は同じ様に構成され、それらによって一つのメモリセルアレイを成す。
図5には本発明の別の実施例として予備ワード線を持つフラッシュメモリFMRYが示される。図1との相違点は、予備データ線DL−Rの代わりに一行分の予備ワードWL−R線を備え、それに伴ってY選択スイッチYS−Rが廃止され、それらの変更点に対応する機能が救済ビット選択回路RSEL及びアドレス比較回路ACMPに与えられたことである。その他の構成は図1で説明したのと同じである。図1と同一機能を有する回路ブロック及び回路記号には同一符合を付してその詳細な説明を省略する。図1との相違点を以下に詳述する。
図7には上記フラッシュメモリFMRYを内蔵した本発明の一実施例に係るシングルチップマイクロコンピュータが示される。同図に示されるシングルチップマイクロコンピュータ10は、フラッシュメモリFMRY、CPU12、DMAC13、バスコントローラ(BSC)14、ROM15、RAM16、タイマ17、シリアルコミュニケーションインタフェース(SCI)18、第1乃至第9入出力ポートIOP1〜IOP9、クロック発振器(CPG)19の機能ブロック乃至はモジュールから構成され、公知の半導体製造技術により1つの半導体基板上に半導体集積回路として形成される。
図8にはオンボード状態での欠陥救済手順の一例が示される。同図の手順は図1のフラッシュメモリFMRYの構成に対応されるものであり、説明を明瞭にするために予備データ線DL−Rが1本の場合を想定し、その制御主体をマイクロコンピュータ内蔵のCPU12とする。
(1)救済情報格納用のメモリセルMC−Cをメモリセルアレイに設けることにより、書込みのための高電圧発生回路などを救済情報の書込みなどにも流用可能にしてフラッシュメモリFMRYの物理的な回路規模の増大を最小限とすることができる。
(2)救済情報を書込むときのメモリセルMC−Cの選択を救済モード信号MD1のような特定の信号を用いて簡単行うことができる。
(3)救済イネーブル情報RE*を含む救済情報をメモリセルMC−Cに格納することにより、ヒューズ溶断による救済プログラムを一切必要としない。
(4)アドレス比較回路ACMPに与えられる救済情報は救済情報ラッチCLATから与えられるので、アクセスの度に救済情報格納用のメモリセルMC−Rをリードするアクセスを必要とせず、冗長による救済が可能であってもアクセススピードが低下することを防止できる。
(5)救済されるべきメモリセルMCに対するアクセスの検出とそのとき置き換えられる冗長用のメモリセルMC−Rの選択とをアドレス比較回路ACMPが行うので、外部に負担をかけることなく不良を冗長に置き換えできる。
(6)上記により、格納される情報がデータであってもプログラムであっても同様にメモリセルアレイの欠陥を救済できる。さらに、上記により、経時的なメモリセルMCの特性劣化による欠陥をも簡単に、換言すればオンボード状態で救済できる。
(7)特定のデータ線にデータ端子が結合する少数の不揮発性記憶素子がノーマリー・オンの態様で欠陥を有する場合には当該データ線を共有する何れの記憶素子もその欠陥の影響を受けることになり、予備データ線DL−Rはその様な態様の欠陥を容易に救済可能にできる。
(8)上記フラッシュメモリFMRYをアクセス制御可能なCPU12を備えたマイクロコンピュータ10は、オンボードの状態で上記フラッシュメモリFMRYにおけるメモリセルアレイの欠陥を簡単に救済できる。
(9)上記救済情報の読出し指示をマイクロコンピュータ10内部のリセット信号MD2によって与えることにより、電源投入時と救済情報書込み直後との双方において区別なく救済情報ラッチCLATへの救済情報のロードを簡単に行うことができる。
(10)CPU12によるフラッシュメモリFMRYに対する書換え動作の一環としてメモリセルMC−Cへの救済情報の格納と救済情報ラッチCLATへの当該救済情報の初期ロードとを実現することにより、欠陥救済のための制御手順を容易化できる。
(11)情報書換に際して、或は定期的に、消去及び書込みベリファイのようなセルフテストをCPU12が行い、その結果に応じて冗長用のメモリセルMC−Rで欠陥を自己修復することができる。上記実施例のフラッシュメモリにおいてはメモリセルアレイ全面が一括消去されるので、修復に利用される書込みデータ或はプログラム情報を外部から受け取って書換えに供することができる。
WL0〜WLn ワード線
DL0〜DL7 データ線
WL−R 予備ワード線
DL−R 予備データ線
MC メモリセル
MC−R 冗長用のメモリセル
MC−C 救済情報格納用のメモリセル
XADEC Xアドレスデコーダ
YADEC Yアドレスデコーダ
RSEL 救済ビット選択回路
ACMP アドレス比較回路
CLAT 救済情報ラッチ
ECONT 消去制御回路
WCONT 書込み制御回路
WEREG 書込み/消去制御レジスタ
RE 救済イネーブルビット
10 シングルチップマイクロコンピュータ
12 CPU
Claims (4)
- CPUと、
複数のワード線と、複数のデータ線と、おのおのが上記複数のワード線内の1本のワード線及び複数のデータ線内の1本のデータ線とに結合された複数の不揮発性記憶素子と、を含む不揮発性メモリアレイと、
上記複数のデータ線の選択されたデータ線に結合されるセンスアンプと、
上記CPUから供給されるアドレス情報に応じて、上記複数のワード線のうち1のワード線を選択する第1アドレスデコーダと、上記複数のデータ線の内上記センスアンプに結合させる1のデータ線を選択する第2アドレスデコーダと、
上記センスアンプの出力に結合され、上記不揮発性メモリアレイの動作を制御する情報を保持するラッチ手段と、
上記ラッチ手段に格納された上記情報に応答して、上記不揮発性メモリアレイの動作を制御する制御部と、を具備し、
上記不揮発性メモリアレイ内の上記複数の不揮発性記憶素子は、共通のソース線に結合されることで消去ブロックを構成し前記CPUにより実行されるプログラムが格納される複数の第1不揮発性記憶素子と、上記複数の第1不揮発性記憶素子とは異なるワード線及びソース線に接続され上記情報を格納する第2不揮発性記憶素子とを含み、
リセット端子に所定の信号が印加されることで行われる内部初期動作において、上記第2不揮発性記憶素子内に格納された上記情報は上記CPUからの指示を不要として上記第2不揮発性記憶素子から上記センスアンプを介して上記ラッチ手段に読出され、前記内部初期動作状態の解除に応じて前記CPUは所定のアドレスからプログラムの読出しを開始し、
上記情報を格納する上記第2不揮発性記憶素子は上記不揮発性メモリアレイの一括消去の対象から除外され、
上記制御回路は上記CPUの出力するアドレス情報と前記ラッチ手段に格納された上記情報とを比較し、一致しない場合は上記CPUの出力するアドレス情報に応じて上記第1アドレスデコーダと第2アドレスデコーダとが各々1のワード線と1のデータ線とを選択し、一致する場合は上記第1アドレスデコーダが選択する1のワード線又は第2アドレスデコーダが選択する1のビット線に代えて別の1のワード線又は別の1のデータ線を選択させる比較回路を有する、ことを特徴とする半導体基板上形成された半導体処理装置。 - 上記不揮発性メモリアレイ内の上記複数の第1不揮発性記憶素子は、欠陥がある場合に救済可能にされる被救済用の記憶素子と、上記被救済用の記憶素子を代替するための冗長用の記憶素子と、を含み、
上記不揮発性メモリアレイ内の上記第2不揮発性記憶素子に格納される上記情報は、上記被救済用の記憶素子を指定するための情報であることを特徴とする請求項1記載の半導体処理装置。 - 上記複数のデータ線内の所望のデータ線に結合された不揮発性記憶素子は、上記複数の第1不揮発性記憶素子の一部の記憶素子と、上記第2不揮発性記憶素子の一部の記憶素子と、を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体処理装置。
- CPUと、
複数のワード線と、複数のデータ線と、おのおのが上記複数のワード線内の1本のワード線及び複数のデータ線内の1本のデータ線とに結合された複数の不揮発性記憶素子と、を含む不揮発性メモリアレイと、
上記複数のデータ線から選択されたデータ線に結合されるセンスアンプと、
上記CPUから供給されるアドレス情報に応じて、上記複数のワード線の内1のワード線を選択する第1アドレスデコーダと、上記複数のデータ線のうち上記センスアンプに結合させる1のデータ線を選択する第2アドレスデコーダと、
上記センスアンプの出力に結合され、上記不揮発性メモリアレイの動作を制御する情報を保持するラッチ手段と、
上記ラッチ手段に格納された上記情報に応答して、上記不揮発性メモリアレイの動作を制御する制御部と、を具備し、
上記不揮発性メモリアレイ内の上記複数の不揮発性記憶素子は、共通のソース線に結合されることで消去ブロックを構成し上記CPUで実行されるプログラムを格納する複数の第1不揮発性記憶素子と、上記複数の第1不揮発性記憶素子とは異なるワード線及びソース線に接続され上記情報を格納する第2不揮発性記憶素子とを含み、
リセット端子に所定の信号が印加されることにより行われる内部初期動作において、上記CPUからの指示を要することなく上記第2不揮発性記憶素子内に格納された上記情報は上記センスアンプを介して上記ラッチ手段に読出され、上記内部初期動作の解除に応じて前記CPUは所定のアドレスからプログラムの読み出しを開始し、
上記情報を格納する上記第2不揮発性記憶素子は上記不揮発性メモリアレイの一括消去の対象から除外され、
上記複数のデータ線内の所望のデータ線に結合された不揮発性記憶素子は、上記第1不揮発性記憶素子の一部の記憶素子と上記第2不揮発性記憶素子の一部の記憶素子とを含み、
上記制御回路は上記CPUの出力するアドレス情報と前記ラッチ手段に格納された上記情報とを比較し、一致しない場合は上記CPUの出力するアドレス情報に応じて上記第1アドレスデコーダと第2アドレスデコーダとが各々1のワード線と1のデータ線とを選択し、一致する場合は上記第1アドレスデコーダが選択する1のワード線又は第2アドレスデコーダが選択する1のビット線に代えて別の1のワード線又は別の1のデータ線を選択させる比較回路を含むことを特徴とする半導体基板に形成された半導体処理装置。
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