JP5475975B2 - Semiconductor device and adjustment method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置およびその調整方法に関し、特に、閾値電圧に基づいてデータを記憶する複数のメモリセルを備える半導体装置およびその調整方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and an adjustment method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a plurality of memory cells that store data based on a threshold voltage and an adjustment method thereof.

フローティングゲートもしくは電荷蓄積層に電子を注入するかまたは電子を抜き取ることによって情報を記憶させることができる半導体装置、たとえばフラッシュメモリが開発されている。フラッシュメモリは、フローティングゲートと、コントロールゲートと、ソースと、ドレインとを有するメモリセルを備える。メモリセルは、フローティングゲートに電子が注入されると閾値電圧が上昇し、また、フローティングゲートから電子を抜き取ると閾値電圧が低下する。   2. Description of the Related Art Semiconductor devices that can store information by injecting electrons into or extracting electrons from a floating gate or a charge storage layer, such as flash memories, have been developed. The flash memory includes a memory cell having a floating gate, a control gate, a source, and a drain. In the memory cell, the threshold voltage increases when electrons are injected into the floating gate, and the threshold voltage decreases when electrons are extracted from the floating gate.

このようなフラッシュメモリの一例として、たとえば、特許文献1には、以下のような構成が開示されている。すなわち、制御ゲート、ドレイン、ソースおよび浮遊ゲートを有する電気的に情報の書き込みおよび消去可能な浮遊ゲート電界効果トランジスタで構成されたメモリセルと、第1のリファレンスセルを有する読み出し手段とを備えた不揮発性半導体メモリ装置であって、第2のリファレンスセルと、第1のリファレンスセルのしきい値と第2のリファレンスセルのしきい値とを比較するしきい値比較手段と、しきい値比較手段が第1のリファレンスセルのしきい値と第2のリファレンスセルのしきい値とを比較した結果に基づいて、第1のリファレンスセルのしきい値を設定するしきい値設定手段とを備える。   As an example of such a flash memory, for example, Patent Document 1 discloses the following configuration. That is, a nonvolatile memory including a memory cell composed of a floating gate field-effect transistor having a control gate, a drain, a source, and a floating gate and capable of electrically writing and erasing information, and a reading means having a first reference cell A second reference cell, threshold value comparing means for comparing the threshold value of the first reference cell and the threshold value of the second reference cell, and threshold value comparing means Comprises threshold setting means for setting the threshold value of the first reference cell based on the result of comparing the threshold value of the first reference cell and the threshold value of the second reference cell.

また、フラッシュメモリにおいて、各メモリトランジスタを通して流れる読み出し電流のばらつきを抑制して記憶データの誤読み出しを防ぐための構成が特許文献2に開示されている。すなわち、ビット線に供給するための基準電流を生成する電流生成回路は、第1電源線に接続された第1主電極と、相互接続された第2主電極および制御電極を有する第1トランジスタと、第1トランジスタの第2主電極に接続された第1端と、第2電源線に接続された第2端とを有する抵抗と、第1電源線に接続された第1主電極と、第1トランジスタの制御電極に接続された制御電極とを有する複数個の第2トランジスタと、第2トランジスタ毎に設けられ、対応する第2トランジスタの第2主電極に接続された第1主電極と、基準電流が出力される第2主電極とを有する複数の第3トランジスタと、第3トランジスタのオン・オフを個別に制御する電流制御回路とを備える。
特開2004−39075号公報 特開2005−149625号公報
Further, Patent Document 2 discloses a configuration for preventing erroneous reading of stored data by suppressing variations in read current flowing through each memory transistor in a flash memory. That is, a current generation circuit that generates a reference current to be supplied to a bit line includes a first main electrode connected to a first power supply line, a first transistor having a second main electrode and a control electrode connected to each other, and A resistor having a first end connected to the second main electrode of the first transistor and a second end connected to the second power supply line; a first main electrode connected to the first power supply line; A plurality of second transistors having a control electrode connected to the control electrode of one transistor; a first main electrode provided for each second transistor and connected to a second main electrode of the corresponding second transistor; A plurality of third transistors having a second main electrode to which a reference current is output, and a current control circuit for individually controlling on / off of the third transistors.
JP 2004-39075 A JP 2005-149625 A

特許文献2記載の構成では、メモリトランジスタに読み出し電流を供給するカレントミラー回路において、読み出し電流を供給するトランジスタの数すなわちオン状態となるトランジスタの数を制御することにより読み出し電流を調整している。しかしながら、このような構成では、調整がデジタル的になり、しかも調整単位がトランジスタ単位であるため、トランジスタの特性ばらつきを抑制することができない。   In the configuration described in Patent Document 2, in a current mirror circuit that supplies a read current to a memory transistor, the read current is adjusted by controlling the number of transistors that supply the read current, that is, the number of transistors that are turned on. However, in such a configuration, the adjustment is digital, and the adjustment unit is a transistor unit, so that variations in transistor characteristics cannot be suppressed.

それゆえに、本発明の目的は、定電流源を含むセンス回路の製造ばらつきの影響を低減することが可能な半導体装置およびその調整方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the influence of manufacturing variations of a sense circuit including a constant current source, and an adjustment method thereof.

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる半導体装置は、複数の第1の定電流源と、第1の定電流源に対応して設けられ、対応の第1の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能であり、閾値電圧に基づいてデータを記憶する複数のメモリセルと、第2の定電流源と、第2の定電流源の出力端子に結合された可変抵抗素子と、第1の定電流源に対応して設けられ、対応の第1の定電流源の出力端子の電位と第2の定電流源の出力端子の電位とを比較し、比較結果を示す信号を出力する複数のセンスアンプと、第1の定電流源に対応して設けられ、対応の第1の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な複数の第1の調整用メモリセルと、第2の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な第2の調整用メモリセルとを備える。   In order to solve the above problems, a semiconductor device according to an aspect of the present invention is provided corresponding to a plurality of first constant current sources and a first constant current source, and the corresponding first constant current source. A plurality of memory cells having a conduction electrode coupled to the output terminal of the first and second terminals, the threshold voltage being changeable, and storing data based on the threshold voltage; a second constant current source; and a second constant current source A variable resistance element coupled to the output terminal of the first constant current source, and a potential of the output terminal of the corresponding first constant current source and a potential of the output terminal of the second constant current source. A plurality of sense amplifiers for outputting a signal indicating the comparison result, and a conduction electrode provided corresponding to the first constant current source and coupled to the output terminal of the corresponding first constant current source A plurality of first adjustment memory cells whose threshold voltage can be changed, and an output terminal of a second constant current source It has engaged the conductive electrode, and a second adjustment memory cell threshold voltage is changeable.

好ましくは、半導体装置は、さらに、第1の調整用メモリセルの制御電極および第2の調整用メモリセルの制御電極に結合された第1のワード線を備える。   Preferably, the semiconductor device further includes a first word line coupled to the control electrode of the first adjustment memory cell and the control electrode of the second adjustment memory cell.

より好ましくは、可変抵抗素子は、閾値電圧が変更可能な参照用メモリセルであり、半導体装置は、さらに、メモリセルの制御電極および参照用メモリセルの制御電極に結合された第2のワード線を備える。   More preferably, the variable resistance element is a reference memory cell whose threshold voltage can be changed, and the semiconductor device further includes a second word line coupled to the control electrode of the memory cell and the control electrode of the reference memory cell. Is provided.

より好ましくは、メモリセル、参照用メモリセル、第1の調整用メモリセルおよび第2の調整用メモリセルは、同一構造を有する。   More preferably, the memory cell, the reference memory cell, the first adjustment memory cell, and the second adjustment memory cell have the same structure.

好ましくは、メモリセル、第1の調整用メモリセルおよび第2の調整用メモリセルは、同一構造を有する。   Preferably, the memory cell, the first adjustment memory cell, and the second adjustment memory cell have the same structure.

好ましくは、複数のメモリセルは、行列状に配置され、第1の定電流源は、メモリセル列に対応して設けられ、対応の各メモリセルの導通電極に結合された出力端子を有し、半導体装置は、さらに、メモリセルに対応して設けられ、対応のメモリセルの導通電極と第1の定電流源の出力端子およびセンスアンプとの間に接続された複数の選択トランジスタを備える。   Preferably, the plurality of memory cells are arranged in a matrix, and the first constant current source is provided corresponding to the memory cell column and has an output terminal coupled to the conduction electrode of each corresponding memory cell. The semiconductor device further includes a plurality of selection transistors provided corresponding to the memory cells and connected between the conduction electrode of the corresponding memory cell, the output terminal of the first constant current source, and the sense amplifier.

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる半導体装置の調整方法は、複数の第1の定電流源と、第1の定電流源に対応して設けられ、対応の第1の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能であり、閾値電圧に基づいてデータを記憶する複数のメモリセルと、第2の定電流源と、第2の定電流源の出力端子に結合された可変抵抗素子と、第1の定電流源に対応して設けられ、対応の第1の定電流源の出力端子の電位と第2の定電流源の出力端子の電位とを比較し、比較結果を示す信号を出力する複数のセンスアンプと、第1の定電流源に対応して設けられ、対応の第1の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な複数の第1の調整用メモリセルと、第2の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な第2の調整用メモリセルとを備える半導体装置の調整方法であって、第2の定電流源の出力電流が所定値になるように可変抵抗素子の抵抗値を調整するステップと、各センスアンプから出力される比較結果を示す信号の論理レベルが反転する各第1の定電流源の出力電流値を測定するステップと、各第1の定電流源から対応のメモリセルおよび対応の第1の調整用メモリセルへ流れる電流と、第2の定電流源から可変抵抗素子および第2の調整用メモリセルへ流れる電流とが、所定値および測定された各第1の定電流源の出力電流値の最大値になるように各第1の調整用メモリセルおよび第2の調整用メモリセルの閾値電圧を調整するステップとを含む。   In order to solve the above problems, a method for adjusting a semiconductor device according to an aspect of the present invention is provided corresponding to a plurality of first constant current sources and a first constant current source. A plurality of memory cells having a conduction electrode coupled to the output terminal of the constant current source, the threshold voltage being changeable, and storing data based on the threshold voltage; a second constant current source; A variable resistance element coupled to the output terminal of the constant current source and the potential of the output terminal of the corresponding first constant current source and the output of the second constant current source provided corresponding to the first constant current source A plurality of sense amplifiers for comparing the potentials of the terminals and outputting a signal indicating the comparison result, provided corresponding to the first constant current source, and coupled to the output terminal of the corresponding first constant current source A plurality of first adjustment memory cells each having a conduction electrode and capable of changing a threshold voltage; and a second constant current source A method for adjusting a semiconductor device comprising a second adjustment memory cell having a conduction electrode coupled to a power terminal and capable of changing a threshold voltage, wherein an output current of a second constant current source is set to a predetermined value Adjusting the resistance value of the variable resistance element so as to be, measuring the output current value of each first constant current source in which the logic level of the signal indicating the comparison result output from each sense amplifier is inverted, and A current flowing from each first constant current source to the corresponding memory cell and the corresponding first adjustment memory cell, and a current flowing from the second constant current source to the variable resistance element and the second adjustment memory cell. Adjusting the threshold voltage of each of the first adjustment memory cells and the second adjustment memory cells so as to be a predetermined value and the maximum value of the measured output current value of each first constant current source. Including.

本発明によれば、定電流源を含むセンス回路の製造ばらつきの影響を低減することがで
きる。
According to the present invention, it is possible to reduce the influence of manufacturing variations of a sense circuit including a constant current source.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。
図1を参照して、半導体装置101は、メモリアレイ1と、Xデコーダ2と、Yデコーダ3と、センス回路(読み出し回路)4と、コマンドデコーダ5と、メモリコントローラ6と、アドレスラッチ&コマンドジェネレータ7と、アドレスデコーダ8と、データバッファ9と、ラッチ回路10とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a semiconductor device 101 includes a memory array 1, an X decoder 2, a Y decoder 3, a sense circuit (read circuit) 4, a command decoder 5, a memory controller 6, an address latch & command. A generator 7, an address decoder 8, a data buffer 9, and a latch circuit 10 are provided.

メモリアレイ1は、行列状に配置され、たとえばデータを不揮発的に記憶する複数のメモリセルを含む。   Memory array 1 is arranged in a matrix and includes, for example, a plurality of memory cells that store data in a nonvolatile manner.

アドレスラッチ&コマンドジェネレータ7は、外部から入力されたアドレス信号ADをメモリコントローラ6から受けたタイミング信号に応答してラッチし、ラッチしたアドレス信号ADをアドレスデコーダ8へ出力する。また、アドレスラッチ&コマンドジェネレータ7は、ラッチしたアドレス信号ADに基づいてコマンド信号をコマンドデコーダ5へ出力する。   The address latch & command generator 7 latches the address signal AD input from the outside in response to the timing signal received from the memory controller 6, and outputs the latched address signal AD to the address decoder 8. The address latch & command generator 7 outputs a command signal to the command decoder 5 based on the latched address signal AD.

アドレスデコーダ8は、アドレスラッチ&コマンドジェネレータ7から受けたアドレス信号ADをデコードして内部アドレス信号IADを生成し、Xデコーダ2およびYデコーダ3へ出力する。   Address decoder 8 decodes address signal AD received from address latch & command generator 7 to generate internal address signal IAD, and outputs it to X decoder 2 and Y decoder 3.

Xデコーダ2は、アドレスデコーダ8から受けた内部アドレス信号IADに基づいて、アクセス対象のメモリセルMCに対応するワード線を選択する。   X decoder 2 selects a word line corresponding to memory cell MC to be accessed based on internal address signal IAD received from address decoder 8.

Yデコーダ3は、アドレスデコーダ8から受けた内部アドレス信号IADに基づいて、アクセス対象のメモリセルMCに対応するビット線を選択する。   Y decoder 3 selects a bit line corresponding to memory cell MC to be accessed based on internal address signal IAD received from address decoder 8.

Xデコーダ2によるワード線の選択と、Yデコーダ3によるビット線の選択とにより、書き込み対象、読み出し対象および消去対象のメモリセルが特定される。   The memory cells to be written, read and erased are specified by the selection of the word line by the X decoder 2 and the selection of the bit line by the Y decoder 3.

コマンドデコーダ5は、外部から入力されたコマンド信号およびアドレスラッチ&コマンドジェネレータ7から受けたコマンド信号を解読し、解読結果を示す信号をメモリコントローラ6へ出力する。   Command decoder 5 decodes a command signal input from the outside and a command signal received from address latch & command generator 7, and outputs a signal indicating the decoding result to memory controller 6.

メモリコントローラ6は、コマンドデコーダ5から受けた信号に基づいて各種の制御信号をXデコーダ2およびYデコーダ3等へ出力することにより、メモリセルに対するデータ書き込み、データ読み出しおよびデータ消去等を行なう。   The memory controller 6 outputs various control signals to the X decoder 2, the Y decoder 3, and the like based on the signal received from the command decoder 5, thereby performing data writing, data reading, data erasing, and the like with respect to the memory cell.

メモリアレイ1からセンス回路4を介して読み出されたデータは、ラッチ回路10、データバッファ9を介して外部へ出力される。   Data read from the memory array 1 via the sense circuit 4 is output to the outside via the latch circuit 10 and the data buffer 9.

また、外部から入力されたデータDQはデータバッファ9を介してラッチ回路10へ出力される。   Data DQ input from the outside is output to the latch circuit 10 via the data buffer 9.

図2は、本発明の実施の形態に係る半導体装置における読み出し回路の構成を示す図である。図2は、2行2列のメモリセルに対応する回路を代表的に示しており、以下、この
回路について代表的に説明する。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a readout circuit in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 representatively shows a circuit corresponding to a memory cell of 2 rows and 2 columns. Hereinafter, this circuit will be described as a representative.

図2を参照して、半導体装置101は、センスアンプSA1,SA2と、定電流源IS1,IS2,ISRと、行列状に配置されたメモリセルMC1A,MC1B,MC2A,MC2Bと、参照用メモリセルMCRA,MCRBと、調整用メモリセルMCT1,MCT2,MCTRと、スイッチSW1A,SW1B,SW1Cと、スイッチSW2A,SW2B,SW2Cと、選択トランジスタTRS1A,TRS1B,TRS2A,TRS2Bと、外部パッドP1A,P1B,P2A,P2Bと、ワード線WLA,WLBと、調整用ワード線WLTNと、ビット線BLとを備える。   Referring to FIG. 2, semiconductor device 101 includes sense amplifiers SA1, SA2, constant current sources IS1, IS2, ISR, memory cells MC1A, MC1B, MC2A, MC2B arranged in a matrix, and reference memory cells. MCRA, MCRB, adjustment memory cells MCT1, MCT2, MCTR, switches SW1A, SW1B, SW1C, switches SW2A, SW2B, SW2C, selection transistors TRS1A, TRS1B, TRS2A, TRS2B, and external pads P1A, P1B, P2A , P2B, word lines WLA, WLB, adjustment word line WLTN, and bit line BL.

図1に示すセンス回路(読み出し回路)4は、センスアンプSA1,SA2と、定電流源IS1,IS2,ISRと、調整用メモリセルMCT1,MCT2,MCTRと、スイッチSW1A,SW1B,SW1Cと、スイッチSW2A,SW2B,SW2Cとで構成される。   The sense circuit (read circuit) 4 shown in FIG. 1 includes sense amplifiers SA1, SA2, constant current sources IS1, IS2, ISR, adjustment memory cells MCT1, MCT2, MCTR, switches SW1A, SW1B, SW1C, and switches SW2A, SW2B, and SW2C are included.

以下では、行列状に配置されたメモリセルMC1A,MC1B,MC2A,MC2Bの行および列をそれぞれメモリセル行およびメモリセル列とも称する。   Hereinafter, the rows and columns of the memory cells MC1A, MC1B, MC2A, MC2B arranged in a matrix are also referred to as memory cell rows and memory cell columns, respectively.

また、定電流源IS1,IS2,ISRの各々を定電流源ISと称する場合がある。また、メモリセルMC1A,MC1Bの各々をメモリセルMC1と称する場合がある。また、メモリセルMC2A,MC2Bの各々をメモリセルMC2と称する場合がある。また、参照用メモリセルMCRA,MCRBの各々を参照用メモリセルMCRと称する場合がある。また、メモリセルMC1,MC2の各々をメモリセルMCと称する場合がある。また、調整用メモリセルMCT1,MCT2,MCTRの各々を調整用メモリセルMCTと称する場合がある。また、センスアンプSA1,SA2の各々をセンスアンプSAと称する場合がある。また、選択トランジスタTRS1A,TRS1Bの各々を選択トランジスタTRS1と称する場合がある。また、選択トランジスタTRS2A,TRS2Bの各々を選択トランジスタTRS2と称する場合がある。また、ワード線WLA,WLBの各々をワード線WLと称する場合がある。   In addition, each of the constant current sources IS1, IS2, and ISR may be referred to as a constant current source IS. In addition, each of the memory cells MC1A and MC1B may be referred to as a memory cell MC1. In addition, each of the memory cells MC2A and MC2B may be referred to as a memory cell MC2. Further, each of the reference memory cells MCRA and MCRB may be referred to as a reference memory cell MCR. Further, each of the memory cells MC1 and MC2 may be referred to as a memory cell MC. Each of the adjustment memory cells MCT1, MCT2, and MCTR may be referred to as an adjustment memory cell MCT. Each of sense amplifiers SA1 and SA2 may be referred to as sense amplifier SA. Each of the selection transistors TRS1A and TRS1B may be referred to as a selection transistor TRS1. Each of the selection transistors TRS2A and TRS2B may be referred to as a selection transistor TRS2. Each of the word lines WLA and WLB may be referred to as a word line WL.

メモリセルMC1Aは、ワード線WLAに接続されたコントロールゲートと、選択トランジスタTRS1Aのソースに接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。メモリセルMC2Aは、ワード線WLAに接続されたコントロールゲートと、選択トランジスタTRS2Aのソースに接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。メモリセルMC1Bは、ワード線WLBに接続されたコントロールゲートと、選択トランジスタTRS1Bのソースに接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。メモリセルMC2Bは、ワード線WLBに接続されたコントロールゲートと、選択トランジスタTRS2Bのソースに接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。   Memory cell MC1A has a control gate connected to word line WLA, a drain connected to the source of select transistor TRS1A, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. Memory cell MC2A has a control gate connected to word line WLA, a drain connected to the source of select transistor TRS2A, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. Memory cell MC1B has a control gate connected to word line WLB, a drain connected to the source of select transistor TRS1B, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. Memory cell MC2B has a control gate connected to word line WLB, a drain connected to the source of select transistor TRS2B, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied.

選択トランジスタTRS1Aは、ゲートと、スイッチSW1Cの第1端に接続されたドレインと、メモリセルMC1Aのドレインに接続されたソースとを有する。選択トランジスタTRS2Aは、ゲートと、スイッチSW2Cの第1端に接続されたドレインと、メモリセルMC2Aのドレインに接続されたソースとを有する。選択トランジスタTRS1Bは、ゲートと、スイッチSW1Cの第1端に接続されたドレインと、メモリセルMC1Bのドレインに接続されたソースとを有する。選択トランジスタTRS2Bは、ゲートと、スイッチSW2Cの第1端に接続されたドレインと、メモリセルMC2Bのドレインに接続されたソースとを有する。   Select transistor TRS1A has a gate, a drain connected to the first end of switch SW1C, and a source connected to the drain of memory cell MC1A. Select transistor TRS2A has a gate, a drain connected to the first end of switch SW2C, and a source connected to the drain of memory cell MC2A. Select transistor TRS1B has a gate, a drain connected to the first end of switch SW1C, and a source connected to the drain of memory cell MC1B. Select transistor TRS2B has a gate, a drain connected to the first end of switch SW2C, and a source connected to the drain of memory cell MC2B.

調整用メモリセルMCT1は、調整用ワード線WLTNに接続されたコントロールゲートと、スイッチSW1Cの第1端に接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。調整用メモリセルMCT2は、調整用ワード線WLTNに接続されたコントロールゲートと、スイッチSW2Cの第1端に接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。   Adjustment memory cell MCT1 has a control gate connected to adjustment word line WLTN, a drain connected to the first end of switch SW1C, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. Adjustment memory cell MCT2 has a control gate connected to adjustment word line WLTN, a drain connected to the first end of switch SW2C, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied.

参照用メモリセルMCRAは、ワード線WLAに接続されたコントロールゲートと、選択トランジスタTRSRAのソースに接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。参照用メモリセルMCRBは、ワード線WLBに接続されたコントロールゲートと、選択トランジスタTRSRBのソースに接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。   Reference memory cell MCRA has a control gate connected to word line WLA, a drain connected to the source of select transistor TRSRA, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. Reference memory cell MCRB has a control gate connected to word line WLB, a drain connected to the source of select transistor TRSRB, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied.

選択トランジスタTRSRAは、ゲートと、定電流源ISRの出力端子に接続されたドレインと、参照用メモリセルMCRAのドレインに接続されたソースとを有する。選択トランジスタTRSRBは、ゲートと、定電流源ISRの出力端子に接続されたドレインと、参照用メモリセルMCRBのドレインに接続されたソースとを有する。   Select transistor TRSRA has a gate, a drain connected to the output terminal of constant current source ISR, and a source connected to the drain of reference memory cell MCRA. Select transistor TRSRB has a gate, a drain connected to the output terminal of constant current source ISR, and a source connected to the drain of reference memory cell MCRB.

調整用メモリセルMCTRは、調整用ワード線WLTNに接続されたコントロールゲートと、定電流源ISRの出力端子に接続されたドレインと、接地電圧の供給される接地ノードに接続されたソースとを有する。   Adjustment memory cell MCTR has a control gate connected to adjustment word line WLTN, a drain connected to the output terminal of constant current source ISR, and a source connected to a ground node to which a ground voltage is supplied. .

センスアンプSA1および定電流源IS1は、メモリセルMC1A,MC1Bによって構成されるメモリセル列に対応して設けられている。センスアンプSA2および定電流源IS2は、メモリセルMC2A,MC2Bによって構成されるメモリセル列に対応して設けられている。   The sense amplifier SA1 and the constant current source IS1 are provided corresponding to the memory cell column constituted by the memory cells MC1A and MC1B. The sense amplifier SA2 and the constant current source IS2 are provided corresponding to the memory cell column constituted by the memory cells MC2A and MC2B.

センスアンプSA1は、定電流源ISRの出力端子、選択トランジスタTRSRAのドレインおよび調整用メモリセルMCTRのドレインに接続された反転入力端子と、定電流源IS1の出力端子、スイッチSW1Cの第2端およびスイッチSW1Aの第1端に接続された非反転入力端子と、スイッチSW1Bの第1端およびラッチ回路10の入力に接続された出力端子とを有する。センスアンプSA2は、定電流源ISRの出力端子、選択トランジスタTRSRAのドレインおよび調整用メモリセルMCTRのドレインに接続された反転入力端子と、定電流源IS2の出力端子、スイッチSW2Cの第2端およびスイッチSW2Aの第1端に接続された非反転入力端子と、スイッチSW2Bの第1端およびラッチ回路10の入力に接続された出力端子とを有する。   The sense amplifier SA1 includes an output terminal of the constant current source ISR, an inverting input terminal connected to the drain of the selection transistor TRSRA and the drain of the adjustment memory cell MCTR, an output terminal of the constant current source IS1, a second end of the switch SW1C, and It has a non-inverting input terminal connected to the first end of the switch SW1A, and an output terminal connected to the first end of the switch SW1B and the input of the latch circuit 10. The sense amplifier SA2 includes an output terminal of the constant current source ISR, an inverting input terminal connected to the drain of the selection transistor TRSRA and the drain of the adjustment memory cell MCTR, an output terminal of the constant current source IS2, a second end of the switch SW2C, and It has a non-inverting input terminal connected to the first end of the switch SW2A, and an output terminal connected to the first end of the switch SW2B and the input of the latch circuit 10.

スイッチSW1Aは、定電流源IS1の出力端子に接続された第1端と、外部パッドP1Aに接続された第2端とを有する。スイッチSW2Aは、定電流源IS2の出力端子に接続された第1端と、外部パッドP2Aに接続された第2端とを有する。   Switch SW1A has a first end connected to the output terminal of constant current source IS1, and a second end connected to external pad P1A. Switch SW2A has a first end connected to the output terminal of constant current source IS2, and a second end connected to external pad P2A.

スイッチSW1Bは、センスアンプSA1の出力端子に接続された第1端と、外部パッドP1Bに接続された第2端とを有する。スイッチSW2Bは、センスアンプSA2の出力端子に接続された第1端と、外部パッドP2Bに接続された第2端とを有する。   Switch SW1B has a first end connected to the output terminal of sense amplifier SA1, and a second end connected to external pad P1B. Switch SW2B has a first end connected to the output terminal of sense amplifier SA2, and a second end connected to external pad P2B.

定電流源IS1,IS2,ISRは、電源電圧VDDが供給される電源ノードに接続されている。   The constant current sources IS1, IS2, and ISR are connected to a power supply node to which a power supply voltage VDD is supplied.

メモリセルMC1A,MC1B,MC2A,MC2B、参照用メモリセルMCRA,MCRB、および調整用メモリセルMCT1,MCT2,MCTRは、たとえば同一構造を有する。すなわち、これらのメモリセルは、たとえば、フローティングゲートと、コント
ロールゲートと、ソースと、ドレインとを有する。このような構成により、半導体装置101の各種特性の向上および調整の容易化を図ることができる。
Memory cells MC1A, MC1B, MC2A, MC2B, reference memory cells MCRA, MCRB, and adjustment memory cells MCT1, MCT2, MCTR have the same structure, for example. That is, these memory cells have, for example, a floating gate, a control gate, a source, and a drain. With such a configuration, various characteristics of the semiconductor device 101 can be improved and adjustment can be facilitated.

なお、メモリセルMC1A,MC1B,MC2A,MC2B、参照用メモリセルMCRA,MCRB、および調整用メモリセルMCT1,MCT2,MCTRは、このような構成に限定されるものではなく、閾値電圧が変更可能であり、閾値電圧に基づいてデータを記憶する素子であればどんなものでもよい。   The memory cells MC1A, MC1B, MC2A, MC2B, the reference memory cells MCRA, MCRB, and the adjustment memory cells MCT1, MCT2, MCTR are not limited to such a configuration, and the threshold voltage can be changed. Any element that stores data based on a threshold voltage may be used.

定電流源IS1は、スイッチSW1Cおよび選択トランジスタTRS1Aを介してメモリセルMC1Aのドレインに電流を供給する。また、定電流源IS1は、スイッチSW1Cおよび選択トランジスタTRS1Bを介してメモリセルMC1Bのドレインに電流を供給する。また、定電流源IS1は、スイッチSW1Cを介して調整用メモリセルMCT1のドレインに電流を供給する。   The constant current source IS1 supplies current to the drain of the memory cell MC1A via the switch SW1C and the selection transistor TRS1A. The constant current source IS1 supplies current to the drain of the memory cell MC1B through the switch SW1C and the selection transistor TRS1B. The constant current source IS1 supplies a current to the drain of the adjustment memory cell MCT1 via the switch SW1C.

定電流源IS2は、スイッチSW2Cおよび選択トランジスタTRS2Aを介してメモリセルMC2Aのドレインに電流を供給する。また、定電流源IS2は、スイッチSW2Cおよび選択トランジスタTRS2Bを介してメモリセルMC2Bのドレインに電流を供給する。また、定電流源IS2は、スイッチSW2Cを介して調整用メモリセルMCT2のドレインに電流を供給する。   The constant current source IS2 supplies current to the drain of the memory cell MC2A through the switch SW2C and the selection transistor TRS2A. The constant current source IS2 supplies current to the drain of the memory cell MC2B via the switch SW2C and the selection transistor TRS2B. The constant current source IS2 supplies a current to the drain of the adjustment memory cell MCT2 via the switch SW2C.

定電流源ISRは、選択トランジスタTRSRAを介して参照用メモリセルMCRAのドレインに電流を供給する。また、定電流源ISRは、選択トランジスタTRSRBを介して参照用メモリセルMCRBのドレインに電流を供給する。また、定電流源ISRは、調整用メモリセルMCTRのドレインに電流を供給する。   The constant current source ISR supplies current to the drain of the reference memory cell MCRA via the selection transistor TRSRA. The constant current source ISR supplies a current to the drain of the reference memory cell MCRB via the selection transistor TRSRB. The constant current source ISR supplies current to the drain of the adjustment memory cell MCTR.

センスアンプSA1は、スイッチSW1Cの第2端および定電流源IS1の出力端子の接続ノードN1の電位と選択トランジスタTRSRA,TRSRBのドレインおよび定電流源ISRの出力端子の接続ノードREFNの電位とを比較し、比較結果を示す信号RD1をラッチ回路10へ出力する。また、センスアンプSA2は、スイッチSW2Cの第2端および定電流源IS2の出力端子の接続ノードN2の電位と選択トランジスタTRSRA,TRSRBのドレインおよび定電流源ISRの出力端子の接続ノードREFNの電位とを比較し、比較結果を示す信号RD2をラッチ回路10へ出力する。   The sense amplifier SA1 compares the potential of the connection node N1 of the second end of the switch SW1C and the output terminal of the constant current source IS1 with the potential of the connection node REFN of the drains of the selection transistors TRSRA and TRSRB and the output terminal of the constant current source ISR. Then, the signal RD1 indicating the comparison result is output to the latch circuit 10. Further, the sense amplifier SA2 has the potential of the connection node N2 of the second end of the switch SW2C and the output terminal of the constant current source IS2, the potential of the connection node REFN of the drains of the selection transistors TRSRA and TRSRB and the output terminal of the constant current source ISR. And a signal RD2 indicating the comparison result is output to the latch circuit 10.

選択トランジスタTRS1AおよびTRS1Bを選択的にオンすることにより、メモリセルMC1AおよびMC1BのいずれかがセンスアンプSA1に接続される。選択トランジスタTRS2AおよびTRS2Bを選択的にオンすることにより、メモリセルMC2AおよびMC2BのいずれかがセンスアンプSA2に接続される。   By selectively turning on the select transistors TRS1A and TRS1B, one of the memory cells MC1A and MC1B is connected to the sense amplifier SA1. By selectively turning on select transistors TRS2A and TRS2B, one of memory cells MC2A and MC2B is connected to sense amplifier SA2.

メモリセルMC1AおよびMC2Aのコントロールゲートならびに参照用メモリセルMCRAのコントロールゲートは、ワード線WLAに接続されている。メモリセルMC1BおよびMC2Bのコントロールゲートならびに参照用メモリセルMCRBのコントロールゲートは、ワード線WLBに接続されている。   The control gates of the memory cells MC1A and MC2A and the control gate of the reference memory cell MCRA are connected to the word line WLA. The control gates of the memory cells MC1B and MC2B and the control gate of the reference memory cell MCRB are connected to the word line WLB.

調整用メモリセルMCT1およびMCT2のコントロールゲートならびに調整用メモリセルMCTRのコントロールゲートは、調整用ワード線WLTNに接続されている。このような構成により、半導体装置101の構成の簡易化を図ることができる。   The control gates of the adjustment memory cells MCT1 and MCT2 and the control memory cell MCTR are connected to the adjustment word line WLTN. With such a configuration, the configuration of the semiconductor device 101 can be simplified.

参照用メモリセルMCRを通して流れる電流の大きさは、参照用メモリセルMCRのコントロールゲートに供給される電圧および参照用メモリセルMCRの閾値電圧によって変わる。ここで、半導体装置101が調整用メモリセルMCT1,MCT2,MCTRを備
えないと仮定した場合、接続ノードREFNの電位は、定電流源ISRの出力電流IREFと、参照用メモリセルMCRを通して流れる電流とによって決定され、たとえば1Vである。そして、接続ノードN1の電位は、定電流源IS1の出力電流と、メモリセルMC1を通して流れる電流とによって決定され、メモリセルMC1の閾値電圧と参照用メモリセルMCRの閾値電圧とが等しい場合であって定電流源ISRの出力電流と定電流源IS1の出力電流とが等しいときには、同じく1Vである。また、接続ノードN2の電位は、定電流源IS2の出力電流と、メモリセルMC2を通して流れる電流とによって決定され、メモリセルMC2の閾値電圧と参照用メモリセルMCRの閾値電圧とが等しい場合であって定電流源ISRの出力電流と定電流源IS2の出力電流とが等しいときには、同じく1Vである。
The magnitude of the current flowing through the reference memory cell MCR varies depending on the voltage supplied to the control gate of the reference memory cell MCR and the threshold voltage of the reference memory cell MCR. Here, when it is assumed that the semiconductor device 101 does not include the adjustment memory cells MCT1, MCT2, and MCTR, the potential of the connection node REFN is the output current IREF of the constant current source ISR and the current flowing through the reference memory cell MCR. For example, 1V. The potential of the connection node N1 is determined by the output current of the constant current source IS1 and the current flowing through the memory cell MC1, and the threshold voltage of the memory cell MC1 is equal to the threshold voltage of the reference memory cell MCR. When the output current of the constant current source ISR is equal to the output current of the constant current source IS1, it is also 1V. The potential of the connection node N2 is determined by the output current of the constant current source IS2 and the current flowing through the memory cell MC2, and the threshold voltage of the memory cell MC2 is equal to the threshold voltage of the reference memory cell MCR. When the output current of the constant current source ISR is equal to the output current of the constant current source IS2, the voltage is also 1V.

しかしながら、定電流源ISRならびに定電流源IS1およびIS2の各々が出力する定電流は、製造ばらつきにより異なる場合がある。この場合、接続ノードSAREFの電位ならびに接続ノードN1およびN2の電位が異なってしまい、記憶データの誤読み出しが生じやすくなってしまう。   However, the constant currents output from the constant current source ISR and each of the constant current sources IS1 and IS2 may differ due to manufacturing variations. In this case, the potential of the connection node SAREF and the potentials of the connection nodes N1 and N2 are different, and erroneous reading of stored data is likely to occur.

そこで、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、以下のような調整方法により、定電流源ISの特性ばらつきによる影響を防ぐ。以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置における読み出し回路の調整方法を説明する。ここでは、代表的にメモリセルMC1A,MC2Aを用いた場合の調整方法について説明する。   Therefore, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the following adjustment method prevents the influence due to the characteristic variation of the constant current source IS. Hereinafter, a method for adjusting the readout circuit in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described. Here, an adjustment method in the case where memory cells MC1A and MC2A are typically used will be described.

図3は、本発明の実施の形態に係る半導体装置が読み出し回路の調整を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。図4は、本発明の実施の形態に係る半導体装置における読み出し回路の調整内容を示す図である。   FIG. 3 is a flowchart defining an operation procedure when the semiconductor device according to the embodiment of the present invention adjusts the readout circuit. FIG. 4 is a diagram showing adjustment contents of the readout circuit in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

まず、選択トランジスタTRS1A,TRS2A,TRSRAをオンし、選択トランジスタTRS1B,TRS2B,TRSRBをオフする。   First, the selection transistors TRS1A, TRS2A, and TRSRA are turned on, and the selection transistors TRS1B, TRS2B, and TRSRB are turned off.

次に、定電流源ISRの出力電流を初期値に設定する。より詳細には、ワード線WLAにたとえば5Vの電圧を供給したときに、参照用メモリセルMCRAがオンし、参照用メモリセルMCRAを通してたとえば10マイクロアンペア(図4の初期値)の初期電流が流れるように、参照用メモリセルMCRAの閾値電圧を調整する(ステップS1)。   Next, the output current of the constant current source ISR is set to an initial value. More specifically, when a voltage of, for example, 5V is supplied to the word line WLA, the reference memory cell MCRA is turned on, and an initial current of, for example, 10 microamperes (initial value in FIG. 4) flows through the reference memory cell MCRA. As described above, the threshold voltage of the reference memory cell MCRA is adjusted (step S1).

次に、スイッチSW1AおよびSW2Aをオンすることにより、定電流源IS1およびIS2の出力端子をそれぞれ外部パッドP1AおよびP2Aに接続する。また、スイッチSW1BおよびSW2Bをオンすることにより、センスアンプSA1およびSA2の出力端子をそれぞれ外部パッドP1BおよびP2Bに接続する(ステップS2)。   Next, by turning on the switches SW1A and SW2A, the output terminals of the constant current sources IS1 and IS2 are connected to the external pads P1A and P2A, respectively. Further, by turning on the switches SW1B and SW2B, the output terminals of the sense amplifiers SA1 and SA2 are connected to the external pads P1B and P2B, respectively (step S2).

また、スイッチSW1Cをオフすることにより、メモリセルMC1A,MC1Bおよび調整用メモリセルMCT1と定電流源IS1との接続を遮断する。また、スイッチSW2Cをオフすることにより、メモリセルMC2A,MC2Bおよび調整用メモリセルMCT2と定電流源IS2との接続を遮断する(ステップS3)。   Further, by turning off the switch SW1C, the connection between the memory cells MC1A and MC1B and the adjustment memory cell MCT1 and the constant current source IS1 is cut off. Further, by turning off the switch SW2C, the connection between the memory cells MC2A and MC2B and the adjustment memory cell MCT2 and the constant current source IS2 is cut off (step S3).

次に、外部パッドP1AおよびP2Aならびに外部パッドP1BおよびP2Bを図示しないテスタに接続し、定電流源IS1およびIS2からテスタへ電流を流す。このとき、テスタ側において定電流源IS1およびIS2の出力端子に接続される負荷の抵抗値を調整することにより、定電流源IS1およびIS2の出力電流を変化させる。   Next, the external pads P1A and P2A and the external pads P1B and P2B are connected to a tester (not shown), and a current flows from the constant current sources IS1 and IS2 to the tester. At this time, the output currents of the constant current sources IS1 and IS2 are changed by adjusting the resistance values of the loads connected to the output terminals of the constant current sources IS1 and IS2 on the tester side.

そして、テスタにおいてセンスアンプSA1およびSA2の出力信号RD1およびRD2を監視し、これらの出力信号の論理レベルが反転した時の定電流源IS1およびIS2
の出力電流値(以下、反転電流値とも称する。)をそれぞれ測定する(ステップS4)。
The tester monitors the output signals RD1 and RD2 of the sense amplifiers SA1 and SA2, and the constant current sources IS1 and IS2 when the logic levels of these output signals are inverted.
Output current values (hereinafter also referred to as inversion current values) are measured (step S4).

この測定された各反転電流値と、参照用メモリセルMCRAを通して流れる10マイクロアンペアとの差が、定電流源ISR、定電流源IS1およびIS2のばらつきに対応する。   The difference between each measured inversion current value and 10 microamperes flowing through the reference memory cell MCRA corresponds to variations in the constant current source ISR and the constant current sources IS1 and IS2.

たとえば、センスアンプSA1の出力信号の論理レベルが反転した時の定電流源IS1の出力電流が12マイクロアンペア(図4の初期値)である場合、定電流源ISRと定電流源IS1との出力電流のばらつきは+2マイクロアンペアである。また、センスアンプSA2の出力信号の論理レベルが反転した時の定電流源IS2の出力電流が8マイクロアンペア(図4の初期値)である場合、定電流源ISRと定電流源IS2との出力電流のばらつきは−2マイクロアンペアである。   For example, when the output current of the constant current source IS1 when the logic level of the output signal of the sense amplifier SA1 is inverted is 12 microamperes (the initial value in FIG. 4), the outputs of the constant current source ISR and the constant current source IS1 The variation in current is +2 microamperes. Further, when the output current of the constant current source IS2 when the logic level of the output signal of the sense amplifier SA2 is inverted is 8 microamperes (the initial value in FIG. 4), the outputs of the constant current source ISR and the constant current source IS2 The variation in current is -2 microamperes.

次に、定電流源ISR、定電流源IS1およびIS2から各メモリセルへの出力電流が、定電流源ISRの初期電流、定電流源IS1およびIS2の反転電流の中の最大値になるように設定する。上記の具体例の場合、定電流源IS1の出力端子に結合された調整用メモリセルMCT1の閾値電圧を、調整用ワード線WLTNにたとえば1Vの電圧が供給されたときに調整用メモリセルMCT1を通して0マイクロアンペア(図4の補正値)の電流が流れるように設定する。また、定電流源IS2の出力端子に結合された調整用メモリセルMCT2の閾値電圧を、調整用ワード線WLTNにたとえば1Vの電圧が供給されたときに調整用メモリセルMCT2を通して4マイクロアンペア(図4の補正値)の電流が流れるように設定する。また、定電流源ISRの出力端子に接続された調整用メモリセルMCTRの閾値電圧を、調整用ワード線WLTNにたとえば1Vの電圧が供給されたときに調整用メモリセルMCTRを通して2マイクロアンペア(図4の補正値)の電流が流れるように設定する(ステップS5)。   Next, the output current from the constant current source ISR and the constant current sources IS1 and IS2 to each memory cell becomes the maximum value among the initial current of the constant current source ISR and the inverted current of the constant current sources IS1 and IS2. Set. In the case of the above specific example, the threshold voltage of the adjustment memory cell MCT1 coupled to the output terminal of the constant current source IS1 is passed through the adjustment memory cell MCT1 when a voltage of, for example, 1 V is supplied to the adjustment word line WLTN. It is set so that a current of 0 microamperes (correction value in FIG. 4) flows. Further, the threshold voltage of the adjustment memory cell MCT2 coupled to the output terminal of the constant current source IS2 is set to 4 microamperes through the adjustment memory cell MCT2 when a voltage of, for example, 1 V is supplied to the adjustment word line WLTN (FIG. 4) (correction value 4). Further, the threshold voltage of the adjustment memory cell MCTR connected to the output terminal of the constant current source ISR is set to 2 microamperes (FIG. 2) through the adjustment memory cell MCTR when a voltage of, for example, 1 V is supplied to the adjustment word line WLTN. (A correction value of 4) is set to flow (step S5).

以上のような調整を行ない、データ読み出しならびにデータ書き込みおよびデータ消去のベリファイにおいて、調整用ワード線WLTNに調整時と同じ1Vの電圧を供給する。これにより、定電流源IS1からメモリセルMC1および調整用メモリセルMCT1へ流れる電流、定電流源IS2からメモリセルMC2および調整用メモリセルMCT2へ流れる電流、ならびに定電流源ISRから参照用メモリセルMCRおよび調整用メモリセルMCTRへ流れる電流をすべて12マイクロアンペア(図4の合計値)に設定することができる。したがって、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、各定電流源ISの特性ばらつきによる影響を防ぐことができる。   The adjustment as described above is performed, and the same 1 V voltage as that at the time of adjustment is supplied to the adjustment word line WLTN in verification of data reading, data writing and data erasing. Thus, the current flowing from the constant current source IS1 to the memory cell MC1 and the adjustment memory cell MCT1, the current flowing from the constant current source IS2 to the memory cell MC2 and the adjustment memory cell MCT2, and the reference memory cell MCR from the constant current source ISR. In addition, all the currents flowing through the adjustment memory cells MCTR can be set to 12 microamperes (the total value in FIG. 4). Therefore, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the influence due to the characteristic variation of each constant current source IS.

本発明の実施の形態に係る半導体装置では、読み出し回路における定電流源の特性ばらつきを補正するための調整用メモリセルMCTの数が少なくて済み、レイアウト面積の増大を抑制することができる。   In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the number of adjustment memory cells MCT for correcting the characteristic variation of the constant current source in the read circuit is small, and an increase in layout area can be suppressed.

また、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、メモリセルMCのコントロールゲートに接続されるワード線WLとは別に、調整用メモリセルMCTのコントロールゲートに接続される調整用ワード線WLTNを設ける。このような構成により、メモリセルMCのコントロールゲートに供給すべき電圧より低い電圧を調整用メモリセルMCTのコントロールゲートに供給することができる。すなわち、調整用メモリセルMCTの閾値電圧を低く設定しても所望の電流を定電流源ISから調整用メモリセルMCTを通して流すことができる。したがって、調整用メモリセルMCTの閾値電圧の設定時間を短縮することができる。   In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, an adjustment word line WLTN connected to the control gate of the adjustment memory cell MCT is provided separately from the word line WL connected to the control gate of the memory cell MC. . With such a configuration, a voltage lower than the voltage to be supplied to the control gate of the memory cell MC can be supplied to the control gate of the adjustment memory cell MCT. That is, even if the threshold voltage of the adjustment memory cell MCT is set low, a desired current can be passed from the constant current source IS through the adjustment memory cell MCT. Therefore, the setting time of the threshold voltage of the adjustment memory cell MCT can be shortened.

また、データ読み出しにおいては、閾値電圧のばらつきに対するマージンは比較的大きいが、データ書き込みおよびデータ消去においては、ベリファイによってメモリセルの閾
値電圧を所定値に合わせる調整を行なうことから、閾値電圧のばらつきに対するマージンは小さい。そして、フラッシュメモリでは、各メモリセルは一括書き込みまたは一括消去されるため、各定電流源の特性ばらつきにより、各メモリセルの閾値電圧がばらつき、メモリセルの過消去が生じる場合がある。
In data reading, a margin for variation in threshold voltage is relatively large. However, in data writing and data erasing, the threshold voltage of the memory cell is adjusted to a predetermined value by verification, so The margin is small. In the flash memory, since each memory cell is collectively written or erased, the threshold voltage of each memory cell varies due to variation in characteristics of each constant current source, and the memory cell may be overerased.

しかしながら、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、上記のように定電流源IS1,IS2からメモリセルMCおよび調整用メモリセルMCTへ流れる電流、ならびに定電流源ISRから参照用メモリセルMCRおよび調整用メモリセルMCTへ流れる電流を等しく設定することができる。これにより、各メモリセルの閾値電圧のばらつきを防ぎ、メモリセルの過消去を防ぐことができる。   However, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the current flowing from the constant current sources IS1 and IS2 to the memory cell MC and the adjustment memory cell MCT as described above, and the reference memory cell MCR from the constant current source ISR and The current flowing through the adjustment memory cell MCT can be set equal. Thereby, variation in threshold voltage of each memory cell can be prevented, and over-erasure of the memory cell can be prevented.

なお、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、定電流源ISRの出力端子に参照用メモリセルMCRが結合される構成であるとしたが、これに限定するものではなく、たとえば、可変抵抗素子であってもよい。しかしながら、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、メモリセルMCと同じ構造を有する参照用メモリセルMCRを用いることにより、ゲート電圧対ドレイン電流特性が同じになるため、メモリセルの記憶データの読み出しマージンの減少を防ぎ、ノイズ耐性を向上させることができる。   In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the reference memory cell MCR is coupled to the output terminal of the constant current source ISR. However, the present invention is not limited to this. It may be an element. However, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, by using the reference memory cell MCR having the same structure as the memory cell MC, the gate voltage vs. drain current characteristic becomes the same. The read margin can be prevented from being reduced and the noise resistance can be improved.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置における読み出し回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the read-out circuit in the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置が読み出し回路の調整を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。6 is a flowchart defining an operation procedure when the semiconductor device according to the embodiment of the present invention adjusts a read circuit. 本発明の実施の形態に係る半導体装置における読み出し回路の調整内容を示す図である。It is a figure which shows the adjustment content of the read-out circuit in the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 メモリアレイ、2 Xデコーダ、3 Yデコーダ、4 センス回路(読み出し回路)、5 コマンドデコーダ、6 メモリコントローラ、7 アドレスラッチ&コマンドジェネレータ、8 アドレスデコーダ、9 データバッファ、10 ラッチ回路、101 半導体装置、SA1,SA2 センスアンプ、IS1,IS2,ISR 定電流源、MC1A,MC1B,MC2A,MC2B メモリセル、MCRA,MCRB 参照用メモリセル、MCT1,MCT2,MCTR 調整用メモリセル、SW1A,SW1B,SW1C,SW2A,SW2B,SW2C スイッチ、TRS1A,TRS1B,TRS2A,TRS2B 選択トランジスタ、P1A,P1B,P2A,P2B 外部パッド、WLA,WLB ワード線、WLTN 調整用ワード線、BL ビット線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Memory array, 2 X decoder, 3 Y decoder, 4 Sense circuit (read circuit), 5 Command decoder, 6 Memory controller, 7 Address latch & command generator, 8 Address decoder, 9 Data buffer, 10 Latch circuit, 101 Semiconductor device , SA1, SA2 sense amplifier, IS1, IS2, ISR constant current source, MC1A, MC1B, MC2A, MC2B memory cell, MCRA, MCRB reference memory cell, MCT1, MCT2, MCTR adjustment memory cell, SW1A, SW1B, SW1C, SW2A, SW2B, SW2C switch, TRS1A, TRS1B, TRS2A, TRS2B selection transistor, P1A, P1B, P2A, P2B external pad, WLA, WLB word line, WLTN adjustment word , BL bit line.

Claims (7)

複数の第1の定電流源と、
前記第1の定電流源に対応して設けられ、対応の前記第1の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能であり、閾値電圧に基づいてデータを記憶する複数のメモリセルと、
第2の定電流源と、
前記第2の定電流源の出力端子に結合された可変抵抗素子と、
前記第1の定電流源に対応して設けられ、対応の前記第1の定電流源の前記出力端子の電位と前記第2の定電流源の前記出力端子の電位とを比較し、前記比較結果を示す信号を出力する複数のセンスアンプと、
前記第1の定電流源に対応して設けられ、対応の前記第1の定電流源の前記出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な複数の第1の調整用メモリセルと、
前記第2の定電流源の前記出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な第2の調整用メモリセルとを備え
前記第2の定電流源の出力電流が所定値になるように前記可変抵抗素子の抵抗値が調整され、
各前記センスアンプから出力される前記比較結果を示す信号の論理レベルが反転する各前記第1の定電流源の出力電流値が測定され、
各前記第1の定電流源から対応の前記メモリセルおよび対応の前記第1の調整用メモリセルへ流れる電流と、前記第2の定電流源から前記可変抵抗素子および前記第2の調整用メモリセルへ流れる電流とが、前記所定値および前記測定された各前記第1の定電流源の出力電流値の最大値になるように、各前記第1の調整用メモリセルおよび前記第2の調整用メモリセルの閾値電圧が調整される、半導体装置。
A plurality of first constant current sources;
A conductive electrode provided corresponding to the first constant current source and coupled to an output terminal of the corresponding first constant current source, the threshold voltage being changeable; and data based on the threshold voltage A plurality of memory cells for storing
A second constant current source;
A variable resistance element coupled to the output terminal of the second constant current source;
Comparing the potential of the output terminal of the corresponding first constant current source with the potential of the output terminal of the second constant current source provided corresponding to the first constant current source, the comparison A plurality of sense amplifiers for outputting a signal indicating the result;
A plurality of first adjustments which are provided corresponding to the first constant current sources and have conduction electrodes coupled to the output terminals of the corresponding first constant current sources, and whose threshold voltage can be changed. A memory cell;
A second adjustment memory cell having a conduction electrode coupled to the output terminal of the second constant current source and capable of changing a threshold voltage ;
The resistance value of the variable resistance element is adjusted so that the output current of the second constant current source becomes a predetermined value,
An output current value of each of the first constant current sources at which the logic level of the signal indicating the comparison result output from each of the sense amplifiers is inverted is measured,
Current flowing from each of the first constant current sources to the corresponding memory cell and the corresponding first adjustment memory cell, and from the second constant current source to the variable resistance element and the second adjustment memory The first adjustment memory cell and the second adjustment so that the current flowing to the cell becomes the predetermined value and the measured maximum value of the output current value of each of the first constant current sources. A semiconductor device in which the threshold voltage of a memory cell is adjusted .
前記半導体装置は、さらに、
前記第1の調整用メモリセルの制御電極および前記第2の調整用メモリセルの制御電極に結合された第1のワード線を備える請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a first word line coupled to a control electrode of the first adjustment memory cell and a control electrode of the second adjustment memory cell.
前記可変抵抗素子は、閾値電圧が変更可能な参照用メモリセルであり、
前記半導体装置は、さらに、
前記メモリセルの制御電極および前記参照用メモリセルの制御電極に結合された第2のワード線を備える請求項2に記載の半導体装置。
The variable resistance element is a reference memory cell whose threshold voltage can be changed,
The semiconductor device further includes:
3. The semiconductor device according to claim 2, further comprising a second word line coupled to the control electrode of the memory cell and the control electrode of the reference memory cell.
前記メモリセル、前記参照用メモリセル、前記第1の調整用メモリセルおよび前記第2の調整用メモリセルは、同一構造を有する請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the memory cell, the reference memory cell, the first adjustment memory cell, and the second adjustment memory cell have the same structure. 前記メモリセル、前記第1の調整用メモリセルおよび前記第2の調整用メモリセルは、同一構造を有する請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the memory cell, the first adjustment memory cell, and the second adjustment memory cell have the same structure. 前記複数のメモリセルは、行列状に配置され、
前記第1の定電流源は、前記メモリセル列に対応して設けられ、対応の各前記メモリセルの導通電極に結合された前記出力端子を有し、
前記半導体装置は、さらに、
前記メモリセルに対応して設けられ、対応の前記メモリセルの前記導通電極と前記第1の定電流源の前記出力端子および前記センスアンプとの間に接続された複数の選択トランジスタを備える請求項1に記載の半導体装置。
The plurality of memory cells are arranged in a matrix,
The first constant current source is provided corresponding to the memory cell column and has the output terminal coupled to a conduction electrode of each corresponding memory cell;
The semiconductor device further includes:
A plurality of selection transistors are provided corresponding to the memory cells and connected between the conduction electrodes of the corresponding memory cells, the output terminals of the first constant current sources, and the sense amplifiers. 2. The semiconductor device according to 1.
複数の第1の定電流源と、前記第1の定電流源に対応して設けられ、対応の前記第1の定電流源の出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能であり、閾値電圧に基づいてデータを記憶する複数のメモリセルと、第2の定電流源と、前記第2の定電流源の出力端子に結合された可変抵抗素子と、前記第1の定電流源に対応して設けられ、対応の前記第1の定電流源の前記出力端子の電位と前記第2の定電流源の前記出力端子の電位とを比較し、前記比較結果を示す信号を出力する複数のセンスアンプと、前記第1の定電流源に対応して設けられ、対応の前記第1の定電流源の前記出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な複数の第1の調整用メモリセルと、前記第2の定電流源の前記出力端子に結合された導通電極を有し、閾値電圧が変更可能な第2の調整用メモリセルとを備える半導体装置の調整方法であって、
前記第2の定電流源の出力電流が所定値になるように前記可変抵抗素子の抵抗値を調整するステップと、
各前記センスアンプから出力される前記比較結果を示す信号の論理レベルが反転する各前記第1の定電流源の出力電流値を測定するステップと、
各前記第1の定電流源から対応の前記メモリセルおよび対応の前記第1の調整用メモリセルへ流れる電流と、前記第2の定電流源から前記可変抵抗素子および前記第2の調整用メモリセルへ流れる電流とが、前記所定値および前記測定された各前記第1の定電流源の出力電流値の最大値になるように各前記第1の調整用メモリセルおよび前記第2の調整用メモリセルの閾値電圧を調整するステップとを含む半導体装置の調整方法。
A plurality of first constant current sources, and a conduction electrode provided corresponding to the first constant current source and coupled to an output terminal of the corresponding first constant current source, and the threshold voltage is changed A plurality of memory cells that store data based on a threshold voltage; a second constant current source; a variable resistance element coupled to an output terminal of the second constant current source; A signal provided corresponding to a constant current source, comparing the potential of the output terminal of the corresponding first constant current source with the potential of the output terminal of the second constant current source, and indicating the comparison result A plurality of sense amplifiers, and a conduction electrode provided corresponding to the first constant current source and coupled to the output terminal of the corresponding first constant current source, and the threshold voltage is changed A plurality of possible first adjustment memory cells and coupled to the output terminal of the second constant current source Has a through electrode, a method of adjusting a semiconductor device and a second adjustment memory cell threshold voltage is changeable,
Adjusting a resistance value of the variable resistance element so that an output current of the second constant current source becomes a predetermined value;
Measuring an output current value of each of the first constant current sources in which a logic level of a signal indicating the comparison result output from each of the sense amplifiers is inverted;
Current flowing from each of the first constant current sources to the corresponding memory cell and the corresponding first adjustment memory cell, and from the second constant current source to the variable resistance element and the second adjustment memory The first adjustment memory cell and the second adjustment so that the current flowing to the cell becomes the predetermined value and the measured maximum value of the output current value of each of the first constant current sources. Adjusting the threshold voltage of the memory cell for a semiconductor device.
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