JPH02310900A - 不揮発性記憶装置 - Google Patents

不揮発性記憶装置

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JPH02310900A
JPH02310900A JP1131386A JP13138689A JPH02310900A JP H02310900 A JPH02310900 A JP H02310900A JP 1131386 A JP1131386 A JP 1131386A JP 13138689 A JP13138689 A JP 13138689A JP H02310900 A JPH02310900 A JP H02310900A
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JP
Japan
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word line
dummy word
disturb test
write
semiconductor memory
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JP1131386A
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English (en)
Inventor
Masaru Watanabe
優 渡辺
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、不揮発性記憶装置に関するもので、例えば
、コントロールゲートとフローティングゲートとを備え
たスタックドゲート構造の不揮発性半導体記憶素子をメ
モリセル゛とするE’PROM(イレーザブル&プログ
ラマブル゛・′す−ド・1ンリー・メモリ)のディスタ
ーブテストに利用して有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
フローティングゲートとコントロールゲートとを備えた
スタックドゲート構造の不揮発性半導体素子をメモリセ
ルとするEPROMの例として、例えばオーム社昭和6
0年12月25日発行rマイクロコンピュータハンドブ
ックJI264〜頁266がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記EPROMの書き込みは、約12Vのような比較的
高い電圧にされた書込み用高電圧vppを用いて、記憶
素子のコントロールゲートとドレインとに高電圧を印加
して飽和チャンネル電流を流し、ドレイン近傍のピンチ
オフ領域での高電界により加速された電子、いわゆるホ
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
とにより行われる。
このようなメモリセルのテスティングの1つとして、デ
ィスターブテストがある。これは、データ線に高電圧を
かけ、1つのワード線を選択状態にして書き込み動作を
行わせるものである。上記の書き込み動作の後に、非選
択状態にあったワード線に結合されるメモリセルの記憶
情報を読み出して、その記憶保持動作をチェックするも
のである。すなわち、非選択のメモリセルにおける上記
フローティングゲートに取り込まれた電荷が失われない
ことをチェックするものである。
上記のように従来のデータ線に関するディスク−ブチス
トでは、メモリアレイのメモリセルに対して書き込み動
作を行わせるものである。このため、選択されるワード
線に結合されるメモリセルは、その他の非選択ワード線
に接続されているメモリセルに比較して大きなダメージ
が与えられ、信顛度を低下させる原因になるものである
この発明の目的は【ディスターブテストによる信親性の
低下を防止した不運発性記憶装置を提供することにある
この発明の他の目的は、ディスターブテストの時間の短
縮化を図った不揮発性記憶装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、情報記憶を行うメモリアレイの他にデータ線
との交点に上記同様な不揮発性半導体記憶素子又は高耐
圧化した抵抗素子として作用する、MOSFETが接続
されたダミーワード線を設け、ディスターブテストモー
ドのとき上記ダミーワード線を選択状態にして、不揮発
性記憶素子に対して書き込み動作又は抵抗素子として作
用するMOSFETに書き込み電流と等価な電流を流す
ようにする。
〔作 用〕
上記した手段によれば、メモリアレイのワード不揮発性
半導体記憶素子に対してダメージを与えることなく、デ
ィスターブテストを実施することができる。
〔実施例〕
第1図には、この発明に係るEPROMの一実施例の要
部回路図が示されている。同図の各回路素子は、公知の
半導体集積回路の製造技術によって、特に制限されない
が、単結晶シリコンのような1つの半導体基板上におい
て形成される。
この実施例のEFROMは、特に制限されないが、8つ
のデータ入出力端子を持つようにされ、8ビツト構成の
データの書き込み及び読み出しが可能のようにされる。
EPROMは、+5ボルトのような電!電圧と、十数ボ
ルトのような高いレベルの書き込み電圧vppとによっ
て動作される。
EPR,OMは、通常雫読−み出し動作において+5V
のような電源電圧vccによって動作される。
EFROMは、特に制限されないが、2アドース入力端
子を介して供給される外部アドレス信号、及び制御端子
GE、OE、、PGM、DTを介して供給されるチップ
イネーブル信号、出力イネーブ小信号、プログラム信号
、ディスターブテスト信号によってその動作が制御され
る。
この実施例では、上記のように8ビツト構成のデータ書
き込み/読み出しを行うため、8組のメモリアレイM−
ARYとデータ人力/出力回路が設けられるが同図では
、そのうちの1つのメモリアレイM−ARYと、データ
入力回路DIB及びデータ出力回路DOBが代表として
例示的に示されている。
メモリアレイM−ARYは、代表として例示的に示され
ているコントロールゲートとフローティングゲートとを
備えたスタックドゲート構造からなり、Nチャンネル型
チャンネル注入構造の不揮発性半導体記憶素子(以下、
単にスタックドゲートトランジスタ又はメモリセルとい
う)QlないLQ6と、’7−)’mW1.W2及びデ
ータ線DI。
D2〜Dnとから構成されている。上記メモリアレイM
−ARYにおいて、同じ行に配置されたスタックドゲー
トトランジスタQl〜Q3 (Q4〜Q6)のコントロ
ールゲートは、それぞれ対応するワードvAW1.W2
に接続され、同じ列に配置されたスタックドゲートトラ
ンジスタQ1.Q4、Q2.Q5及びQ3.Q6のドレ
インは、それぞれ対応するデータ線D1〜Dnに接続さ
れている。
上記スタックドゲートトランジスタQ1〜Q6の共通ソ
ースgcsは、回路の接地電位点に結合される。
この実施例のEPROMは、図示しない外部端子を介し
て供給されるX、Yアドレス信号を受けるアドレスバッ
ファXAI)B、YADBを含む。
アドレスバッファXADB、YADBによって形成され
た相補アドレス信号は、アドレスデコーダXDCR,Y
DCRに供給される。同図においては、上記Xアドレス
バッファXADHとXアドレスデ・コーグXDCRを合
わせて回路ブロックXADB −DCRとして示し、上
記YアドレスバッファYADBとYアドレスデコーダY
DCRを合わせて回路ブロックYADB −DCRとし
て示している。
特に制限されないが、上記アドレスバッファXADBと
YADBは、制御回路C0NTによって形成されるチッ
プ選択信号ceによって活性化されることによって、外
部端子からのアドレス信号を取り込み、外部端子から供
給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号と逆相
のアドレス信号とからなる相補アドレス信号を形成する
XアドレスデコーダXDCRは、それに供給される相補
アドレス信号に従い、メモリアレイM−ARY (図示
しない他のメモリアレイに対しても同様)のワード線に
供給されるべき選択信号を形成する。Xアドレスデコー
ダXDCRは、特に制限されないが、+5yの電源電圧
によって動作される。それ故に、ロウアドレスデコーダ
XDCRは、5ボルト系の選択信号を形成する。これに
対して、メモリアレイM−ARYによって必要とされる
選択信号のレベルは、読み出し動作において、例えばは
ゾ5vのハイレベルとはh/ OVのロウレベルであり
、書き込み動作の時においてほり書き込みt圧Vppレ
ベルのハイレベルとはゾOvのロウレベルである。Xア
ドレスデコーダXDCRから出力される5v系の選択信
号に応答してメモリアレイM−ARYのワード線をそれ
ぞれ必要とされるレベルにさせるために、Xアドレスデ
コーダXDCRは、その出力部に後述するようなレベル
変換回路が設けられる。
メモリアレイM−ARYに対して共通データ線CDが設
けられている。メモリアレイM−ARYのデータ線とそ
のメモリアレイに対応される共通データ線CDとの間に
は、カラムスイッチ回路を構成するMO5FETQ7〜
Q9が設けられている。
YアドレスデコーダYDCRは、それに供給される相補
アドレス信号に従い、メモリアレイM−ARYのデータ
線を選択するための選択信号を形成する。Yアドレスデ
コーダYDCRは、XアドレスデコーダXDCRと同様
に5v系の電源電圧によって動作される。Yア・ドレス
デコーダYDCRから出力される選択信号は、カラムス
イッチ回路の制御のために利用される。ここで、カラム
スイッチ回路は、書き込み動作において、データ入力回
路DIBにより形成される書き込み電圧レベルの書き込
み信号を伝送できる能力が必要とされる。上記書き込み
動作において、カラムスイッチMO3FETを十分にオ
ン/オフさせることができるようにするため、Yアドレ
スデコーダYDCRの出力部には、後述するようなレベ
ル変換回路が設けられる。
上記共通データ線CDは、外部端子I10から入力され
る書き込み信号を受けるデータ入力回路DIBの出力端
子に結合されている。データ入力回路DIBにおける出
力回路は、書き込み用高電圧Vppに結合されたディプ
レッシッン型負荷MO3FETQIOと、書き込み信号
を受ける入力回路WAの出力信号によりスイッチ制御さ
れるMO3FETQIIとの直列回路から構成される。
この出力回路は、読み出し動作のとき、MO3FETQ
IIがオフ状態にされることによって、出力がハイイン
ピーダンス状態になる。
データ出力回路DOBの入力端子は、共通データ線CD
に結合される。データ出力回路DOBの入力部には、書
き込み動作のときにオフ状態になって高電圧の入力を禁
止するスイッチMOSFETQ12が設けられる。この
スイッチMO3FETQ12は、制御信号oeによりス
イッチ制御される。データ出力回路DOBは、センスア
ンプと、その出力を受ける出カバソファから構成される
センスアンプは、特に制限されないが、共通データ線C
Dにバイアス電流を供給するためのバイアス回路を持つ
。バイアス回路は、制御回路C0NTから供給される上
記制御信号Oeによって動作状態にされ、その動作状態
においてバイアス電流を出力する。バイアス回路は、適
当なレベル検出機能を持つようにされる。これによって
、データ出力回路DOBの入力レベルが所定電位以下の
時にバイアス電流が形成され、入力レベルが所定電位に
達するとバイアス電流が実質的にOになるようにされる
選択されたメモリセルは、予めそれに書き込まれたデー
タに従って読み出し時のワード線選択レベルに対して高
いしきい値電圧か又は低いしきい値電圧を持つ。
メモリアレイM−ARY内の選択されたメモリセルが高
いしきい値電圧(“0”)をもっている場合、共通デー
タ線CDと回路の接地点との間に直流電流通路が形成さ
れない、この場合、共通データ線CDは、センスアンプ
からの電流供給によって比較的ハイレベルにされる。セ
ンスアンプにおけるバイアス回路からのバイアス電流の
供給は、共通データ線CDが所定電位に達すると実質的
に停止される。それ故に、共通データ線のハイレベルは
、比較的低い電位に制限される。
これに対して、メモリアレイM−ARY内の選択された
メモリセルが低いしきい値電圧をもっている場合、共通
データ線CDと回路の接地点との間にカラムスイッチM
O5FET、データ線、選択されたメモリセル及びMO
3FETQI Oを介する直流電流経路が形成される。
それ故に、共通データ線CDは、バイアス回路から供給
されるバイアス電流にかかわらずにロウレベルにされる
このようなバイアス回路による共通データ線CDのハイ
レベルとロウレベルとの振幅制限は、次の利点をもたら
す、すなわち、共通データ線CD等に信号変化速度を制
限する浮遊容量等の容量が存在するにかかわらずに、読
み出しの高速化を図ることができる。言い換えると、複
数のメモリセルからのデータを次々に読み出すような場
合において共通データ線CDの一方のレベルが他方のレ
ベルへ変化させられるまでの時間を短くすることができ
る。
データ出力回路DOBにおける出カバソファは、その動
作が読み出し制御信号06によって制御されるように構
成される。出カバソファは、制御信号OSがはsa 5
 ’%Jのようなハイレベルなら、センスアンプから供
給される信号と対応するレベルのデータ信号を外部端子
I10に出力する。これに対し、出カバソファは、制御
信号oeがはソOvのロウレベルなら、高出力インピー
ダンス状態となるようにされる。これによって、出カバ
ソファは、書き込み動作時にデータ入出力端子I10に
供給される書き込みデータ信号のレベルを制限し−ない
ようにされる。
この実施例では、特に制限されないが、ディスターブテ
ストの時間短縮化のために、YアドレスデコーダYDC
Rは、データ線ディスターブテスト信号DDTにより、
全データ線選択信号を形成する。これにより、カラムス
イッチMO5FETQ7〜Q9等が同時オン状態になっ
て各データ線D1〜Dnを共通データ線CDに結合させ
る。これにより、全データ線D1〜Dnには、データ入
力回路DIBにより形成された書き込み高電圧が供給さ
れる。
これに対応して全ワード線W1、W2等はXアドレスデ
コーダXDCRにより非選択状態にされる。このように
すると、全データ線D1〜Dnの電位が高くなりすぎる
ため、言い換えるならば、通常の書き込み動作モードと
同じ条件にするためにダミーセルQDIないしQD3が
設けられる。
ダミーセルQDIないしQD3は、メモリアレイM−A
RYに形成される上記メモリセルQ1等と同じ構造とさ
れ、そのコントロールゲートはダミーワード線DWに結
合され、そのドレインは対応するデータ線DIないしD
nに接続され、ソースは回路の接地電位に接続される。
上記ディスターブテストのとき、メモリアレイM−AR
Yのワード線に代わってダミーワード線DWが選択状態
にされる。これにより、データ線D1〜Dnの電位は、
上記ダミーセルCDIないしQD3への書き込み動作に
従った電圧になり、通常の書き込み動作とはり同じ電位
にすることができる。すなわち、ダミーのトランジスタ
QDIないしQD3等には、データ入力回路DIBから
供給される高電圧がカラムスイッチMO3FETQ7〜
Q9、全データ線を介して印加され、それに対応した書
き込み電流が流れる。これらのダミーのトランジスタQ
D工ないしQD3等における書き込み状態でのドレイン
電圧は、上記高電圧V91)が約12Vのような高電圧
にも係わらずダミーMO3FETと上記高電圧を供給す
る経路における分布抵抗や負荷MOSFETQIO等の
コンダクタンス比に対応して約9v程度の比較的低い電
位になり、メモリアレイM−ARYにおけるスタックド
ゲートトランジスタのドレイン、ソース間でパンチスル
ーが生じることを防止できる。また、メモリアレイM−
ARYのメモリセルは非選択状態にあるため、特定のワ
ード線に結合されたメモリセルに対してディスク−ブチ
ストによるダメージが与えられることがないから高信鯨
性を得ることができる。
ディスク−ブチスト時間は、I10当たりのデータ線の
数がn本ある場合、°単位の書き込み時間をTとすると
、(n−1)XTに設定される。すなわち、データ線デ
ィスターブテストは、全データ線の書き込みを行っても
、フローティングゲートに蓄積された情報が変化しない
ことを保証するためのものであるから上記のテスト時間
を必要とする0例えば、データ線が1024本からなり
、Iloが8本であると、単位の書き込み時間を1鮎と
すると、本来上記の関係から127勘を要するが、この
実施例のような一括デイスタープテストの採用によって
、原理的には1mによりデータ線のディスターブテスト
を終了させることができる。
制御回路C0NTは、電源電圧Vccによって動作状態
にされ、外部端子から供給される書き込み高電圧Vl)
l)、チップイネーブル信号CE、出カイネーブル信号
OB、プログラム信号PGM、ディスターブテスト信号
DTに応じて前記説明した書き込み/読み出し動作用の
各種信号やディスターブテスト用の各種の制御信号を形
成する。
第2図には、この発明に係るEFROMの他の一実施例
の要部回路図が示されている。
この実施例では、データ線ディスターブテストのとき、
データ線D1〜Dnに与えられる書き込み高電圧を形成
するダミー回路として、前記のようなダミーセルに代え
て、高耐圧のスイッチMO3FETQDIないしQD3
等が用いられる。このスイッチMO3FETCDIない
しQD3は、そのゲートがダミーワード線に接続され、
そのドレインが対応するデータ線り工ないしDnに接続
され、ソースは接地電位に接続される。
この実施例では、データ線ディスターブテストのとき、
ダミーワード線を選択状態にしてMO3FETQDIな
いしQD3をオン状態にさせる。
このときのMO3FETQD1ないしQD3は、比較的
大きな抵抗値を持つようにされる。すなわち、上記抵抗
値としては、前記と同様にドレイ°ン電圧(データmD
1ないしDn)の電位が約9v程度になるように設定さ
れる。このような高耐圧スィッチMO3FETを用いて
も、上記同様なディスターブテストを実施することがで
きる。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (1)情報記憶を行うメモリアレイの他にデータ線との
交点に上記同様な不揮発性半導体記憶素子又は高耐圧化
した抵抗素子として作用するMOSFETが接続された
ダミーワード線を設け、ディスターブテストモードのと
き上記ダミーワード線を選択状態にして、不揮発性記憶
素子に対して書き込み動作又は抵抗素子として作用する
MOS F ETに書き込み電流と等価な電流を流すよ
うにすることによって、メモリアレイのワード線は全て
非選択にできるから、そこれ形成される特定の不揮発性
半導体記憶素子に対してダメージを与えることなく、デ
ィスターブテストを実施することができるという効果が
得られる。
(2)全カラムスイッチをオン状態にすることによって
、データ線の一括デイスタープテストを実現でき、テス
ト時間の短縮化が可能になるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、同時選択状態
にされるデータ線の数は、全データ線を同時選択状態に
するもの他、メモリアレイM−ARYを適当なブロック
に分割して、ブロック毎の複数のデータ線を同時選択状
態にして、前記のようにプ・ロック毎の一括データ線の
ディスターブテストを行うようにするもの、あるいは通
常の書き込みモードと同様にアドレス情報に従ってスイ
ッチ制御するものであってもよい。上記のようにデータ
線又はワード線を全非選択又は全選択とするデコーダの
構成は、種々の実施形態を採ることができるものである
EFROMのディスターブテストのときの制御信号は、
Yアドレスが実質的に無効にされるため、Xアドレス信
号を通常のレベルより高いレベルにすることによって形
成してもよい、同様にワード線の一括テイスタープテス
トのときには、Xアドレス信号を利用して上記同様の動
作を行うものとしてもよい、あるいは、上記制御信号D
Tと既存の制御信号との組み合わせ等により形成するも
のであってもよい。
以上の説明では主として本願発明者によってなされた発
明をその背景となった技術分野であるEPROMに適用
した場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、コントロールゲートとフローティングゲートと
を備え、フローティングゲートに電荷を取り込むことに
より記憶動作を行う、例えばFLTOX (フローティ
ングゲート・トンネルオキサイド)型、MNOS (メ
タタル・ナイトライド・オキサイド・セミコンダクタ)
型、FLASH型のような記憶素子を用いて電気的な消
去を行うことができるEEPROM等の半導体記憶装置
等にも広く利用でき、これらのROMは1チツプのマイ
クロコンピュータ等のような半導体集積回路装置に内蔵
されるものであってもよい。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、情報記憶を行うメモリアレイの他にデータ
線との交点に上記同様な不揮発性半導体記憶素子又は高
耐圧化した抵抗素子として作用するMOSFETが接続
されたダミーワード線を設け、ディスターブテストモー
ドのとき上記ダミーワード線を選択状態にして、不揮発
性記憶素子に対して書き込み動作又は抵抗素子として作
用するMOSFETに書き込み電流と等価な電流を流す
ようにすることによって、メモリアレイのワード線は全
て非選択にできるから、そこに形成される特定の不揮発
性半導体記憶素子に対してダメージを与えることなく、
ディスターブテストを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が適用されたEFROMの一実施例
を示す回路図、 第2図は、この発明が適用されたEFROMの他の一実
施例を示す回路図である。 XADB −DCR・・Xアドレスバッファ・デコーダ
、Wl、W2・・ワード線、DW・・ダミーワード線、
D1〜Dn・・データ線、CD・・共通データ線、Q1
〜Q6・・メモリセル、QDl −QD 3・・ダミー
セル(高耐圧MO5FET) 、YADB −DCR・
・Yアドレスバッファ・デコーダ、M−ARY・・メモ
リアレイ、D。 B・・データ出力回路、DIB・・データ入力回路、W
A・・データ入力回路、C0NT・・制御回路 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ワード線とデータ線との交点にコントロールゲート
    とフローティングゲートとを有する不揮発性半導体記憶
    素子がマトリックス状に配置されてなるメモリアレイと
    、上記データ線との交点に上記同様な不揮発性半導体記
    憶素子が設けられたダミーワード線とを備え、データ線
    のディスターブテストモードのとき、上記ダミーワード
    線に設けられた不揮発性記憶素子に対して書き込み動作
    を行うようにしたことを特徴とする不揮発性記憶装置。 2、ワード線とデータ線との交点にコントロールゲート
    とフローティングゲートとを有する不揮発性半導体記憶
    素子がマトリックス状に配置されてなるメモリアレイと
    、上記データ線との交点に高耐圧化され、不揮発性記憶
    素子と同様なコンダクタンスを持つ抵抗素子として作用
    するMOSFETが設けられたダミーワード線とを備え
    、ディスターブテストモードのとき、上記ダミーワード
    線を選択状態にしてそれに設けられたMOSFETに書
    き込み電流と等価な電流が流れるようにしたことを特徴
    とする不揮発性記憶装置。 3、上記ディスターブテストモードのとき、ダミーワー
    ド線に設けられた全ての不揮発性半導体記憶装置に書き
    込み動作い又はMOSFETに書き込み電流と等価な電
    流を流して一括ディスターブテストを行うものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の不揮発性記
    憶装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6504744B2 (en) 2000-06-09 2003-01-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device with memory test circuit

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US6504744B2 (en) 2000-06-09 2003-01-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device with memory test circuit
KR100398841B1 (ko) * 2000-06-09 2003-09-19 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 메모리를 테스트하는 회로를 구비한 반도체 기억 장치

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