JPH0334198A - 書き換え可能な不揮発性メモリ - Google Patents

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】 〔発明の概要〕 データが経年変化に耐え得るようにした書き換え可能な
不揮発性メモリに関し、 経年変化で闇値が多少低下しても正しく書き込みデータ
を読み出せるようにすることを目的とし、データ読み出
し時に選択したワード線の電圧を、メモリ電源電圧の変
動範囲の最大値より低い電圧にクランプする回路を設け
た構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、データが経年変化に耐え得るようにした書き
換え可能な不揮発性メモリに関する。

書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＦＲＯＭ）において
は、書き込まれたデータが年単位の経年変化に耐える性
能が必要とされる。

〔従来の技術〕

フローティングゲート（ＦＣ）を持つＥＰＲＯＭでは、
該ＦＣに電荷を注入、蓄積する／しないでデータ１．０
の書き込みを行なう。ＦＣ上の電荷の有無はＥＦＲＯＭ
　　）ランジスタの闇値の大、小となって現われ、従っ
て電圧を加えたとき流れる電流の大、小でセル記憶デー
タの１．　０を読み出すことができる。

１！ＦＲＯＭの概要を第５図で説明すると、Ｍ　ｒ　＋
　””　Ｍ□は一行ｎ列に配列されたメモリセル、ＷＬ
、〜ＷＬ、はワード線、ＢＬ、〜ＢＬｎはビット線であ
る。ＣＧ、〜ＣＧ、％はコラムゲートで、コラムデコー
ダの出力によりオン、オフされ、ビット線選択を行なう
。ＲＤ、〜ＲＤ１・・・・・・ＲＤＩＩはローデコーグ
で、アドレスビットＡ　ｏ、　Ａ　＋　、・・・・・・
を受けてワード線選択を行なう。ローデコーダＲＤ、、
ＲＤ、。

・・・・・・の構成は皆同じで、ＲＤ、に示すようにＣ
ＭＯＳインバータを構成するｐチャネルＭＯＳトランジ
スタＱ１とｎチャネルＭＯ３ｌ−ランジスタＱ２、論理
ゲートと負荷を構成するｎチャネルトランジスタＱ３１
Ｑ４１・・・・・・を備える。アドレスビットＡ０゜Ａ
　１１・・・・・・（詳しくはへ〇かＡｏ、Ａ＋かλ１
、・・・・・・）の全部がＨ（ハイ）であるとトランジ
スタＱ４１Ｑ　ｓ　＋・・・・・・はオン、従ってこの
論理ゲートの出力はＬＳＣＭＯＳインバータＱ、、Ｑ、
の出力はＨ（ハイ）となり、ワード線ＷＬ、を選択する
。ＲＤ　２等についても同様である。

ワード線の一つ例えばＷＬ、が選択されてＨレベルにな
ると、残りのワード線Ｗ　Ｌ　！　、・・・・・・非選
択、Ｌレベルであり、そして選択ワード線ＷＬ、に連な
る（コントロールゲートＣＧがワード線ＷＬＩと一体で
ある）メモリセルＭＣ０〜ＭＣ０のうち、書き込みで閾
値の高くなったものはオフ、非書き込みで闇値の低いも
のはオンになる。非選択ワード線に連なるメモリセルは
全てオフである。従ってコラムデコーダの出力でコラム
ゲート例えばＣＧｔが選択されると５Ａ−ＣＧ、−ＢＬ
、−ＭＣ１１の経路ができ、メモリセルＭ　Ｃ＋　＋が
非書き込み（例えばデータ“１°°書き込み）でオンな
らこの経路に電流が流れ、メモリセルＭ　Ｃｒ　ｔが書
き込み（例えばデータ“０゛書き込み）でオフならこの
経路に電流が流れず、センスアンプＳＡはこれを検出し
てセル読出しデ・−タＤｏｕｔを出力する。他のメモリ
セルの読出しもこれに準する。

〔発明が解決しようとする課題〕

書き込みで、フローティングゲートＦＣに電荷を注入、
蓄積しても、経年変化でこの電荷が次第に消滅し、闇値
は電荷注入、蓄積をしないセルの闇値へ近づいて行く。

電荷注入／蓄積を行なったセルの闇値が低下すると、読
み出し電流は電荷注入／蓄積をしないセルのそれと差が
なくなり、書き込みデータ（本例ではデータ“０”）の
読み出しが困難になる場合がある。これはＥＰＲＯＭを
使用したシステムの信頼性を著しく低下させる。

書き込みを行なったセルの経年変化による電荷消滅、闇
値低下の問題は、材質改良等で電荷消滅が起らないよう
にすることも一方法であるが、闇値が多少低下しても正
しくデータを読み出せるようにすることも重要である。

本発明はかかる点に着目するものであり、経年変化で闇
値が多少低下しても正しく書き込みデータを読み出せる
ようにすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に示すように本発明ではロ−デコーダＲＤ、電源
を、メモリ電源ＶＣＣより低い電圧■１にクランプし、
ひいてはワード線の選択レベルを該電圧Ｖ、以下にする
回路ＣＬＰを設ける。

第１図でＴ、。はゲートとソースを短絡したデプリーシ
ョン型の負荷ｎチャネルＭＯＳトランジスタ、Ｔ、〜Ｔ
、はｎチャネルエンハンスメント型のＭＯＳトランジス
タであり、これらはゲートとドレインを短絡している。

従ってｍ個のこのダイオード接続トランジスタＴ　ｒｌ
＋　Ｔｒ□・・・Ｔ　ｒ　Ｍの順方向電圧（闇値電圧）
を共にＶＦとすると、この回路の出力電圧ｖＡはｍＶ、
となり、これがロ−デコーダＲ５，の電源回路に挿入さ
れたｎチャネルエンハンスメント型のＭＯＳトランジス
タＴ　ｒ　ｌ’１のゲートに加わる。従って該トランジ
スタＴ０のソース電位ｖｌは、電圧■、より該トランジ
スタＴ　ｒ　ｓの閾値電圧■いだけ下ったＶＡ−Ｖい従
っては’（ｍ　　ｔ）Ｖｔｈであり、これがローデコー
ダＲ５（ム＝１．□・・・）の電源電圧になる。トラン
ジスタＴ、〜Ｔ、はトランジスタＴ　ｒ　ｏにより定電
流駆動されるので電圧Ｖ、の変動は少なく、従ってＶ、
の電圧変動も少ない。

従来はロ−デコーダＲ５，の電源電圧はメモリ（ＢＦＲ
ＯＭ）のそれＶＣＣであり、本発明のＶ、＝ＶＡ−Ｖ、
、はこれより低い、ＶＣＣ電圧変動の影響を受けない一
定電圧である。

〔作用〕

上記構成にすれば、選択ワード線の電位はクランプされ
た電圧■１以上には、たとえ電源電圧■、Ｃが変化して
も上昇しない。書き込まれたデータの経時変化はメモリ
セルの闇値の下降の形で現われるため、ワード線のクラ
ンプ電位を、動作を保障されている最低の電源電圧にし
ておけば、セル闇値がクランプされた電位以下にならな
い限り、書き込まれたデータは経時変化の影響によらず
、正しく読み出せる。

第２図を参照してこの点を説明するに、Ｃ１は従来の、
書き込まれた、経年変化なしのセルの電源電圧ＶＣＣＣ
Ｃ対ソトスドレイン電流１３１１特性り、Ｃ２は経年変
化があったセルのＶｃｃ　　ｌｓ。特性である。特性Ｃ
Ｉから明らかなように書き込まれているのでＶＣＣがあ
る値以上にならないとＩＳＯはなく、そのある値以上の
ＶＣＣに対してはＶＣＣの増加に伴って■、。も増加す
る。経年変化でセルの闇値が低下すると、曲線Ｃ２で示
されるように低いＶＣＣでもｈｏがあり、Ｃ２はＣＩを
左方ヘシフトした形になる。

曲線Ｃ３は判定レベルで、セルに流れる電流がこの曲線
の上方にあれば（ある値のＶＣＣに対する曲線Ｃ３の値
を！３．として、実際に流れた電流ｔｓｏがｔｓｎ＋よ
り大であれば）、セル書き込みなし、記憶データは“１
”°、であり、この曲線Ｃ３の下方にあればセル書き込
みあり、記憶データは“Ｏ″°、である。電源電圧■。

は変動するが、最高でもＶｌ（、最低でもＶＬとすると
、この範囲ではＣ２はＣ３の下方にあるから、記憶デー
タは“ＯＩＩであると正しく判定できる。しかし経年変
化でＣＩがＣ２に変わると、Ｃ２の大部分はＣ３の上に
あり、正しく読み出せるのはＶＬ近傍のわずかな範囲で
、大部分は記憶データ“Ｏｏ“を“Ｉ　１１と誤判定し
てしまう。

本発明ではローデコーダＲＤ、の電源電圧を■８にラン
プする。電圧Ｖ、は電源ＶＣＣの動作範囲の最低電圧ｖ
Ｌに等しくすると、ｖＬ以上ではＶＣＣが増加してもＶ
ｌ　、（これは選択ワード線電圧であり、該ワード線に
連なるセルのゲート電圧）は−定であるから、曲線Ｃ２
は直線Ｃ１になる。経年変化なしの特性曲線Ｃ１なら横
軸ＶＣＣ上をはうことになる。このような特性であれば
、判定レベルＣ３で判定しても常に記憶データ“Ｏｏは
“０”と正しく判定できる。

判定レベルＣ１にもクランプを付けて直線Ｃ９の如くし
てもよく、これでも書き込みデータ゛０”は“０°“、
書き込みありは書き込みありと正しく判定することがで
きる。こうして本発明では、セルの閾値がクランプされ
た電圧以下にならない限り、書き込んだデータは経年変
化の影響によらず、正しく読み出せる。

〔実施例〕

ロ−デコーダＲＤ、の実施例を第３図（ｄ）に示す。

これは第５図に示したものと同じである。第３図（ａ）
にはｎチャネルエンハンスメントトランジスタを、同（
ｂ）にはれチャネルデプリーショントランジスタを、同
（Ｃ）にはｐチャネルエンハンスメントトランジスタを
示す。

第４図にＥＦＲＯＭの構成の概要を示す。アドレスビツ
フアＡＢでは外部からアドレスのビットＡ。。

Ａ　Ｉ　、　Ａ　ｚ　、・・・・・・を受けて、該Ａ、
、Ａ、、Ａ２．・・・・・・とその反転λ。、λ１．λ
２．・・・・・・を出力する。デコーダにはロ−デコー
ダＲＤｉとコラムデコーダＣＤ、があり、アドレスバッ
ファからのアドレスビットの組合＋！：Ａ　１）、　Ａ
　、Ａ　ｚ、・・・・・・λ。、　Ａ　１１　Ａ　Ｚ　
＋・・・・・・、Ａｏ。

Ａ　ｒ　＋　Ａ　２　＋・・・・・・を受けてこれらが
オールＨなどのときワード線、ビット線各選択出力を生
しる。セルアレイＣＡにはｍ行ｎ列に配列されたメモリ
セル、ｍ本のワード線、およびｎ木のビット線などがあ
る。センシングＳＡは選択メモリセル及びピント線を通
って流れる電流により記憶データの“ビ′”Ｏｏを判定
する回路で、その判定出力は出力バッファＯＢを通して
出力される。これを詳細に示したものが第５図である。

第５図に示すように第１図のクランプ回路ＣＬＰの出力
電圧■、はローデコーダＲＤ、の電源になり、ローデコ
ーダの出力段のｐチャネルトランジスタＱ、のオン時の
電圧降下を無視すると、■。

は選択ワード線の電位になる。従来のＥＦＲＯＭでは、
ローデコーダの電源はＶＣＣ−であり、従って選択ワー
ド線電位もＶＣＣであった。

判定レベル用として各ワード線に書き込みなしく“ｌ　
ＩＩ書き込み）のメモリセルを設け、そのセル電流をと
ると、第２図の判定レベルＣ１が簡単に得られる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、メモリセルへ書き
込んだデータの読み出しが経時変化による影響を受けに
くくなり、長時間使用時におけるＥＰＲＯＭの信頼性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は記憶データの読み出しの説明図、第３図はロー
デコーダの回路図、 第４図はＥＦＲＯＭの構成を示すブロソク図、第５図は
本発明を適用したＥＦＲＯＭの回路図である。 第１図でＣＬＰはクランプ回路、 ＲＤ。 はロー デコーダ、 ■。 はその電源電圧である。 出 願 人 乍ｒ 士 通 株 式 ％式％ 記憶データの読み出しのｌ！ｔａ図 Ｎ２図 ローデコーダの回路図 ＥＰＲＯＭの構成を示すブロック図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、データ読み出し時に選択したワード線の電圧を、メ
   モリ電源電圧の変動範囲（Ｖ＿Ｌ〜Ｖ＿Ｍ）の最大値よ
   り低い電圧（Ｖ＿３）にクランプする回路（ＣＬＰ）を
   設けたことを特徴とする書き換え可能な不揮発性メモリ
   。