JPH04337666A - Semiconductor nonvolatile memory and its writing method - Google Patents
Semiconductor nonvolatile memory and its writing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は電気的に書き換え可能な
半導体不揮発性メモリと、その書き込み方法とに関する
。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically rewritable semiconductor nonvolatile memory and a writing method therefor.
【0002】0002
【従来の技術とその課題】従来の半導体不揮発性メモリ
は、すべて同一の膜厚になるように作られたゲート絶縁
膜を有するメモリ素子で構成され、単一または複数のメ
モリ素子ブロックからなるメモリブロックで構成されて
いる。[Background Art and its Problems] Conventional semiconductor non-volatile memory is composed of memory elements each having a gate insulating film made to have the same film thickness, and is composed of a single or multiple memory element blocks. It is made up of blocks.
【0003】従来技術による、すべて同一膜厚のゲート
絶縁膜を有するメモリ素子によって構成された半導体不
揮発性メモリは、ゲート絶縁膜の膜厚を薄くするとデー
タ書き込み時間は短くなるもののデータ保持時間も短く
なり、逆にゲート絶縁膜の膜厚を厚くするとデータ保持
時間は伸びるもののデータ書き込み時間も長くなってし
まう。したがって、高速書き込みと長期間のデータ保持
との両立は不可能である。[0003] In a conventional semiconductor nonvolatile memory constructed of memory elements having gate insulating films of the same thickness, thinning the gate insulating film shortens the data write time but also shortens the data retention time. On the other hand, if the thickness of the gate insulating film is increased, the data retention time will be increased, but the data writing time will also be increased. Therefore, it is impossible to achieve both high-speed writing and long-term data retention.
【0004】本発明は、上記のように両立させることが
不可能な高速書き込み性と長期間のデータ保持性とを合
わせ持った半導体不揮発性メモリの構成と、その書き込
み方法とを提供することを目的としている。The present invention aims to provide a structure of a semiconductor non-volatile memory that has both high-speed writing performance and long-term data retention, which are impossible to achieve at the same time as described above, and a writing method therefor. The purpose is
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明においては、下記記載の構成と方法とを採用
する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention employs the configuration and method described below.
【0006】本発明における半導体不揮発性メモリは、
第1の膜厚のゲート絶縁膜を有するメモリ素子により構
成する第1のメモリブロックと、この第1の膜厚よりも
厚い第2の膜厚のゲート絶縁膜を有するメモリ素子によ
り構成する第2のメモリブロックと、第1のメモリブロ
ックから第2のメモリブロックへデータを転送書き込み
するための転送ブロックとを有する。[0006] The semiconductor nonvolatile memory according to the present invention includes:
A first memory block constituted by a memory element having a gate insulating film having a first thickness, and a second memory block constituted by a memory element having a gate insulating film having a second thickness thicker than the first thickness. and a transfer block for transferring and writing data from the first memory block to the second memory block.
【0007】本発明における半導体不揮発性メモリの書
き込み方法は、第1のメモリブロックに外部からデータ
を書き込み、その後、この第1のメモリブロックから第
2のメモリブロックへデータを転送書き込みする。The semiconductor nonvolatile memory writing method according to the present invention writes data into a first memory block from the outside, and then transfers and writes the data from the first memory block to a second memory block.
【0008】[0008]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明する
。図1は、本発明の実施例における半導体不揮発性メモ
リを示すブロック図である。図1に示すように半導体不
揮発性メモリ10は、第1のメモリブロック1と、第2
のメモリブロック2と、これら第1のメモリブロック1
と第2のメモリブロック2との入出力を制御し、且つこ
れら2つの第1のメモリブロック1と、第2のメモリブ
ロック2との間でデータの転送書き込みを行う転送ブロ
ック3とによって構成する。[Embodiments] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor nonvolatile memory according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor nonvolatile memory 10 includes a first memory block 1 and a second memory block 1.
memory block 2 and these first memory blocks 1
and a transfer block 3 that controls input/output between the first memory block 1 and the second memory block 2, and transfers and writes data between the two first memory blocks 1 and the second memory block 2. .
【0009】さらに、第1のメモリブロック1および第
2のメモリブロック2は、それぞれ第1のメモリ素子ア
レイ11と第2のメモリ素子アレイ21、第1のYデコ
ーダ12と第2のYデコーダ22、第1のXデコーダ1
3と第2のXデコーダ23、第1のI/Oバッファ14
と第2のI/Oバッファ24、第1のアドレスバッファ
15と第2のアドレスバッファ25、および第1のコン
トロール回路16と第2のコントロール回路26とによ
って構成する。このうち第1のメモリ素子アレイ11と
第2のメモリ素子アレイ21とは、異なる膜厚のゲート
絶縁膜を有するメモリ素子で構成する。すなわち、第1
のメモリブロック1内の第1のメモリ素子アレイ11に
用いるメモリ素子に比べ、第2のメモリブロック2内の
第2のメモリ素子アレイ21に用いるメモリ素子の方が
ゲート絶縁膜の膜厚が厚くなるようにしている。Furthermore, the first memory block 1 and the second memory block 2 each include a first memory element array 11 and a second memory element array 21, and a first Y decoder 12 and a second Y decoder 22. , first X decoder 1
3, second X decoder 23, and first I/O buffer 14
and a second I/O buffer 24, a first address buffer 15 and a second address buffer 25, and a first control circuit 16 and a second control circuit 26. Of these, the first memory element array 11 and the second memory element array 21 are constituted by memory elements having gate insulating films of different thicknesses. That is, the first
Compared to the memory element used in the first memory element array 11 in the memory block 1, the gate insulating film of the memory element used in the second memory element array 21 in the second memory block 2 is thicker. I'm trying to make it happen.
【0010】本実施例では、第1のメモリ素子アレイ1
1と第2のメモリ素子アレイ21とは、ともにMONO
S構造のメモリ素子を用いて構成している。In this embodiment, the first memory element array 1
1 and the second memory element array 21 are both MONO
It is configured using an S-structure memory element.
【0011】図2の断面図に、このMONOS構造のメ
モリ素子のゲート絶縁膜の構造を模式的に示す。ゲート
絶縁膜は、ゲート電極41側より、トップ酸化膜42と
、シリコン窒化膜43と、トンネル酸化膜44とからな
る3層構造の絶縁膜で構成する。The cross-sectional view of FIG. 2 schematically shows the structure of the gate insulating film of this MONOS structure memory element. The gate insulating film is composed of a three-layer insulating film including, from the gate electrode 41 side, a top oxide film 42, a silicon nitride film 43, and a tunnel oxide film 44.
【0012】MONOS構造のメモリ素子では、図2に
示す、ゲート絶縁膜の膜厚によって書き込み速度とデー
タ保持時間とが異なり、ゲート絶縁膜の膜厚が薄くなる
と高速に書き込めるものの、データ保持時間が短くなる
ことが、実験より実証されている。したがって、図1に
示す、ゲート絶縁膜が薄いメモリ素子を備える第1のメ
モリブロック1は、高速書き込みができるがデータ保持
時間が短い。これに対して第1のメモリブロック1内の
メモリ素子よりゲート絶縁膜の膜厚が厚いメモリ素子を
備える第2のメモリブロック2は、高速書き込みは出来
ないもののデータ保持時間が長い。In a memory element with a MONOS structure, the writing speed and data retention time differ depending on the thickness of the gate insulating film, as shown in FIG. It has been experimentally proven that the length can be shortened. Therefore, the first memory block 1 shown in FIG. 1, which includes a memory element with a thin gate insulating film, can perform high-speed writing but has a short data retention time. On the other hand, the second memory block 2, which includes memory elements whose gate insulating films are thicker than the memory elements in the first memory block 1, cannot perform high-speed writing but has a long data retention time.
【0013】実験による具体例では、高速書き込み性を
持たせるためにゲート絶縁膜の膜厚を薄くしたメモリ素
子では、書き込み時間約10マイクロ秒でデータ保持時
間約500時間であった。これに対してデータ保持性を
優先させるためにゲート絶縁膜の膜厚を厚くしたメモリ
素子では、書き込み時間約10ミリ秒でデータ保持時間
10年以上が得られている。[0013] In a specific experimental example, in a memory element in which the thickness of the gate insulating film was reduced in order to provide high-speed writing performance, the writing time was about 10 microseconds and the data retention time was about 500 hours. On the other hand, in a memory element in which the thickness of the gate insulating film is increased in order to give priority to data retention, a data retention time of 10 years or more is obtained with a writing time of about 10 milliseconds.
【0014】また転送ブロック3は、外部とのデータバ
スと第1のI/Oバッファ14と第2のI/Oバッファ
24とを接続して、データの入出力を制御するデータI
/O制御回路31と、転送書き込み時のタイミングを決
定する基本クロックを発生する基準クロック発生回路3
2と、転送書き込みを行うアドレスを決めるためのアド
レス信号発生回路33と、外部のアドレスバスと第1の
アドレスバッファ15と第2のアドレスバッファ25と
に接続され、アドレスの選択と出力先の選択を行うアド
レス制御回路34と、ライトイネーブル信号などのクロ
ック信号を発生する制御信号発生回路35とによって構
成するThe transfer block 3 also connects a data bus with the outside, the first I/O buffer 14, and the second I/O buffer 24, and provides a data I/O buffer for controlling data input/output.
/O control circuit 31 and a reference clock generation circuit 3 that generates a basic clock that determines the timing of transfer writing.
2, an address signal generation circuit 33 for determining the address for transfer writing, and an external address bus, the first address buffer 15, and the second address buffer 25, which select the address and select the output destination. The address control circuit 34 performs the following operations, and the control signal generation circuit 35 generates clock signals such as write enable signals.
【0015】続いて、上記構成の半導体不揮発性メモリ
の書き込み方法について述べる。まず外部からのデータ
の書き込みは、第1のメモリブロック1に対して行われ
るが、このとき、外部からのアドレス信号はアドレス制
御回路34によって第1のアドレスバッファ16に伝達
され、第1のXデコーダ13と第1のYデコーダ12と
によって、第1のメモリ素子アレイ11の一部分を選択
する。同様に、外部からの制御信号は制御信号発生回路
35によって第1のコントロール回路16に伝達され、
またデータはデータI/O制御回路31を通して第1の
I/Oバッファ14に入力され、選択された第1のメモ
リ素子アレイ11のメモリ素子に書き込まれる。このと
きの書き込み時間は、第1のメモリ素子アレイ11のメ
モリ素子に使われているゲート絶縁膜の膜厚が比較的薄
いため高速で書き込みができる。Next, a method of writing to the semiconductor nonvolatile memory having the above structure will be described. First, external data is written to the first memory block 1. At this time, an external address signal is transmitted to the first address buffer 16 by the address control circuit 34, and the first A portion of the first memory element array 11 is selected by the decoder 13 and the first Y decoder 12. Similarly, an external control signal is transmitted to the first control circuit 16 by the control signal generation circuit 35,
Data is also input to the first I/O buffer 14 through the data I/O control circuit 31 and written to the selected memory element of the first memory element array 11. The write time at this time can be fast because the gate insulating film used in the memory elements of the first memory element array 11 is relatively thin.
【0016】次に、この半導体不揮発性メモリが外部か
らアクセスされていない時間を利用して、第1のメモリ
ブロック1から第2のメモリブロック2へ転送書き込み
を行う。外部からアクセスされているかどうかは、チッ
プ・イネーブル信号などで行うことができる。Next, using the time when this semiconductor nonvolatile memory is not being accessed from the outside, transfer writing is performed from the first memory block 1 to the second memory block 2. Whether or not it is being accessed from the outside can be determined using a chip enable signal or the like.
【0017】転送書き込みは、転送ブロック3を用いて
第1のメモリブロック1からデータを読み出し、このデ
ータを第2のメモリブロック2へ書き込む。このとき、
第1のメモリブロック1からの読み出しタイミングや、
第2のメモリブロック2への書き込みタイミングなどは
、転送ブロック3内の基準クロック発生回路32で作ら
れた基本クロックをもとに制御信号発生回路34で決定
される。第2のメモリブロック2への書き込みは高速で
行う必要はないので、基本クロックを遅くして消費電力
を抑えることができる。アドレス信号発生回路33は、
アドレスゼロからメモリの最大アドレスまで単純に増加
する信号を発生すれば良く、簡単なカウンタ回路で実現
できる。アドレス制御回路34は、アドレス信号発生回
路33によって作られたアドレスを第1のアドレスバッ
ファ15、および第2のアドレスバッファ16の両方に
出力する。Transfer writing uses the transfer block 3 to read data from the first memory block 1 and writes this data to the second memory block 2. At this time,
The read timing from the first memory block 1,
The timing of writing to the second memory block 2 is determined by the control signal generation circuit 34 based on the basic clock generated by the reference clock generation circuit 32 in the transfer block 3. Since writing to the second memory block 2 does not need to be performed at high speed, power consumption can be suppressed by slowing down the basic clock. The address signal generation circuit 33 is
It is sufficient to simply generate a signal that increases from address zero to the maximum address of the memory, and can be realized with a simple counter circuit. Address control circuit 34 outputs the address generated by address signal generation circuit 33 to both first address buffer 15 and second address buffer 16.
【0018】第1のメモリブロック1の選択されたアド
レスのメモリ素子に記憶されているデータは、第1のI
/Oバッファ14と、データI/O制御回路31とを通
って第2のI/Oバッファ24に転送され、第2のメモ
リブロック2の選択されたメモリ素子に書き込まれる。
このとき、データI/O制御回路31は、外部へのデー
タ出力をハイインピーダンスの状態にする。The data stored in the memory element at the selected address of the first memory block 1 is
The data is transferred to the second I/O buffer 24 through the /O buffer 14 and the data I/O control circuit 31, and written into the selected memory element of the second memory block 2. At this time, the data I/O control circuit 31 puts the data output to the outside into a high impedance state.
【0019】第2のメモリブロック2のメモリ素子アレ
イ21に転送書き込みされたデータは、第2のメモリ素
子アレイ21を構成するメモリ素子のゲート絶縁膜の膜
厚が厚いため、非常に長い期間にわたりデータを保持す
ることができる。Data transferred and written to the memory element array 21 of the second memory block 2 is transferred for a very long period of time because the gate insulating film of the memory elements constituting the second memory element array 21 is thick. Data can be retained.
【0020】この半導体不揮発性メモリからの通常の読
み出しは、第2のメモリブロック2から行う。この場合
には、外部から与えられたアドレス信号と制御信号とは
、それぞれアドレス制御回路34と制御信号発生回路3
5とによって、第2のアドレスバッファ25と第2のコ
ントロール回路26のみに伝達され、データI/O制御
回路31は第2のI/Oバッファ24の出力を外部のデ
ータバスに出力する。Normal reading from this semiconductor nonvolatile memory is performed from the second memory block 2. In this case, the address signal and control signal given from the outside are the address control circuit 34 and the control signal generation circuit 3, respectively.
5, the data is transmitted only to the second address buffer 25 and the second control circuit 26, and the data I/O control circuit 31 outputs the output of the second I/O buffer 24 to the external data bus.
【0021】データ書き込み直後にデータ確認のための
読み出しが行われるシステムで使用される場合や、転送
書き込みを行う前に読み出しが行われた場合には、デー
タは第1のメモリブロック1から第1のI/Oバッファ
14と、データI/O制御回路31とを通して読み出さ
れる。[0021] When used in a system in which reading for data confirmation is performed immediately after data writing, or when reading is performed before transfer writing, data is transferred from the first memory block 1 to the first memory block 1. The data is read out through the I/O buffer 14 and the data I/O control circuit 31.
【0022】また、転送書き込みの途中でアクセスが入
った場合は、転送書き込みは即座に中断され、このアク
セスがデータ読み出しの場合は転送中のアドレスは転送
書き込みを継続するまで保留とされ、書き込みの場合に
はアドレスはゼロにクリアーされる。[0022] Furthermore, if an access occurs during a transfer write, the transfer write is immediately interrupted, and if this access is for reading data, the address being transferred is held pending until the transfer write continues, and the write is suspended. In this case, the address is cleared to zero.
【0023】転送書き込みが、まだ行われていないか、
実行中か、中断されているか、終了しているかの状態は
、制御信号発生回路35に記憶されていて、その記憶を
基にして上記のようないろいろな場合に応じた制御信号
を発生する。[0023] Is transfer writing not yet performed?
The status of execution, suspension, or termination is stored in the control signal generation circuit 35, and based on the memory, control signals are generated in accordance with the various cases described above.
【0024】この実施例では、メモリ素子アレイを構成
するメモリ素子としてMONOS構造のメモリ素子で説
明を行ったが、MNOS(金属ー窒化膜ー酸化膜ー半導
体)構造のメモリ素子でも適用できる。In this embodiment, a memory element having a MONOS structure has been described as a memory element constituting a memory element array, but a memory element having an MNOS (metal-nitride-oxide-semiconductor) structure can also be applied.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気的に書き換え可能な半導体不揮発性メモリにおいて
、従来のようなゲート絶縁膜の膜厚がすべて同じメモリ
素子だけで構成されたメモリでは実現不可能な高速書き
込み性と長期間のデータ保持性との両方を合わせ持たせ
ることができ、半導体不揮発性メモリの応用範囲を大幅
に広げることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
In electrically rewritable semiconductor non-volatile memory, we have achieved high-speed write performance and long-term data retention, which are impossible to achieve with conventional memories that are composed of memory elements with gate insulating films all of the same thickness. By having both, the range of applications of semiconductor nonvolatile memory can be greatly expanded.
【図1】本発明の一実施例における半導体不揮発性メモ
リを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor nonvolatile memory in one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の半導体不揮発性メモリにおけるメモリ
素子アレイを構成するメモリ素子の構造を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of memory elements constituting a memory element array in the semiconductor nonvolatile memory of the present invention.
1 第1のメモリブロック
2 第2のメモリブロック
3 転送ブロック
11 第1のメモリ素子アレイ
21 第2のメモリ素子アレイ
31 データI/Oコントロール回路32 基準ク
ロック発生回路
33 アドレス信号発生回路
34 アドレス制御回路
35 制御信号発生回路1 First memory block 2 Second memory block 3 Transfer block 11 First memory element array 21 Second memory element array 31 Data I/O control circuit 32 Reference clock generation circuit 33 Address signal generation circuit 34 Address control circuit 35 Control signal generation circuit
Claims (3)
モリ素子により構成する第1のメモリブロックと、この
第1の膜厚よりも厚い第2の膜厚のゲート絶縁膜を有す
るメモリ素子により構成する第2のメモリブロックと、
この第1のメモリブロックから第2のメモリブロックへ
データを転送書き込みするための転送ブロックとを有す
ることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。1. A first memory block constituted by a memory element having a gate insulating film with a first thickness, and a memory element having a gate insulating film with a second thickness thicker than the first thickness. a second memory block configured by;
A semiconductor nonvolatile memory comprising a transfer block for transferring and writing data from the first memory block to the second memory block.
膜−窒化膜−酸化膜−半導体)構造の素子であることを
特徴とする請求項1に記載の半導体不揮発性メモリ。2. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 1, wherein the memory element is an element having a MONOS (metal-oxide film-nitride film-oxide film-semiconductor) structure.
タを書き込み、その後この第1のメモリブロックから第
2のメモリブロックへデータを転送書き込みすることを
特徴とする半導体不揮発性メモリの書き込み方法。3. A method for writing a semiconductor non-volatile memory, comprising writing data into a first memory block from the outside, and then transferring and writing the data from the first memory block to a second memory block.
Priority Applications (1)
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JP3137053A JPH04337666A (en) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | Semiconductor nonvolatile memory and its writing method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP3137053A JPH04337666A (en) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | Semiconductor nonvolatile memory and its writing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04337666A true JPH04337666A (en) | 1992-11-25 |
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ID=15189781
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JPH04337666A (en) |
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1991
- 1991-05-14 JP JP3137053A patent/JPH04337666A/en active Pending
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