JPH0448499A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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Publication number
JPH0448499A
JPH0448499A JP2156430A JP15643090A JPH0448499A JP H0448499 A JPH0448499 A JP H0448499A JP 2156430 A JP2156430 A JP 2156430A JP 15643090 A JP15643090 A JP 15643090A JP H0448499 A JPH0448499 A JP H0448499A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
spare
memory
level
memory cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP2156430A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Nakayama
武志 中山
Shinichi Kobayashi
真一 小林
Masanori Hayashigoe
正紀 林越
Yoshikazu Miyawaki
宮脇 好和
Yasushi Terada
寺田 康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2156430A priority Critical patent/JPH0448499A/en
Publication of JPH0448499A publication Critical patent/JPH0448499A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the yield of product even at the time of over-deletion by performing the read/write of information through a spare bit line to a spare memory cell when the specified bit line is selected. CONSTITUTION:A half latch circuit composed of transistors 15, 16, and 17 of a low decoder 21 receives the input 'H' of an NAND gate 18, and the voltage level of a word line 8 is turned to 'L' level. By this operation, all the word lines are turned to the 'L' level. Next, reading operation is performed while the low address is fixed and only the column decoder address is rotated against the all addresses. Only the bit line including the over-deleted memory transistor is turned to the 'L' level since all the voltage level of the word line is turned to the 'L' level. In this way, the bit line including the over-deleted memory transistor is specified, and the bit line is replaced by the spare bit line. Thus, the yield of the product can be improved even when there is an over-deleted transistor.

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半導体記憶装置に関し、特に電気的
に書換え可能でかつ一括消去可能な不揮発性半導体記憶
装置(FLASHEEPROM)に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and particularly to an electrically rewritable and batch erasable nonvolatile semiconductor memory device (FLASHEEPROM).

[従来の技術] 第5図は従来の不揮発性半導体記憶装置のブロック図で
ある。
[Prior Art] FIG. 5 is a block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

図において、不揮発性半導体記憶装置は、記憶すべきメ
モリセルのアドレスが入力されるアドレスバッファ10
7と、コラムアドレスが入力されるコラムデコーダ10
8と、ロウアドレスが入力されるロウデコーダ109と
、ワード線の電位を切換える高電圧スイッチ110と、
データの入出力が行なわれるI10バッファ111と、
読出されたデータの増幅または書込みデータを保持する
ためのセンスアンプ/書込みドライバ112と、所定の
ビット線を選択するためのYゲート113と、マトリク
ス状に配列されたメモリセルが配置されるメモリセルア
レイ114と、メモリセルアレイ114に与える高電圧
を制御する高電圧制御回路119と、制御信号が入力さ
れる制御信号バッファ120と、各種の動作を制御する
ための制御回路121と、メモリセルアレイのソースの
電位を切換えるアレイソーススイッチ122とを含む。
In the figure, the nonvolatile semiconductor memory device includes an address buffer 10 into which addresses of memory cells to be stored are input.
7 and a column decoder 10 into which the column address is input.
8, a row decoder 109 to which a row address is input, and a high voltage switch 110 to switch the potential of the word line.
I10 buffer 111 where data is input/output;
A sense amplifier/write driver 112 for amplifying read data or holding write data, a Y gate 113 for selecting a predetermined bit line, and a memory cell array in which memory cells arranged in a matrix are arranged. 114, a high voltage control circuit 119 for controlling the high voltage applied to the memory cell array 114, a control signal buffer 120 to which control signals are input, a control circuit 121 for controlling various operations, and a high voltage control circuit 119 for controlling the high voltage applied to the memory cell array 114; and an array source switch 122 that switches the potential.

メモリセルアレイ114には1つのメモリセルの構成が
代表的に図示されている。メモリセル118は1本のビ
ット線115とワード線116との交差部に配置される
。メモリセル118のドレインにはビット線115が接
続される。メモリセル118のソースにはソース線11
7が接続され、ソース線117の他方はアレイソースス
イッチ122に接続される。メモリセル118のフロー
ティングゲートにはワード線116が接続される。
In the memory cell array 114, the configuration of one memory cell is representatively illustrated. Memory cell 118 is arranged at the intersection of one bit line 115 and word line 116. A bit line 115 is connected to the drain of the memory cell 118. The source line 11 is connected to the source of the memory cell 118.
7 is connected, and the other source line 117 is connected to the array source switch 122. Word line 116 is connected to the floating gate of memory cell 118 .

次に、以上のように構成された不揮発性半導体記憶装置
の動作について説明する。
Next, the operation of the nonvolatile semiconductor memory device configured as above will be explained.

この不揮発性半導体記憶装置の動作は書込み、消去、読
出し動作の各々に分けられ、書込み動作の場合には、必
ず全アドレスのメモリセルに含まれている情報の消去を
行なう必要がある。
The operation of this nonvolatile semiconductor memory device is divided into write, erase, and read operations, and in the case of a write operation, it is necessary to erase information contained in memory cells at all addresses.

まず、書込み動作について説明する。First, the write operation will be explained.

書込みを行ないたいアドレスのアドレスデータをアドレ
スバッファ107を介して入力し、書込みを可能とする
制御信号を制御信号バッファ120を介して入力する。
Address data of an address to be written is inputted via address buffer 107, and a control signal that enables writing is inputted via control signal buffer 120.

次に高電圧制御回路119に高電圧vPPを与える。入
力されたアドレスデータは、ロウデコーダ109により
デコードされて、1本のワード線が選択される。入力さ
れた高電圧vPPは高電圧制御回路119で制御されて
、高電圧スイッチ110に印加される。
Next, high voltage vPP is applied to high voltage control circuit 119. The input address data is decoded by the row decoder 109 and one word line is selected. The input high voltage vPP is controlled by a high voltage control circuit 119 and applied to the high voltage switch 110.

選択されたワード線の高電圧スイッチ110は、選択さ
れたワード線を高電圧にし、他の非選択のワード線の高
電圧スイッチはOvを出力する。
The high voltage switch 110 of the selected word line makes the selected word line a high voltage, and the high voltage switches of other unselected word lines output Ov.

方、I10バッファ111を介して入力されたデータは
、書込みドライバ112においてラッチされる。書込み
ドライバ112はコラムデコーダ108により選択され
たYゲート113を介して、情報“0”を書込むビット
を含むビット線に高電圧を、情報“1”を書込むビット
を含むビット線に0■の電位を与える。このとき、ソー
ス線117の電位は制御回路121から出力された信号
に基づいて、切換えられたアレイソーススイッチ122
によってその電位はOvに維持される。
On the other hand, data input via the I10 buffer 111 is latched by the write driver 112. The write driver 112 applies a high voltage to the bit line containing the bit to which information "0" is to be written, and a high voltage to the bit line containing the bit to which information "1" is to be written, via the Y gate 113 selected by the column decoder 108. gives a potential of At this time, the potential of the source line 117 is changed to the switched array source switch 122 based on the signal output from the control circuit 121.
The potential is maintained at Ov.

ここで゛メモリセル118の概略構造について、第6図
を参照して説明する。
Here, the schematic structure of the memory cell 118 will be explained with reference to FIG.

半導体基板105の主面上に所定間隔を置いて2つの不
純物領域が形成され、その一方がドレイン103となり
、その他方はソース104となる。
Two impurity regions are formed at a predetermined interval on the main surface of semiconductor substrate 105, one of which becomes drain 103 and the other becomes source 104.

ドレイン103とソース104との間に挾まれた半導体
基板105の領域上に絶縁膜106が形成され、さらに
その上にフローティングゲート102が形成される。フ
ローティングゲート102の上に絶縁体を介してコント
ロールゲート101が形成される。このような構成にお
いて、情報“0”が書込みされるメモリセルにおいては
、コントロールゲート101すなわちワード線116に
高電圧Vppが、ドレイン103すなわちビット線11
5に書込み電圧VBRが、ソース104すなわちソース
線117に電位Ovが各々印加されている。したがって
この状態において、メモリセルのドレイン103近傍で
アバランシェ降伏が起こりホットエレクトロンが発生す
る。コントロールゲ−)101の高電圧によって加速さ
れたホットエレクトロンが、酸化膜106による障壁を
飛び越えて、フローティングゲート102に注入され、
そこで蓄積される。この書込み動作によって情報“0″
を書込んだメモリトランジスタのしきい値電圧は、書込
み動作の前より高くなり、すなわちコントロールゲート
101に電源電圧V。c  (5V)を与えてもこのト
ランジスタはONLなくなる。
An insulating film 106 is formed on a region of a semiconductor substrate 105 sandwiched between a drain 103 and a source 104, and a floating gate 102 is further formed thereon. A control gate 101 is formed on the floating gate 102 with an insulator interposed therebetween. In such a configuration, in a memory cell in which information "0" is written, a high voltage Vpp is applied to the control gate 101, that is, the word line 116, and the high voltage Vpp is applied to the drain 103, that is, the bit line 11.
A write voltage VBR is applied to the source 104 , that is, a source line 117 , and a potential Ov is applied to the source 104 , that is, the source line 117 . Therefore, in this state, avalanche breakdown occurs near the drain 103 of the memory cell and hot electrons are generated. Hot electrons accelerated by the high voltage of the control gate 101 jump over the barrier formed by the oxide film 106 and are injected into the floating gate 102.
It is accumulated there. Information “0” is written by this write operation.
The threshold voltage of the memory transistor to which V is written becomes higher than before the write operation, that is, the control gate 101 has a power supply voltage V. Even if voltage c (5V) is applied, this transistor is no longer ONL.

一方、情報“1”を書込んだメモリセルでは、ビット線
115の電位が0■であるので、ホットエレクトロンが
発生しないので書込み前の状態と変わらない。すなわち
この状態は消去状態であり、しきい値電圧が低い状態で
ある。
On the other hand, in the memory cell to which information "1" has been written, the potential of the bit line 115 is 0■, no hot electrons are generated, and the state is unchanged from before writing. That is, this state is an erased state, and the threshold voltage is low.

すなわちFLASHEEPROMは、書込み時にメモリ
トランジスタのドレイン近傍より電子を注入してしきい
値電圧を高い状態にし、消去時にソースに電子を引抜い
てしきい値電圧を低い状態にする。また、書込みはバイ
トあるはワード単位に行ない、消去はチップ全体に対し
て一括に行なう。
That is, in a FLASHEEPROM, during writing, electrons are injected from near the drain of the memory transistor to raise the threshold voltage, and during erasing, electrons are extracted to the source to lower the threshold voltage. Further, writing is performed in byte or word units, and erasing is performed on the entire chip at once.

第7図はメモリトランジスタの消去特性を示した図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing erase characteristics of a memory transistor.

メモリトランジスタには、製造プロセス上のばらつき、
たとえば酸化膜106の厚さのばらつき等によって、消
去特性の高いメモリトランジスタ(A)や、消去特性の
低いメモリトランジスタ(B)が現われる場合がある。
Memory transistors are subject to manufacturing process variations,
For example, due to variations in the thickness of the oxide film 106, a memory transistor (A) with high erase characteristics and a memory transistor (B) with low erase characteristics may appear.

第7図はこのような消去特性の異なるメモリトランジス
タの消去時におけるしきい値電圧の変化を示している図
である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in threshold voltage during erasing of memory transistors having different erasing characteristics.

図において、横軸に消去時間をとり、縦軸にしきい値電
圧がとられている。縦軸にしきい値がOVと、消去ベリ
ファイレベルとが破線によって示されている。消去特性
の低いメモリトランジスタ(B)であれば、消去に要す
る時間が多くかかるため、しきい値電圧O■に達するま
で相当の時間がかかる。これに対して、消去特性の高い
メモリトランジスタ(A)においては、メモリトランジ
スタ(B)がしきい値電圧が0■に達するまでに、すで
に負のしきい値電圧の状態になっている。
In the figure, the horizontal axis represents erasing time, and the vertical axis represents threshold voltage. On the vertical axis, the threshold value OV and the erase verify level are shown by broken lines. If the memory transistor (B) has a low erasing characteristic, it takes a long time for erasing, so it takes a considerable amount of time to reach the threshold voltage O■. On the other hand, in the memory transistor (A) with high erase characteristics, the memory transistor (B) is already in a negative threshold voltage state by the time the threshold voltage reaches 0.

このように、消去の遅いメモリトランジスタに合わせて
消去時間を十分長くとってしまうと、消去の速いメモリ
トランジスタのしきい値は負の値になってしまう。読出
しは、メモリトランジスタを介して電流が流れるか流れ
ないかを検出して、消去状態か書込み状態かを判定する
。そのため、このようなメモリトランジスタのしきい値
電圧に差かあると情報の読出しにおいて不具合が生じる
In this way, if the erasing time is set sufficiently long to match the memory transistor that erases slowly, the threshold value of the memory transistor that erases quickly becomes a negative value. For reading, it is determined whether the memory transistor is in an erased state or a written state by detecting whether or not current flows through the memory transistor. Therefore, if there is a difference in the threshold voltages of such memory transistors, a problem occurs when reading information.

第8図は、第5図のメモリセル114に配置されている
マトリクス上のメモリセルの一部を取出してその構成を
示した概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a part of the memory cells arranged on the matrix in the memory cell 114 of FIG. 5. In FIG.

図において、メモリセルM11〜M44がワード線W1
〜W4およびビット線B1〜B4の交差点に配置されて
いる。また各々のメモリセルのソースはソース線S、〜
S4に接続されている。この第8図の構成に基づいて、
上記の読出し時における不具合について説明する。
In the figure, memory cells M11 to M44 are connected to word line W1
~W4 and the intersections of bit lines B1 to B4. Also, the source of each memory cell is the source line S, ~
Connected to S4. Based on the configuration shown in Fig. 8,
The above-mentioned problem at the time of reading will be explained.

まず、この装置の読出し動作は選択されたメモリセルの
ワード線すなわちコントロールゲート101に電源電圧
V。0を、その他の選択されていないメモリセルのワー
ド線に電位Ovを与え、この状態で選択されたメモリセ
ルのメモリトランジスタがONするか否かについて、す
なわちそのビット線に電流が流れるか否かを検知する。
First, in the read operation of this device, a power supply voltage V is applied to the word line or control gate 101 of a selected memory cell. 0 and the potential Ov is applied to the word line of the other unselected memory cells, and in this state, it is determined whether the memory transistor of the selected memory cell is turned on, that is, whether a current flows through the bit line. Detect.

たとえば、第8図においてメモリセルM22が選択され
たメモリセルとし、メモリセルM4□が上記に示したよ
うに一括消去によってそのしきい値電圧が通常より低い
状態になっている場合を想定する。
For example, assume that the memory cell M22 is the selected memory cell in FIG. 8, and the threshold voltage of the memory cell M4□ is lower than normal due to batch erasing as shown above.

この場合、ワード線W2が選択されて電源電圧V((が
印加されるが、ワード線W4は選択されないため、その
電位はQVのままである。メモリセルM2゜にたとえば
情報″0”が書込まれている場合であれば、ワード線W
2の選択によってもこのメモリトランジスタはONせず
、すなわちビット線B2に電流を発生しない。しかし、
メモリセルM42のしきい値電圧が負の値となっている
場合、そのワード線W4が選択されていない状態でも、
このメモリトランジスタをONすることになる。結果と
してメモリトランジスタM4゜に接続するビット線B2
に電流が生じ、これはメモリトランジスタM2゜があた
かも情報“1”が書込まれているものとして判断される
ことになる。このようにビット線に接続するメモリセル
のうち1つでもそのしきい値電圧が負の値となっていれ
ば、そのメモリセルが非選択な状態であっても、そのビ
ット線に電流が流れてしまうため、選択されたメモリセ
ルの正しい情報が読比せないことになる。
In this case, the word line W2 is selected and the power supply voltage V(() is applied, but the word line W4 is not selected, so its potential remains QV. For example, information "0" is written to the memory cell M2. If the word line W
Even with the selection of 2, this memory transistor is not turned on, that is, no current is generated in the bit line B2. but,
When the threshold voltage of memory cell M42 is a negative value, even if the word line W4 is not selected,
This memory transistor will be turned on. As a result, the bit line B2 connected to the memory transistor M4°
A current is generated in the memory transistor M2°, and this causes the memory transistor M2° to be judged as if information “1” had been written therein. In this way, if even one of the memory cells connected to a bit line has a negative threshold voltage, current will flow through that bit line even if that memory cell is not selected. As a result, the correct information of the selected memory cell cannot be compared.

また、書込みはメモリトランジスタのドレインに高い電
圧を与えて、ドレイン−ソース間に電流を流し、それに
より生じたホットエレクトロンを注入するものである。
Furthermore, in writing, a high voltage is applied to the drain of the memory transistor, a current is caused to flow between the drain and the source, and hot electrons generated thereby are injected.

したがって、前記のようなしきい値電圧が負のものがあ
るとそのトランジスタは常時ON状態(以下「過消去状
態」という)となるので、そのビット線には高い電圧が
印加されず、書込みができなくなってしまう。
Therefore, if there is a transistor with a negative threshold voltage as described above, that transistor is always on (hereinafter referred to as "over-erased state"), so no high voltage is applied to that bit line, and writing cannot be performed. It's gone.

そこで従来例においては、第9図に示すようなフローチ
ャートによって消去動作を行ない過消去を防止している
Therefore, in the conventional example, the erasing operation is performed according to a flowchart as shown in FIG. 9 to prevent over-erasing.

図において、まずステップS1で消去モードに入ると、
ステップS2で短い消去パルスが与えられる。次にステ
ップS3で消去パルスが与えられたメモリトランジスタ
が消去されているかどうかをベリファイし、消去されて
いなければステップS2に戻り、再度消去パルスを与え
る。このような消去動作をすべてのメモリトランジスタ
のアドレスに対して行ない、最終のアドレスに達するま
で行なう(S4)。これによって消去モードを終了する
ものである(S5)。
In the figure, when the erase mode is first entered in step S1,
A short erase pulse is applied in step S2. Next, in step S3, it is verified whether or not the memory transistor to which the erase pulse has been applied has been erased. If it has not been erased, the process returns to step S2 and the erase pulse is applied again. Such erasing operation is performed for all memory transistor addresses until the final address is reached (S4). This ends the erase mode (S5).

[発明が解決しようとする課題] 上記のような不揮発性半導体記憶装置では、操作ミスな
どの理由で長い消去パルスを与えて、メモリトランジス
タの一部が過消去されてしまうと、前記のように、書込
みも読出しもできなくなってしまう。このように過消去
されたメモリトランジスタが1つでもあれば、そのチッ
プはもう正しく書込み、読出し動作ができなくなり、製
品の歩留りを低下させることになる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned nonvolatile semiconductor memory device, if a long erase pulse is applied due to an operational error or some other reason, and a part of the memory transistor is over-erased, the above-mentioned problem occurs. , it becomes impossible to write or read. If even one memory transistor is over-erased in this way, the chip will no longer be able to perform write and read operations correctly, which will reduce the yield of the product.

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、過消去された場合であっても、製品の歩留りを
向上することができる不揮発性半導体記憶装置を提供す
ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can improve product yield even when overerased. .

[課題を解決するための手段] この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、行と列とか
らなるマトリクス状に配列され、その各々は電子の注入
・引抜きが行なわれ得るフローティングゲートを含む複
数のメモリセルと、各々はメモリセルの行に対応して設
けられ、対応した行のメモリセルの各々に接続される複
数のビット線と、メモリセルの少なくとも1列分に対応
する予備のメモリセルと、予備のメモリセルに対応して
設けられ、予備のメモリセルの各々に接続される予備の
ビット線と、ビット線のいずれかを選択する選択手段と
、選択されたビット線を介してメモリセルのいずれかに
情報を書込み、またはメモリセルのいずれかから情報を
読出す読出し・書込み手段と、電子の引抜きが所定量を
超えて行なわれたメモリセルに接続するビット線を特定
する特定手段と、選択手段によって特定されたビット線
が選択されたとき、特定されたビット線の代わりに予備
のビット線を介して予備のメモリセルに対して情報の書
込み・読出しを行なうように読出し・書込み手段を制御
する制御手段とを備えたものである。
[Means for Solving the Problems] A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is arranged in a matrix of rows and columns, each of which has a plurality of floating gates that can inject and extract electrons. a plurality of bit lines each provided corresponding to a row of memory cells and connected to each of the memory cells in the corresponding row; and spare memory cells corresponding to at least one column of memory cells. , a spare bit line provided corresponding to the spare memory cell and connected to each of the spare memory cells, a selection means for selecting one of the bit lines, and a memory cell via the selected bit line. reading/writing means for writing information into or reading information from either of the memory cells; and identifying means for identifying a bit line connected to a memory cell from which electrons have been extracted in excess of a predetermined amount; , a reading/writing means for writing/reading information to/from the spare memory cell via the spare bit line instead of the specified bit line when the bit line specified by the selection means is selected; and control means for controlling the.

[作用コ この発明においては、過消去されたメモリトランジスタ
があれば、そのメモリトランジスタに接続するビット線
を予備のビット線と置換える。
[Operation] In this invention, if there is an overerased memory transistor, the bit line connected to that memory transistor is replaced with a spare bit line.

[実施例] 第1図はこの発明の一実施例による装置要部の回路構成
を示す図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a main part of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

メモリトランジスタ1〜3の各々のコントロールゲート
にワード線8が接続され、ワード線8の端部は、ロウデ
コーダ21に接続される。ロウデコーダ21には、信号
πWLが入力される接続線19に接続されたNANDゲ
ート18が設けられる。NANDゲート18の出力は、
端子20bと接地電源V3gとの間に直列に接続された
Pチャネル型トランジスタ16とNチャネルトランジス
タ17の各々のゲート電極に接続する。ノードN、と端
子20aとの間にPチャネル型トランジスタ15が設け
られ、そのゲート電極はノードN4に接続される。メモ
リトランジスタ1〜3の各々のソースは、ソース線7に
接続される。またその各々のドレインは、ビット線4〜
6に接続され、ビット線4および5はYゲートトランジ
スタ9および10を介してセンスアンプ23および書込
みドライバ24に接続される。なおメモリトランジスタ
3は予備のメモリセルトランジスタであり、そのドレイ
ンは予備のビット線6に接続され、予備のYゲートトラ
ンジスタ11を介して同様にセンスアンプ23および書
込みドライバ24に接続される。Yゲート9および10
のゲートは通常のYゲート線12および13に接続され
、それらのゲート線はコラムデコーダ22に接続される
。予備のYゲートトランジスタ11のゲートには、予備
のビット線6を選択するときに“H”レベルになるYゲ
ート線14が接続され、そのゲート線はコラムデコーダ
22に接続される。
A word line 8 is connected to the control gate of each of memory transistors 1 to 3, and an end of the word line 8 is connected to a row decoder 21. The row decoder 21 is provided with a NAND gate 18 connected to a connection line 19 to which the signal πWL is input. The output of the NAND gate 18 is
It is connected to each gate electrode of P-channel type transistor 16 and N-channel transistor 17 connected in series between terminal 20b and ground power supply V3g. A P-channel transistor 15 is provided between node N and terminal 20a, and its gate electrode is connected to node N4. The sources of each of memory transistors 1 to 3 are connected to source line 7. In addition, the drains of each of them are connected to bit lines 4 to 4.
bit lines 4 and 5 are connected to sense amplifier 23 and write driver 24 via Y-gate transistors 9 and 10. Note that the memory transistor 3 is a spare memory cell transistor, and its drain is connected to the spare bit line 6 and similarly connected to the sense amplifier 23 and the write driver 24 via the spare Y gate transistor 11. Y gates 9 and 10
The gates of are connected to normal Y gate lines 12 and 13, and these gate lines are connected to column decoder 22. The gate of the spare Y gate transistor 11 is connected to a Y gate line 14 which becomes "H" level when selecting the spare bit line 6, and the gate line is connected to the column decoder 22.

第2図はこの発明の一実施例によるチップ全体を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the entire chip according to one embodiment of the present invention.

その構成については、第5図の従来例で示したブロック
図に対して相違している点を主に説明する。
Regarding its configuration, the differences from the block diagram shown in the conventional example in FIG. 5 will be mainly explained.

第5図の従来例と異なる点としては、アドレスバッファ
37および高電圧制御回路39の出力を受け、またその
内部で処理された信号をコラムデコーダ34に与える冗
長回路41が設けられていることである。
The difference from the conventional example shown in FIG. 5 is that a redundant circuit 41 is provided which receives the outputs of the address buffer 37 and the high voltage control circuit 39 and supplies the internally processed signals to the column decoder 34. be.

第3図はこの冗長回路41の内部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of this redundant circuit 41.

図において、アドレス信号AO〜ANが各々入力される
不揮発性ラッチ50およびコンパレータ51が各々直列
に接続される。またアドレス信号A0〜ANは、不揮発
性ラッチ50に入るとともに、直接コンパレータ51に
も入力される。コンパレータ51の出力は、NANDゲ
ート52に入力され、インバータ53を介して信号SP
Iをコラムデコーダ34に与える構成となっている。
In the figure, a nonvolatile latch 50 and a comparator 51 each receiving address signals AO to AN are connected in series. Further, the address signals A0 to AN enter the nonvolatile latch 50 and are also directly input to the comparator 51. The output of the comparator 51 is input to a NAND gate 52, and is passed through an inverter 53 to a signal SP.
The configuration is such that I is given to the column decoder 34.

次に、第1図〜第3図を用いてこの発明の一実施例によ
る不揮発性半導体記憶装置の動作の説明をする。
Next, the operation of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention will be explained using FIGS. 1 to 3.

まず、過消去されたメモリトランジスタを含むビット線
を特定する動作と、そのビット線を予備のビット線に置
換える動作について説明する。
First, the operation of identifying a bit line including an over-erased memory transistor and the operation of replacing that bit line with a spare bit line will be described.

ビット線を特定するモードを活性化する制御信号が入力
されると、信号AWLが“L”レベルになり、ロウデコ
ーダ21のすべてのNANDゲート18の出力はH”レ
ベルになる。ロウデコーダ21のトランジスタ15.1
6およびトランジスタ17で構成されるハーフラッチ回
路は、NANDゲート18の“H”の入力を受け、ワー
ド線8の電圧レベルを“L”レベルにする。この動作に
よってすべてのワード線は“L”レベルになる。
When a control signal for activating a bit line specifying mode is input, the signal AWL goes to "L" level, and the outputs of all NAND gates 18 of the row decoder 21 go to H" level. Transistor 15.1
A half latch circuit constituted by NAND gate 6 and transistor 17 receives the "H" input from NAND gate 18 and sets the voltage level of word line 8 to "L" level. This operation causes all word lines to go to "L" level.

次に、ロウアドレスは固定して、コラムデコーダアドレ
スのみを全アドレスに対して回すような読比し動作を行
なう。ワード線の電圧レベルはすべて“L”レベルにな
っているため、過消去されたメモリトランジスタ(しき
い値が負であり、ON状態となっている)を含むビット
線だけが“L”レベルになる。そこで、この“L” レ
ベルになるコラムアドレスを記憶しておく。
Next, a reading comparison operation is performed in which the row address is fixed and only the column decoder address is rotated for all addresses. Since the voltage level of all the word lines is at the "L" level, only the bit line containing the over-erased memory transistor (threshold value is negative and is in the ON state) is at the "L" level. Become. Therefore, the column address that becomes this "L" level is memorized.

以上の動作により、過消去されたメモリトランジスタに
接続するビット線を特定することが可能になる。
The above operation makes it possible to specify the bit line connected to the over-erased memory transistor.

次に上記の動作で特定されたビット線を予備のビット線
に置換える動作について説明する。
Next, the operation of replacing the bit line identified in the above operation with a spare bit line will be described.

外部よりビット線置換えモードを活性化する制御信号と
、前記で記憶されたコラムアドレスとがバッファ40と
アドレスバッファ37とに入力されると、高電圧制御回
路39に接続されるvPPピンに高電圧か与えられる。
When a control signal for activating the bit line replacement mode and the column address stored above are inputted to the buffer 40 and the address buffer 37 from the outside, a high voltage is applied to the vPP pin connected to the high voltage control circuit 39. or given.

コラムアドレスは冗長回路41の不揮発性ラッチ50に
入り、高電圧により不揮発的に記憶される。複数のビッ
ト線を置換えたい場合は、予備のビット線の数がある限
り、上記と同様の動作を繰返すことによって可能となる
The column address enters the non-volatile latch 50 of the redundant circuit 41 and is stored non-volatilely using a high voltage. If you want to replace a plurality of bit lines, you can do so by repeating the same operation as above as long as there are spare bit lines.

次に、上記のように置換えを行なった後の通常の読出し
・書込み動作をする場合について説明する。
Next, a case will be described in which normal read/write operations are performed after replacement as described above.

入力されたコラムアドレスは冗長回路41にも与えられ
、そのアドレスがビット線を置換えたアドレスであれば
、冗長回路41内の不揮発性ラッチ50の各々のデータ
と、入力されたアドレスデータとは同一になる。そのた
め、コンパレータ51の出力はすべて“H” レベルに
なる。次段のNANDゲート52の入力はすべて“H”
レベルであるので、インバータ53の出力は“H”レベ
ルになり、予備のビット線を選択する信号SPIが“H
″レベルなる。信号5PIJ(“H”レベルになると、
コラムデコーダ22では通常のYゲート線12および1
3をすべて“L”レベルにし、信号SPIに対応するY
ゲート線14のみを“H”レベルにする。この動作によ
って置換えられた予備のビット線が選択できる。
The input column address is also given to the redundancy circuit 41, and if the address is an address that replaced the bit line, the data in each nonvolatile latch 50 in the redundancy circuit 41 and the input address data are the same. become. Therefore, all outputs of the comparator 51 become "H" level. All inputs to the next stage NAND gate 52 are “H”
Therefore, the output of the inverter 53 becomes "H" level, and the signal SPI for selecting the spare bit line becomes "H" level.
” level. Signal 5PIJ (when it becomes “H” level,
In the column decoder 22, normal Y gate lines 12 and 1
3 are all set to “L” level, and the Y corresponding to the signal SPI
Only the gate line 14 is set to "H" level. By this operation, the replaced spare bit line can be selected.

一方、入力されたコラムデコーダアドレスが通常のアド
レス信号であるならば、冗長回路41内のコンパレータ
50の出力の少なくとも1つは“L”レベルであるので
、NANDゲート52は“H″レベル信号を出力し、信
号SPIは”L”レベルに保たれ、ビット線の置換えは
行なわれない。
On the other hand, if the input column decoder address is a normal address signal, at least one of the outputs of the comparator 50 in the redundant circuit 41 is at "L" level, so the NAND gate 52 outputs a "H" level signal. The signal SPI is kept at the "L" level, and the bit line is not replaced.

第4図はこの発明の他の実施例による不揮発性半導体記
憶装置のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to another embodiment of the invention.

この実施例においては、先の実施例で示したビット線の
特定動作と置換え動作とをチップ内部で自動的に行なう
ものである。先の実施例による第2図と異なっている点
は、セルフテスト制御回路43とアドレスバッファ42
にアドレスラッチの機能を組込んだことである。セルフ
テスト制御回路43では、信号AWLの発生、読出しデ
ータの判定、コラムアドレスのラッチ制御および冗長回
路41の制御を行なうものである。アドレスラッチ42
は、ワード線をすべて“L#レベルにして読出したとき
に、“L”レベルになるビット線のコラムアドレスをラ
ッチするものである。
In this embodiment, the bit line specifying operation and replacement operation shown in the previous embodiment are automatically performed inside the chip. The difference from the previous embodiment shown in FIG. 2 is that the self-test control circuit 43 and address buffer 42
This is because an address latch function has been incorporated into the system. Self-test control circuit 43 generates signal AWL, determines read data, controls column address latch, and controls redundancy circuit 41. address latch 42
latches the column address of the bit line that becomes "L" level when all word lines are set to "L# level" and read.

[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、過消去されたメモリト
ランジスタがあっても、そのメモリトランジスタに接続
するビット線を予備のビ・ソト線と置換えることによっ
て、正しく書込みおよび読出し動作を行なうことができ
るので、製品の歩留りが向上する。
[Effects of the Invention] As explained above, even if there is an over-erased memory transistor, the present invention allows correct write and read operations by replacing the bit line connected to the memory transistor with a spare bi-soto line. As a result, the yield of products is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による装置要部の回路構成
を示す図、第2図はこの発明の一実施例によるブロック
構成図、第3図は第2図の冗長回路の具体的構成を示す
図、第4図はこの発明の他の実施例によるブロック構成
図、第5図は従来の不揮発性半導体記憶装置のブロック
図、第6図は第5図に示したメモリセルの断面構造図、
第7図は消去特性の異なるメモリトランジスタのしきい
値電圧の変化を示す図、第8図は第5図のメモリセルア
レイに含まれるメモリトランジスタの具体的レイアウト
を示す図、第9図は従来の消去モードにおける消去動作
を示すフローチャート図である。 図において、1.2はメモリトランジスタ、3は予備の
メモリセル、4,5はビット線、6は予備のビット線、
8はワード線、9,10はYゲート、11は予備のYゲ
ート、12.13はYゲート線、14は予備のYゲート
線、15.16はPチャネル型トランジスタ、17はN
チャネル型トランジスタ、18はNANDゲート、19
は信号線、22はコラムデコーダ、23はセンスアンプ
、24は書込みドライバ、41は冗長回路、50は不揮
発性ラッチ、51はコンパレータ、52はNANDゲー
ト、53はインバータである。 なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示す
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a main part of a device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block configuration diagram according to an embodiment of this invention, and FIG. 3 is a specific configuration of the redundant circuit shown in FIG. 2. 4 is a block diagram of another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device, and FIG. 6 is a cross-sectional structure of the memory cell shown in FIG. figure,
FIG. 7 is a diagram showing changes in threshold voltage of memory transistors with different erase characteristics, FIG. 8 is a diagram showing a specific layout of memory transistors included in the memory cell array of FIG. 5, and FIG. 9 is a diagram showing a conventional FIG. 3 is a flowchart showing an erase operation in erase mode. In the figure, 1 and 2 are memory transistors, 3 is a spare memory cell, 4 and 5 are bit lines, 6 is a spare bit line,
8 is a word line, 9 and 10 are Y gates, 11 is a spare Y gate, 12.13 is a Y gate line, 14 is a spare Y gate line, 15.16 is a P channel type transistor, 17 is an N
Channel type transistor, 18 is NAND gate, 19
22 is a signal line, 22 is a column decoder, 23 is a sense amplifier, 24 is a write driver, 41 is a redundant circuit, 50 is a nonvolatile latch, 51 is a comparator, 52 is a NAND gate, and 53 is an inverter. Note that in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 行と列とからなるマトリクス状に配列され、その各々は
、電子の注入・引抜きが行なわれ得るフローティングゲ
ートを含む複数のメモリセルと、各々は前記メモリセル
の行に対応して設けられ、対応した行のメモリセルの各
々に接続される複数のビット線と、 前記メモリセルの少なくとも1列分に対応する予備のメ
モリセルと、 前記予備のメモリセルに対応して設けられ、前記予備の
メモリセルの各々に接続される予備のビット線と、 前記ビット線のいずれかを選択する選択手段と、前記選
択されたビット線を介して前記メモリセルのいずれかに
情報を書込み、または前記メモリセルのいずれかから情
報を読出す読出し・書込み手段と、 電子の引抜きが所定量を超えて行なわれたメモリセルに
接続するビット線を特定する特定手段と、前記選択手段
よって前記特定されたビット線が選択されたとき、前記
特定されたビット線の代わりに前記予備のビット線を介
して前記予備のメモリセルに対して情報の書込み・読出
しを行なうように前記読出し・書込み手段を制御する制
御手段とを備えた、不揮発性半導体記憶装置。
[Scope of Claims] A plurality of memory cells arranged in a matrix of rows and columns, each of which includes a floating gate into which electrons can be injected and extracted, and each of which corresponds to a row of the memory cells. a plurality of bit lines connected to each of the memory cells in the corresponding row; a spare memory cell corresponding to at least one column of the memory cells; and a plurality of bit lines provided corresponding to the spare memory cell. a spare bit line connected to each of the spare memory cells, a selection means for selecting one of the bit lines, and a means for transmitting information to one of the memory cells via the selected bit line. a reading/writing means for writing or reading information from any of the memory cells; a specifying means for specifying a bit line connected to the memory cell from which electrons have been extracted in excess of a predetermined amount; and a selecting means. When the specified bit line is selected, the reading/writing is performed so that information is written to/read from the spare memory cell via the spare bit line instead of the specified bit line. A nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a control means for controlling the control means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06163856A (en) * 1992-11-19 1994-06-10 Fujitsu Ltd Flash nonvolatile semiconductor storage device and its testing method

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