JPH05135595A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

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JPH05135595A
JPH05135595A JP29883991A JP29883991A JPH05135595A JP H05135595 A JPH05135595 A JP H05135595A JP 29883991 A JP29883991 A JP 29883991A JP 29883991 A JP29883991 A JP 29883991A JP H05135595 A JPH05135595 A JP H05135595A
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JP
Japan
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erase
logic
storage
voltage
memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29883991A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Yoshida
正信 吉田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To optimize an erase time by monitoring the drain currents of storage blocks and by controlling the applying time of erase voltages to each of the storage block based on the monitored results. CONSTITUTION:Erase voltage applying means A1-Am, erase condition discrimination means B1-Bm and inhibiting means C1-Cm are provided for each of storage blocks D1-Dm which contain plural nonvolatile storage devices. And a prescribed potential of an erase voltage is applied to the source electrodes of nonvloatile storage devices, which have floating gates FGs, by the means A1-Am. When the drain currents ID of the nonvolatile storage devices become more than a prescribed current, the means B1-Bm judge the devices to become completely erased conditions and inhibit the voltage applying operations of the means A1-Am by the means C1-Cm. Having this arrangement, erase time of each block of the storage space which is divided into plural blocks is optimized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置、特にFLOTOX(フローティングゲート・トンネ
ルオキサイド)型やMNOS(メタル・ナイトライドオ
キサイド・セミコンダクタ)型の記憶素子を使用する不
揮発性半導体記憶装置に関する。一般に、CPU等の外
部記憶装置として磁気ディスクが多用されるが、磁気デ
ィスクは機械的にヘッドをシークさせてデータの読み書
きを行うために、読み書きの速度向上に限界がある。そ
こで、純電気的に読み書きができるとともに、電源バッ
クアップがなくても長期間のデータ保持が可能な不揮発
性半導体記憶装置が求められる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device using a FLOTOX (floating gate tunnel oxide) type or MNOS (metal nitride oxide semiconductor) type memory element. Regarding Generally, a magnetic disk is often used as an external storage device such as a CPU. However, since the magnetic disk mechanically seeks a head to read and write data, there is a limit to improvement of the reading and writing speed. Therefore, there is a demand for a non-volatile semiconductor memory device that can read and write purely electrically and that can hold data for a long period of time without power backup.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、かかる不揮発性半導体記憶装置
に使用して好適なスタックゲート型フラッシュメモリの
記憶素子の構造図であり、1は一導電型(例えばp導電
型)の半導体基板、2はトンネル酸化膜、3はフローテ
ィングゲート(以下、FGとも言う)、4は絶縁膜、5
はコントロールゲート、6は他導電型(例えばn導電
型)のソース領域、7は同じく他導電型のドレイン領域
であり、コントロールゲート5、ソース領域6及びドレ
イン領域7からは、それぞれコントロールゲート電極C
G、ソース電極S及びドレイン電極Dが引き出されてい
る。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a structural diagram of a storage element of a stack gate type flash memory suitable for use in such a non-volatile semiconductor memory device, and 1 is a semiconductor substrate of one conductivity type (for example, p conductivity type), 2 is a tunnel oxide film, 3 is a floating gate (hereinafter also referred to as FG), 4 is an insulating film, 5
Is a control gate, 6 is a source region of another conductivity type (for example, n conductivity type), 7 is a drain region of another conductivity type, and the control gate electrode C from the control gate 5, the source region 6 and the drain region 7, respectively.
G, the source electrode S, and the drain electrode D are drawn out.

【0003】このような構造を有する記憶素子は、フロ
ーティングゲート3に電子を注入したり、引き抜いたり
することによって、しきい電圧Vthを変化させること
ができる。今、基板1とSに例えば0Vを与えると共
に、CGに例えば+12V、Dに例えば+6Vを与える
と、いわゆるアバランシェブレイクダウン(電子雪崩降
伏)が起き、ドレイン領域7の近傍に高エネルギーの電
子と正孔が多量に発生して、そのうちの電子の一部がト
ンネル酸化膜2を通り抜けてフローティングゲート3に
注入される。これにより、フローティングゲート3が負
の電荷(例えば−2V)を帯び、Sに0V、CGに+5
V、Dに+1Vを与えても、ドレイン−ソース間は導通
せず、ドレイン電流IDは流れない。以下、この状態を
便宜的に論理0の保持状態とする。
In the memory element having such a structure, the threshold voltage Vth can be changed by injecting or extracting electrons into the floating gate 3. When, for example, 0V is applied to the substrates 1 and S, + 12V is applied to CG, and + 6V is applied to D, so-called avalanche breakdown (electron avalanche breakdown) occurs, and high-energy electrons and positive electrons are generated near the drain region 7. A large number of holes are generated, and some of the electrons pass through the tunnel oxide film 2 and are injected into the floating gate 3. As a result, the floating gate 3 is charged with a negative charge (for example, -2V), S is 0V and CG is +5.
Even if +1 V is applied to V and D, the drain and the source are not conducted and the drain current ID does not flow. Hereinafter, this state is referred to as a logic 0 holding state for convenience.

【0004】一方、基板1とCGに0V、Dをオープ
ン、Sに+12Vを与えると、いわゆるトンネル現象が
起き、フローティングゲート3の電子がソース領域6に
引き抜かれる。電子の引抜き量を適正化すれば、フロー
ティングゲート3の電荷がほぼゼロになり、Sに0V、
CGに5V、Dに1Vを与えると、ドレイン−ソース間
が導通して、ドレイン電流IDが流れる。以下、この状
態を便宜的に論理1の保持状態とする。
On the other hand, when 0 V and D are opened to the substrate 1 and CG and +12 V is applied to S, a so-called tunnel phenomenon occurs, and electrons of the floating gate 3 are extracted to the source region 6. If the amount of electrons extracted is optimized, the electric charge of the floating gate 3 becomes almost zero, and S is 0 V.
When 5 V is applied to CG and 1 V is applied to D, the drain and the source are electrically connected and the drain current ID flows. Hereinafter, this state is referred to as a logic 1 holding state for convenience.

【0005】一般に、記憶内容を論理0にすることをデ
ータの書き込みと言い、また論理1にすることをデータ
の消去と言う。図5は上述の記憶素子を使用するメモリ
セルアレイの概念図であり、n列×2行のマトリクス配
列を有するセルアレイの例である。T1,1〜Tn,1及びT
1,2〜Tn,2はそれぞれ不揮発性記憶素子(以下、記憶素
子)であり、行ごとの記憶素子のコントロールゲートC
Gを共通にしてワード線WL1、WL2に接続し、また、
列ごとの記憶素子のドレイン電極Dを共通にしてビット
線BL1〜BLnに接続し、さらに、アレイ内の全ての記
憶素子のソース電極Sを共通にしてソース線SLに接続
する。
Generally, setting the storage content to logical 0 is called data writing, and setting the storage content to logical 1 is called erasing data. FIG. 5 is a conceptual diagram of a memory cell array using the above-described memory element, which is an example of a cell array having a matrix arrangement of n columns × 2 rows. T 1,1 to T n, 1 and T
1, 2 to T n, 2 are nonvolatile storage elements (hereinafter, storage elements), and control gates C of the storage elements for each row
G is connected in common to word lines WL 1 and WL 2 , and
The drain electrodes D of the storage elements in each column are commonly connected to the bit lines BL 1 to BL n, and the source electrodes S of all the storage elements in the array are commonly connected to the source line SL.

【0006】すなわち、セルアレイがA列×B行であれ
ば、A本のビット線とB本のワード線を備えると共に、
マトリクスに拘らず1本のソース線を備える。図6は2
列×2行のメモリセルアレイMとその周辺回路の構成図
である。周辺回路は、書き込み回路100、読み出し回
路200及び消去回路300を備えて構成するが、これ
らは後述の実施例と同一構成のため、その詳細な説明は
実施例で行い、ここでは入出力の説明のみを行うことに
する。
That is, if the cell array is A columns × B rows, it is equipped with A bit lines and B word lines, and
It has one source line regardless of the matrix. 2 in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a memory cell array M of columns × 2 rows and its peripheral circuits. The peripheral circuit includes a write circuit 100, a read circuit 200, and an erase circuit 300. Since these have the same configurations as those of the embodiments described later, a detailed description thereof will be given in the embodiments. Here, input / output will be described. Only decided to do.

【0007】書き込み回路100は、書き込みイネーブ
ル信号WEが論理1のときに、書き込みデータWDTが
論理0であれば、+12Vの書き込み電圧を発生するも
ので、この書き込み電圧(+12V)を、ビット線選択
信号SBL1(またはSBL2)によってオン状態にされた選
択トランジスタTSEL1(またはTSEL2)を介してメモリ
セルアレイMの第1列(または第2列)の記憶素子のド
レイン電極Dに与えることにより、ワード線選択信号S
WL1(またはSWL2)によって選択された1つの記憶素子
のフローティングゲートに電子を注入するものである。
When the write enable signal WE is logic 1 and the write data WDT is logic 0, the write circuit 100 generates a write voltage of + 12V. This write voltage (+ 12V) is selected as the bit line selection. By applying to the drain electrode D of the memory element in the first column (or second column) of the memory cell array M via the selection transistor T SEL1 (or T SEL2 ) turned on by the signal S BL1 (or S BL2 ). , Word line selection signal S
Electrons are injected into the floating gate of one storage element selected by WL1 (or SWL2 ).

【0008】読み出し回路200は、消去指令信号ER
Sが論理0のときに、選択トランジスタTSEL1(または
SEL2)を介して記憶素子のドレイン電流IDをモニタ
ーし、IDが流れれば論理1、流れなければ論理0とな
る読み出しデータRDTを出力するものである。消去回
路300は、読み出し/書き込みイネーブル信号R/W
Eが論理1のときに0Vの電圧を発生する一方、外部か
らの消去指令信号ERSが論理1のときに+12Vの電
圧(以下、消去電圧)を発生するもので、これらの電圧
はメモリセルアレイMの全ての記憶素子のソース電極D
に与えられ、0Vの場合には書き込みまたは読み出しモ
ード、+12Vの場合には消去モードになる。
The read circuit 200 uses the erase command signal ER.
When S is logic 0, the drain current ID of the storage element is monitored through the selection transistor T SEL1 (or T SEL2 ) and outputs read data RDT which becomes logic 1 if ID flows and logic 0 if ID does not flow. To do. The erase circuit 300 has a read / write enable signal R / W.
When E is logic 1, a voltage of 0V is generated, while when an external erase command signal ERS is logic 1, a voltage of + 12V (hereinafter, erase voltage) is generated. These voltages are used for the memory cell array M. Source electrodes D of all memory elements
Is applied to the write or read mode when 0V, and the erase mode when + 12V.

【0009】ところで、かかる従来の不揮発性半導体記
憶装置にあっては、外部からの消去指令信号ERSに応
答して消去電圧(+12V)を発生し、この電圧を記憶
素子のソース電極に与える構成となっていたため、例え
ば消去指令信号ERSが短すぎる場合には、フローティ
ングゲートからの電子の引抜きが不足(注入量に対し
て)して不完全消去になり、あるいは長すぎる場合には
電子が多量(注入量を上回る量)に引抜かれて過剰消去
になるといった不具合がある。
In the conventional non-volatile semiconductor memory device, an erase voltage (+ 12V) is generated in response to an erase command signal ERS from the outside, and this voltage is applied to the source electrode of the memory element. Therefore, if the erase command signal ERS is too short, for example, the extraction of electrons from the floating gate is insufficient (relative to the injection amount), resulting in incomplete erase. There is a problem that it is over-erased by being pulled out to more than the injection amount).

【0010】特に、過剰消去の場合には、フローティン
グゲートが正に帯電してしきい値電圧Vthが負電圧側
に移動するために、コントロールゲート電圧によらず一
定値以上のドレイン電流IDが流れるため、論理0のセ
ルを読み出そうとしても、正常に読み出せなくなるとい
った不都合がある。この対策として、例えば、書き込み
によって導通状態(論理0)となっている記憶素子の全
てが導通状態(論理1)となるまで、消去動作と読み出
し動作を微小な間隔で交互に繰り返すようにした不揮発
性半導体記憶装置が知られている。
In particular, in the case of excessive erasing, the floating gate is positively charged and the threshold voltage Vth moves to the negative voltage side, so that a drain current ID of a certain value or more flows regardless of the control gate voltage. Therefore, even if an attempt is made to read out a cell of logic 0, there is a disadvantage that the cell cannot be read out normally. As a countermeasure against this, for example, an erasing operation and a reading operation are alternately repeated at minute intervals until all the memory elements that are in a conductive state (logic 0) by writing are brought into a conductive state (logic 1). Type semiconductor memory device is known.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
対策を採用する従来の不揮発性半導体記憶装置にあって
は、全ての記憶素子が導通状態となるまでの間、全部の
記憶素子に消去電圧が印加されるため、早々と導通状態
に達した記憶素子の過剰消去が避けられないといった問
題点がある。
However, in the conventional non-volatile semiconductor memory device adopting such a measure, the erase voltage is applied to all the memory elements until all the memory elements become conductive. Therefore, there is a problem in that it is inevitable to excessively erase the storage element that has reached the conduction state immediately.

【0012】そこで、本発明は、複数のブロックに分け
られた記憶空間の各ブロックごとの消去時間を適切化す
ることを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to optimize the erase time for each block of a storage space divided into a plurality of blocks.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためその原理図を図1に示すように、フローティ
ングゲートFGを備える不揮発性記憶素子のソース電極
Sに、所定の消去指令信号に応答して所定電位の消去電
圧を与える消去電圧印加手段A1、A2、……、Amと、
前記不揮発性記憶素子のドレイン電流IDが所定電流以
上になったときを完全消去状態として判定する消去状態
判定手段B1、B2、……、Bmと、該消去状態判定手段
によって完全消去状態が判定されると前記消去電圧印加
手段による電圧の印加動作を禁止する禁止手段C1
2、……、Cmとを、複数の不揮発性記憶素子を含む記
憶ブロックD1、D2、……Dmごとに設けたことを特徴
とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a predetermined erase command signal to a source electrode S of a nonvolatile memory element having a floating gate FG as shown in the principle diagram of FIG. and erase voltage application means a 1, a 2, ......, a m giving erase voltage of a predetermined potential in response to,
Erase state determining means B 1 , B 2 , ..., B m for determining when the drain current ID of the non-volatile memory element exceeds a predetermined current as a complete erase state, and the erase state determining means for the complete erase state. When it is determined that the prohibition means C 1 for prohibiting the voltage application operation by the erase voltage application means,
It is characterized in that C 2 , ..., C m are provided for each of the memory blocks D 1 , D 2 , ..., D m including a plurality of nonvolatile memory elements.

【0014】[0014]

【作用】本発明では、それぞれの記憶ブロックD1
2、……Dmのドレイン電流IDがモニタされ、その結
果によって、それぞれの記憶ブロックに与える消去電圧
の印加時間がコントロールされる。したがって、例え
ば、1つの記憶ブロックに早々とIDが流れれば、その
記憶ブロックに対する消去電圧の印加が禁止され、過剰
消去が回避される。
In the present invention, each memory block D 1 ,
The drain current ID of D 2 , ..., D m is monitored, and the application time of the erase voltage applied to each memory block is controlled by the result. Therefore, for example, if the ID flows in one storage block as soon as possible, application of the erase voltage to the storage block is prohibited, and excessive erasure is avoided.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図2、図3は本発明に係る不揮発性半導体記憶装
置の一実施例を示す図である。図2において、Mはメモ
リセルアレイ(本願発明の要旨に記載の記憶ブロックD
1〜Dmの1つに相当)、100は書き込み回路、200
は読み出し回路(本願発明の要旨に記載の消去状態判定
手段B1〜Bmの1つに相当)、300は消去回路(本願
発明の要旨に記載の消去電圧印加手段A1〜Amの1つに
相当)である。これらの回路構成は図6とほぼ同一であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 are views showing an embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. In FIG. 2, M is a memory cell array (memory block D described in the gist of the present invention).
1 to D m ), 100 is a writing circuit, 200
Is a read circuit (corresponding to one of the erased state determination means B 1 to B m described in the gist of the invention), and 300 is an erased circuit ( 1 of the erase voltage application means A 1 to A m described in the gist of the invention). Equivalent to one). These circuit configurations are almost the same as those in FIG.

【0016】すなわち、メモリセルMは、2列×2行の
マトリクス配列された4個の不揮発性半導体記憶素子
(以下、記憶素子)T1,1、T2,1、T1,2及びT2,2を備
え、行ごとの記憶素子(T1,1とT2,1、T1,2とT2,2
のコントロールゲートCGを共通にしてそれぞれワード
線WL1、WL2に接続し、列ごとの記憶素子(T1,1
1,2、T2,1とT2,2)のドレイン電極Dを共通にして
それぞれビット線BL1、BL2に接続すると共に、全て
の記憶素子のソース電極Sを共通にしてソース線SLに
接続する。
That is, the memory cell M is composed of four nonvolatile semiconductor memory elements (hereinafter, memory elements) T 1,1 , T 2,1 , T 1,2 and T arranged in a matrix of 2 columns × 2 rows. comprising a 2,2, the storage elements of each row (T 1, 1 and T 2,1, T 1, 2 and T 2,2)
Control gates CG are commonly connected to word lines WL 1 and WL 2 , respectively, and drain electrodes D of storage elements (T 1,1 and T 1,2 , T 2,1 and T 2,2 ) for each column are connected. Are commonly connected to the bit lines BL 1 and BL 2 , respectively, and the source electrodes S of all storage elements are commonly connected to the source line SL.

【0017】書き込み回路100は、書き込みデータW
DTの論理を反転するインバータゲート101と、この
インバータゲート101の出力と書き込みイネーブル信
号WEとのアンド論理をとるアンドゲート102と、ア
ンドゲート102の出力が論理1のときに導通するトラ
ンジスタ103とを備え、トランジスタ103が導通す
ると所定電位(例えば+12V)の書き込み電圧を発生
する。
The write circuit 100 has write data W.
An inverter gate 101 that inverts the logic of DT, an AND gate 102 that ANDs the output of the inverter gate 101 and the write enable signal WE, and a transistor 103 that is conductive when the output of the AND gate 102 is logic 1. When the transistor 103 is turned on, a writing voltage of a predetermined potential (for example, + 12V) is generated.

【0018】読み出し回路200は、外部からの消去指
令信号ERSの論理を反転するインバータゲート201
と、インバータゲート201の出力(反転消去指令信号
ERSX)が論理1期間(以下、読み出し期間)にある
ときに導通するトランジスタ202と、このトランジス
タ202と電源VCCの間に介在するダイオード接続のト
ランジスタ203と、両トランジスタ202、203の
交点電位を反転して読み出しデータRDTとして出力す
るインバータゲート204とを備え、ビット線選択信号
BL1(またはSBL2)によって選択的に導通する選択ト
ランジスタTSE L1(またはTSEL2)を介して記憶素子の
ドレイン電流IDをモニターし、IDが流れなければ
(データが書き込まれていれば)RDTを論理0とし、
流れれば(データが消去されていれば)RDTを論理1
とする。
The read circuit 200 has an inverter gate 201 which inverts the logic of an erase command signal ERS from the outside.
And a transistor 202 which is conductive when the output of the inverter gate 201 (inversion erasing instruction signal ERSX) is in the logic 1 period (hereinafter, read period), and a diode-connected transistor interposed between the transistor 202 and the power supply V CC. A selection transistor T SE L1 provided with 203 and an inverter gate 204 that inverts the intersection potential of both transistors 202 and 203 and outputs it as read data RDT, and is made conductive selectively by the bit line selection signal S BL1 (or S BL2 ). (Or T SEL2 ), the drain current ID of the memory element is monitored, and if ID does not flow (if data is written), RDT is set to logic 0,
If it flows (if the data has been erased), RDT is set to logic 1.
And

【0019】消去回路300は、読み出し/書き込みイ
ネーブル信号R/WEが論理1のときに導通するトラン
ジスタ301と、後述の消去動作禁止/許容信号ERI
/Eが論理1のときに導通するトランジスタ302とを
備え、トランジスタ301の導通時には0V、トランジ
スタ302の導通時には所定電位(例えば+12V)の
消去電圧をソース線SLを介して全ての記憶素子のソー
ス電極Sに与える。
The erase circuit 300 includes a transistor 301 which conducts when the read / write enable signal R / WE is logic 1, and an erase operation prohibition / permission signal ERI which will be described later.
A transistor 302 that is conductive when / E is a logic 1, and when the transistor 301 is conductive, an erase voltage of 0 V and a predetermined potential (for example, +12 V) when the transistor 302 is conductive is applied to the source of all the storage elements via the source line SL. Apply to the electrode S.

【0020】ここで、400はフリップフロップ、50
0はセット信号発生回路、600はリセット信号発生回
路、700は消去動作禁止/許容信号ERI/Eを出力
するアンドゲートであり、これらは一体として、本願発
明の要旨に記載された禁止手段C1〜Cmの1つに相当す
る。フリップフロップ400は、たすき掛けに接続した
4個のトランジスタ401〜404と、2個のセット/
リセットトランジスタ405、406を備える公知のフ
リップフロップであり、セットトランジスタ405が導
通すると論理0を出力するセット状態になり、リセット
トランジスタ406が導通すると論理1を出力するリセ
ット状態になる。
Here, 400 is a flip-flop and 50
Reference numeral 0 is a set signal generation circuit, 600 is a reset signal generation circuit, and 700 is an AND gate which outputs an erase operation prohibition / permission signal ERI / E, and these are integrated as a prohibition means C 1 described in the gist of the present invention. corresponds to one of -C m. The flip-flop 400 includes four transistors 401 to 404 connected in a cross and two sets / transistors.
This is a well-known flip-flop including reset transistors 405 and 406. When the set transistor 405 conducts, it enters a set state in which a logic 0 is output, and when the reset transistor 406 conducts, it enters a reset state in which a logic 1 is output.

【0021】セット信号発生回路500は、反転消去指
令信号ERSXを反転するインバータゲート501と、
インバータゲート501の出力を積分する積分回路50
2と、ERSXと積分出力の論理をとるアンドゲート5
03とを備え、図3に示すように、ERSXの論理1期
間(読み出し期間)の始まり時点t0から積分回路の時
定数で決まる信号幅Wdをもつセットパルス信号を出力
する。
The set signal generation circuit 500 includes an inverter gate 501 which inverts the inversion erase command signal ERSX,
Integrator circuit 50 that integrates the output of the inverter gate 501
2 and AND gate 5 which takes the logic of ERSX and integral output
3, and outputs a set pulse signal having a signal width Wd determined by the time constant of the integrating circuit from the start time t 0 of the logic 1 period (reading period) of ERSX, as shown in FIG.

【0022】リセット信号発生回路600は、読み出し
データRDTを反転するインバータゲート601と、イ
ンバータゲート601の出力と反転消去指令信号ERS
Xのアンド論理をとるアンドゲート602とを備え、E
RSXの論理1期間(読み出し期間)中にRDTの論理
が0になると、論理1に立ち上がるリセット信号を出力
する。
The reset signal generating circuit 600 has an inverter gate 601 for inverting the read data RDT, an output of the inverter gate 601 and an inversion erasing command signal ERS.
Equipped with an AND gate 602 which takes an AND logic of X,
When the logic of RDT becomes 0 during the logic 1 period (reading period) of RSX, the reset signal which rises to logic 1 is output.

【0023】ここで、上記のメモリセルアレイMは1つ
の記憶ブロックを構成する。本実施例の特徴は、1個の
記憶ブロックに対して、少なくとも読み出し回路20
0、消去回路300、フリップフロップ400、セット
信号発生回路500及びリセット信号発生回路600を
専用に設ける点にある。すなわち、記憶ブロックが複数
個であれば、そのブロックの数だけ読み出し回路20
0、消去回路300、フリップフロップ400、セット
信号発生回路500及びリセット信号発生回路600が
備えられる。
Here, the memory cell array M constitutes one memory block. The feature of this embodiment is that at least the read circuit 20 is provided for one storage block.
0, erase circuit 300, flip-flop 400, set signal generation circuit 500, and reset signal generation circuit 600 are provided exclusively. That is, if there are a plurality of storage blocks, the number of read circuits 20 corresponding to the number of the blocks.
0, an erase circuit 300, a flip-flop 400, a set signal generation circuit 500, and a reset signal generation circuit 600 are provided.

【0024】次に、作用を説明する。書き込みイネーブ
ル信号WEが論理1で、且つ書き込みデータWDTが論
理0であれば、書き込み回路100から+12Vの書き
込み電圧が出力される。この書き込み電圧は、ビット線
選択信号SBL1(またはSBL2)によって導通状態にされ
た例えばTSEL1を介して2個の記憶素子T1,1及びT1,2
のドレインに与えられる。今、ワード線選択信号SWL1
の電位でワード線WL1を活性化したとすると、上記2
個の記憶素子T1,1及びT1,2のうち、WL1に接続する
1個の記憶素子T1 ,1が選択され、そのソース電極Sに
消去回路300からの電圧(R/WEがアクティブであ
るから0V)が与えられる。
Next, the operation will be described. If the write enable signal WE is logic 1 and the write data WDT is logic 0, the write circuit 100 outputs a write voltage of + 12V. This write voltage is applied to the two storage elements T 1,1 and T 1,2 via, for example, T SEL1 which is made conductive by the bit line selection signal S BL1 (or S BL2 ).
Given to the drain of. Now, the word line selection signal SWL1
If the word line WL 1 is activated with the potential of
Number of the storage elements T 1, 1 and T 1, 2, 1 pieces of the storage elements connected to WL 1 T 1, 1 is selected, the voltage (R / WE from cancellation circuit 300 to the source electrode S Since it is active, 0V) is applied.

【0025】したがって、選択記憶素子T1,1のソース
電極Sに0V、CGにワード線の活性化電位(例えば+
12V)、Dに例えば+6Vが与えられ、いわゆるアバ
ランシェブレイクダウン(電子雪崩降伏)が起きて、ド
レイン領域7の近傍に高エネルギーの電子と正孔が多量
に発生し、そのうちの電子の一部がトンネル酸化膜を通
り抜けてフローティングゲートFGに注入される。この
結果、フローティングゲートFGが負の電荷(例えば−
2V)に帯電してデータが書き込まれる。
Therefore, 0 V is applied to the source electrode S of the selective storage element T 1,1 and the activation potential of the word line is applied to CG (for example, +
12V), + 6V, for example, are applied to D, so-called avalanche breakdown (electron avalanche breakdown) occurs, a large amount of high-energy electrons and holes are generated in the vicinity of the drain region 7, and some of these electrons are It is injected into the floating gate FG through the tunnel oxide film. As a result, the floating gate FG has a negative charge (for example, −).
2V) is charged and data is written.

【0026】上記データの書き込みをした後、外部から
消去指令信号ERSを与えると、その論理1の期間で、
消去回路300のトランジスタ302が導通し、メモリ
セルアレイMの全ての記憶素子、言い替えれば1個の記
憶ブロックの全ての記憶素子のソース電極Sに+12V
の消去電圧が与えられる。ERSが論理0期間に移行す
ると、このERSの反転信号であるERSXが論理1期
間に移行する。ERSXの論理1期間(読み出し期間)
では、読み出し回路200のトランジスタ202が導通
してドレイン電流IDがモニターされ、IDが流れなけ
れば(消去が不完全であれば)論理0の読み出しデータ
RDTが出力され、あるいは、IDが流れれば(消去が
完全であれば)論理1の読み出しデータRDTが出力さ
れる。
When the erase command signal ERS is externally applied after writing the above data, during the period of the logic 1,
The transistor 302 of the erase circuit 300 is turned on, and +12 V is applied to the source electrodes S of all the memory elements of the memory cell array M, in other words, all the memory elements of one memory block.
Erase voltage is applied. When the ERS shifts to the logic 0 period, the inverted signal ERSX of the ERS shifts to the logic 1 period. ERSX logic 1 period (readout period)
Then, the transistor 202 of the read circuit 200 is turned on to monitor the drain current ID, and if the ID does not flow (if the erasing is incomplete), the read data RDT of logic 0 is output, or if the ID flows. Read data RDT of logic 1 is output (if erase is complete).

【0027】一方、ERSXの論理1期間においては、
その期間の最初にセット信号発生回路500からセット
パルス信号が出力されるので、フリップフロップ400
がセット状態(論理0を出力)にされるが、この時点で
RDTが論理0(消去不十分)であれば、リセット信号
が論理1となり、フリップフロップ400が直ちにリセ
ット状態(論理1を出力)に反転させられるため、アン
ドゲート700の出力が論理1になって消去動作がその
まま継続される。この逆に、RDTが論理1(完全消
去)であれば、リセット信号が論理0となってフリップ
フロップ400がリセットされないため、アンドゲート
700の出力が論理0となり、消去動作が停止(禁止)
される。
On the other hand, in the logic 1 period of ERSX,
Since the set pulse signal is output from the set signal generation circuit 500 at the beginning of the period, the flip-flop 400
Are set to a set state (logic 0 is output), but if the RDT is logic 0 (erasure insufficient) at this time, the reset signal becomes logic 1, and the flip-flop 400 is immediately reset (logic 1 is output). The output of the AND gate 700 becomes logic 1 and the erase operation is continued. On the contrary, if the RDT is logic 1 (complete erase), the reset signal becomes logic 0 and the flip-flop 400 is not reset, so the output of the AND gate 700 becomes logic 0 and the erase operation is stopped (inhibited).
To be done.

【0028】すなわち、ある時間を経過してフローティ
ングゲートFGから十分な電子が引抜かれると、ドレイ
ン電流IDが流れ始めてRDTが論理1に変化し、リセ
ット信号が論理0に変化して、フリップフロップ400
のセット状態(論理0を出力)が継続され、消去回路3
00のトランジスタ302が非導通状態に変化する結
果、消去電圧の印加が停止(言い替えれば禁止)され
る。
That is, when a certain amount of time has passed and sufficient electrons have been extracted from the floating gate FG, the drain current ID begins to flow, the RDT changes to logic 1, the reset signal changes to logic 0, and the flip-flop 400 is turned on.
The set state of (outputting logic 0) is continued, and the erasing circuit 3
As a result of the transistor 00 of No. 00 changing to the non-conducting state, the application of the erase voltage is stopped (in other words, prohibited).

【0029】したがって、本実施例によれば、記憶ブロ
ック(メモリセルアレイM)ごとの消去動作をモニター
し、十分な量の電子が引抜かれた時点で、当該記憶ブロ
ックに対する消去電圧の印加を停止(禁止)できるの
で、早々と消去の完了する記憶ブロックの過剰消去を回
避できるという特有の効果を得ることができる。なお、
記憶ブロックは、1つの記憶デバイス(メモリチップ)
を複数ブロックに分けたものであってもよいし、あるい
は、いくつかのメモリチップで構成される物理的な記憶
空間を複数ブロックに分けたものであってもよい。
Therefore, according to this embodiment, the erase operation for each memory block (memory cell array M) is monitored, and when a sufficient amount of electrons are extracted, the application of the erase voltage to the memory block is stopped ( Therefore, it is possible to obtain a peculiar effect that it is possible to avoid excessive erasing of a memory block whose erasing is completed promptly. In addition,
Storage block is one storage device (memory chip)
May be divided into a plurality of blocks, or a physical storage space composed of several memory chips may be divided into a plurality of blocks.

【0030】また、それぞれの記憶ブロックの規模は小
さいほど過剰消去防止の面で好ましく、設計コストが許
される限り、できるだけ少ない記憶素子で1個の記憶ブ
ロックを構成するのが望ましい。
Further, the smaller the scale of each memory block is, the more preferable it is in terms of prevention of excessive erasure, and it is desirable that one memory block is configured with as few memory elements as possible, as long as the design cost allows.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、消去電圧印加手段、消
去状態判定手段及び禁止手段を複数の不揮発性記憶素子
を含む記憶ブロックごとに設けたので、複数のブロック
に分けられた記憶空間の各ブロックごとの消去時間を適
切化することができる。
According to the present invention, since the erase voltage applying means, the erase state determining means, and the inhibiting means are provided for each memory block including a plurality of nonvolatile memory elements, a storage space divided into a plurality of blocks is provided. It is possible to optimize the erase time for each block.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.

【図2】一実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment.

【図3】一実施例のセット信号発生回路の波形図であ
る。
FIG. 3 is a waveform diagram of a set signal generation circuit according to an embodiment.

【図4】スタックゲート型フラッシュメモリの記憶素子
の構造図である。
FIG. 4 is a structural diagram of a storage element of a stack gate type flash memory.

【図5】図4の記憶素子を使用するメモリセルアレイの
概念図である。
5 is a conceptual diagram of a memory cell array using the memory device of FIG.

【図6】従来例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

FG:フローティングゲート S:ソース電極 ID:ドレイン電流 A1〜Am:消去電圧印加手段 B1〜Bm:消去状態判定手段 C1〜Cm:禁止手段 D1〜Dm:記憶ブロックFG: Floating Gate S: source electrode ID: a drain current A 1 to A m: erasing voltage applying means B 1 ~B m: erase state determination means C 1 -C m: inhibiting means D 1 to D m: storage block

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フローティングゲート(FG)を備える不
揮発性記憶素子のソース電極(S)に、所定の消去指令
信号に応答して所定電位の消去電圧を与える消去電圧印
加手段(A1、A2、……、Am)と、 前記不揮発性記憶素子のドレイン電流(ID)が所定電
流以上になったときを完全消去状態として判定する消去
状態判定手段(B1、B2、……、Bm)と、 該消去状態判定手段によって完全消去状態が判定される
と前記消去電圧印加手段による電圧の印加動作を禁止す
る禁止手段(C1、C2、……、Cm)とを、 複数の不揮発性記憶素子を含む記憶ブロック(D1
2、……Dm)ごとに設けたことを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置。
1. Erase voltage applying means (A 1 , A 2) for applying an erase voltage of a predetermined potential to a source electrode (S) of a nonvolatile memory element having a floating gate (FG) in response to a predetermined erase command signal. , ..., A m ) and erase state determination means (B 1 , B 2 , ..., B) for determining the complete erase state when the drain current (ID) of the nonvolatile memory element exceeds a predetermined current. m ) and prohibiting means (C 1 , C 2 , ..., C m ) for prohibiting the voltage application operation by the erase voltage applying means when the complete erase state is determined by the erase state determining means. Storage block (D 1 ,
A non-volatile semiconductor memory device characterized by being provided for each D 2 , ... D m ).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09185893A (en) * 1995-12-20 1997-07-15 Hyundai Electron Ind Co Ltd Threshold voltage adjustment circuit for flash memory cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09185893A (en) * 1995-12-20 1997-07-15 Hyundai Electron Ind Co Ltd Threshold voltage adjustment circuit for flash memory cell

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Effective date: 19990204