JPH05182480A - プログラマブルリードオンリメモリ - Google Patents

プログラマブルリードオンリメモリ

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JPH05182480A
JPH05182480A JP36045391A JP36045391A JPH05182480A JP H05182480 A JPH05182480 A JP H05182480A JP 36045391 A JP36045391 A JP 36045391A JP 36045391 A JP36045391 A JP 36045391A JP H05182480 A JPH05182480 A JP H05182480A
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JP
Japan
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cell
write
cells
programmable read
erase
Prior art date
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JP36045391A
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English (en)
Inventor
Takayuki Emori
孝之 江守
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はプログラマブルリードオンリメモリに
おいてセルの不揃いな消去を改善するものである。 【構成】セルの一括消去処理に続いて各セルについて個
別に書込み処理をするようにしたことにより、各セルの
消去状態を所定の許容範囲内に揃えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプログラマブルリードオ
ンリメモリに関し、特に一括電気的消去型プログラマブ
ルリードオンリメモリ(フラツシユEEPROM)の消
去動作を改善しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】フラツシユEEPROMは図4に示すよ
うに、複数のビツト線LB1、LB2……及びソース線
LS1、LS2……と複数のワード線LW1、LW2…
…との交点位置に、図5に示すようにフローテイングゲ
ートFG及びコントロールゲートCGを有するMOSト
ランジスタでなるセルCLを配設し、MOSトランジス
タのドレインDをビツト線LB1、LB2……に接続
し、コントロールゲートCGをワード線LW1、LW2
……に接続し、ソースSをソース線LS1、LS2……
に接続している。
【0003】かくしてフラツシユEEPROM1は、ビ
ツト線LB1、LB2……に対してそれぞれセル(CL
11、CL12……)、(CL21、CL22……)…
…のドレインDをビツト線LB1、LB2……に接続
し、かつ各ビツト線LB1、LB2……に接続されてい
るセルのうち、第1、第2……のセル(CL11、CL
21……)、(CL12、CL22……)……のコント
ロールゲートCGをワード線LW1、LW2……に接続
する。
【0004】かくしてフラツシユEEPROM1はビツ
ト線LB1、LB2……及びワード線LW1、LW2…
…によつて表されるアドレスを出力することにより各セ
ルについて必要に応じてデータを書込み、読出し及び一
括消去をし得るようになされている。因にセルCLの書
込みは図6に示すように、ドレイン電圧VD を正電圧、
ソース電圧VS を0〔V〕及びコントロールゲート電圧
C を正の高電圧にすることにより、フローテイングゲ
ートFGに対してチヤンネルホツトエレクトロンを注入
する。
【0005】またセルCLの読出しは図7に示すよう
に、ドレイン電圧VD を正電圧、ソース電圧VS を0
〔V〕及びコントロールゲート電圧VC を正電圧にする
ことにより、フローテイングゲートFGの帯電電荷を利
用して読出し電流IDSを流す。またセルCLの消去は図
8に示すように、ドレイン電圧VD を0〔V〕、ソース
電圧VS を正電圧及びコントロールゲート電圧VC を0
〔V〕にすることにより、フローテイングゲートFGに
ある負電荷をソースSからフアウラノルドハイム(Fowl
er-Nordheim)トンネル電流として引き抜く。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4のフラツシユEE
PROM1は、図9に示す概略的消去手順に従つてすべ
てのセルCLについて一括消去をする。すなわちステツ
プSP0において消去手順を開始し、ステツプSP1に
おいて全ビツトすなわちすべてのセルCLの書込み処理
を実行することにより、すべてのセルCLにおけるMO
Sトランジスタのしきい値電圧を揃える。その後ステツ
プSP2において各セルCLに対して消去パルスを印加
すると共に、ステツプSP3において消去結果をベリフ
アイする。
【0007】ステツプSP3において消去ベリフアイを
した結果消去失敗のセルCLがあれば、ステツプSP2
に戻つて繰返し消去パルスを印加する。これに対してス
テツプSP3において消去ができたことを確認すると、
ステツプSP4において当該概略的消去手順を終了す
る。かくして全ビツトの書込み処理をした後消去パルス
を印加するようにしたことにより、消去パルス印加時の
MOSトランジスタのしきい値が極端に不揃いにならな
いように揃えることができる。
【0008】このような一括消去における概略的な考え
方に基づいて従来のフラツシユEEPROM1において
は、図10に示すような具体的消去手順に従つてすべて
のセルについての一括消去を実行するようになされてい
る。すなわちフラツシユEEPROM1はステツプSP
10から当該具体的消去手順に入つてステツプSP11
において全ビツト書込み処理をした後ステツプSP12
において最初のアドレスを指定し、続いてステツプSP
13においてすべてのセル(又は一群のセルごとに)消
去パルスを印加すると共に、ステツプSP14において
最初のアドレスの消去結果をベリフアイする。
【0009】ステツプSP14における消去ベリフアイ
において消去失敗の判定結果が得られると、ステツプS
P13に戻つて繰り返し消去パルスを印加するのに対し
て、消去が確認されるとステツプSP15に移つて最後
のアドレスか否かの判断をし、否定結果が得られる限り
ステツプSP16において次のアドレスを指定して上述
のステツプSP14に戻る。
【0010】かくして消去されていないことを確認した
セルについてステツプSP13、SP14、SP15の
処理を繰り返すことにより当該次のアドレスのセルにつ
いての消去処理が実行される。やがて最後のアドレスに
ついての消去が終了すると、ステツプSP15において
肯定結果が得られることによりステツプSP17に移つ
てすべてのセルについてその内容を呼び出すことにより
消去情報が論理「1」になつていることを確認し、その
後ステツプSP18において当該具体的消去手順を終了
する。
【0011】ところが図9及び図10の従来の消去処理
方法によると実際上、消去パルスを全ビツト又はビツト
群ごとに同時に実行するようになされているのに対し
て、各ビツトのセルのフアウラノルドハイムトンネル電
流がビツトごとにばらついているので、消去後のしきい
値電圧にばらつきが生ずることを避け得ない問題があ
る。
【0012】このしきい値電圧のばらつきについては、
各セルのしきい値電圧を一段と低下させることにより使
用電圧を低くすると共に読出し電流を増大させるような
改善策を採用するために消去時間を長くする場合に、消
去時間を長くすればする程ばらつきが大きくなる傾向が
あり、その結果過剰消去されるセルが増えるためデイプ
レツシヨントランジスタに転換するセルの出現確率が高
くなる問題がある。本発明は以上の点を考慮してなされ
たもので、セルの一括消去の結果各セルのしきい値電圧
のばらつきを一段と小さくすることができるようにした
プログラマブルリードオンリメモリを提案しようとする
ものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、フローテイングゲートFG及びコ
ントロールゲートCGをもつMOSトランジスタを有す
る複数のセルCLを一括して書込み処理SP21をした
後、一括して消去処理SP22、SP23をするプログ
ラマブルリードオンリメモリ1において、一括消去処理
SP22、SP23の後各セルCLごとに個別に書込み
処理SP24、SP25をすることにより、各セルCL
が所定の範囲のしきい値電圧に対応する情報を保持する
ような消去状態に当該各セルを補正するようにする。
【0014】
【作用】各セルCLは一括消去処理SP22、SP23
の際に、消去時間の経過に従つて、フアウラノルドハイ
ムトンネル電流の各セルごとのばらつきにより、消去時
間が長くなればなる程ばらつきが大きくなるのに対し
て、当該一括消去処理SP22、SP23の後に、各セ
ルCLごとに個別に書込み処理SP24、SP25をす
ることにより、比較的速く消去されるセルのしきい値電
圧を上昇させるような補正をすることができる。かくし
てすべてのセルのしきい値電圧を所定の許容範囲に入る
ような消去状態に揃えることができる。
【0015】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0016】本発明によるフラツシユEEPROM1は
図1に示す概略的消去手順に従つて一括消去を実行す
る。すなわちこの概略的消去手順はステツプSP20〜
SP23において、図9について上述した従来の概略的
消去手順SP0〜SP3の消去処理と全く同じ処理を実
行し、これによりステツプSP21において全ビツト書
込み処理をし、その後ステツプSP22及びSP23に
おいて消去及び消去ベリフアイ処理をする。
【0017】かくしてフラツシユEEPROMの各セル
のしきい値の極端な不揃いを揃えるような処理がなされ
る。これに加えて図1の場合には、ステツプSP23の
消去ベリフアイにおいて消去条件を満足することを表す
肯定結果が得られたとき、ステツプSP24に移つて書
込みベリフアイを実行することにより、各セルの書込情
報が所定のしきい値Vthをもつているか否かを判定す
る。
【0018】ステツプSP24の判定処理において否定
結果が得られると、ステツプSP25に移つて当該セル
に対して書込みパルスを印加する。ここで書込みパルス
の書込み条件は、ステツプSP21について上述した全
ビツト書込み処理における書込み条件と比較して効率が
悪い条件の下に実行され、かくしていわゆる「弱い書込
み」がなされる。
【0019】当該「弱い書込み」条件としては、実際上
コントロールゲートCGに対するコントロールゲート電
圧VCG又はドレインDのドレイン電圧VD をステツプS
P21の場合より低くする。また書込みパルスのパルス
幅を狭くする。因にステツプSP21においては、コン
トロールゲート電圧VCG=12〔V〕、ドレイン電圧VD
=6〔V〕、ソース電圧VS 、書込みパルス幅=10〔μ
s〕の条件で書込み処理をするとき、ステツプSP25
においては、コントロールゲート電圧VCG及び又はドレ
イン電圧VD を12〔V〕及び又は6〔V〕より一段と低
い値に選定し、書込みパルス幅をほぼ5〔μs〕にまで
半減させ得る。
【0020】かくして書き込まれる情報が低すぎるしき
い値電圧Vthを呈するセルについて、そのしきい値電圧
thを高めるような処理がなされる。この書込みパルス
の印加処理が終わると再度上述のステツプSP24に戻
つて書込みベリフアイを実行し、肯定結果が得られたと
きステツプSP26において当該概略的消去手順を終了
する。
【0021】図1の構成によれば、ステツプSP21に
おける全ビツト書込み処理により、全てのセルが図3の
点P0によつて表わされるしきい値電圧VthSに対応す
る情報が書き込まれる。その後ステツプSP22におけ
る消去処理がされると、当該消去時間の間に最も遅く消
去されるビツトのセルが曲線K1に沿つて比較的ゆつく
りとしきい値電圧Vthを低下させて行くことにより、消
去終了時間において点P1に示すように比較的高いしき
い値電圧VthEに対応する情報をもつに至る。
【0022】これに対してセルのうち最も速く消去され
るビツトのセルは、曲線K2に示すように急速にしきい
値電圧Vthを低下させて行くことにより、消去終了時点
において点P2に示すように、曲線K1の場合と比較し
て極端に低いしきい値電圧Vthに対応する情報をもつ状
態になる。このように極端に低いしきい値電圧Vthに対
応する情報をもつようになつたセルは、過剰消去状態に
なつてMOSトランジスタとしてデイプレツシヨン型に
転換した状態になる場合をも含む。
【0023】ところがこのようなセルはステツプSP2
4における書込みベリフアイにおいて、不合格の判定結
果を生じさせることにより、ステツプSP25における
弱い書込み処理を受ける。このとき当該セルは、図3に
おいて点P3に示すように、しきい値電圧Vthが曲線K
1の場合のしきい値電圧VthEに近いしきい値電圧Vth
Wにまで上昇するような情報をもつ。
【0024】このことはステツプSP24の書込みベリ
フアイ及びステツプSP25における書込みパルス印加
処理によつて各セルのしきい値電圧の不揃いが一段と修
正されたことを意味し、この結果一段と優れた一括消去
処理がなされたことを意味する。
【0025】従つてフラツシユEEPROM1のセルC
Lのしきい値電圧Vthを低い値に設定したとしても、た
とえ過剰消去によつて一旦デプレツシヨン状態に転換し
たMOSトランジスタがあつたとしても、この転換状態
を所定の非デプレツシヨン状態に再転換させることがで
きることを意味する。そこで、図1の構成によれば、フ
ラツシユEEPROM1の電源電圧を従来の場合と比較
して一段と低い値に選定しても、安定かつばらつきが小
さい消去状態を実現できる。
【0026】因に、図3の点P1に示すように、最も遅
く消去されるセルの消去ベリフアイ時のしきい値電圧V
thを2〔V〕以下の値、例えば 1.5〔V〕に設定したと
き、図3の点P2に示すように、最も速く消去されるセ
ルの消去ベリフアイ時のしきい値電圧Vthが負の値にな
ることによりMOSトランジスタがデプレツシヨンに転
換した状態になつても、図3の点P3に示すように、書
込みベリフアイ終了時のしきい値電圧を 1.0〔V〕にま
で補正することによりデプレツシヨン転換状態を非デプ
レツシヨン状態に引き戻すことができる。かくして一段
と安定かつばらつきが小さい消去状態が得られる。
【0027】図1の概略的消去手順は図2に示す具体的
消去手順によつて具体化される。図2の場合ステツプS
P30〜SP37において図10について上述した従来
の具体的消去手順SP10〜SP17と全く同一の処理
が実行され、かくしてすべてのセルが一括消去される。
この状態においてステツプSP38に移つて最初のアド
レスが例えばアドレスカウンタにセツトされた後ステツ
プSP39において当該最初のセルについて書込みベリ
フアイが実行される。所定のしきい値以上のしきい値を
もつような情報が当該最初のアドレスのセルに保持され
ていないときには、ステツプSP40において書込みパ
ルスが印加され、その後再度ステツプSP39における
書込ベリフアイが実行される。
【0028】この結果当該最初のアドレスのセルが所定
のしきい値に対応する情報を保持する状態になると、消
去手順はステツプSP41に移つて最後のアドレスでは
ないことを確認してステツプSP42において次のアド
レスをアドレスカウンタに設定し、その後ステツプSP
39及びSP40の書込処理を繰り返す。やがて最後の
アドレスについての書込処理が終了するとステツプSP
41において肯定結果が得られることにより消去手順は
ステツプSP43に移り、全ビツト従つてすべてのセル
について読出し処理を実行することにより当該すべての
セルに論理「1」情報が保持されていることを確認した
後、ステツプSP44において当該消去手順を終了す
る。
【0029】図2の構成によれば、図1について上述し
た概略的消去手順によつて得ることができる効果を具体
的に実現できる。なお図2の実施例において、ステツプ
SP37における全ビツト読出処理を省略しても、上述
の場合と同様の効果を得ることができる。
【0030】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、一括消去
処理によつて各セルに保持された情報に対応するしきい
値電圧が所定の許容範囲内にない場合であつても、当該
セルについて個別に書込み処理をするようにしたことに
より、一段と不揃いさがない状態にすべてのセルを消去
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプログラマブルリードオンリメモ
リにおける概略的消去手順を示すフローチヤートであ
る。
【図2】図1の具体的消去手順を示すフローチヤートで
ある。
【図3】一括消去処理時のしきい値電圧の推移を示す曲
線図である。
【図4】フラツシユEEPROMの構成を示す接続図で
ある。
【図5】図4のセルの構造を示す断面図である。
【図6】セルの書込み動作状態を示す断面図である。
【図7】セルの読出し動作を示す断面図である。
【図8】セルの消去動作状態を示す断面図である。
【図9】従来の概略的消去手順を示すフローチヤートで
ある。
【図10】図9の具体的消去手順を示すフローチヤート
である。
【符号の説明】
1……フラツシユEEPROM、LB1、LB2……ビ
ツト線、LW1、LW2……ワード線、LS1、LS2
……ソース線、CL11、CL21、CL12、CL2
2、CL……セル、CG……コントロールゲート、FG
……フローテイングゲート、D……ドレイン、S……ソ
ース、W……ウエル。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フローテイングゲート及びコントロールゲ
    ートをもつMOSトランジスタを有する複数のセルを一
    括して書込み処理をした後、一括して消去処理をするプ
    ログラマブルリードオンリメモリにおいて、 上記一括消去処理の後上記各セルごとに個別に書込み処
    理をすることにより、上記各セルが所定の範囲のしきい
    値電圧に対応する情報を保持するような消去状態に当該
    各セルを補正することを特徴とするプログラマブルリー
    ドオンリメモリ。
  2. 【請求項2】上記個別書込み処理を、上記セルのうち上
    記一括消去時に比較的早く消去されるセルのしきい値電
    圧を比較的遅く消去されるセルのしきい値電圧に近づけ
    させるような弱い書込み条件の下に、実行することを特
    徴とする請求項1に記載のプログラマブルリードオンリ
    メモリ。
  3. 【請求項3】上記弱い書込み処理時の書込みパルスのパ
    ルス幅を、上記一括書込み処理時の書込みパルスのパル
    ス幅より狭くしたことを特徴とする請求項2に記載のプ
    ログラマブルリードオンリメモリ。
  4. 【請求項4】上記弱い書込み処理時のコントロールゲー
    ト電圧及び又はドレイン電圧を、上記一括書込み処理時
    のコントロールゲート電圧及び又はドレイン電圧より低
    くしたことを特徴とする請求項2に記載のプログラマブ
    ルリードオンリメモリ。
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