JPH05234385A - 半導体不揮発性記憶装置とその消去書き込み方法 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置とその消去書き込み方法

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JPH05234385A
JPH05234385A JP7008792A JP7008792A JPH05234385A JP H05234385 A JPH05234385 A JP H05234385A JP 7008792 A JP7008792 A JP 7008792A JP 7008792 A JP7008792 A JP 7008792A JP H05234385 A JPH05234385 A JP H05234385A
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JP
Japan
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write
circuit
erase
memory
voltage
Prior art date
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Application number
JP7008792A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Tanaka
利明 田中
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 モニターメモリトランジスタと、消去、書き
込みの電圧とパルス幅とを記憶する設定条件記憶エリア
と、消去パルス幅を最適の値に設定する消去タイマー回
路13と、書き込みパルス幅を最適の値に設定する書き
込みタイマー回路27と、消去用の高電圧を最適の値に
設定する消去電圧発生回路19と、書き込み用の高電圧
を最適の値に設定する書き込み電圧発生回路20とを備
え、設定条件記憶エリアの出力信号により消去タイマー
回路と書き込みタイマー回路と消去電圧発生回路と書き
込み電圧発生回路とを制御する。 【効果】 ロット間、半導体基板間、チップ間にメモリ
製造プロセスのばらつきによる、メモリ特性の違いがあ
っても、各メモリチップ毎に最適な消去、書き込みパル
ス幅と、最適な消去、書き込み電圧値とを設定すること
ができ、信頼性の高い半導体不揮発性記憶装置を提供で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体不揮発性記憶装
置の構成と、その消去、書き込み方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】図4の不揮発性記憶装置の消去、書き込
み用高電圧(以下VPPと記載する)発生回路ブロック
を示す図を用いて、従来の半導体不揮発性メモリの消
去、書き込みを行うためのVPP電圧発生方法を説明す
る。図4(a)は消去用電圧発生のための回路構成を示
し、図4(b)は書き込み用電圧発生のための回路構成
を示す。
【0003】まず消去用VPP電圧発生方法を、図4
(a)を用いて説明する。図4(a)に示すように、メ
モリチップ内でメモリ消去信号51が発生すると、この
メモリ消去信号51によりメモリチップ内の消去タイマ
ー回路53で作られるパルス幅T1の消去タイマー回路
出力信号55が、消去タイマー回路53から出力する。
この消去タイマー回路出力信号55により消去電圧発生
回路57をコントロールして作られるパルス幅T1で電
圧値VPP1の消去電圧発生回路出力信号59をメモリ
アレイに印加することにより、不揮発性メモリの消去を
行なう。
【0004】次に書き込み用VPP電圧発生方法を、図
4(b)を用いて説明する。メモリチップ内でメモリ書
き込み信号61が発生すると、このメモリ書き込み信号
61によりメモリチップ内の書き込みタイマー回路63
で作られるパルス幅T2の書き込みタイマー回路出力信
号65が、書き込みタイマー回路63から出力する。こ
の書き込みタイマー回路出力信号65により、書き込み
電圧発生回路67をコントロールして作られるパルス幅
T2で電圧値VPP2の書き込み電圧発生回路出力信号
69をメモリアレイに印加することにより、不揮発性メ
モリの書き込みを行なう。
【0005】従来の不揮発性メモリは、あらかじめ不揮
発性メモリ回路内に、メモリの消去と書き込みとの電圧
値と、消去と書き込みとのパルス幅(時間)とは、設定
されている。このため、どのすべてのメモリチップも同
一の電圧値とパルス幅とで、消去、書き込みを行なって
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】MNOS(金属―窒化
シリコン膜―酸化シリコン膜―半導体)型のような不揮
発性メモリは、僅かな酸化シリコン膜厚や窒化シリコン
膜厚の違いによりメモリの消去、書き込み特性は変わっ
てしまう。
【0007】MNOS型のような不揮発性メモリでは、
この不揮発性メモリの製造プロセスのばらつきにより、
メモリチップ毎、半導体基板毎、製造ロット毎にメモリ
特性が変わった場合においても、前述のように全て同一
の条件でメモリの消去、書き込みを行なうことになるの
で、これによりメモリの信頼性をそこなってしまう。
【0008】図3はメモリ特性を示すグラフで、メモリ
ゲート電圧(VG)と、メモリトランジスタのしきい値
電圧(Vth)との関係を示すメモリヒステリシス特性
である。
【0009】製造上のばらつきにより曲線71,曲線7
3のヒステリシス特性に示すような特性の違いが、製造
ロット間、半導体基板間、チップ間で生じる。
【0010】このメモリ特性の異なる不揮発性メモリ
を、同一の消去、書き込み電圧と、同一の消去、書き込
みパルス幅とで消去、書き込みを行なうと、メモリ素子
は、丸部75で示すオーバイレーズ、すなわち消去電圧
を高くすると、ゲート電極から電子が注入されるため、
Vthがエンハンス側にシフトする現象を起こしてしま
い、メモリ素子を劣化させてしまう。
【0011】さらに、メモリウィンドウ幅72も充分取
れず、メモリのデータ保持特性も悪くなってしまい、半
導体不揮発性記憶装置の信頼性を損なう。
【0012】本発明は、このような従来技術の課題を解
決し、製造上のばらつきによって、製造ロット間、半導
体基板間、メモリチップ間でメモリ特性が変わっても、
最適な消去、書き込み電圧と、最適な消去、書き込みパ
ルス幅とにより、不揮発性メモリを消去、書き込みする
ことにより、メモリ素子の信頼性を向上することが可能
な、半導体不揮発性記憶素子の構造と、その消去、書き
込み方法とを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体不揮発性メモリは、下記記載の構成と
方法とを採用する。
【0014】本発明の半導体不揮発性記憶装置の構成
は、半導体基板あるいはメモリチップに設けるモニター
メモリトランジスタと、消去、書き込みの電圧とパルス
幅とを記憶する設定条件記憶エリアと、消去パルス幅を
所定の値に設定する消去タイマー回路と、書き込みパル
ス幅を所定の値に設定する書き込みタイマー回路と、消
去用の高電圧を所定の値に設定する消去電圧発生回路
と、書き込み用の高電圧を所定の値に設定する書き込み
電圧発生回路とを備え、設定条件記憶エリアの出力信号
により消去タイマー回路と書き込みタイマー回路と消去
電圧発生回路と書き込み電圧発生回路とを制御すること
を特徴とする。
【0015】本発明の半導体不揮発性記憶装置の消去書
き込み方法は、半導体基板あるいはメモリチップに設け
るモニターメモリトランジスタの特性測定を行ない、こ
の測定結果をメモリチップに設ける設定条件記憶エリア
に記憶させ、この設定条件記憶エリアからの出力信号に
より、消去タイマー回路と書き込みタイマー回路、およ
び消去電圧発生回路と書き込み電圧発生回路とのパルス
幅およびび電圧を制御することを特徴とする。
【0016】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。本発明の半導体不揮発性メモリの消去、書き込み回
路のブロック図を示す図1の回路ブロック図と、この消
去、書き込み回路の設定データを記録しておく設定条件
記憶エリアを示す図2とを参照して説明する。なお図1
(a)は消去用電圧発生方法を示し、図1(b)は書き
込み用電圧発生方法を示す。
【0017】本発明の半導体不揮発性記憶装置は、図2
に示すように、メモリチップ41には、このメモリチッ
プ41に設けるモニターメモリトランジスタ47と、不
揮発性メモリを形成したメモリアレイ43と、設定条件
記憶エリア45とから構成する。このメモリ特性測定用
のモニターメモリトランジスタ47は、メモリチップ4
1内に無くても、メモリチップ41を複数個形成した半
導体基板内に1個以上あればよい。
【0018】設定条件記憶エリア41は、メモリアレイ
43に形成した不揮発性メモリと同じ構造のMNOS
型、あるいはMONOS(金属―酸化シリコン膜―窒化
シリコン膜―酸化シリコン膜―半導体)型の不揮発性メ
モリで構成する。
【0019】上述した半導体基板、あるいはメモリチッ
プ41上に配置したモニターメモリトランジスタ47
の、メモリ特性であるヒステリシス特性を測定し、この
特性測定から得られた最適な消去パルス幅と、最適な書
き込みパルス幅と、最適な消去電圧値と、最適な書き込
み電圧とを求める。
【0020】これらの測定値から、図1に示す、消去タ
イマー回路13と、書き込みタイマー回路27とのパル
ス幅T1とT2とを設定する設定データと、消去電圧発
生回路19と、書き込み電圧発生回路33との出力電圧
値VPP1とVPP2とを設定する設定データとを設定
条件記憶エリア45に書き込む。
【0021】設定条件記憶エリア45に書き込まれた消
去タイマー回路13の消去パルス幅と、書き込みタイマ
ー回路27の書き込みパルス幅と、消去電圧発生回路1
9の消去電圧値と、書き込み電圧発生回路33の書き込
み電圧値との設定データは、不揮発性メモリの消去時、
書き込み時にそれぞれ読み出される。
【0022】設定条件記憶エリア45の出力信号は、図
1に示す、消去タイマー回路13に接続する消去パルス
幅設定回路14に消去パルス幅設定信号15として出力
し、さらに書き込みタイマー回路27に接続する書き込
みパルス幅設定回路28に書き込みパルス幅設定信号2
9として出力し、さらに消去電圧発生回路19に接続す
る消去電圧値設定回路20に消去電圧値設定信号21と
して出力し、書き込み電圧発生回路33に接続する書き
込み電圧値設定回路34に書き込み電圧値設定信号35
として出力する。
【0023】不揮発性メモリの消去方法を図1(a)と
図2とを交互に用いて説明する。
【0024】不揮発性メモリの消去時には、図1(a)
に示す、メモリ消去信号11が発生し、このメモリ消去
信号11は消去タイマー回路13に入力する。そして図
2に示す、メモリチップ41の設定条件記憶エリア45
からは、消去パルス幅設定信号15と、消去電圧値設定
信号21とが読み出される。
【0025】設定条件記憶エリア45から読み出された
消去パルス幅設定信号15は、消去パルス幅設定回路1
4に入力し、消去パルス幅を設定し、消去タイマー回路
13に入力する。この消去タイマー回路13からは、T
1なるパルス幅の消去タイマー回路出力信号17が出力
する。
【0026】一方、設定条件記憶エリア45から読み出
された消去電圧値設定信号21は、消去電圧値設定回路
20に入力し、消去電圧値であるVPP1を設定し、消
去電圧発生回路19に入力する。
【0027】この結果、消去電圧発生回路19は、パル
ス幅がT1で消去電圧値がVPP1なる消去電圧発生回
路出力信号23を出力する。この最適な消去パルス幅T
1と最適な消去電圧VPP1とにより不揮発性メモリの
消去を行う。
【0028】次に不揮発性メモリの書き込み方法を図1
(b)と図2とを交互に用いて説明する。
【0029】不揮発性メモリの書き込み時には、図1
(b)に示すメモリ書き込み信号25が発生し、このメ
モリ書き込み信号25は、書き込みタイマー回路27に
入力する。図2に示すメモリチップ41の設定条件記憶
エリア45からは、書き込みパルス幅設定信号29と、
書き込み電圧値設定信号35とが読み出される。
【0030】設定条件記憶エリア45から読み出された
書き込みパルス幅設定信号29は、書き込みパルス幅設
定回路28に入力し、書き込みパルス幅を設定し、書き
込みタイマー回路27に入力する。この書き込みタイマ
ー回路27からはT2なるパルス幅の書き込みタイマー
回路出力信号31が出力する。
【0031】一方、設定条件記憶エリア45から読み出
された書き込み電圧値設定信号35は、書き込み電圧値
設定回路34に入力し、書き込み電圧値であるVPP2
を設定し、書き込み電圧発生回路33に入力する。
【0032】この結果、書き込み電圧発生回路33は、
パルス幅がT2で書き込み電圧値がVPP2なる書き込
み電圧発生回路出力信号37を出力する。この最適な書
き込みパルス幅T2と最適な書き込み電圧VPP2とに
より不揮発性メモリの書き込みを行う。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
造ロット間、半導体基板間、メモリチップ間に、製造プ
ロセスのばらつきによる、メモリ特性の違いがあって
も、各メモリチップ毎に最適な消去パルス幅と書き込み
パルス幅、および最適な消去電圧値と書き込み電圧値を
設定することができ、信頼性の高い半導体不揮発性記憶
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体不揮発性メモリの消去回路ブロ
ックと書き込み回路ブロックとを示す回路ブロック図で
ある。
【図2】本発明の半導体不揮発性記憶装置を示す平面図
である。
【図3】不揮発性メモリの書き込み消去特性を示すグラ
フである。
【図4】従来の半導体不揮発性メモリの消去回路ブロッ
クと書き込み回路ブロックとを示す回路ブロック図であ
る。
【符号の説明】
13 消去タイマー回路 14 消去パルス幅設定回路 19 消去電圧発生回路 20 消去電圧値設定回路 27 書き込みタイマー回路 28 書き込みパルス幅設定回路 33 書き込み電圧発生回路 34 書き込み電圧値設定回路 45 設定条件記憶エリア 47 モニターメモリトランジスタ 75 オーバーイレーズ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板あるいはメモリチップに設け
    るモニターメモリトランジスタと、消去、書き込みの電
    圧とパルス幅とを記憶する設定条件記憶エリアと、消去
    パルス幅を所定の値に設定する消去タイマー回路と、書
    き込みパルス幅を所定の値に設定する書き込みタイマー
    回路と、消去用の高電圧を所定の値に設定する消去電圧
    発生回路と、書き込み用の高電圧を所定の値に設定する
    書き込み電圧発生回路とを備え、設定条件記憶エリアの
    出力信号により消去タイマー回路と書き込みタイマー回
    路と消去電圧発生回路と書き込み電圧発生回路とを制御
    することを特徴とする半導体不揮発性記憶装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板あるいはメモリチップに設け
    るモニターメモリトランジスタの特性測定を行ない、こ
    の測定結果をメモリチップに設ける設定条件記憶エリア
    に記憶させ、この設定条件記憶エリアからの出力信号に
    より消去タイマー回路と書き込みタイマー回路、および
    消去電圧発生回路と書き込み電圧発生回路とのパルス幅
    および電圧を制御することを特徴とする半導体不揮発性
    記憶装置の消去書き込み方法。
JP7008792A 1992-02-21 1992-02-21 半導体不揮発性記憶装置とその消去書き込み方法 Pending JPH05234385A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7342843B2 (en) 2004-04-22 2008-03-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor integrated circuit device
KR100843037B1 (ko) * 2007-03-27 2008-07-01 주식회사 하이닉스반도체 플래시 메모리 장치 및 이의 소거 방법

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