JPH08106793A - Flash electrically erasable programmable rom and erasing method thereof - Google Patents

Flash electrically erasable programmable rom and erasing method thereof

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Publication number
JPH08106793A
JPH08106793A JP26122894A JP26122894A JPH08106793A JP H08106793 A JPH08106793 A JP H08106793A JP 26122894 A JP26122894 A JP 26122894A JP 26122894 A JP26122894 A JP 26122894A JP H08106793 A JPH08106793 A JP H08106793A
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JP
Japan
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erase
write
memory cell
erasing
erased
Prior art date
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Pending
Application number
JP26122894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Takahashi
正人 高橋
Takeshi Furuno
毅 古野
Masashi Wada
正志 和田
Kenji Kosakai
健司 小堺
Hideaki Kameyama
英明 亀山
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.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08106793A publication Critical patent/JPH08106793A/en
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Abstract

PURPOSE: To realize an erase operation with a lower voltage and higher accuracy and in a small erase unit by performing a first write back operation to eliminate a memory cell overerased and a second write back operation to compress variations in threshold voltage sequentially. CONSTITUTION: An address generation circuit 1505 generates an address for a writing, erasing or writing back operation. A selector prewriting circuit 1504 performs a prewriting per word line and an automatic deletion control circuit 1502 performs an erasing operation. A write back control circuit 1511 detects a data line where a memory cell suffering an excessive deletion to a negative threshold voltage exists to accomplish a writing operation at a potential reduced in terms of an absolute value with respect to the writing operation and detects a memory cell which has been overerased to a small threshold voltage to accomplish a writing operation at the same potential sequentially. This enables the securing of a wide temperature guaranteeing range thereby realizing an erase suspending function during the period other than the period during which a first writing back is completed from the starting of the erasing operation.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、一括消去型不揮発性
記憶装置(以下、単にフラッシュメモリという)とその
消去方法に利用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a batch erasing type non-volatile memory device (hereinafter, simply referred to as a flash memory) and a technique effectively applied to its erasing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュメモリは、書き込み動作にお
いて不揮発性記憶素子(以下、単にメモリセルという)
のドレイン電位を4V程度にし、コントロールゲートが
接続されたワード線を11V程度にすることにより、ド
レイン近傍で発生したホットエレクトロンをフローティ
ングゲートに注入してしきい値電圧を高い状態(論理
“0”)にする。消去動作では、ソース電位を4V程度
にし、上記ワード線を−10V程度にしてトンネル電流
を発生させてフローティングゲートに蓄積された電荷を
引き抜いてしきい値電圧を低い状態(論理“1”)にす
る。
2. Description of the Related Art A flash memory is a non-volatile memory element (hereinafter simply referred to as a memory cell) in a write operation.
By setting the drain potential of the device to about 4V and the word line connected to the control gate to about 11V, hot electrons generated near the drain are injected into the floating gate to raise the threshold voltage (logic "0"). ). In the erase operation, the source potential is set to about 4 V, the word line is set to about −10 V to generate a tunnel current, and the charge accumulated in the floating gate is extracted to bring the threshold voltage to a low state (logic “1”). To do.

【0003】図23(A)に示すように、消去前の初期
状態では、上記のように“1”に対応したメモリセル群
301と、“0”に対応したメモリセル群302があ
り、消去に先立って読み出しを行って“1”のメモリセ
ルを選びだして書き込み動作(pre-write)及び読み出し
動作(pre-verify) を行って(B)のように全てのメモ
リセルを“0”状態にした後に(C)のように一括消去
(erase) 及び読み出し動作(erase verify) を行う。
As shown in FIG. 23A, in the initial state before erasing, there are the memory cell group 301 corresponding to "1" and the memory cell group 302 corresponding to "0" as described above. Before reading, select "1" memory cells and perform write operation (pre-write) and read operation (pre-verify) before all memory cells are in "0" state as shown in (B). After doing, erase all at once like (C)
(erase) and read operation (erase verify).

【0004】このとき、トンネル酸化膜厚や不純物プロ
ファイルなどのプロセスバラツキや内部電位の寄生抵抗
による影響などにより、一括消去によるしきい値電圧の
バラツキにより過消去状態(デプリート不良)のものが
生じてしまう。このような負のしきい値電圧のメモリセ
ルが1つでも存在すると、そのメモリセルが接続された
ワード線が非選択状態でも、メモリセルに電流が流れて
しまい、読み出し不能になる。そこで、上記過消去のメ
モリセルを検出して書き戻しを行って上記デプリート不
良を防止するものが各種提案されている。このようなデ
プリート不良対策に関しては、特開平4−6698号公
報、特開平4−222994号公報、特開平5−896
88号公報等がある。
At this time, an over-erased state (depletion failure) occurs due to variations in threshold voltage due to batch erasing due to process variations such as tunnel oxide film thickness and impurity profile, and influence of parasitic resistance of internal potential. I will end up. If even one memory cell having such a negative threshold voltage exists, a current flows through the memory cell even if the word line to which the memory cell is connected is in a non-selected state, and reading becomes impossible. Therefore, various proposals have been made to detect the overerased memory cells and perform write back to prevent the depletion failure. Regarding such measures for depletion failure, JP-A-4-6698, JP-A-4-222994, and JP-A-5-896.
No. 88 publication is available.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】フラッシュメモリで
は、読み出しや書き込み動作に比べて消去動作が遅い。
このため、使い勝手の向上のために消去動作の最中で
も、一定のコマンドの入力により消去動作を一旦止め
て、消去対象以外のメモリセルについて読み出しができ
るようにしてある(以下、このような機能を消去サスペ
ンド機能という)。
In the flash memory, the erase operation is slower than the read or write operation.
Therefore, in order to improve usability, even during the erase operation, the erase operation is temporarily stopped by inputting a certain command so that the memory cells other than the erase target can be read (hereinafter, such a function will be described). Erase suspend function).

【0006】最近、フラッシュメモリについては、ファ
イル、ディスクメモリの置き替え用途のため消去単位の
縮小化の要求が高まっている。これに対して、図22に
示した従来のようにメモリアレイを作成すると、ソース
線の分割のためにメモリアレイサイズが増大してしま
う。
Recently, there has been an increasing demand for reduction of the erase unit for the flash memory for the purpose of replacing files and disk memories. On the other hand, when the memory array is created as in the conventional case shown in FIG. 22, the memory array size increases due to the division of the source line.

【0007】そこで、図2に示したように、ソース線分
割により消去単位縮小を図るのではなく、印加電圧によ
り消去単位の縮小を図ることが考えられる。すなわち、
消去対象のメモリセルが接続されたワード線W006に
−10V、非消去対象のメモリセルが接続されたワード
線に2V、ソース線に4Vを印加する。消去対象のメモ
リセルにはコントロールゲート、ソース間に14Vの電
位差が加えられることになり、消去が進行する。このよ
うな手法により、従来のソース線の分割手法に伴うよう
なメモリアレイサイズの増大もなく、消去単位をワード
線単位(401A)まで縮小させることができる。ま
た、従来のような消去単位(401B)についても、複
数のワード線に対して−10Vを印加することにより同
様に一括して消去させることができる。
Therefore, as shown in FIG. 2, it is conceivable to reduce the erase unit by the applied voltage, instead of reducing the erase unit by dividing the source line. That is,
A voltage of -10V is applied to the word line W006 to which the memory cell to be erased is connected, a voltage of 2V is applied to the word line to which the memory cell to be non-erased is connected, and a voltage of 4V is applied to the source line. A potential difference of 14 V is applied between the control gate and the source of the memory cell to be erased, and the erasing proceeds. With such a method, the erase unit can be reduced to the word line unit (401A) without increasing the memory array size as in the conventional source line dividing method. Further, also in the conventional erase unit (401B), by applying −10 V to a plurality of word lines, it is possible to similarly erase all at once.

【0008】しかしながら、図2のようなメモリアレイ
構成では、消去単位の縮小という点で有利である反面、
消去サスペンド機能に問題が生じることが本願発明者の
研究によって明らかにされた。例えば、メモリセル41
6がデプリートした場合、消去対象のメモリセル41
4、415以外、消去対象外の411、412、413
も読み出し不能となってしまう。つまり、デプリート不
良を検出して書き込み(書き戻し)完了するまでサスペ
ンド動作を遅延させる必要がある。
However, in the memory array configuration as shown in FIG. 2, while it is advantageous in that the erase unit is reduced,
It has been clarified by the research of the inventor of the present invention that a problem occurs in the erase suspend function. For example, the memory cell 41
When 6 is depleted, the memory cell 41 to be erased
411, 412, 413 which are not to be erased except 4, 415
Also becomes unreadable. That is, it is necessary to delay the suspend operation until a depletion defect is detected and writing (writing back) is completed.

【0009】また、上記書き戻し手法では、書き戻しに
よる保証電源下限Vccmin の悪化の問題がある。フラッ
シュメモリにおいても電源電圧Vccが約3V程度の低電
圧化が検討されており、このような低電源電圧化に伴い
消去動作によるしきい値電圧を低くせざるを得なくなる
ために、上記デプリート不良が発生する可能性がいっそ
う高くなって、フラッシュメモリの低電源電圧化の大き
な障害になるものである。
Further, the above-mentioned write-back method has a problem that the guaranteed power supply lower limit Vccmin is deteriorated by the write-back. Also in the flash memory, a reduction in power supply voltage Vcc of about 3 V is under study, and the threshold voltage due to the erasing operation has to be lowered with such a reduction in power supply voltage. Is more likely to occur, which is a major obstacle to lowering the power supply voltage of the flash memory.

【0010】この発明の目的は、高精度かつ小消去単位
での消去動作を実現した一括消去型不揮発性記憶装置と
その消去方法を提供することにある。この発明の他の目
的は、低電源電圧での消去動作を実現した一括消去型不
揮発性記憶装置とその消去方法を提供することにある。
この発明の他の目的は、低電圧での安定した動作を実現
した一括消去型不揮発性記憶装置とその消去方法を提供
することにある。この発明の更に他の目的は、消去中断
機能を有し、かつ小消去単位での消去動作を実現した一
括消去型不揮発性記憶装置とその消去方法を提供するこ
とにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らか
になるであろう。
An object of the present invention is to provide a batch erasing type non-volatile memory device and a method of erasing the same, which realizes a highly accurate erasing operation in small erasing units. Another object of the present invention is to provide a batch erasing type nonvolatile memory device which realizes an erasing operation at a low power supply voltage and an erasing method thereof.
Another object of the present invention is to provide a batch erasing type nonvolatile memory device which realizes stable operation at a low voltage and an erasing method thereof. Still another object of the present invention is to provide a batch erasing type non-volatile memory device having an erasing interruption function and realizing an erasing operation in small erasing units, and an erasing method thereof. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、書き込み動作によってフロ
ーティングゲートに蓄積された電荷をソース側に放出さ
せて消去を行うようにしたメモリセルがマトリックス配
置されてなるメモリアレイを備えた一括消去型不揮発性
記憶装置において、消去モードのときに消去単位のメモ
リセルを読み出してフローティングゲートに電荷が蓄積
されていないメモリセルに対して書き込み動作及び書き
込み判定動作を行うプレライト動作と、上記消去単位の
メモリセルについて消去基準電圧のもとに一括して消去
動作及び消去判定動作を行う消去動作と、上記消去単位
について負のしきい値電圧に過消去されたメモリセルの
存在するデータ線を検出し、かかるデータ線に設けられ
たメモリセルに対して上記書き込み動作に対して絶対値
的に小さくされた電位での書き込みを行う第1の書き戻
し動作と、上記消去単位について所望の消去状態に比べ
て小さなしきい値電圧に過消去されたメモリセルを検出
し、上記第1の書き戻し動作と同様な電位で書き込み動
作を行う第2の書き戻し動作とを順次に行う自動消去回
路を設ける。
The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in the batch erasing type nonvolatile memory device including a memory array in which memory cells arranged in a matrix are arranged so that the electric charges accumulated in the floating gate by the write operation are discharged to the source side and erased, Sometimes, a pre-write operation is performed in which a memory cell in an erase unit is read and a write operation and a write determination operation are performed on a memory cell in which charges are not accumulated in the floating gate, and an erase reference voltage is applied to the memory cell in the erase unit. The erase operation for performing the erase operation and the erase determination operation collectively, and the data line in which the memory cell over-erased to the negative threshold voltage exists in the erase unit is detected, and the memory provided in the data line is detected. Writing to the cell at a potential that is made smaller in absolute value than the above writing operation A first write-back operation to be performed and a memory operation in which over-erased to a threshold voltage smaller than a desired erased state in the erase unit is detected, and a write operation is performed at a potential similar to that of the first write-back operation. An automatic erase circuit for sequentially performing the second write back operation for performing the above is provided.

【0012】[0012]

【作用】上記した手段によれば、第1の書き戻し動作に
おいて読み出し不能の原因である過消去(デプリート)
されたメモリセルが解消でき、第2の書き戻し動作によ
り消去状態でのしきい値電圧のバラツキの圧縮がなされ
るから広い温度保証範囲を確保することができるととも
に、上記消去動作開始から第1の書き戻しが完了する間
だけ消去中断を禁止すればよいからそれ以外での消去サ
スペンド機能を実現することができる。
According to the above-mentioned means, overerasure (depletion) which is the cause of read failure in the first write-back operation
The erased memory cell can be eliminated, and the variation of the threshold voltage in the erased state can be suppressed by the second write-back operation, so that a wide temperature guarantee range can be secured, and the first erased operation can be started. Since it is necessary to prohibit the erase suspension only while the write-back of the above is completed, it is possible to realize the erase suspend function in other cases.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち他の代表的なものの概要を簡単に説明すれ
ば、下記の通りである。すなわち、書き込み動作によっ
てフローティングゲートに蓄積された電荷をソース側に
放出させて消去を行うようにしたメモリセルがマトリッ
クス配置されてなるメモリアレイを備えた一括消去型不
揮発性記憶装置において、消去モードのときに消去単位
のメモリセルを読み出してフローティングゲートに電荷
が蓄積されていないメモリセルに対して書き込み動作及
び書き込み判定動作を行うプレライト動作と、上記消去
単位のメモリセルについて消去基準電圧のもとに一括し
て消去動作及び消去判定動作を行う消去動作と、上記消
去単位について負のしきい値電圧に過消去されたメモリ
セルの存在するデータ線を検出し、かかるデータ線に設
けられたメモリセルに対して上記書き込み動作に対して
絶対値的に小さくされた電位での書き込みを行う第1の
書き戻し動作と、上記消去単位について所望の消去状態
に比べて小さなしきい値電圧に過消去されたメモリセル
を検出し、上記第1の書き戻し動作と同様な電位で書き
込み動作を行う第2の書き戻し動作とを順次に行う。
The outline of other typical inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in the batch erasing type nonvolatile memory device including a memory array in which memory cells arranged in a matrix are arranged so that the electric charges accumulated in the floating gate by the write operation are discharged to the source side and erased, Sometimes, a pre-write operation is performed in which a memory cell in an erase unit is read and a write operation and a write determination operation are performed on a memory cell in which charges are not accumulated in the floating gate, and an erase reference voltage is applied to the memory cell in the erase unit. The erase operation for performing the erase operation and the erase determination operation collectively, and the data line in which the memory cell over-erased to the negative threshold voltage exists in the erase unit is detected, and the memory provided in the data line is detected. Writing to the cell at a potential that is made smaller in absolute value than the above writing operation A first write-back operation to be performed and a memory operation in which over-erased to a threshold voltage smaller than a desired erased state in the erase unit is detected, and a write operation is performed at a potential similar to that of the first write-back operation. The second write back operation for performing the above is sequentially performed.

【0014】[0014]

【作用】上記した手段によれば、第1の書き戻し動作の
実施により読み出し不能の原因である過消去(デプリー
ト)されたメモリセルが解消でき、第2の書き戻し動作
の実施により消去状態でのしきい値電圧のバラツキの圧
縮がなされるから広い温度保証範囲を確保することがで
きるとともに、上記消去動作開始から第1の書き戻しが
完了する間だけ消去中断を禁止すればよいからそれ以外
での消去サスペンド機能を持たせることができる。
According to the above means, the overerased (depleted) memory cell which is the cause of the read failure can be eliminated by the execution of the first write-back operation, and the erased state can be maintained by the execution of the second write-back operation. Since the variation of the threshold voltage is compressed, a wide temperature guarantee range can be secured, and the erase interruption can be prohibited only during the period from the start of the erase operation to the completion of the first write-back. The erase suspend function can be added.

【0015】[0015]

【実施例】図1には、この発明に係るフラッシュメモリ
の全体ブロック図が示されている。同図の各回路ブロッ
クは、公知の半導体集積回路の製造技術により、単結晶
シリコンのような1個の半導体基板上において形成され
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an overall block diagram of a flash memory according to the present invention. Each circuit block in the figure is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

【0016】メモリセルアレイ101は、後述するよう
にコントロールゲートとフローティングゲートとを備
え、書き込み動作によってフローティングゲートに蓄積
された電荷をソース側に放出させて消去を行うようにし
たメモリセルがマトリックス配置されて構成される。X
デコーダ102は、かかるメモリセルのコントロールゲ
ートが接続されたワード線の選択信号を形成する。Yデ
コーダ103は、上記メモリセルのドレインが接続され
たデータ線(ビット線又はディジット線とも呼ばれる場
合がある)の選択動作を行う。
The memory cell array 101 is provided with a control gate and a floating gate, as will be described later, and memory cells are arranged in a matrix so that the electric charge accumulated in the floating gate by the write operation is discharged to the source side for erasing. Consists of X
The decoder 102 forms a selection signal of a word line to which the control gate of such a memory cell is connected. The Y decoder 103 performs a selection operation of a data line (also called a bit line or a digit line) to which the drain of the memory cell is connected.

【0017】制御回路104は、外部から供給される信
号により動作モードの判定や、選択されたデータ線から
の読み出し信号をセンスして外部端子から送出させる読
み出し回路、あるいは外部端子から入力された書き込み
データを上記選択されたデータ線に伝える書き込み回
路、及び一連の書き込み動作や消去動作のシーケンス制
御を行う回路が含まれる。
The control circuit 104 judges the operation mode by a signal supplied from the outside, detects a read signal from a selected data line and sends it out from an external terminal, or a write input from an external terminal. A writing circuit for transmitting data to the selected data line and a circuit for performing sequence control of a series of writing and erasing operations are included.

【0018】図2には、上記メモリセルアレイの一実施
例の回路図が示されている。同図には、データ線D00
1〜D006と、ワード線W001〜W006と、これ
らのデータ線D001〜D006とワード線W001〜
W006の交点に設けられたメモリセルが代表として例
示的に示されている。メモリセルのコントロールゲート
は、対応するワード線W001〜W006に接続され、
メモリセルのドレインは、対応するデータ線D001〜
D006に接続される。そして、メモリセルのソース
は、共通のソース線Sに接続される。このようなソース
線Sの共通化により、メモリセルアレイの高集積化を実
現している。
FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the memory cell array. In the figure, the data line D00
1-D006, word lines W001-W006, these data lines D001-D006 and word lines W001-W001.
A memory cell provided at the intersection of W006 is illustrated as a representative. The control gates of the memory cells are connected to the corresponding word lines W001 to W006,
The drains of the memory cells have corresponding data lines D001 to D001.
Connected to D006. The sources of the memory cells are connected to the common source line S. By sharing the source lines S in this way, high integration of the memory cell array is realized.

【0019】図3には、この発明に係るフラッシュメモ
リにおけるメモリセルの一実施例の概略断面図が示され
ている。P型不純物が導入された半導体基板503に、
例えばN型不純物が導入された多結晶シリコンよりなる
コントロールゲート501、例えばN型不純物が導入さ
れた多結晶シリコンよりなるコントロールゲート502
とがシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜等からなる層間
絶縁膜507を挟んで積み重ねられて形成される。上記
半導体基板503とフローティングゲート502との間
には、シリコン酸化膜によりる薄い厚さとされたトンネ
ル絶縁膜506が形成さている。
FIG. 3 is a schematic sectional view of an embodiment of a memory cell in the flash memory according to the present invention. In the semiconductor substrate 503 in which the P-type impurity is introduced,
For example, a control gate 501 made of N-type impurity-doped polycrystalline silicon, for example, a control gate 502 made of N-type impurity-doped polycrystalline silicon.
Are stacked and formed with an interlayer insulating film 507 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film or the like interposed therebetween. A thin tunnel insulating film 506 made of a silicon oxide film is formed between the semiconductor substrate 503 and the floating gate 502.

【0020】2つのメモリセルのソース領域509が共
通に形成され、N型不純物が導入された多結晶シリコン
層からなるソース線504と接続される。上記ソース領
域509に対して上記フローティングゲート502、コ
ントロールゲート501を挟んでドレイン領域508が
形成される。特に制限されないが、書き込み特性向上の
ため、ドレイン領域508にはホウ素、砒素などの不純
物が導入され、消去特性向上のため、ソース領域にはリ
ン、砒素などのN型不純物が導入されている。上記ドレ
イン領域508は、アルミニュウム系の金属材料により
形成されたデータ線505に接続される。
The source regions 509 of the two memory cells are formed in common and connected to the source line 504 formed of a polycrystalline silicon layer having an N-type impurity introduced. A drain region 508 is formed in the source region 509 with the floating gate 502 and the control gate 501 interposed therebetween. Although not particularly limited, impurities such as boron and arsenic are introduced into the drain region 508 in order to improve write characteristics, and N-type impurities such as phosphorus and arsenic are introduced into the source region to improve erase characteristics. The drain region 508 is connected to the data line 505 made of an aluminum-based metal material.

【0021】図4には、この発明に係るフラッシュメモ
リにおけるメモリセルの一実施例の概略レイアウト図が
示されている。(A)には、ソース,ドレインの拡散層
と、フローティングゲートFG及びワード線(コントロ
ルーゲート)SG及びソース線TGが示されて、(B)
には、データ線が示されている。(A)と(B)とは、
コンタクト穴CONTが同じ位置になるように重ねられ
る。第2層目の多結晶シリコン層SGからなるワード線
と、第3層目の多結晶シリコン層TGからなるソース線
とはそれぞれの一部がオーバーラップするように横方向
に延長される。フローティンゲートは、第1層目からな
る多結晶シリコン層FGにより構成される。
FIG. 4 is a schematic layout diagram of one embodiment of the memory cell in the flash memory according to the present invention. (A) shows the diffusion layers of the source and drain, the floating gate FG, the word line (control gate) SG and the source line TG, and (B).
Shows the data line. (A) and (B) are
The contact holes CONT are stacked so that they are in the same position. The word line formed of the second-layer polycrystalline silicon layer SG and the source line formed of the third-layer polycrystalline silicon layer TG are extended in the lateral direction so that they partially overlap each other. The floating gate is composed of the first-layer polycrystalline silicon layer FG.

【0022】図5ないし図7には、この発明に係るフラ
ッシュメモリの消去方法の一実施例を説明するための概
略フローチャート図が示されている。図8には、それに
対応したメモリセルのしきい値電圧の分布図が示されて
いる。以下、これらの図5ないし図8を参照して、この
発明に係る消去方法を説明する。
FIGS. 5 to 7 are schematic flow charts for explaining an embodiment of the flash memory erasing method according to the present invention. FIG. 8 shows a distribution diagram of the threshold voltages of the memory cells corresponding thereto. Hereinafter, the erasing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0023】図5において、ステップ701において消
去モードを指示する消去コマンド、消去対象アドレスが
制御回路に入力される。制御回路では、上記消去コマン
ドと消去対象アドレスを解読して、ステップ(1)を実
行する。ステップ(1)では、プレライト(Pre-write)
とプレベリファイ(Pre-verify)が行われる。つまり、図
8(A)に示すように、消去前(初期)の状態では、書
き込み動作によって高いしきい値電圧Vthを持つように
された論理“0”のメモリセル群と、消去状態(論理
“1”)のメモリセル群が存在するので、かかる消去単
位に含まれるメモリセルの読み出しを行い、しきい値電
圧が低くされているもの、言い換えるならば消去状態
(論理“1”)にあるメモリセル群を図5のステップ7
02のプレベリファイにより検出すると、かかるメモリ
セルに対してステップ703により書き込み動作を行う
ようにする。
In FIG. 5, in step 701, an erase command designating an erase mode and an erase target address are input to the control circuit. The control circuit decodes the erase command and the address to be erased and executes step (1). In step (1), pre-write
Pre-verify is performed. That is, as shown in FIG. 8A, in the pre-erase (initial) state, a group of memory cells of logic “0” that are set to have a high threshold voltage Vth by the write operation and an erase state (logic). Since the memory cell group of "1" exists, the memory cell included in the erase unit is read and the threshold voltage is lowered, in other words, it is in the erased state (logic "1"). The memory cell group is changed to Step 7 in FIG.
If it is detected by the pre-verification of No. 02, the write operation is performed to such a memory cell in step 703.

【0024】このような動作は、先頭のメモリセルは、
Xアドレスが消去単位のスタートアドレスに設定され、
そのアドレスについて上記ステップ702と703によ
るプレライトが実施されると、Yアドレスを更新して最
終のYアドレスまで繰り返して行うようにされる。な
お、上記書き込み動作は、単位時間だけ書き込み動作を
行い、その結果をプレベリファイで読み出して所望のし
きい値電圧に達するまで行われる。このような書き戻し
が所定回数をオーバーすると、回数オーバーとして消去
不能のエラーとして動作が終了させられる。このような
ステップ(1)により、図8(B)のように、消去単位
の全てのメモリセル群が“0”に対応した分布のしきい
値電圧を持つようにされる。
In this operation, the first memory cell is
X address is set to the start address of the erase unit,
When the prewriting in steps 702 and 703 is executed for the address, the Y address is updated and the final Y address is repeatedly performed. The write operation is performed until the write operation is performed for a unit time and the result is read by pre-verification to reach a desired threshold voltage. When such write-back exceeds the predetermined number of times, the operation is terminated as an error that cannot be erased due to the number of times being exceeded. By such step (1), as shown in FIG. 8B, all the memory cell groups in the erase unit have the threshold voltage of the distribution corresponding to “0”.

【0025】図5のステップ(2)では、上記消去単位
に対応してた全てのメモリセルに対して一括消去が行わ
れる。この消去動作では、適当な単位時間での消去とそ
の消去ベリファイが繰り返して実施される。つまり、同
図では省略されているが、消去対象のメモリセルについ
て、上記単位時間での消去動作の後に1セルずつ読み出
しを実施し、消去対象の全てのメモリセルが消去状態
(“1”)と判定されままで消去動作と消去ベリファイ
とが繰り返して実施される。
In step (2) of FIG. 5, all the memory cells corresponding to the erase unit are collectively erased. In this erasing operation, erasing in an appropriate unit time and its erasing verification are repeatedly performed. That is, although omitted in the figure, the memory cells to be erased are read one by one after the erase operation in the unit time, and all the memory cells to be erased are in the erased state (“1”). The erase operation and the erase verify are repeatedly performed until it is determined to be.

【0026】上記消去単位とその消去動作は、図2の実
施例回路を用いて説明すると、消去対象401Bのよう
に複数のワード線の単位にて消去動作を行う場合、消去
対象のメモリセルが接続されたワード線W004〜W0
06に対して−10V程度の電圧が前記Xデコーダ回路
102から供給される。消去対象外のワード線W001
〜W003に対しては2V程度の電圧が上記Xデコーダ
回路102から供給される。上記メモリセルのソース線
Sには4V程度の電圧が供給される。このようにして、
消去対象401Bのメモリセルに対してはコントロール
ゲートとソースの間に14Vのような高電圧が印加さ
れ、フローティングゲートからソースへのトンネル電流
が流れて、フローティングゲートの蓄積電荷がソースに
引き抜かれる。これに対して、消去対象外のメモリセル
に対してはコントロールゲートとソース間に2Vのよう
な低電圧しか印加されないから、上記のようなトンネル
電流は発生せずにフローティンクゲートの蓄積電荷がそ
のまま維持される。
The erase unit and its erase operation will be described with reference to the embodiment circuit shown in FIG. 2. When the erase operation is performed in units of a plurality of word lines like the erase object 401B, the memory cell to be erased is Connected word lines W004 to W0
A voltage of about −10 V with respect to 06 is supplied from the X decoder circuit 102. Word line W001 not to be erased
A voltage of about 2V is supplied from the X decoder circuit 102 to W003. A voltage of about 4 V is supplied to the source line S of the memory cell. In this way,
A high voltage such as 14 V is applied between the control gate and the source of the memory cell of the erase target 401B, a tunnel current flows from the floating gate to the source, and the charge accumulated in the floating gate is extracted to the source. On the other hand, since only a low voltage such as 2 V is applied between the control gate and the source for the memory cells that are not to be erased, the tunneling current as described above does not occur and the accumulated charge in the floating tink is not generated. It is maintained as it is.

【0027】上記ステップ(2)による消去動作と消去
ベリファイにより、消去対象の全てのメモリセルのしき
い値電圧の分布は、図8(C)のように、最も高いしき
い値電圧を持つメモリセルのしきい値電圧が消去ベリフ
ァイ電位となるような分布とされる。このとき、一部の
メモリセルにおいては過消去により負(−)のしきい値
電圧を持つような過消去状態801が生じてしまうこと
がある。
As a result of the erase operation and erase verify in step (2) above, the distribution of the threshold voltages of all the memory cells to be erased is as shown in FIG. The distribution is such that the threshold voltage of the cell becomes the erase verify potential. At this time, in some memory cells, an overerased state 801 having a negative (−) threshold voltage may occur due to overerasure.

【0028】このような負のしきい値電圧を持つメモリ
セル801が存在すると、次のような問題が生じる。図
2の実施例回路において、メモリセル416が負のしき
い値電圧となった(デプリートした)場合、これに接続
されたワード線W006が非選択状態の0Vの状態で
も、メモリセル416のドレイン,ソース間に電流が流
れることになる。例えば、上記メモリセル416が接続
された同じデータ線D001に接続されたメモリセル4
11を選択して、それに保持されている論理“0”の読
み出しを行おうとしても、上記デプリートによって論理
“1”が出力される。このようにデータ線において1つ
でもデプリートのメモリセルがあると、そのデータ線の
読み出しが不能になってしまう。
The presence of such a memory cell 801 having a negative threshold voltage causes the following problems. In the embodiment circuit of FIG. 2, when the memory cell 416 has a negative threshold voltage (depleted), even if the word line W006 connected to this has a non-selected state of 0 V, the drain of the memory cell 416 is , Current will flow between the sources. For example, the memory cell 4 connected to the same data line D001 to which the memory cell 416 is connected.
Even if 11 is selected and the logic "0" held therein is read out, the logic "1" is output by the depletion. In this way, if there is even one depleted memory cell in the data line, reading of that data line becomes impossible.

【0029】デプリートセルは、2つの発生モードをも
って発生する。その1つのモードは、メモリセル外部か
ら又はメモリセルの製造工程起因の水分による増速消去
によるものである。これは、水分がメモリセルのソース
部に侵入することにより、ソーストンネル絶縁膜の電界
が増強されるために発生するもので、消去後のしきい値
電圧は比較的大きな負電圧を持っており、上記801の
ように落ちこぼれビットとして現れる。
The depleted cell has two generation modes. One mode is by accelerated erasing with moisture from outside the memory cell or due to the manufacturing process of the memory cell. This occurs because moisture penetrates into the source part of the memory cell to enhance the electric field of the source tunnel insulating film, and the threshold voltage after erasing has a relatively large negative voltage. , Appears as a drop bit as in 801 above.

【0030】これに対して、もう1つのモードは、トン
ネル絶縁膜の膜厚、ソース寄生抵抗、ソース拡散層の不
純物プロファイルなどの工程プロセスバラツキにより生
じるものがある。これは、特に、低電源電圧化に伴って
顕著になるモードであって、消去後のしきい値電圧は負
電圧にはならないが0V付近の小さなしきい値電圧を持
つもの802である。これら0V付近の小さなしきい値
電圧を持つもの802は、温度変化等によりメモリ電流
を流す場合があるので潜在的なデプリート不良というよ
うなものである。
On the other hand, another mode is caused by process process variations such as the film thickness of the tunnel insulating film, the source parasitic resistance, and the impurity profile of the source diffusion layer. This is a mode in which the threshold voltage becomes remarkable as the power supply voltage is lowered, and the threshold voltage after erasing does not become a negative voltage, but has a small threshold voltage around 0V. The device 802 having a small threshold voltage near 0 V is a potential depletion defect because a memory current may flow due to a temperature change or the like.

【0031】この実施例では、上記のような2つの不良
モードに対応して、図6に示したステップ(3)による
第1のデプリートベリファイ(第1の書き戻し動作)
と、図7に示したステップ(4)による第2のデプリー
トベリファイ(第2の書き戻し動作)とを行うようにさ
れる。
In this embodiment, the first deplete verify (first write-back operation) in step (3) shown in FIG. 6 is performed corresponding to the above two failure modes.
Then, the second deplete verify (second write-back operation) in step (4) shown in FIG. 7 is performed.

【0032】図6において、Yアドレスを消去対象のス
タートアドレスに設定し、Xアドレスをスタートアドレ
スに設定する。そして、デプリートベリファイ704で
は、ワード線の電位を0Vにして、言い換えるならば、
デプリートベリファイ電位(1)を0Vにして、負のし
きい値電圧を持つことによりメモリ電流が流れるメモリ
セルを探し出し、書き戻し705を行うようにする。こ
の書き戻し705では、前記のようなステップ(1)で
のプレライトとは異なり、言い換えるならば、“1”に
消去されたメモリセルが“0”のように本来の書き込み
と同じようにされてしまうのを防ぐために、ワード線の
電位は通常の書き込み動作のときのように+11Vでは
なく、4V程度の低い電位により行われる。このとき、
ドレインが接続されたデータ線は、通常の書き込み動作
と同じく4.2V程度にされる。
In FIG. 6, the Y address is set as the start address to be erased, and the X address is set as the start address. Then, in the deplete verify 704, the potential of the word line is set to 0 V, in other words,
The deplete verify potential (1) is set to 0 V, and a memory cell in which a memory current flows is searched for by having a negative threshold voltage, and write back 705 is performed. This write-back 705 is different from the pre-write in step (1) as described above. In other words, the memory cell erased to “1” is made to be the same as the original write like “0”. In order to prevent this, the potential of the word line is set to a low potential of about 4V instead of + 11V as in the normal write operation. At this time,
The data line to which the drain is connected is set to about 4.2V as in the normal write operation.

【0033】このときの書き込み動作は、データ線単位
で行われる。つまり、デプリートベリファイ704では
どのメモリセルにデプリート不良があるか不明であるの
で、1つのYアドレスに対して全てのXアドレスのメモ
リセルにデプリート不良がなくなるまで繰り返し、次い
でYアドレスを更新して上記同様な動作を繰り返すこと
により、消去対象の全てのメモリセルについて負のしき
い値電圧を持つデプリート不良群801を解消させる。
The write operation at this time is performed in units of data lines. That is, since it is not known in the deplete verify 704 which memory cell has the depletion defect, it is repeated until the memory cells of all X addresses have no depletion defect for one Y address, and then the Y address is updated. By repeating the same operation as described above, the depletion defect group 801 having a negative threshold voltage for all the memory cells to be erased is eliminated.

【0034】図7において、Yアドレスを消去対象のス
タートアドレスに設定し、Xアドレスをスタートアドレ
スに設定する。そして、デプリートベリファイでは、上
記のような0Vに近いしきい値電圧を探し出すために、
ワード線の電位を1.2Vにして、言い換えるならば、
デプリートベリファイ電位(2)を1.2Vにして、そ
れ以下の小さなしきい値電圧を持つことによりメモリ電
流が流れるメモリセルを探し出し、書き戻しを行うよう
にする。この書き戻しでは、前記のようなステップ
(3)と同様にワード線(コントロールゲート)を4V
程度の低い電位にして行われる。このとき、ドレインが
接続されたデータ線は、通常の書き込み動作と同じく
4.2V程度にされる。
In FIG. 7, the Y address is set as the start address to be erased, and the X address is set as the start address. Then, in the deplete verify, in order to find the threshold voltage close to 0 V as described above,
In other words, by setting the potential of the word line to 1.2V,
The deplete verify potential (2) is set to 1.2 V, and a memory cell in which a memory current flows is searched for by having a small threshold voltage less than that, and the write back is performed. In this write-back, the word line (control gate) is set to 4 V as in step (3) described above.
It is performed with a low potential. At this time, the data line to which the drain is connected is set to about 4.2V as in the normal write operation.

【0035】このときの書き戻し動作は、メモリセル単
位で行われる。つまり、デプリートベリファイにより、
かかるデプリート不良が判明するためにそのメモリセル
毎にデプリート不良がなくなるまで繰り返し、次いでX
アドレスを更新して上記同様な動作及びYアドレスを更
新して同様な動作を繰り返すことにより、消去対象の全
てのメモリセルについて小さなしきい値電圧を持つデプ
リート不良群802を解消させる。これにより、消去時
の温度に対して読み出し時の温度が異なるときでも動作
保証の確保を行うようにすることができる。
The write-back operation at this time is performed in memory cell units. In other words, due to the deplete verify,
Since such a depletion defect is found, the process is repeated until the depletion defect disappears for each memory cell, and then X
By updating the address and repeating the same operation as described above and the Y address and repeating the same operation, the depletion failure group 802 having a small threshold voltage for all the memory cells to be erased is eliminated. As a result, it is possible to ensure the operation guarantee even when the reading temperature is different from the erasing temperature.

【0036】図9には、メモリセルの書き戻し特性が示
されている。この発明における書き戻しを動作では、ワ
ード線の電位を最終メモリセルしきい値電圧から算出
し、4V程度の低い電圧とした。上記のようなデプリー
トモードのうち、負電圧のしきい値電圧によるものの場
合、フローティングゲート、ドレイン間の電界が大きく
なり、その分書き戻し速度は速くなる。これに対して、
同じデータ線に接続された消去正常終了セルについて
は、フローティングゲート、ドレイン間の電界が比較的
大きくならず書き戻し速度は遅くなる。
FIG. 9 shows the write back characteristic of the memory cell. In the write back operation in the present invention, the potential of the word line is calculated from the final memory cell threshold voltage and set to a low voltage of about 4V. In the depletion mode as described above, in the case of the threshold voltage of negative voltage, the electric field between the floating gate and the drain becomes large, and the write-back speed becomes faster accordingly. On the contrary,
For the normally erased cells connected to the same data line, the electric field between the floating gate and the drain is not relatively large, and the write-back speed becomes slow.

【0037】しきい値電圧が比較的大きい場合には、逆
にしきい値電圧の低下が生じる。これは、図10(B)
に示したように、比較的高いしきい値電圧を持ったメモ
リセルでは、フローティングゲートにホットホール注入
が生じるための現象である。図10(A)においては、
負のしきい値電圧をもったメモリセルに対して、ドレイ
ン近傍で発生したホットキャリアがフローティンクゲー
トに注入されて、そのしきい値電圧を正の方向に変化さ
せる原理が示されている。
When the threshold voltage is relatively large, on the contrary, the threshold voltage decreases. This is shown in FIG.
As described above, in a memory cell having a relatively high threshold voltage, this is a phenomenon that hot hole injection occurs in the floating gate. In FIG. 10 (A),
For a memory cell having a negative threshold voltage, hot carriers generated near the drain are injected into the floating gate to change the threshold voltage in the positive direction.

【0038】上記のようにして、図9の特性図に示すよ
うに、ステップ(2)における消去動作でのメモリセル
のしきい値電圧は、正の方向に大きなしきい値電圧を持
つのは低くされ、負電圧及び小電圧にされたものはそれ
が解消されて、全体として消去状態でのしきい値電圧が
小さな範囲に収まることとなり、このような高精度の消
去状態の制御により、電源電圧Vccを約3Vのような低
電源電圧化にも適用できるものとなる。
As described above, as shown in the characteristic diagram of FIG. 9, the threshold voltage of the memory cell in the erase operation in step (2) has a large threshold voltage in the positive direction. When the voltage is lowered, the negative voltage and the low voltage are eliminated, the threshold voltage in the erased state is entirely within a small range, and the power supply is controlled by such highly accurate control of the erased state. The voltage Vcc can be applied to a low power supply voltage of about 3V.

【0039】上記図5ないし図7に示したようなステッ
プ(1)ないし(4)による消去と書き戻しが実施され
たメモリセルのしきい値電圧の分布は、図8(D)に示
したように小さな範囲に高精度に収めることができ、広
い温度保証を実現することができるものとなる。以下の
表1には、各動作での動作電圧の例が示されている。表
1において ── はフローティング状態を示してい
る。
The distribution of the threshold voltage of the memory cell which has been erased and rewritten by the steps (1) to (4) shown in FIGS. 5 to 7 is shown in FIG. 8D. As described above, it can be accommodated in a small range with high accuracy, and a wide temperature guarantee can be realized. Table 1 below shows an example of the operating voltage in each operation. In Table 1, ── indicates a floating state.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】図11と図12には、この発明に係る消去
動作の概略を説明するための一実施例の概略タイミング
図が示されている。同図の時間軸は、全体の動作シーケ
ンスを表すために消去や書き戻しの部分が圧縮して示さ
れている。そして、同図においては、図5ないし図7の
概略フローチャート図に対応した消去シーケンスの全体
を概念的に示すものであり、実際の消去シーケンスに忠
実に一対応されたものではない。
11 and 12 are schematic timing diagrams of an embodiment for explaining the outline of the erase operation according to the present invention. In the time axis of the figure, the erase and write-back portions are shown in a compressed form in order to represent the entire operation sequence. Further, in the figure, the entire erase sequence corresponding to the schematic flow charts of FIGS. 5 to 7 is conceptually shown, and is not faithfully corresponded to the actual erase sequence.

【0042】図11のプレライト時には、書き込みベリ
ファイ起動信号により、メモリセルが順次に選ばれて、
消去状態にあるメモリセルに対しては、消去対象のワー
ド線電位が高くされてプレライトが行われる。消去非対
象のワード線とソース線は0Vのままにされている。
At the pre-write time of FIG. 11, memory cells are sequentially selected by the write verify activation signal,
For the memory cell in the erased state, the word line potential to be erased is raised and pre-writing is performed. The word lines and source lines that are not to be erased are left at 0V.

【0043】消去動作では、消去信号が発生されて、消
去対象ワード線の電位は、−10Vのような負電圧にさ
れ、ソース線の電位は+4Vのような比較的高い電圧と
される。このとき、消去非対象ワード線の電位は、2V
程度の消去阻止電位に設定される。つまり、消去を行わ
ないワード線に接続されたメモリセルでは、ソースとコ
ントロールゲートとの間の電位差が2V程度にしかなら
ないからトンネル電流が発生しない。
In the erase operation, an erase signal is generated, the potential of the word line to be erased is set to a negative voltage such as -10V, and the potential of the source line is set to a relatively high voltage such as + 4V. At this time, the potential of the non-erasing target word line is 2V.
The erase blocking potential is set to a certain level. That is, in the memory cell connected to the word line which is not erased, the tunnel current does not occur because the potential difference between the source and the control gate is only about 2V.

【0044】消去ベリファイでは、消去ベリファイ起動
信号によりメモリセルの読み出しが行われる。このと
き、消去ベリファイ電位により高いしきい値電圧を持つ
ものがあれば、上記消去動作が繰り返して行われる。全
てのメモリセルにおいて消去ベリファイ電位により高い
しきい値電圧を持つメモリセルが無いように消去動作が
繰り返して行われる。同図には、そのうち1回分の消去
動作と消去ベリファイとが例示的に示されている。
In the erase verify, the memory cell is read by the erase verify activation signal. At this time, if there is one having a higher threshold voltage due to the erase verify potential, the erase operation is repeated. The erase operation is repeatedly performed so that no memory cell has a higher threshold voltage due to the erase verify potential in all memory cells. In the same drawing, one erase operation and erase verify are shown as an example.

【0045】次いで、図12に示すように、デプリート
ベリファイ(1)と書き戻し動作が行われる。このデプ
リートベリファイ(1)ではワード線は0Vにされる。
書き戻しのワード線電位は、前記のように約+4Vの低
い電圧により実施される。デプリートブリファイ(1)
が終了すると、デプリートベリファイ(2)と書き戻し
動作が行われる。このデプリートベリファイ(2)で
は、ワード線は前記のように1V程度の低い電圧にされ
るが同図では省略されている。
Then, as shown in FIG. 12, deplete verify (1) and write back operation are performed. In this deplete verify (1), the word line is set to 0V.
The write back word line potential is implemented by a low voltage of about + 4V as described above. Deprecated Blythe (1)
When is completed, the deplete verify (2) and the write back operation are performed. In this deplete verify (2), the word line is set to a low voltage of about 1 V as described above, but it is omitted in the figure.

【0046】上記実施例の消去方法において、ステップ
(1)のプレライト動作を省略することができる。つま
り、ステップ(1)を省略し、ステップ(2)による消
去動作を行うと、論理“1”状態のメモリセルは必然的
に過消去状態にされてしまう。つまり、論理“1”のメ
モリセルに対して上記のような消去動作を行わせると、
負のしきい値電圧を持つようになってしまう。しかしな
がら、この発明に係る消去方法及び自動消去回路では、
ステップ(3)により、上記のような過消去によって負
のしきい値電圧を持つようにされたメモリセルをデプリ
ートベリファイ(1)により探し出して、その書き戻し
が行われるから実質的には何ら問題になることはない。
In the erasing method of the above embodiment, the prewrite operation of step (1) can be omitted. In other words, if step (1) is omitted and the erase operation is performed in step (2), the memory cell in the logic "1" state is inevitably over-erased. That is, when the erase operation as described above is performed on the memory cell of logic "1",
It has a negative threshold voltage. However, in the erase method and the automatic erase circuit according to the present invention,
In step (3), a memory cell having a negative threshold voltage due to over-erasing as described above is searched for by depletion verify (1), and the write-back is performed, so there is virtually no need to do so. It doesn't matter.

【0047】図13には、この発明に係るサスペンド機
能を説明するためのフローチャート図が示され、図14
にはタイミング図が示されている。サスペンド(消去中
断)機能は、フラッシュメモリの消去時間が読み出し時
間に比べて非常に長い時間を費やすことに対応して、使
い勝手の向上を図るために導入されたものであり、消去
動作を中断して読み出し動作を行うようにするものであ
る。
FIG. 13 is a flow chart for explaining the suspend function according to the present invention.
Shows the timing diagram. The suspend (erase suspend) function was introduced to improve usability in response to the fact that the erase time of the flash memory is much longer than the read time, so the erase operation is suspended. Then, the read operation is performed.

【0048】つまり、図13のタイミング図に示すよう
に、ライトイネーブル信号/WEがロウレベルからハイ
レベルに変化するタイミング1301で、入出力端子I
/Oからコマンドの取り込みが行われ、それが消去コマ
ンドのときには上記信号/WEがハイレベルからロウレ
ベルに変化するタイミング1302で消去アドレスの取
り込みが行われる。消去領域指定の場合には、このアド
レス取り込みを動作をもう1度行い、消去開始アドレス
と消去終了アドレスとの取り込みを行うようにされる。
このようにして消去動作が開始される。
That is, as shown in the timing chart of FIG. 13, at the timing 1301 at which the write enable signal / WE changes from the low level to the high level, the input / output terminal I
The command is fetched from / O, and when it is an erase command, the erase address is fetched at the timing 1302 when the signal / WE changes from the high level to the low level. In the case of designating the erase area, this address fetching operation is performed again to fetch the erase start address and the erase end address.
In this way, the erase operation is started.

【0049】上記の消去動作中に、信号/WEをロウレ
ベルからハイレベルに変化させたタイミング1303に
おいて入出力端子I/Oから消去中断コマンドを入力す
ると、上記消去動作が中断され、必要に応じて読み出し
動作等を行うようにする。そして、上記同様に信号/W
Eをロウレベルからハイレベルに変化させたタイミング
1304により消去再開コマンドを入力すると、上記中
断された消去動作が継続して行われるようにされる。
During the erase operation, if an erase suspend command is input from the input / output terminal I / O at the timing 1303 when the signal / WE is changed from the low level to the high level, the erase operation is suspended, and if necessary. Read operation is performed. Then, in the same manner as above, the signal / W
When the erase restart command is input at timing 1304 when E is changed from the low level to the high level, the interrupted erase operation is continuously performed.

【0050】このように消去中断動作が指示されると、
この実施例のフラッシュメモリにおいては、図13のフ
ロチャート図に示すように、前記プレライトとプレベリ
ファイからなるステップ(1)の実行中にサスペンドコ
マンドが入力された場合、デプリート不良の可能性が無
いことより、その時点でのアドレスについての書き込み
又は書き込みベリファイ終了時点で中断される。
When the erase suspend operation is instructed in this way,
In the flash memory of this embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 13, when the suspend command is input during the execution of the step (1) consisting of the prewrite and preverify, there is a possibility of depletion failure. Since there is no such address, the program is interrupted when the programming or programming verification for the address at that point is completed.

【0051】ステップ(2)の消去及び消去ベリファイ
の途中でサスペンドコマンドが入力されると、前記のよ
うにデプリート不良のメモリセルが生じている可能性が
あるので、その時点で中断されることはない。デプリー
トベリファイ(1)が終了するまで、いいかえるなら
ば、前記ステップ(3)が終了するまで消去動作が優先
され、その動作終了を待って、言い換えるならば、デプ
リート不良が解消されるのを待って一連の消去動作が中
断される。そして、ステップ(4)の途中においてサス
ペンドコマンドが入力されると、デプリート不良の可能
性が無いことより、その時点でのアドレスについての書
き戻し又はデプリートベリファイ(2)終了時点で中断
される。
If a suspend command is input during the erase and erase verify operations in step (2), it is possible that a memory cell with a depletion defect has occurred as described above. Absent. Until the completion of the deplete verify (1), in other words, until the step (3) is completed, the erasing operation is prioritized, and after waiting for the end of the operation, in other words, until the depletion failure is resolved. A series of erase operations is interrupted. Then, if a suspend command is input during the step (4), there is no possibility of depletion failure, and therefore, the write-back of the address at that time or the interruption at the end of deplete verify (2).

【0052】上記のようにステップ(1)を省略した場
合には、ステップ(2)に対応した消去及び消去ベリフ
ァイの途中でサスペンドコマンドが入力されると、前記
のようにデプリート不良のメモリセルが生じているの
で、その時点で中断されることはない。上記のようなデ
プリートベリファイ(1)が終了するまで、いいかえる
ならば、前記ステップ(3)に対応した第1の書き戻し
動作が終了するまで消去動作が優先され、その動作終了
を待って消去動作の中断が許可される。
When the step (1) is omitted as described above, if a suspend command is input during the erase and erase verify corresponding to the step (2), the memory cell having the depletion defect as described above is detected. It has happened, so there is no interruption at that point. In other words, until the above-mentioned deplete verify (1) is completed, in other words, the erase operation is prioritized until the first write-back operation corresponding to the above step (3) is completed, and the erase operation is waited until the erase is completed. Operation interruption is allowed.

【0053】図15には、この実施例のフラッシュ(F
LASH)メモリを用いたマイクロコンピュータ等の一
実施例の概略ブロック図が示されている。同図は、マイ
クロプロセッサCPUからの消去中断信号の流れを中心
に示されている。中央処理装置又はマイクロプロセッサ
CPUからのアドレス、コマンド入力によりフラッシュ
メモリおいては消去動作が開始されるが、上記したよう
な理由から消去中断命令が入力されることがある。この
実施例のフラッシュメモリでは、上記消去動作中に、入
力バッファ(Data input Buffer)回路を通して消去中断
コマンドが入力されると、コマンドデコーダ(Command D
ecoder)回路で取り込まれたコマンドの解読が行われ、
自動制御回路(Auto Control) へ制御信号が供給され
る。自動制御回路では、前記図12に示したようなシー
ケンスにより消去動作を中断することなる。
FIG. 15 shows the flash (F
A schematic block diagram of one embodiment of a microcomputer or the like using a LASH) memory is shown. The figure mainly shows the flow of the erase interruption signal from the microprocessor CPU. An erase operation is started in the flash memory by inputting an address or a command from the central processing unit or the microprocessor CPU, but an erase suspending instruction may be input for the reason as described above. In the flash memory of this embodiment, when an erase suspend command is input through the input buffer (Data input Buffer) circuit during the erase operation, the command decoder (Command D
command is read by the circuit,
A control signal is supplied to the automatic control circuit (Auto Control). In the automatic control circuit, the erase operation is interrupted by the sequence shown in FIG.

【0054】図16には、この発明に係るフラッシュメ
モリの一実施例の概略ブロック図が示されている。同図
の各回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術
により、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に
おいて形成される。
FIG. 16 is a schematic block diagram of an embodiment of the flash memory according to the present invention. Each circuit block in the figure is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

【0055】1はアドレスバッファであり、アドレスラ
ッチ機能も持つようにされる。2はアドレス変化検出回
路であり、アドレス信号の変化を検出したときに1ショ
ットパルスを発生させる。このパルスは、特に制限され
ないが、読み出し動作の高速化のためにビット線の電位
をイコライズするために用いられる。
Reference numeral 1 is an address buffer, which also has an address latch function. An address change detection circuit 2 generates a one-shot pulse when a change in the address signal is detected. This pulse is used for equalizing the potential of the bit line in order to speed up the read operation, although not particularly limited.

【0056】3はXデコーダであり、メモリマット(メ
モリセルアレイ)5のワード線の選択動作を行う。フラ
ッシュメモリでは、動作モードに応じてワード線の電位
は、前記のように多様な電位にされる。つまり、書き込
み動作のときには、+11Vのような高電圧とされ、消
去動作のときには−10Vのような負電圧にされる。そ
して、前記表1に示したように、書き込み又は消去ベリ
ファイ、書き戻し動作等に応じた電位にされ、読み出し
動作のときには電源電圧Vccに対応された電圧とされ
る。このため、Xデコーダ3の入力側には、後述するよ
うな電圧切り換え機能を持つワードドライバ12が設け
られる。
An X decoder 3 selects a word line of the memory mat (memory cell array) 5. In the flash memory, the potential of the word line is set to various potentials as described above according to the operation mode. That is, a high voltage such as + 11V is applied during the write operation, and a negative voltage such as -10V is applied during the erase operation. Then, as shown in Table 1, the potential is set according to the write or erase verify, the write back operation, or the like, and is set to the voltage corresponding to the power supply voltage Vcc during the read operation. Therefore, a word driver 12 having a voltage switching function, which will be described later, is provided on the input side of the X decoder 3.

【0057】4はYデコーダであり、メモリマット5の
ビット線の選択信号を形成する。このビット線の選択信
号によりYゲート回路6のスイッチ制御が行われる。Y
ゲート回路6は、上記選択信号に応じてメモリマット5
のビット線とセンスアンプ9又はライトラッチ8とを接
続させる。
Reference numeral 4 is a Y decoder, which forms a selection signal for the bit line of the memory mat 5. The switch control of the Y gate circuit 6 is performed by the selection signal of the bit line. Y
The gate circuit 6 receives the memory mat 5 in response to the selection signal.
, And the sense amplifier 9 or write latch 8 are connected.

【0058】メモリマット5は、前記図2に示したよう
に、ワード線とビット線の交点にメモリセルがマトリッ
クス配置されて構成される。つまり、ワード線はコント
ロールゲートに接続され、ドレインがビット線に接続さ
れ、ソースはソース線に接続される。上記コントロール
ゲートの下層にフローティングゲートが設けらており、
このフローティングゲートに電子を注入して書き込みを
行い、かかる電子をソース側に引き抜いて消去動作を行
う。
As shown in FIG. 2, the memory mat 5 is constructed by arranging memory cells in a matrix at intersections of word lines and bit lines. That is, the word line is connected to the control gate, the drain is connected to the bit line, and the source is connected to the source line. A floating gate is provided under the control gate,
Electrons are injected into this floating gate to perform writing, and such electrons are extracted to the source side to perform an erase operation.

【0059】上記ライトラッチ8には、外部端子I/O
iから入力された書き込み信号がデータ入力バッファ1
1を通して入力される。センスアンプ9の出力信号は、
一方において、データ出力バッファ10を通して外部端
子I/Oiに出力される。また、センスアンプ9の出力
信号はベリファイ動作のために自動制御回路15にも伝
えられる。
The write latch 8 has an external terminal I / O.
The write signal input from i is the data input buffer 1
Input through 1. The output signal of the sense amplifier 9 is
On the other hand, it is output to the external terminal I / Oi through the data output buffer 10. The output signal of the sense amplifier 9 is also transmitted to the automatic control circuit 15 for the verify operation.

【0060】コントロールバッファ13は、チップイネ
ーブル信号/CEとアウトプットイネーブル信号/OE
により、動作モードの判定を行う。コマンドデコーダ1
4は、前記のように、入力されたコマンドを解読して自
動制御回路15に書き込み制御信号又は消去制御信号を
供給し、前記図5ないし図7に示したような消去方法に
対応した消去動作又は書き込み動作に必要なシーケンス
制御を行う。自動制御回路15は、後述するようなアド
レスカウンタを備えており、書き込みベリファイあるい
は消去ベリファイのためのアドレス信号を発生し、上記
アドレスバッファ1を通してXデコーダ3や、Yデコー
ダ4に入力されるアドレス信号を形成する。ドライバ1
2は、ワード線に与えられる複数種類の電圧を切り換え
てXデコーダに供給する。実際には、ドライバ12は上
記のような複数種類の電圧の中から、Xデコーダの出力
と動作モード信号により1つワード線を選択駆動する。
The control buffer 13 has a chip enable signal / CE and an output enable signal / OE.
The operation mode is determined by. Command decoder 1
As described above, reference numeral 4 decodes the input command and supplies a write control signal or an erase control signal to the automatic control circuit 15 to perform an erase operation corresponding to the erase method shown in FIGS. 5 to 7. Alternatively, the sequence control necessary for the write operation is performed. The automatic control circuit 15 includes an address counter as described later, generates an address signal for write verify or erase verify, and inputs the address signal to the X decoder 3 and the Y decoder 4 through the address buffer 1. To form. Driver 1
2 switches a plurality of types of voltages applied to the word line and supplies the voltage to the X decoder. In practice, the driver 12 selectively drives one word line from the plurality of types of voltages as described above, according to the output of the X decoder and the operation mode signal.

【0061】ステイタスレジスタ16は、動作モード及
び動作シーケンス等の内部状態を記憶し、必要に応じて
データ出力バッファから読み出しが行われるようにされ
る。つまり、マイクロコンピュータ等のホストシステム
は、データポーリング等によりフラッシュメモリの内部
状態を把握して、その制御を行うようにする。つまり、
約10msもの長い時間を必要とする消去動作のときに
は、マイクロコンピュータ等はフラッシュメモリに対し
て消去コマンドとアドレスを発行すると、直ちにかかる
フラッシュメモリをバスから切り離して、バスに他の周
辺装置を接続して、上記の消去時間の間に他のデータ処
理に入るようにする。そして、上記のポーリングによっ
て消去終了を検出し、書き込み等の動作に入ることがで
きる。
The status register 16 stores internal states such as an operation mode and an operation sequence, and is read out from the data output buffer as needed. That is, the host system such as a microcomputer grasps the internal state of the flash memory by data polling or the like and controls it. That is,
During an erase operation requiring a long time of about 10 ms, when a microcomputer or the like issues an erase command and an address to the flash memory, the flash memory is immediately disconnected from the bus and another peripheral device is connected to the bus. Then, other data processing is started during the above-mentioned erasing time. Then, the end of erasing can be detected by the above-mentioned polling, and the operation such as writing can be started.

【0062】電圧検出回路18は、電源電圧Vccと高電
圧Vppの検出を行う。特に、書き込み高電圧Vppは書き
込み又は消去動作のときにのみ11Vのような高電圧が
供給される必要があるので、その検出に用いられる。電
圧発生回路17は、上記のようなベリファイ用の電圧、
消去ベリファイ、デプリートベリファイ(2)用の他に
消去阻止用電圧や、消去用の負電圧を発生させる。この
実施例のように内部に設けられた自動制御回路により、
一連の消去動作を実行できるものであるため、使い勝手
の良いフラッシュメモリを得ることができる。
The voltage detection circuit 18 detects the power supply voltage Vcc and the high voltage Vpp. In particular, the write high voltage Vpp is used for the detection because a high voltage such as 11 V needs to be supplied only during the write or erase operation. The voltage generation circuit 17 has a voltage for verifying as described above,
In addition to erase verify and deplete verify (2), an erase blocking voltage and an erase negative voltage are generated. With the automatic control circuit provided inside as in this embodiment,
Since a series of erasing operations can be executed, a convenient flash memory can be obtained.

【0063】図17には、上記自動制御回路の一実施例
の概略ブロック図が示されている。1505はアドレス
発生回路であり、書き込みベリファイ、消去ベリファイ
あるいはデプリートベリファイのためのアドレス信号を
発生する。1503はカンウタであり、前記のような書
き戻し回数N等を計数するために用いられる。1501
は、マルチセクタコントロール回路であり、複数ワード
線にまたがるブロック消去の制御に用いられる。150
2は自動消去コントロール回路であり、一連の消去動作
の制御を行う。1503はブロックプレライト回路であ
り、複数ワード線に跨がる消去動作のプレライト動作を
行う。1504は、セクタプレライト回路であり、ワー
ド線単位でのプレライト動作を行う。1509は、書き
込みと消去パルスの発生回路である。1507はウェイ
トタイムコントロール回路である。1506は、ベリフ
ァイコントロール回路である。1510は、書き込みコ
ントロール回路である。1511は書き戻しコントロー
ル回路である。
FIG. 17 shows a schematic block diagram of an embodiment of the automatic control circuit. An address generation circuit 1505 generates an address signal for write verify, erase verify or deplete verify. Reference numeral 1503 is a counter, which is used to count the number N of times of write back as described above. 1501
Is a multi-sector control circuit, which is used to control block erasing over a plurality of word lines. 150
Reference numeral 2 is an automatic erase control circuit, which controls a series of erase operations. A block prewrite circuit 1503 performs a prewrite operation of an erase operation across a plurality of word lines. Reference numeral 1504 denotes a sector prewrite circuit, which performs a prewrite operation in word line units. Reference numeral 1509 denotes a write and erase pulse generation circuit. 1507 is a wait time control circuit. 1506 is a verify control circuit. Reference numeral 1510 is a write control circuit. Reference numeral 1511 is a write-back control circuit.

【0064】図18には、この発明に係るフラッシュメ
モリにおけるメモリマットの一部選択回路の一実施例の
具体的回路図が示されている。同図には、ワード線の選
択回路とビット線の選択回路の一部が示されている。同
図のワードドライバは、切り換えスイッチ回路からな
り、負電圧発生回路により形成された負電圧、電源切り
換え回路を通して選択的に供給されるVpp又はVcc、バ
イアス電圧端子から供給されるバイアス電圧をワード線
に伝える。
FIG. 18 shows a specific circuit diagram of an embodiment of a partial selection circuit of the memory mat in the flash memory according to the present invention. In the figure, a part of a word line selection circuit and a bit line selection circuit are shown. The word driver shown in the same figure is composed of a changeover switch circuit, and outputs a negative voltage formed by a negative voltage generating circuit, Vpp or Vcc selectively supplied through a power supply switching circuit, and a bias voltage supplied from a bias voltage terminal to a word line. Tell.

【0065】このようなワードドライバのスイッチ制御
のために、2段階に分けられたXデコーダが設けられ、
一方のXデコーダは、消去制御回路により形成された信
号により選択/非選択の切り換の切り換えが行われる。
つまり、書き込みや読み出し動作では、選択されものが
ハイレベルで非選択ものがロウレベルであるのに対し
て、消去動作のときには選択されたものが負電圧のよう
なロウレベルとなり、非選択のものが消去阻止に対応し
たハイレベルになるから、Xデコーダもそれに応じて逆
レベルにしてワードドライバに伝える。
For such switch control of the word driver, an X decoder divided into two stages is provided,
In one of the X decoders, selection / non-selection is switched by a signal generated by the erase control circuit.
That is, in the write or read operation, the selected one is at the high level and the non-selected one is at the low level, while in the erase operation, the selected one becomes the low level like a negative voltage and the unselected one is erased. Since it becomes the high level corresponding to the blocking, the X decoder also sets it to the opposite level and notifies the word driver.

【0066】ソースバイアス回路は、消去信号によりソ
ース線に4Vのような比較的高い電圧を供給し、消去動
作以外のとき、言い換えるならば、書き込み、読み出し
(ベリファイも含む)のときには、回路の接地電位を供
給する。Yデコーダの出力部には、レベル変換回路が設
けられる。このレベル変換回路には、書き込み信号と書
き戻し信号により制御される電圧切り換え回路により選
択的に書き込み高電圧Vppが供給される。つまり、書き
込み動作や書き戻し動作のときには、前記のようにビッ
ト線に4Vのように電源電圧Vcc(3.3V)に対して
高い電圧を供給するために、Yデコーダで形成されたV
ccに対応したハイレベルを、Vppに対応した高い電圧と
してYゲートを構成するスイッチMOSFETのゲート
に供給してスイッチ制御を行う。これにより、スイッチ
MOSFETでのしきい値電圧によるレベル損失なく、
次に説明する書き込み負荷回路で形成された4Vのよう
な高電圧をビット線に供給することができる。
The source bias circuit supplies a relatively high voltage such as 4V to the source line in response to the erase signal, and grounds the circuit during a period other than the erase operation, in other words, writing and reading (including verify). Supply electric potential. A level conversion circuit is provided at the output of the Y decoder. A write high voltage Vpp is selectively supplied to the level conversion circuit by a voltage switching circuit controlled by a write signal and a write back signal. That is, in the write operation and the write-back operation, in order to supply a high voltage to the bit line, such as 4V, with respect to the power supply voltage Vcc (3.3V) as described above, the V formed by the Y decoder is used.
The high level corresponding to cc is supplied to the gate of the switch MOSFET forming the Y gate as a high voltage corresponding to Vpp to perform switch control. As a result, there is no level loss due to the threshold voltage in the switch MOSFET,
A high voltage such as 4V formed by the write load circuit described below can be supplied to the bit line.

【0067】同図において、Pチャンネル型MOSFE
Tはそのゲートに矢印が付加されることにより、Nチャ
ンネル型MOSFETと区別される。そして、MOSF
ETの高電圧が供給されるドレインにL字状の線が付加
されたMOSFETは、高耐圧化されていることを表し
ている。これらのことは、以下の回路図においても同様
である。
In the figure, P-channel type MOSFE
The T is distinguished from the N-channel MOSFET by adding an arrow to its gate. And MOSF
The MOSFET in which an L-shaped line is added to the drain to which the high voltage of ET is supplied indicates that the MOSFET has a high breakdown voltage. The same applies to the following circuit diagrams.

【0068】図19には、この発明に係るフラッシュメ
モリにおけるメモリマットの他の一部選択回路の一実施
例の具体的回路図が示されている。同図には、ビット線
の選択回路を中心にして示されている。それ故、ビット
線選択回路の一部は、前記図18のものと重複して示さ
れている。すなわち、ビット線の選択回路であるYゲー
ト回路は、2段階に分けらされる。2つに分割された一
方のYデコーダは、前記のようなレベル変換回路を通し
てビット線に一端が接続されたスイッチMOSFETの
ゲートに供給される。これら複数からなるスイッチMO
SFETに対応して、他方のYデコーダによりスイッチ
制御されるスイッチMOSFETが設けられる。これら
第2段目のスイッチMOSFETは、読み出し専用に用
いられるので、それに対応したYデコーダの選択信号が
そのまま供給される。これらのスイッチMOSFET
は、選択されたビット線の信号をセンスアンプSAの入
力端子に接続される。センスアンプSAの出力信号は、
出力バッファとベリファイ動作において用いられる読み
出し判定回路に供給される。
FIG. 19 shows a concrete circuit diagram of an embodiment of another partial selection circuit of the memory mat in the flash memory according to the present invention. In the figure, the bit line selection circuit is mainly shown. Therefore, a part of the bit line selection circuit is shown redundantly with that of FIG. That is, the Y gate circuit, which is a bit line selection circuit, is divided into two stages. One Y-decoder divided into two is supplied to the gate of the switch MOSFET whose one end is connected to the bit line through the level conversion circuit as described above. A switch MO composed of a plurality of these
A switch MOSFET whose switch is controlled by the other Y decoder is provided corresponding to the SFET. Since these second-stage switch MOSFETs are used only for reading, the selection signal of the corresponding Y decoder is supplied as they are. These switch mosfets
Connects the signal of the selected bit line to the input terminal of the sense amplifier SA. The output signal of the sense amplifier SA is
It is supplied to the output buffer and the read determination circuit used in the verify operation.

【0069】書き込み制御回路は、ライトラッチ回路を
備えており、複数ビット線の単位での書き込み(ページ
ライト)が可能にされる。つまり、ライトラッチ回路に
対して複数ビット線分のデータを記憶させておいて、そ
の書き込み信号と書き戻し信号によりスイッチMOSF
ETを制御して書き込み高電圧をビット線に伝えるよう
にされる。1つのビット線単位での書き込み動作と書き
戻し動作のときには、上記複数のビット線に対応した書
き込み負荷回路のうちの1つのみが活性化される。
The write control circuit includes a write latch circuit, and writing (page write) can be performed in units of a plurality of bit lines. That is, data for a plurality of bit lines is stored in the write latch circuit, and the switch MOSF is set by the write signal and the write back signal.
The ET is controlled to transmit the write high voltage to the bit line. During the write operation and write-back operation in units of one bit line, only one of the write load circuits corresponding to the plurality of bit lines is activated.

【0070】図20には、この発明に係るフラッシュメ
モリにおける電圧切り換え回路の一実施例の回路図が示
されている。すなわち、電源電圧Vccと書き込み高電圧
Vppを入力として、書き込み信号、消去信号に応じて、
Vpp、Vcc、書き込みベリファイ電圧、書き戻し電圧及
びデプリートベリファイ(2)の電圧のいずれかをXト
ライバ電位として出力させる。書き込みベリファイ電圧
は、メモリセルのしきい値電圧がVcc以上にされたこと
を検出するために、かかる電圧を伝えるスイッチMOS
FETの制御信号は、高電圧Vppにより対応された高電
圧にレベルシフトされる。このように、3.3Vのよう
な電源電圧Vccに対して高い電圧を出力させるスイッチ
MOSFETのゲートに伝えられるスイッチ制御信号
は、レベル変換回路を介して出力される。レベル変換回
路は、ゲートとドレインとが交差接続されたPチャンネ
ル型MOSFETと、かかるPチャンネル型MOSFE
Tのドレインと回路の接地電位との間に設けられ、ゲー
トに互いに逆相の入力信号が供給されるNチャンネル型
MOSFETから構成される。
FIG. 20 is a circuit diagram of an embodiment of the voltage switching circuit in the flash memory according to the present invention. That is, the power supply voltage Vcc and the write high voltage Vpp are input, and in accordance with the write signal and the erase signal,
Any of Vpp, Vcc, write verify voltage, write back voltage, and deplete verify (2) voltage is output as the X-triver potential. The write verify voltage is a switch MOS that transmits the threshold voltage of the memory cell to detect that the threshold voltage is set to Vcc or higher.
The control signal of the FET is level-shifted to the high voltage corresponding to the high voltage Vpp. Thus, the switch control signal transmitted to the gate of the switch MOSFET that outputs a voltage higher than the power supply voltage Vcc such as 3.3 V is output via the level conversion circuit. The level conversion circuit includes a P-channel type MOSFET in which a gate and a drain are cross-connected, and such a P-channel type MOSFET.
It is composed of an N-channel MOSFET which is provided between the drain of T and the ground potential of the circuit and whose gates are supplied with input signals of opposite phases.

【0071】図21には、負電圧発生回路の一実施例の
回路図が示されている。負電圧発生回路は、消去信号に
より制御されるゲート回路を通してクロックパルスをレ
ベル変換回路に供給してVppレベルに変換し、それによ
り駆動されるチャージポンプ回路により負電圧を発生さ
せる。このような負電圧は、消去電位を基準にしたツェ
ナーダイオードにより設定された定電圧とされる。つま
り、消去電圧に対してそれがゲートに供給されたMOS
FETのしきい値電圧とツェナー電圧との加算電圧が消
去電圧としてXドライバに伝えられる。上記消去電圧が
ゲートに供給されたMOSFETのドレインには、Pチ
ャンネル型MOSFETを介して高電圧Vppに接続され
る。このPチャンネル型MOSFETは、消去信号を受
けるレベル変換回路の出力信号によりスイッチ制御され
て、消去動作以外のときにはオフ状態にされる。
FIG. 21 shows a circuit diagram of an embodiment of the negative voltage generating circuit. The negative voltage generation circuit supplies a clock pulse to the level conversion circuit through the gate circuit controlled by the erase signal to convert the clock pulse to the Vpp level, and the charge pump circuit driven by the clock pulse generates a negative voltage. Such a negative voltage is a constant voltage set by the Zener diode based on the erase potential. That is, for the erase voltage, the MOS whose gate is supplied with it
The added voltage of the threshold voltage of the FET and the Zener voltage is transmitted to the X driver as an erase voltage. The drain of the MOSFET whose gate is supplied with the erase voltage is connected to the high voltage Vpp through a P-channel MOSFET. The P-channel MOSFET is switch-controlled by the output signal of the level conversion circuit that receives the erase signal, and is turned off at any time other than the erase operation.

【0072】また、上記負電圧を動作電圧とするレベル
変換回路が設けられ、消去動作の時には負電圧出力と回
路の接地電位との間に設けられたNチャンネル型MOS
FETをオフ状態にし、消去動作が終了するとオン状態
になって負電圧を回路の接地電位にリセットさせる。
Further, a level conversion circuit using the negative voltage as an operating voltage is provided, and an N channel type MOS provided between the negative voltage output and the ground potential of the circuit during the erase operation.
The FET is turned off, and when the erase operation is completed, it is turned on to reset the negative voltage to the ground potential of the circuit.

【0073】この実施例のフラッシュメモリを用いた図
15に示したようなマイクロコンピュータシステムで
は、フラッシュメモリが前記のような自動消去機能を持
つものであるため、マイクロプロセッサCPUにあって
は、かかるフラッシュメモリの消去アドレス指定して消
去モードを指定する信号とコマンドを発生させる。この
後は、フラッシュメモリが前記のように内部で自動的な
消去モードに入る。フラッシュメモリが消去モードに入
ると、前記のようにアドレス端子、データ端子及び全コ
ントロール端子がフリーになり、マイクロプロセッサC
PUから、フラッシュメモリが電気的に分離される。し
たがって、マイクロプロセッサCPUは、フラッシュメ
モリに対しては消去モードを指示するだけで、その後は
システムバスを用いて図示しない他のメモリ装置ROM
やRAM、あるいは入出力ポートとの間で情報の授受を
伴うデータ処理を実行することができる。
In the microcomputer system using the flash memory of this embodiment as shown in FIG. 15, since the flash memory has the automatic erasing function as described above, the microprocessor CPU has such a problem. Generates a signal and command to specify the erase mode by specifying the erase address of the flash memory. After this, the flash memory enters the automatic erase mode internally as described above. When the flash memory enters the erase mode, the address terminals, data terminals and all control terminals become free as described above, and the microprocessor C
The flash memory is electrically separated from the PU. Therefore, the microprocessor CPU simply instructs the erase mode to the flash memory, and thereafter uses the system bus to read other memory device ROM.
It is possible to execute data processing involving the exchange of information with the RAM, the RAM, or the input / output port.

【0074】これにより、システムのスループットを犠
牲にすることなく、フラッシュメモリを、フルファンク
ション(バイト毎の書き換え可能)のメモリと同様にシ
ステムに実装したままの状態での消去が可能になる。マ
イクロプロセッサCPUは、上記のような消去モードの
指示をした後は、適当な時間間隔で上記フラッシュメモ
リに対してデータポーリングモードを指定して、ステイ
タスレジスタを読み出して、消去が完了したならフラッ
シュメモリに書き込むべきデータが存在するなら書き込
みを指示するものである。そして、必要なら前記の消去
中断コマンドを発行して、必要なメモリセルの読み出し
等を行うことができる。
As a result, the flash memory can be erased in the state where it is mounted in the system as in the case of the full-function (byte rewritable) memory without sacrificing the system throughput. After instructing the erase mode as described above, the microprocessor CPU specifies the data polling mode for the flash memory at an appropriate time interval, reads the status register, and when the erase is completed, the flash memory If there is data to be written in, the write is instructed. Then, if necessary, the erase suspending command can be issued to read necessary memory cells.

【0075】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) 書き込み動作によってフローティングゲートに
蓄積された電荷をソース側に放出させて消去を行うよう
にしたメモリセルの消去モードにおいて、消去単位のメ
モリセルを読み出してフローティングゲートに電荷が蓄
積されていないメモリセルに対して書き込み動作及び書
き込み判定動作を行うプレライト動作と、上記消去単位
のメモリセルについて消去基準電圧のもとに一括して消
去動作及び消去判定動作を行う消去動作と、上記消去単
位について負のしきい値電圧に過消去されたメモリセル
の存在するデータ線を検出し、かかるデータ線に設けら
れたメモリセルに対して上記書き込み動作に対して絶対
値的に小さくされた電位での書き込みを行う第1の書き
戻し動作と、上記消去単位について所望の消去状態に比
べて小さなしきい値電圧に過消去されたメモリセルを検
出し、上記第1の書き戻し動作と同様な電位で書き込み
動作を行う第2の書き戻し動作とを順次に行う自動消去
回路を設けることにより、第1の書き戻し動作において
読み出し不能の原因である過消去(デプリート)された
メモリセルが解消され、第2の書き戻し動作により消去
状態でのしきい値電圧のバラツキの圧縮がなされるから
広い温度保証範囲を確保することができるとともに、上
記消去動作開始から第1の書き戻しが完了する間だけ消
去中断を禁止すればよいからそれ以外での消去サスペン
ド機能を実現することができるという効果が得られる。
The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) in the erase mode of the memory cell in which the charge accumulated in the floating gate by the write operation is discharged to the source side to perform the erase, the memory cell in the erase unit is read and the charge is accumulated in the floating gate. A pre-write operation that performs a write operation and a write determination operation on a memory cell that has not been erased; an erase operation that collectively performs an erase operation and an erase determination operation on the memory cells in the erase unit based on an erase reference voltage; For the erase unit, a data line in which a memory cell overerased to a negative threshold voltage exists is detected, and the memory cell provided in the data line is made smaller in absolute value than the above write operation. The first write-back operation for writing at a potential and the erase unit is smaller than the desired erase state. By providing an automatic erase circuit that detects a memory cell that is over-erased to a different threshold voltage and sequentially performs a second write-back operation that performs a write operation at the same potential as the first write-back operation, In the first write-back operation, the over-erased (depleted) memory cell that is the cause of unreadable data is eliminated, and the second write-back operation compresses the variation in the threshold voltage in the erased state, which is wide. The temperature guarantee range can be secured, and the erase suspension can be prohibited only during the period from the start of the erase operation to the completion of the first write-back. Therefore, the erase suspend function can be realized in other cases. can get.

【0076】(2) 上記(1)により、フラッシュメ
モリの動作電圧を約3V程度の低電圧化することができ
るという効果が得られる。
(2) Due to the above (1), the operating voltage of the flash memory can be lowered by about 3V.

【0077】(3) 上記消去モードを含む動作モード
の設定をコマンドにより行うようにすることにより、多
種類の動作モードを少ない端子により実現できるという
効果が得られる。
(3) By setting the operation modes including the erasing mode by the command, it is possible to obtain an effect that many kinds of operation modes can be realized with a small number of terminals.

【0078】(4) 上記プレライト動作又は第1の書
き戻し動作あるいは第2の書き戻し動作完了を判定し
て、上記一連の消去動作の中断を行わせる機能を付加す
ることにより、比較的長い時間にわたって行われる消去
動作中にメモリアクセスを行うことができるので使い勝
手を良くすることができるという効果が得られる。
(4) Relatively long by adding the function of judging the completion of the prewrite operation, the first write-back operation or the second write-back operation and interrupting the series of erase operations. Since the memory access can be performed during the erase operation performed over time, there is an effect that the usability can be improved.

【0079】(5) 書き込み動作によってフローティ
ングゲートに蓄積された電荷をソース側に放出させて消
去を行うようにしたメモリセルの消去動作において、消
去単位のメモリセルを読み出してフローティングゲート
に電荷が蓄積されていないメモリセルに対して書き込み
動作及び書き込み判定動作からなるプレライト動作を行
い、上記消去単位のメモリセルについて消去基準電圧の
もとに一括して消去動作及び消去判定動作からなる消去
動作を行い、上記消去単位について負のしきい値電圧に
過消去されたメモリセルの存在するデータ線を検出し、
かかるデータ線に設けられたメモリセルに対して上記書
き込み動作に対して絶対値的に小さくされた電位での書
き込み動作からなる第1の書き戻し動作を行い、上記消
去単位について所望の消去状態に比べて小さなしきい値
電圧に過消去されたメモリセルを検出し、上記第1の書
き戻し動作と同様な電位で書き込み動作からなる第2の
書き戻し動作を行うことにより、第1の書き戻し動作に
おいて読み出し不能の原因である過消去(デプリート)
されたメモリセルが解消され、第2の書き戻し動作によ
り消去状態でのしきい値電圧のバラツキの圧縮がなされ
るから広い温度保証範囲を確保することができるととも
に、上記消去動作開始から第1の書き戻しが完了する間
だけ消去中断を禁止すればよいからそれ以外での消去サ
スペンド機能を実現することができるという効果が得ら
れる。
(5) In the erase operation of the memory cell in which the charge accumulated in the floating gate by the write operation is discharged to the source side to perform the erase, the memory cell in the erase unit is read and the charge is accumulated in the floating gate. The pre-write operation including the write operation and the write determination operation is performed on the memory cells that are not erased, and the erase operation including the erase operation and the erase determination operation is collectively performed on the memory cells in the erase unit under the erase reference voltage. And detecting a data line in which a memory cell overerased to a negative threshold voltage for the erase unit exists,
The memory cell provided on the data line is subjected to the first write-back operation, which is a write operation at a potential that is made smaller in absolute value than the write operation, and the erase unit is set to a desired erase state. In comparison with the first write-back operation, a memory cell that is over-erased to a threshold voltage smaller than that of the first write-back operation is detected, and a second write-back operation including a write operation is performed at the same potential as the first write-back operation. Over-erasure (depletion) that causes unreadable in operation
The erased memory cell is eliminated, and the variation of the threshold voltage in the erased state is compressed by the second write-back operation, so that a wide temperature guarantee range can be secured and the first erased operation can be performed. Since it is necessary to prohibit the erase interruption only while the write-back is completed, the effect that the erase suspend function other than that can be realized can be obtained.

【0080】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記
の一連の消去方法は、フラッシュメモリに内蔵された自
動制御回路により実施されるもの他、フラッシュメモリ
の外部に設けられた制御回路又はマイクロコンピュータ
から直接に上記のような消去動作に必要な制御信号やア
ドレスを入力して行うようにするものであってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, the above-described series of erasing methods is necessary for the above-described erasing operation directly from a control circuit provided outside the flash memory or a microcomputer in addition to those performed by an automatic control circuit built in the flash memory. Alternatively, the control signal or address may be input.

【0081】フラッシュメモリの書き込み動作は、前記
のようにホットエレクトロンを用いるもの他、トンネル
電流によりフローティングゲートに電子を注入して行う
ようにするものであってもよい。上記のような消去シー
ケンスを実効するための具体的回路は、種々の実施形態
を採ることができるものである。この発明はフラッシュ
メモリとその消去方法に広く利用できる。
The write operation of the flash memory may be performed by using hot electrons as described above or by injecting electrons into the floating gate by a tunnel current. A specific circuit for implementing the above-described erase sequence can take various embodiments. The present invention can be widely used for a flash memory and its erasing method.

【0082】[0082]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、書き込み動作によってフロ
ーティングゲートに蓄積された電荷をソース側に放出さ
せて消去を行うようにしたメモリセルの消去モードにお
いて、消去単位のメモリセルを読み出してフローティン
グゲートに電荷が蓄積されていないメモリセルに対して
書き込み動作及び書き込み判定動作を行うプレライト動
作と、上記消去単位のメモリセルについて消去基準電圧
のもとに一括して消去動作及び消去判定動作を行う消去
動作と、上記消去単位について負のしきい値電圧に過消
去されたメモリセルの存在するデータ線を検出し、かか
るデータ線に設けられたメモリセルに対して上記書き込
み動作に対して絶対値的に小さくされた電位での書き込
みを行う第1の書き戻し動作と、上記消去単位について
所望の消去状態に比べて小さなしきい値電圧に過消去さ
れたメモリセルを検出し、上記第1の書き戻し動作と同
様な電位で書き込み動作を行う第2の書き戻し動作とを
順次に行う自動消去回路を設けることにより、第1の書
き戻し動作において読み出し不能の原因である過消去
(デプリート)されたメモリセルが解消され、第2の書
き戻し動作により消去状態でのしきい値電圧のバラツキ
の圧縮がなされるから広い温度保証範囲を確保すること
ができるとともに、上記消去動作開始から第1の書き戻
しが完了する間だけ消去中断を禁止すればよいからそれ
以外での消去サスペンド機能を実現することができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in the erase mode of the memory cell in which the charge accumulated in the floating gate is released to the source side by the write operation to erase, the memory cell in the erase unit is read and the memory in which the charge is not accumulated in the floating gate is read. Regarding a pre-write operation that performs a write operation and a write determination operation on a cell, an erase operation that collectively performs an erase operation and an erase determination operation on a memory cell in the above erase unit under an erase reference voltage, and the above erase unit A data line in which a memory cell over-erased to a negative threshold voltage exists is detected, and the memory cell provided in the data line is detected with a potential that is made smaller in absolute value with respect to the write operation. A first write-back operation for writing and a threshold smaller than the desired erase state for the erase unit By providing an automatic erasing circuit that detects a memory cell that has been over-erased to a value voltage and sequentially performs a second write-back operation that performs a write operation at the same potential as the first write-back operation described above, The overwriting (depletion) of memory cells, which is the cause of unreadable in the write-back operation, is eliminated, and the variation of the threshold voltage in the erased state is compressed by the second write-back operation. The range can be secured, and the erase suspension can be prohibited only during the period from the start of the erase operation to the completion of the first write-back, so that the erase suspend function in other cases can be realized.

【0083】上記により、フラッシュメモリの動作電圧
を約3V程度の低電圧化することができる。
As described above, the operating voltage of the flash memory can be lowered to about 3V.

【0084】上記消去モードを含む動作モードの設定を
コマンドにより行うようにすることにより、多種類の動
作モードを少ない端子により実現できる。
By setting the operation modes including the erase mode by the command, various kinds of operation modes can be realized with a small number of terminals.

【0085】上記プレライト動作又は第1の書き戻し動
作あるいは第2の書き戻し動作完了を判定して、上記一
連の消去動作の中断を行わせる機能を付加することによ
り、比較的長い時間にわたって行われる消去動作中にメ
モリアクセスを行うことができるので使い勝手を良くす
ることができる。
By adding the function of judging the completion of the pre-write operation, the first write-back operation, or the second write-back operation and interrupting the series of erase operations, it is possible to perform the operation for a relatively long time. Since the memory access can be performed during the erase operation, the usability can be improved.

【0086】書き込み動作によってフローティングゲー
トに蓄積された電荷をソース側に放出させて消去を行う
ようにしたメモリセルの消去動作において、消去単位の
メモリセルを読み出してフローティングゲートに電荷が
蓄積されていないメモリセルに対して書き込み動作及び
書き込み判定動作からなるプレライト動作を行い、上記
消去単位のメモリセルについて消去基準電圧のもとに一
括して消去動作及び消去判定動作からなる消去動作を行
い、消去単位について負のしきい値電圧に過消去された
メモリセルの存在するデータ線を検出し、かかるデータ
線に設けられたメモリセルに対して上記書き込み動作に
対して絶対値的に小さくされた電位での書き込み動作か
らなる第1の書き戻し動作を行い、上記消去単位につい
て所望の消去状態に比べて小さなしきい値電圧に過消去
されたメモリセルを検出し、上記第1の書き戻し動作と
同様な電位で書き込み動作からなる第2の書き戻し動作
を行うことにより、第1の書き戻し動作において読み出
し不能の原因である過消去されたメモリセルが解消さ
れ、第2の書き戻し動作により消去状態でのしきい値電
圧のバラツキの圧縮がなされるから広い温度保証範囲を
確保することができるとともに、上記消去動作開始から
第1の書き戻しが完了する間だけ消去中断を禁止すれば
よいからそれ以外での消去サスペンド機能を実現するこ
とができる。
In the erase operation of the memory cell in which the charge accumulated in the floating gate by the write operation is discharged to the source side to erase, the memory cell in the erase unit is read and the charge is not accumulated in the floating gate. A pre-write operation including a write operation and a write determination operation is performed on the memory cells, and an erase operation including an erase operation and an erase determination operation is collectively performed on the memory cells in the erase unit described above based on an erase reference voltage to perform an erase operation. A data line in which a memory cell overerased to a negative threshold voltage per unit is present is detected, and the memory cell provided on the data line is reduced in absolute value with respect to the write operation. The first write-back operation consisting of the write operation in In comparison with the first write-back operation, a memory cell that is over-erased to a threshold voltage smaller than that of the first write-back operation is detected, and a second write-back operation including a write operation is performed at the same potential as the first write-back operation. Since the overerased memory cell which is the cause of unreadable in the operation is eliminated and the variation of the threshold voltage in the erased state is compressed by the second write-back operation, a wide temperature guarantee range can be secured. In addition, since it is necessary to prohibit the erase interruption only during the period from the start of the erase operation to the completion of the first write-back, it is possible to realize the erase suspend function in other cases.

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

【図1】この発明に係るフラッシュメモリの一実施例を
示す全体ブロック図である。
FIG. 1 is an overall block diagram showing an embodiment of a flash memory according to the present invention.

【図2】図1のメモリセルアレイの一実施例を示す回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the memory cell array of FIG.

【図3】この発明に係るフラッシュメモリにおけるメモ
リセルの一実施例を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a memory cell in the flash memory according to the present invention.

【図4】この発明に係るフラッシュメモリにおけるメモ
リセルの一実施例を示す概略レイアウト図である。
FIG. 4 is a schematic layout diagram showing one embodiment of a memory cell in the flash memory according to the present invention.

【図5】この発明に係るフラッシュメモリの消去方法の
一実施例を説明するための一部の概略フローチャート図
である。
FIG. 5 is a partial schematic flowchart for explaining an embodiment of a flash memory erasing method according to the present invention.

【図6】この発明に係るフラッシュメモリの消去方法の
一実施例を説明するための他の一部の概略フローチャー
ト図である。
FIG. 6 is a schematic flowchart of another part of the embodiment of the erasing method of the flash memory according to the present invention.

【図7】この発明に係るフラッシュメモリの消去方法の
一実施例を説明するための残り一部の概略フローチャー
ト図である。
FIG. 7 is a schematic flowchart of the remaining part for explaining one embodiment of the flash memory erasing method according to the present invention.

【図8】この発明に係るフラッシュメモリの消去方法に
対応したメモリセルのしきい値電圧の分布図である。
FIG. 8 is a distribution diagram of threshold voltages of memory cells corresponding to the flash memory erasing method according to the present invention.

【図9】この発明に係る消去方法によるメモリセルの書
き戻し特性図である。
FIG. 9 is a write-back characteristic diagram of a memory cell by the erase method according to the present invention.

【図10】この発明に係る消去方法によるメモリセルの
消去動作を説明するための原理図である。
FIG. 10 is a principle diagram for explaining an erase operation of a memory cell by an erase method according to the present invention.

【図11】この発明に係る消去動作の概略を説明するた
めの一実施例を示す一部の概略タイミング図である。
FIG. 11 is a partial schematic timing diagram showing an embodiment for explaining the outline of the erase operation according to the present invention.

【図12】この発明に係る消去動作の概略を説明するた
めの一実施例を示す残り一部の概略タイミング図であ
る。
FIG. 12 is a schematic timing chart of the remaining part showing one embodiment for explaining the outline of the erase operation according to the present invention.

【図13】この発明に係るサスペンド機能を説明するた
めのフローチャート図である。
FIG. 13 is a flow chart diagram for explaining a suspend function according to the present invention.

【図14】この発明のサスペンド機能を説明するための
タイミング図である。
FIG. 14 is a timing chart for explaining the suspend function of the present invention.

【図15】この発明に係るフラッシュメモリを用いたマ
イクロコンピュータ等の一実施例を示す概略ブロック図
である。
FIG. 15 is a schematic block diagram showing an embodiment of a microcomputer or the like using the flash memory according to the present invention.

【図16】この発明に係るフラッシュメモリにおけるメ
モリマットとその周辺回路の一実施例を示すブロック図
である。
FIG. 16 is a block diagram showing an embodiment of a memory mat and its peripheral circuit in the flash memory according to the present invention.

【図17】この発明に係る自動消去回路の一実施例を示
すブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram showing an embodiment of an automatic erasing circuit according to the present invention.

【図18】この発明に係るフラッシュメモリにおけるメ
モリマットの一部選択回路の一実施例を示す具体的回路
図である。
FIG. 18 is a specific circuit diagram showing an embodiment of a partial selection circuit of the memory mat in the flash memory according to the present invention.

【図19】この発明に係るフラッシュメモリにおけるメ
モリマットの他の一部選択回路の一実施例を示す具体的
回路図である。
FIG. 19 is a specific circuit diagram showing an embodiment of another partial selection circuit of the memory mat in the flash memory according to the present invention.

【図20】この発明に係るフラッシュメモリにおける電
圧切り換え回路の一実施例を示す回路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage switching circuit in the flash memory according to the present invention.

【図21】この発明に係るフラッシュメモリにおける負
電圧発生回路の一実施例を示す回路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram showing an embodiment of a negative voltage generating circuit in the flash memory according to the present invention.

【図22】従来のフラッシュメモリのメモリセルアレイ
の一例を示す回路図である。
FIG. 22 is a circuit diagram showing an example of a memory cell array of a conventional flash memory.

【図23】従来のフラッシュメモリにおける消去方法を
説明するためのメモリセルのしきい値電圧の分布図であ
る。
FIG. 23 is a distribution diagram of threshold voltages of memory cells for explaining an erase method in a conventional flash memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…メモリセルアレイ、102…Xデコーダ、10
3…Yデコーダ、104…制御回路、D001〜D00
6…データ線、W001〜W006…ワード線、S…ソ
ース線、501…コントロールゲート、502…フロー
ティングゲート、503…半導体基板、504…ソース
線、505…データ線、506…トンネル絶縁膜、50
7…層間絶縁膜、508…ドレイン領域、509…ソー
ス領域、CPU…マイクロプロセッサ(中央処理装
置)、1…アドレスバッファ、2…アドレス信号変化検
出回路、3…Xデコーダ、4…Yデコーダ、5…メモリ
マット、6…Yゲート回路、7…ソースMOSFET、
8…ライトラッチ、9…センスアンプ、10…データ出
力バッファ、11…データ入力バッファ、12…ドライ
バ、13…コントロールバッファ、14…コマンドデコ
ーダ、15…自動制御回路、16…ステイタスレジス
タ、17…電圧発生回路、18…電圧検出回路、150
1…マルチセクタコントロール回路、1502…自動消
去コントロール回路、1503…プロックプレライト回
路、1504…セクタプレライト回路、1505…アド
レス発生回路、1506…ベリファイコントロール回
路、1507…ウェイトタイムコントロール回路、15
08…カウンタ、1509…書き込み、消去パルス発生
回路、1510…書き込みコントロール回路、1511
…書き戻しコントロール回路。
101 ... Memory cell array, 102 ... X decoder, 10
3 ... Y decoder, 104 ... Control circuit, D001-D00
6 ... Data line, W001 to W006 ... Word line, S ... Source line, 501 ... Control gate, 502 ... Floating gate, 503 ... Semiconductor substrate, 504 ... Source line, 505 ... Data line, 506 ... Tunnel insulating film, 50
7 ... Interlayer insulating film, 508 ... Drain region, 509 ... Source region, CPU ... Microprocessor (central processing unit), 1 ... Address buffer, 2 ... Address signal change detection circuit, 3 ... X decoder, 4 ... Y decoder, 5 ... memory mat, 6 ... Y gate circuit, 7 ... source MOSFET,
8 ... Write latch, 9 ... Sense amplifier, 10 ... Data output buffer, 11 ... Data input buffer, 12 ... Driver, 13 ... Control buffer, 14 ... Command decoder, 15 ... Automatic control circuit, 16 ... Status register, 17 ... Voltage Generation circuit, 18 ... Voltage detection circuit, 150
1 ... Multi-sector control circuit, 1502 ... Automatic erase control circuit, 1503 ... Block prewrite circuit, 1504 ... Sector prewrite circuit, 1505 ... Address generation circuit, 1506 ... Verify control circuit, 1507 ... Wait time control circuit, 15
08 ... Counter, 1509 ... Write / erase pulse generation circuit, 1510 ... Write control circuit, 1511
… Write-back control circuit.

フロントページの続き (72)発明者 高橋 正人 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 古野 毅 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 和田 正志 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 小堺 健司 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 亀山 英明 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内Front page continuation (72) Masato Takahashi, 5-20-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Semiconductor Company, Hitachi, Ltd. (72) Inventor, Takeshi Furuno 5--20, Kamimizuhoncho, Kodaira, Tokyo No. 1 Incorporated company, Hitachi, Ltd. Semiconductor Division (72) Inventor Masashi Wada 5-201-1, Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Hirate RLS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Kosakai 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Within Hitachi, Ltd. Semiconductor Business Division (72) Inventor Hideaki Kameyama 5-22-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Microcomputer System Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コントロールゲートとフローティングゲ
ートとを備え、書き込み動作によってフローティングゲ
ートに蓄積された電荷をソース側に放出させて消去を行
うようにしたメモリセルがマトリックス配置されてなる
メモリアレイと、かかるメモリアレイのメモリセルの選
択動作を行うアドレス選択回路と、消去モードのときに
消去単位のメモリセルを読み出してフローティングゲー
トに電荷が蓄積されていないメモリセルに対して、書き
込み動作及び書き込み判定動作を行うプレライト動作
と、上記消去単位のメモリセルについて消去基準電圧の
もとに一括して消去動作及び消去判定動作を行う消去動
作と、上記消去単位について負のしきい値電圧に過消去
されたメモリセルの存在するデータ線を検出し、かかる
データ線に設けられたメモリセルに対して上記書き込み
動作に対して絶対値的に小さくされた電位での書き込み
を行う第1の書き戻し動作と、上記消去単位について所
望の消去状態に比べて小さなしきい値電圧に過消去され
たメモリセルを検出し、上記第1の書き戻し動作と同様
な電位で書き込み動作を行う第2の書き戻し動作とを順
次に行う自動消去回路を備えてなることを特徴とする一
括消去型不揮発性記憶装置。
1. A memory array comprising a control gate and a floating gate, wherein memory cells arranged in a matrix are arranged so that charges accumulated in the floating gate by a write operation are discharged to a source side for erasing. An address selection circuit for selecting a memory cell in the memory array and a write operation and a write determination operation for a memory cell in which the memory cell in the erase unit is read out in the erase mode and electric charge is not accumulated in the floating gate. The pre-write operation is performed, the erase operation is performed collectively on the memory cells in the erase unit based on the erase reference voltage, and the erase determination operation is performed collectively, and the erase unit is over-erased to a negative threshold voltage. The data line where the memory cell exists is detected and the data line provided A first write-back operation of writing to the memory cell at a potential that is made smaller in absolute value than the write operation, and a threshold voltage smaller than the desired erase state in the erase unit are exceeded. Batch erasing characterized by comprising an automatic erasing circuit for detecting erased memory cells and sequentially performing a second write-back operation for performing a write operation at the same potential as the first write-back operation Type non-volatile storage device.
【請求項2】 コントロールゲートとフローティングゲ
ートとを備え、書き込み動作によってフローティングゲ
ートに蓄積された電荷をソース側に放出させて消去を行
うようにしたメモリセルがマトリックス配置されてなる
メモリアレイと、かかるメモリアレイのメモリセルの選
択動作を行うアドレス選択回路と、消去単位のメモリセ
ルについて消去基準電圧のもとに一括して消去動作及び
消去判定動作を行う消去動作と、上記消去単位について
負のしきい値電圧に過消去されたメモリセルの存在する
データ線を検出し、かかるデータ線に設けられたメモリ
セルに対して上記書き込み動作に対して絶対値的に小さ
くされた電位での書き込みを行う第1の書き戻し動作
と、上記消去単位について所望の消去状態に比べて小さ
なしきい値電圧に過消去されたメモリセルを検出し、上
記第1の書き戻し動作と同様な電位で書き込み動作を行
う第2の書き戻し動作とを順次に行う自動消去回路を備
えてなることを特徴とする一括消去型不揮発性記憶装
置。
2. A memory array, comprising a control gate and a floating gate, in which memory cells arranged in a matrix are arranged so that the electric charge accumulated in the floating gate by a write operation is discharged to the source side for erasing. An address selection circuit that performs a memory cell selection operation of the memory array, an erase operation that collectively performs an erase operation and an erase determination operation based on an erase reference voltage for memory cells in an erase unit, and a negative erase operation for the erase unit. A data line in which a memory cell over-erased to a threshold voltage exists is detected, and the memory cell provided in the data line is written at a potential that is made smaller in absolute value than the above write operation. First write-back operation and over-erasing to a smaller threshold voltage than the desired erased state for the erased unit Batch erasing characterized by comprising an automatic erasing circuit for detecting the removed memory cells and sequentially performing a second write-back operation for performing a write operation at the same potential as the first write-back operation Type non-volatile storage device.
【請求項3】 上記消去モードを含む動作モードの設定
は、外部から供給されたコマンドを受けるコマンドデコ
ーダにより判定されるものであることを特徴とする請求
項1又は請求項2の一括消去型不揮発性記憶装置。
3. The collective erasure type nonvolatile memory according to claim 1, wherein the setting of the operation mode including the erase mode is determined by a command decoder which receives a command supplied from the outside. Sex memory device.
【請求項4】 上記第2の書き戻し動作での過消去され
たメモリセルの検出は、ワード線の電位をそれに対応し
た比較的小さな電圧に対して、メモリセルがオン状態に
なることを以て判定されるものであることを特徴とする
請求項1又は請求項2の一括消去型不揮発性記憶装置。
4. The detection of the over-erased memory cell in the second write-back operation is performed by determining the potential of the word line by turning on the memory cell with respect to a relatively small voltage corresponding thereto. A batch erasing type non-volatile memory device according to claim 1 or 2, wherein
【請求項5】 上記プレライト動作、第1の書き戻し動
作又は第2の書き戻し動作完了を判定して、上記一連の
消去動作の中断を行わせる機能を付加したことを特徴と
する請求項1、請求項2の一括消去型不揮発性記憶装
置。
5. A function for determining whether the pre-write operation, the first write-back operation or the second write-back operation is completed and suspending the series of erase operations is added. 3. The batch erasing type non-volatile memory device according to claim 1.
【請求項6】 書き込み動作によってフローティングゲ
ートに蓄積された電荷をソース側に放出させて消去を行
うメモリセルを備えた一括消去型不揮発性記憶装置にお
いて、消去モードのときに消去単位のメモリセルを読み
出してフローティングゲートに電荷が蓄積されていない
メモリセルに対して書き込み動作及び書き込み判定動作
を行うプレライト動作を行い、上記消去単位のメモリセ
ルについて消去基準電圧のもとに一括して消去動作及び
消去判定動作を行い、上記消去単位について負のしきい
値電圧に過消去されたメモリセルの存在するデータ線を
検出し、かかるデータ線に設けられたメモリセルに対し
て上記書き込み動作に対して絶対値的に小さくされた電
位により第1の書き戻し動作を行い、上記消去単位につ
いて所望の消去状態に比べて小さなしきい値電圧に過消
去されたメモリセルを検出し、上記第1の書き戻し動作
と同様な電位で第2の書き戻し動作を行うようにしてな
ることを特徴とする一括消去型不揮発性記憶装置の消去
方法。
6. A batch erasing type non-volatile memory device comprising a memory cell for erasing by discharging charges accumulated in a floating gate to a source side by a writing operation, in which a memory cell in an erasing unit is erased in an erasing mode. A pre-write operation is performed to perform a write operation and a write determination operation on a memory cell that has been read out and has no charges accumulated in the floating gate. An erase determination operation is performed, a data line in which a memory cell overerased to a negative threshold voltage exists in the erase unit is detected, and the memory cell provided in the data line is subjected to the write operation. The first write-back operation is performed by the potential that is made smaller in absolute value, and the desired erase state is obtained for the erase unit. A memory cell that has been over-erased to a threshold voltage smaller than that of the above-mentioned memory cell is detected, and a second write-back operation is performed at the same potential as the first write-back operation described above. Method of erasing non-volatile memory device.
【請求項7】 書き込み動作によってフローティングゲ
ートに蓄積された電荷をソース側に放出させて消去を行
うメモリセルを備えた一括消去型不揮発性記憶装置にお
いて、消去単位のメモリセルについて消去基準電圧のも
とに一括して消去動作及び消去判定動作を行い、上記消
去単位について負のしきい値電圧に過消去されたメモリ
セルの存在するデータ線を検出し、かかるデータ線に設
けられたメモリセルに対して上記書き込み動作に対して
絶対値的に小さくされた電位により第1の書き戻し動作
を行い、上記消去単位について所望の消去状態に比べて
小さなしきい値電圧に過消去されたメモリセルを検出
し、上記第1の書き戻し動作と同様な電位で第2の書き
戻し動作を行うようにしてなることを特徴とする一括消
去型不揮発性記憶装置の消去方法。
7. A collective erase type non-volatile memory device comprising a memory cell for erasing by discharging electric charges accumulated in a floating gate to a source side by a write operation, in the erase unit memory cell. The erase operation and the erase determination operation are collectively performed on and, the data line in which the memory cell over-erased to the negative threshold voltage exists in the erase unit is detected, and the memory cell provided in the data line is detected. On the other hand, the first write-back operation is performed by the potential that is made smaller in absolute value with respect to the write operation, and the memory cell that is over-erased to a threshold voltage smaller than the desired erased state is erased for the erase unit. A batch erasing non-volatile memory device, which is configured to detect and perform a second write-back operation at the same potential as the first write-back operation. How to erase.
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