JPH08329693A - Semiconductor storage device, data processing device - Google Patents

Semiconductor storage device, data processing device

Info

Publication number
JPH08329693A
JPH08329693A JP15394195A JP15394195A JPH08329693A JP H08329693 A JPH08329693 A JP H08329693A JP 15394195 A JP15394195 A JP 15394195A JP 15394195 A JP15394195 A JP 15394195A JP H08329693 A JPH08329693 A JP H08329693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
flash memory
memory
oxide film
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP15394195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naomiki Yamagami
直幹 山上
Takashi Koyama
貴史 小山
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 Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP15394195A priority Critical patent/JPH08329693A/en
Publication of JPH08329693A publication Critical patent/JPH08329693A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE: To increase the guaranteed number of times of rewriting. CONSTITUTION: The number of times of writing to a memory cell is counted by a counter 113, refresh bias is applied to a memory cell by a memory control circuit 12 based on the counted result. Therefore, by reducing the deterioration of characteristics extracting electrons trapped in a unmatched part of a tunnel oxide film, an undesirably prolonged writing time is shortened, and the guaranteed number of times of rewriting is increased.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル酸化膜を有す
る複数のメモリセルが配列されて成る半導体記憶装置、
さらにはそれにおける書換え保証回数の増大化技術に関
し、例えばフラッシュメモリ、及びそれを含むデータ処
理装置に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device in which a plurality of memory cells each having a tunnel oxide film are arranged.
Further, the present invention relates to a technique for increasing the guaranteed number of rewrites therein, for example, a technique effectively applied to a flash memory and a data processing device including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平2−289997号には一括消去
型EEPROM(エレクトリカリ・イレーザブル・アン
ド・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ)につい
て記載されている。この一括消去型EEPROMは、本
明細書におけるフラッシュメモリと同意義に把握するこ
とができる。フラッシュメモリは、電気的な消去・書込
みによって情報を書換え可能であって、EPROM(エ
レクトリカリ・プログラマブル・リード・オンリ・メモ
リ)と同様に、そのメモリセルを1個のトランジスタで
構成することができ、メモリセルの全てを一括して、ま
たはメモリセルのブロックを一括して電気的に消去する
機能を持つ。したがって、フラッシュメモリは、システ
ムに実装された状態でそれの記憶情報を書換えることが
できると共に、その一括消去機能により書換え時間の短
縮を図ることができ、さらに、チップ占有面積の低減に
も寄与する。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-289997 discloses a batch erasing type EEPROM (electrically erasable and programmable read only memory). This collective erasing type EEPROM can be understood in the same meaning as the flash memory in this specification. The flash memory can rewrite information by electrical erasing / writing, and like the EPROM (electrically programmable read only memory), its memory cell can be composed of one transistor. , A function of electrically erasing all of the memory cells or a block of memory cells collectively. Therefore, the flash memory can rewrite the stored information in the state where it is mounted in the system, and the batch erasing function can shorten the rewriting time and contribute to the reduction of the chip occupying area. To do.

【0003】フラッシュメモリセルは、フローティング
ゲートとコントロールゲートの2層構造を持ち、EPR
OMとほぼ同じ1トランジスタ型セルとされる。書込み
は、EPROMと同様にコントロールゲート、ドレイン
に高電圧を印加して、ドレイン接合付近で発生したホッ
トエレクトロンをフローティングゲートに注入して、し
きい値を高い状態にすることによって行われる。また、
消去は、ソースに高電圧を印加するとともに、コントロ
ールゲートを負電位、若しくは0Vに接地し、トンネル
現象により、フローティングゲート内の電子をソースに
引抜いて、しきい値を低い状態にすることで実現され
る。
A flash memory cell has a two-layer structure of a floating gate and a control gate, and has an EPR.
It is a one-transistor cell that is almost the same as the OM. Writing is performed by applying a high voltage to the control gate and drain and injecting hot electrons generated in the vicinity of the drain junction into the floating gate to set the threshold value to a high value, as in the EPROM. Also,
Erasure is achieved by applying a high voltage to the source, grounding the control gate to a negative potential or 0 V, and pulling out electrons in the floating gate to the source by the tunnel phenomenon to set the threshold value to a low state. To be done.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、フラッシュ
メモリにおいては、書換え回数の増加に伴い、書込み時
間が増加する傾向にある。例えば16Mフラッシュメモ
リでは、書込み時間の初期値が約3μs(マイクロ秒)
であるのに対して、10000回の書換えを行った後で
は書込み時間が約9μsになってしまうのが、本願発明
者によって確認されている。
By the way, in the flash memory, the writing time tends to increase as the number of times of rewriting increases. For example, with a 16M flash memory, the initial value of the write time is about 3 μs (microseconds).
However, it has been confirmed by the inventor of the present application that the writing time becomes about 9 μs after the rewriting is performed 10,000 times.

【0005】そのように書換え回数の増加に伴い書込み
時間が長くなるのは、書換えにより、トンネル酸化膜の
不整合部分に電子がトラップされて、ゲート・ドレイン
間の電界が緩和されることに起因するものと考えられ
る。そしてこのことが、書換え保証回数の増大を阻害す
る主たる要因とされる。
The reason why the writing time becomes longer as the number of times of rewriting increases is that the electrons are trapped in the mismatched portion of the tunnel oxide film by the rewriting and the electric field between the gate and the drain is relaxed. It is supposed to do. This is the main factor that hinders the increase in the guaranteed number of rewrites.

【0006】本発明の目的は、書換え保証回数の増大を
図るための技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for increasing the guaranteed number of rewrites.

【0007】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
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.

【0008】[0008]

【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。
The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0009】すなわち、トンネル酸化膜(44)にトラ
ップされた電子を放出させるリフレッシュバイアスをメ
モリセル(MC)に印加するための制御手段(112)
を含んで半導体記憶装置を構成する。
That is, the control means (112) for applying the refresh bias for releasing the electrons trapped in the tunnel oxide film (44) to the memory cell (MC).
A semiconductor memory device is configured to include.

【0010】また、メモリセルのライト回数を計数する
計数手段(113)と、トンネル酸化膜にトラップされ
た電子を放出させるリフレッシュバイアスを、上記計数
手段の計数結果に基づいて上記メモリセルに印加するた
めの制御手段(112)とを含んで半導体記憶装置(3
81)を構成する。
Further, a counting means (113) for counting the number of times of writing of the memory cell and a refresh bias for releasing electrons trapped in the tunnel oxide film are applied to the memory cell based on the counting result of the counting means. And a control means (112) for controlling the semiconductor memory device (3).
81).

【0011】上記制御手段を有する半導体記憶装置、若
しくは上記計数手段及び上記制御手段を有する半導体記
憶装置と、そのような半導体記憶装置をアクセス可能な
中央処理装置(31)とを含んでデータ処理装置を構成
する。
A data processing apparatus including a semiconductor memory device having the above control means, or a semiconductor memory device having the above counting means and the above control means, and a central processing unit (31) capable of accessing such semiconductor memory device. Make up.

【0012】[0012]

【作用】上記した手段によれば、制御手段は、トンネル
酸化膜にトラップされた電子を放出させるリフレッシュ
バイアスをメモリセルに印加する。このことが、書換え
回数の増加に伴い書込み時間が不所望に長くなるのを緩
和して、書換え保証回数の増大を達成する。
According to the above-mentioned means, the control means applies the refresh bias for releasing the electrons trapped in the tunnel oxide film to the memory cell. This alleviates an undesirably long writing time with an increase in the number of rewrites, and achieves an increase in the guaranteed number of rewrites.

【0013】[0013]

【実施例】図2には本発明の一実施例であるフラッシュ
メモリを含むデータ処理装置が示される。
FIG. 2 shows a data processing device including a flash memory according to an embodiment of the present invention.

【0014】図2に示されるデータ処理装置は、特に制
限されないが、携帯用パーソナルコンピュータなどとさ
れ、システムバスBUSを介して、CPU(中央処理装
置)31、SRAM(スタティック・ランダム・アクセ
ス・メモリ)33、ROM(リード・オンリ・メモリ)
34、周辺装置制御部35、表示系36などが、互いに
信号のやり取り可能に結合され、予め定められたプログ
ラムに従って所定のデータ処理を行うことができる。上
記CPU31は、本システムの論理的中核とされ、主と
して、アドレス指定、情報の読出しと書込み、データの
演算、命令のシーケンス、割り込の受付け、記憶装置と
入出力装置との情報交換の起動等の機能を有し、演算制
御部や、バス制御部、メモリアクセス制御部などから構
成される。上記SRAM33、及びROM34は内部記
憶装置として位置付けられている。SRAM33には、
CPU31での計算や制御に必要なプログラムやデータ
がロードされる。周辺装置制御部35によって、記憶装
置38の動作制御や、キーボード39などからの情報入
力制御が行われる。記憶装置38は、一般的にはハード
ディスク装置等の補助記憶装置が適用されるが、本実施
例では装置の小型化、及び耐衝撃性の向上のため、1個
又は複数個のフラッシュメモリを含むメモリカードとさ
れる。そのような記憶装置38には、上記CPU31で
実行されるアップリケーション・プログラムや、各種デ
ータなどが記憶される。
The data processing device shown in FIG. 2 is not particularly limited, but is a portable personal computer or the like, and a CPU (central processing unit) 31, an SRAM (static random access memory) via a system bus BUS. ) 33, ROM (Read Only Memory)
34, the peripheral device control unit 35, the display system 36, and the like are connected to each other so that signals can be exchanged therebetween, and predetermined data processing can be performed according to a predetermined program. The CPU 31 is the logical core of this system, and mainly addresses, reads and writes information, operates data, sequences instructions, accepts interrupts, activates information exchange between storage devices and input / output devices, etc. It has the function of, and is composed of an arithmetic control unit, a bus control unit, a memory access control unit, and the like. The SRAM 33 and the ROM 34 are positioned as internal storage devices. The SRAM 33 has
Programs and data required for calculation and control in the CPU 31 are loaded. The peripheral device control unit 35 controls the operation of the storage device 38 and the information input control from the keyboard 39 and the like. As the storage device 38, an auxiliary storage device such as a hard disk device is generally applied, but in the present embodiment, one or a plurality of flash memories are included for downsizing the device and improving impact resistance. It is used as a memory card. The application program executed by the CPU 31 and various data are stored in the storage device 38.

【0015】図1には上記記憶装置38として適用され
るフラッシュメモリの構成例が示される。
FIG. 1 shows a configuration example of a flash memory applied as the storage device 38.

【0016】図1に示されるフラッシュメモリ381
は、特に制限されないが、公知の半導体集積回路製造技
術により、単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板
に形成される。
The flash memory 381 shown in FIG.
Is not particularly limited, but is formed on one semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

【0017】フラッシュメモリ381は、特に制限され
ないが、8ビットのデータ入出力端子PI/O0〜PI
/O7、19ビットのアドレス入力端子PA0〜PA1
8、ローイネーブルのチップ選択信号の入力端子PCE
N、ローイネーブルのアウトプットイネーブル信号の入
力端子POEN、5Vのような高電位側電源Vdd端
子、0Vのような低電位側電源Vss端子、及び12V
のような高電圧Vpp端子を備える。
The flash memory 381 is not particularly limited, but it is an 8-bit data input / output terminal PI / O0-PI.
/ O7, 19-bit address input terminals PA0 to PA1
8. Low enable chip select signal input terminal PCE
N, a low-enable output enable signal input terminal POEN, a high-potential-side power source Vdd terminal such as 5V, a low-potential-side power source Vss terminal such as 0V, and 12V
A high voltage Vpp terminal such as

【0018】100は、それぞれ2層ゲート構造の絶縁
ゲート型電界効果トランジスタによって構成された複数
のフラッシュメモリセルをマトリクス配置して成るメモ
リセルアレイである。フラッシュメモリセルのコントロ
ールゲートはそれぞれ対応する図示しないワード線に接
続され、フラッシュメモリセルのドレインはそれぞれ対
応する図示しないデータ線に接続され、フラッシュメモ
リセルのソースはメモリブロック毎に共通の図示しない
ソース線に接続されている。
Reference numeral 100 denotes a memory cell array in which a plurality of flash memory cells each composed of an insulated gate field effect transistor having a two-layer gate structure are arranged in a matrix. The control gates of the flash memory cells are connected to corresponding word lines (not shown), the drains of the flash memory cells are connected to corresponding data lines (not shown), and the sources of the flash memory cells are common sources (not shown) for each memory block. Connected to the wire.

【0019】アドレス入力バッファ(AIB)101
は、アドレス入力端子PA0〜PA18から供給される
アドレス信号を内部相補アドレス信号に変換する。変換
されたアドレス信号は、アドレスラッチ回路102にラ
ッチされる。Xアドレスデコーダ及びワードドライバ
(XADEC)103はアドレスラッチ回路102にラ
ッチされたXアドレス信号を解読し、解読して得られる
選択信号などに基づいてワード線を駆動する。データ読
出し動作においてワードドライバは5Vのような電圧で
ワード線を駆動し、データの書込み動作では12Vのよ
うな高電圧でワード線を駆動する。データの消去動作に
おいてワードドライバの全ての出力は0Vのような低い
電圧レベルにされる。104は、アドレスラッチ回路1
02にラッチされたYアドレス信号を解読するYアドレ
スデコーダ(YADEC)である。105は、Yアドレ
スデコーダ104の出力選択信号に従ってデータ線を選
択するYセレクタである。106はデータ読出し動作に
おいてYセレクタ105で選択されたデータ線からの読
出し信号を増幅するセンスアンプである。107はセン
スアンプ106の出力を保持するデータ出力ラッチであ
る。108はデータ出力ラッチ107が保持するデータ
を外部に出力するためのデータ出力バッファである。1
09は外部から供給される書込みデータ又はコマンドデ
ータなどを取り込むためのデータ入力バッファである。
データ入力バッファ109から取り込まれた書込みデー
タ又はコマンドデータはデータ入力ラッチ110に保持
される。データ入力ラッチ110に保持された書込みデ
ータのうち論理値“0”に対応されるビットデータに対
して、書込み回路111はYセレクタ105で選択され
たデータ線に書込み用高電圧を供給する。この書込み用
高電圧は、Xアドレス信号に従ってコントロールゲート
に高電圧が印加されるフラッシュメモリセルのドレイン
に供給され、これによって当該メモリセルが書込みされ
る。
Address input buffer (AIB) 101
Converts an address signal supplied from the address input terminals PA0 to PA18 into an internal complementary address signal. The converted address signal is latched by the address latch circuit 102. An X address decoder and word driver (XADEC) 103 decodes the X address signal latched in the address latch circuit 102, and drives the word line based on a selection signal obtained by decoding. In the data read operation, the word driver drives the word line with a voltage such as 5V, and in the data write operation, drives the word line with a high voltage such as 12V. In a data erase operation, all word driver outputs are brought to a low voltage level, such as 0V. 104 is an address latch circuit 1
This is a Y address decoder (YADEC) that decodes the Y address signal latched in 02. Reference numeral 105 denotes a Y selector that selects a data line according to the output selection signal of the Y address decoder 104. Reference numeral 106 denotes a sense amplifier that amplifies a read signal from the data line selected by the Y selector 105 in the data read operation. A data output latch 107 holds the output of the sense amplifier 106. Reference numeral 108 is a data output buffer for outputting the data held by the data output latch 107 to the outside. 1
Reference numeral 09 is a data input buffer for fetching write data or command data supplied from the outside.
The write data or command data fetched from the data input buffer 109 is held in the data input latch 110. Of the write data held in the data input latch 110, the write circuit 111 supplies the write high voltage to the data line selected by the Y selector 105 with respect to the bit data corresponding to the logical value “0”. The high voltage for writing is supplied to the drain of the flash memory cell to which the high voltage is applied to the control gate according to the X address signal, and thereby the memory cell is written.

【0020】上記データ入力ラッチ110にラッチされ
たコマンドデータはメモリ制御回路112に供給され
る。メモリ制御回路112は、その他に端子PCEN及
びPOENから供給されるチップ選択信号及びアウトプ
ットイネーブル信号を受け、フラッシュメモリの読出
し、消去、書込み動作、書込みベリファイなどの各種内
部動作を制御する。本実施例では、特に制限されない
が、このメモリ制御回路112はMPU(マイクロプロ
セッシングユニット)によって構成される。
The command data latched by the data input latch 110 is supplied to the memory control circuit 112. The memory control circuit 112 also receives a chip selection signal and an output enable signal supplied from the terminals PCEN and POEN, and controls various internal operations such as read, erase, write operation, and write verify of the flash memory. In the present embodiment, although not particularly limited, this memory control circuit 112 is composed of an MPU (micro processing unit).

【0021】上記フラッシュメモリ381の動作はコマ
ンドデータによって決定される。メモリ制御回路112
は、データ入力ラッチ110から供給されるコマンドデ
ータをラッチする図示しないコマンドラッチと、コマン
ドラッチにラッチされたコマンドを解読して、各種動作
モードに応じた制御信号を生成する図示しないコマンド
デコーダを備える。読出し、消去、書込みなどの各動作
に必要とされる動作電圧は、メモリ制御回路112の制
御により動作モードに応じて各部に供給される。
The operation of the flash memory 381 is determined by command data. Memory control circuit 112
Includes a command latch (not shown) that latches command data supplied from the data input latch 110, and a command decoder (not shown) that decodes the command latched in the command latch and generates control signals according to various operation modes. . The operation voltage required for each operation such as reading, erasing, and writing is supplied to each section according to the operation mode under the control of the memory control circuit 112.

【0022】また、本実施例では、メモリセルアレイ1
00のライト回数を計数するカウンタ113が設けられ
ている。ここにいうライト回数には、書込み動作の実行
回数、及び消去動作において消去対象メモリセルのしき
い値を一旦高い状態に揃えるためのプレ・ライト動作の
実行回数が含まれる。メモリ制御回路112では、カウ
ンタ113の計数結果に基づいてメモリセルアレイ10
0へのリフレッシュバイアス印加を制御する。リフレッ
シュバイアス印加は、メモリセルのトンネル酸化膜にト
ラップされた電子を放出させることによってメモリセル
の特性劣化を低減し、書換え保証回数の増大を図るため
に行われる。このリフレッシュバイアス印加が行われた
後、カウンタ113の計数状態は初期化され、次のリフ
レッシュバイアス印加に備えられる。尚、リフレッシュ
バイアスについては後に詳述する。
Further, in this embodiment, the memory cell array 1
A counter 113 for counting the number of write times of 00 is provided. The number of times of writing referred to here includes the number of times of performing a write operation and the number of times of performing a pre-write operation for temporarily adjusting the threshold value of a memory cell to be erased to a high state in an erase operation. In the memory control circuit 112, based on the counting result of the counter 113, the memory cell array 10
The refresh bias application to 0 is controlled. The refresh bias is applied to reduce the deterioration of the characteristics of the memory cell by releasing the electrons trapped in the tunnel oxide film of the memory cell and to increase the guaranteed rewrite count. After the refresh bias is applied, the counting state of the counter 113 is initialized and prepared for the next refresh bias application. The refresh bias will be described later in detail.

【0023】図3にはメモリアレイ100に含まれる一
つのフラッシュメモリセルの構成例が示される。
FIG. 3 shows a configuration example of one flash memory cell included in the memory array 100.

【0024】図3に示されるように、フラッシュメモリ
セルMCは、フローティングゲート43とコントロール
ゲート41の2層構造を持ち、EPROMとほぼ同じ1
トランジスタ型セルとされる。すなわち、Pチャネル基
板45にトンネル酸化膜44を介してフローティングゲ
ート43が形成され、さらに層間酸化膜42を介してコ
ントロールゲート41が形成される。コントロールゲー
ト41はワード線に結合される。ドレイン47は、ワー
ド線に交差するように配置されたデータ線に結合され
る。
As shown in FIG. 3, the flash memory cell MC has a two-layer structure of a floating gate 43 and a control gate 41, and is almost the same as an EPROM.
It is a transistor cell. That is, the floating gate 43 is formed on the P-channel substrate 45 via the tunnel oxide film 44, and the control gate 41 is further formed via the interlayer oxide film 42. Control gate 41 is coupled to the word line. Drain 47 is coupled to the data line arranged to intersect the word line.

【0025】フラッシュメモリセルMCへの情報の書込
み動作は、例えばコントロールゲート41及びドレイン
47に高電圧を印加して、アバランシェ注入によりドレ
イン側からフローティングゲートに電子を注入すること
で実現される。この書込み動作によりフラッシュメモリ
セルMCは、そのコントロールゲート41からみたしき
い値電圧が、書込み動作を行わなかった消去状態のフラ
ッシュメモリセルに比べて高くなる。
The operation of writing information to the flash memory cell MC is realized, for example, by applying a high voltage to the control gate 41 and the drain 47 and injecting electrons from the drain side to the floating gate by avalanche injection. By this write operation, the threshold voltage of the flash memory cell MC seen from the control gate 41 becomes higher than that of the erased flash memory cell in which the write operation is not performed.

【0026】一方消去動作は、図4に示されるように、
例えばソース46に高電圧を印加して、トンネル現象に
よりフローティングゲート44からソース46側に電子
を引抜くことによって実現される。この消去動作によ
り、コントロールゲート41からみたしきい値電圧が低
くされる。書込み並びに消去状態のいずれにおいてもメ
モリセルのしきい値は正の電圧レベルにされる。すなわ
ちワード線からコントロールゲート41に与えられるワ
ード線選択レベルに対して、書込み状態のしきい値電圧
は高くされ、消去状態のしきい値電圧は低くされる。双
方のしきい値電圧とワード線選択レベルとがそのような
関係を持つことによって、選択トランジスタを採用する
ことなく1個のトランジスタでフラッシュメモリセルを
構成することができる。
On the other hand, the erase operation is performed as shown in FIG.
For example, a high voltage is applied to the source 46, and electrons are extracted from the floating gate 44 to the source 46 side by a tunnel phenomenon. By this erase operation, the threshold voltage seen from the control gate 41 is lowered. The threshold voltage of the memory cell is set to a positive voltage level in both the write and erase states. That is, the threshold voltage in the written state is raised and the threshold voltage in the erased state is lowered with respect to the word line selection level applied from the word line to control gate 41. By having such a relationship between both threshold voltages and the word line selection level, it is possible to configure a flash memory cell with one transistor without using a selection transistor.

【0027】読出し動作においては、上記フラッシュメ
モリセルMCに対して弱い書込み、すなわち、フローテ
ィングゲート44に対して不所望なキャリアの注入が行
われないように、ドレイン47及びコントロールゲート
41に印加される電圧が比較的低い値に制限される。例
えば、1V程度の低電圧がドレイン47に印加されると
ともに、コントロールゲート41に5V程度の低電圧が
印加される。これらの印加電圧によってメモリセルに流
れるチャンネル電流の大小を検出することにより、メモ
リセルMCに記憶されている情報の論理値“0”、
“1”を判定することができる。
In the read operation, the flash memory cell MC is applied to the drain 47 and the control gate 41 so that weak programming, that is, undesired carrier injection to the floating gate 44 is not performed. The voltage is limited to a relatively low value. For example, a low voltage of about 1 V is applied to the drain 47 and a low voltage of about 5 V is applied to the control gate 41. By detecting the magnitude of the channel current flowing in the memory cell by these applied voltages, the logical value “0” of the information stored in the memory cell MC,
"1" can be determined.

【0028】次に、メモリセルのリフレッシュバイアス
について説明する。
Next, the refresh bias of the memory cell will be described.

【0029】上記のようにフラッシュメモリセルは、書
換え回数の増加に伴い、書込み時間が増加する傾向にあ
る。例えば、図6に示されるように、書込み時間の初期
値が約3μs(マイクロ秒)であるのに対して、100
00回の書換えを行った後の書込み時間は約9μsとな
り、初期値に比べておよそ3倍もの時間を要する。これ
は、書換えにより、トンネル酸化膜44の不整合部分に
電子がトラップされて、ゲート・ドレイン間の電界が緩
和されることに起因するものと考えられる。そこで、図
5に示されるように、トンネル酸化膜44にトラップさ
れた電子をドレイン47側に引抜くことにより、特性劣
化の低減を図ることができる。つまり、コントロールゲ
ート41が0Vのような低い電圧レベルにされ、ドレイ
ン47に5V程度の電圧を印加することによって、上記
トンネル酸化膜44にトラップされた電子をドレイン4
7側に引抜くことができる。そのような電子引抜きのた
めの電圧印加が、本明細書におけるリフレッシュバイア
ス印加とされる。このリフレッシュバイアス印加は、所
定の書換え回数に達した時点で行われる。特に制限され
ないが、図6に示されるような特性を有するメモリセル
の場合には、書換え回数が1000回に達した時点でリ
フレッシュバイアス印加を行うようにするとよい。そう
すると、書換え回数が1000回に達した時点では、本
来なら約5μsの書込み時間を必要とするところである
が、図7に示されるように、書込み時間をほぼ初期値
(3μs)に戻すことができる。つまり、カウンタ11
3の計数値が1000に達した時点で、メモリ制御回路
112の制御によりリフレッシュバイアス印加が行われ
ることによって、書込み時間が初期値に戻される。その
ように書込み時間が初期値に戻されるため、その後、再
び書換えが可能とされる。換言すれば、書換え保証回数
の増大が図られる。
As described above, the flash memory cell tends to increase the write time as the number of times of rewriting increases. For example, as shown in FIG. 6, the initial value of the write time is about 3 μs (microseconds), while the initial value is 100 μs.
The writing time after rewriting 00 times is about 9 μs, which is about three times as long as the initial value. It is considered that this is because electrons are trapped in the mismatched portion of the tunnel oxide film 44 by rewriting and the electric field between the gate and the drain is relaxed. Therefore, as shown in FIG. 5, it is possible to reduce the characteristic deterioration by extracting the electrons trapped in the tunnel oxide film 44 to the drain 47 side. That is, the control gate 41 is set to a low voltage level such as 0 V, and a voltage of about 5 V is applied to the drain 47, whereby the electrons trapped in the tunnel oxide film 44 are drained.
It can be pulled out to the 7 side. The voltage application for such electron extraction is referred to as refresh bias application in this specification. This refresh bias application is performed when the predetermined number of times of rewriting is reached. Although not particularly limited, in the case of a memory cell having the characteristics shown in FIG. 6, it is preferable to apply the refresh bias when the number of rewrites reaches 1000 times. Then, when the number of times of rewriting reaches 1000 times, the writing time of about 5 μs is originally required, but as shown in FIG. 7, the writing time can be returned to almost the initial value (3 μs). . That is, the counter 11
When the count value of 3 reaches 1000, the refresh bias is applied under the control of the memory control circuit 112, so that the write time is returned to the initial value. Since the writing time is returned to the initial value in this way, rewriting is enabled again thereafter. In other words, the guaranteed number of rewrites can be increased.

【0030】図8には消去動作の流れが示される。FIG. 8 shows the flow of the erase operation.

【0031】メモリ制御回路112に消去コマンドが与
えられることにより、消去対象メモリセルのしきい値を
一旦高い状態に揃えるために、プレ・ベリファイ、及び
プレ・ライトが行われる(ステップ81,82)。プレ
・ライト状態が適切であると判断された場合にイレーズ
(消去)動作が行われる(ステップ83)。そして、イ
レーズ・ベリファイが行われ(ステップ84)、メモリ
セルの消去状態が適切であると判断された場合には、メ
モリ制御回路112からのカウントアップ指示信号によ
りカウンタ113がカウントアップされ、計数値Tがイ
ンクリメントされる(ステップ85)。メモリ制御回路
112では、カウンタ113の計数値Tが1000に達
したか否かの判別が行われ(ステップ86)、この判別
において、計数値Tが1000に達したと、判断された
場合には、メモリ制御回路112の制御により、メモリ
セルのリフレッシュバイアス印加が行われる(ステップ
87)。このリフレッシュバイアス印加は、消去対象と
されるメモリセルに対して一括して行われる。そして、
カウンタ113が初期化されて(ステップ88)、一連
の消去動作が終了される。また、上記ステップ86の判
別において、カウンタ113の計数値Tが1000に達
していないと判断された場合には、リフレッシュバイア
ス印加は不要であるから、それが行われること無く、一
連の消去動作が終了される。
When an erase command is given to the memory control circuit 112, pre-verify and pre-write are performed in order to temporarily set the threshold value of the memory cell to be erased to a high state (steps 81 and 82). . If it is determined that the pre-write state is appropriate, the erase (erase) operation is performed (step 83). Erase-verify is performed (step 84), and when it is determined that the erased state of the memory cell is appropriate, the counter 113 is incremented by the count-up instruction signal from the memory control circuit 112, and the count value is increased. T is incremented (step 85). The memory control circuit 112 determines whether or not the count value T of the counter 113 has reached 1000 (step 86). In this determination, if it is determined that the count value T has reached 1000, A refresh bias is applied to the memory cell under the control of the memory control circuit 112 (step 87). This refresh bias application is collectively performed on the memory cells to be erased. And
The counter 113 is initialized (step 88) and the series of erase operations is completed. Further, when it is determined in step 86 that the count value T of the counter 113 has not reached 1000, refresh bias application is not necessary, so that a series of erase operations is performed without performing the refresh bias application. Will be terminated.

【0032】上記実施例によれば、以下の作用効果を得
ることができる。 (1)メモリセルのライト回数がカウンタ113により
計数され、その計数結果に基づいてメモリ制御回路11
2によりメモリセルへのリフレッシュバイアス印加が行
われるようになっているので、トンネル酸化膜の不整合
部分にトラップされた電子を引抜いて特性劣化を低減す
ることにより、書込み時間が不所望に長くなってしまう
のを緩和することができ、それによって書換え保証回数
の増大を図ることができる。
According to the above embodiment, the following operational effects can be obtained. (1) The number of write times of the memory cell is counted by the counter 113, and the memory control circuit 11 is based on the count result.
Since the refresh bias is applied to the memory cell by means of 2, the writing time is undesirably lengthened by extracting the electrons trapped in the mismatched portion of the tunnel oxide film to reduce the characteristic deterioration. It is possible to mitigate the occurrence of the error and thereby increase the guaranteed number of times of rewriting.

【0033】(2)フラッシュメモリ381内に、メモ
リセルのライト回数を計数するためのカウンタを設けて
いるので、外部装置例えば、フラッシュメモリ381が
搭載されるデータ処理装置におけるCPU31などの介
在無しに、適切なリフレッシュバイアス印加時期を決定
することができる。
(2) Since the flash memory 381 is provided with a counter for counting the number of times of writing of memory cells, there is no need for an external device such as the CPU 31 in the data processing device in which the flash memory 381 is mounted. It is possible to determine an appropriate refresh bias application timing.

【0034】(3)フラッシュメモリでは書換え保証回
数を越えて使用すると、データエラーを生じ易くなる
が、上記のように書換え保証回数を増大させることがで
きるので、フラッシュメモリ、及びそれをアクセス可能
なCPUを含むデータ処理装置においては、長期間に亘
り、安定なデータ処理が可能とされる。
(3) If the flash memory is used over the guaranteed number of times of rewriting, a data error is likely to occur. However, since the guaranteed number of times of rewriting can be increased as described above, the flash memory and it can be accessed. A data processing device including a CPU enables stable data processing for a long period of time.

【0035】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, but the present invention is not limited thereto, and needless to say, various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Yes.

【0036】例えば、上記実施例では、ライト回数の計
数手段としてのカウンタ113をフラッシュメモリ38
1に内蔵するようにしたが、このライト回数を、フラッ
シュメモリの外部に配置されたカウンタ等の計数手段に
より計数し、その計数結果をフラッシュメモリ内に取込
むようにしてもよい。フラッシュメモリの消去や、書込
みはCPU31によって指示されるから、システムBU
Sをモニタすることによって、ライト回数の計数がKの
得とされる。また、上記のようにフラッシュメモリのラ
イト回数をフラッシュメモリの外部で計数する場合にお
いて、リフレッシュバイアスを指示する所定のコマンド
がフラッシュメモリに与えられることによって、上記リ
フレッシュバイアス印加が行われるように構成すること
ができる。
For example, in the above-mentioned embodiment, the flash memory 38 is provided with the counter 113 as a write number counting means.
However, the number of times of writing may be counted by a counting unit such as a counter arranged outside the flash memory, and the counting result may be taken into the flash memory. Since the erasing or writing of the flash memory is instructed by the CPU 31, the system BU
By monitoring S, the count of the number of writes is obtained as K. Further, in the case where the number of writes of the flash memory is counted outside the flash memory as described above, the refresh bias is applied by applying a predetermined command instructing the refresh bias to the flash memory. be able to.

【0037】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるメモリ
LSIとしてのフラッシュメモリに適用した場合につい
て説明したが、本発明はそれに限定されるものではな
く、例えばシングルチップマイクロコンピュータなどの
データ処理装置のプログラムメモリ等に適用することが
できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a flash memory as a memory LSI, which is a field of application which is the background of the invention, has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, it can be applied to a program memory of a data processing device such as a single chip microcomputer.

【0038】本発明は少なくともメモリセルを含むこと
を条件に適用することができる。
The present invention can be applied on condition that it includes at least a memory cell.

【0039】[0039]

【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。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0040】すなわち、トンネル酸化膜にトラップされ
た電子を放出させるリフレッシュバイアスがメモリセル
に印加されるので、書換え回数の増加に伴い書込み時間
が不所望に長くなるのが緩和され、書換え保証回数の増
大を図ることができる。また、フラッシュメモリをプロ
グラムメモリなどとして内蔵するマイクロコンピュータ
においては、フラッシュメモリの寿命がマイクロコンピ
ュータの寿命に大きく影響するため、フラッシュメモリ
の書換え保証回数の増大によりフラッシュメモリの寿命
を延ばすことは、マイクロコンピュータの寿命を延ばす
上で有効とされる。
That is, since the refresh bias for releasing the electrons trapped in the tunnel oxide film is applied to the memory cell, the write time is alleviated to be undesirably long as the number of rewrites is increased, and the guaranteed number of rewrites is reduced. It is possible to increase. Further, in a microcomputer having a built-in flash memory as a program memory, the life of the flash memory greatly affects the life of the microcomputer. Therefore, extending the life of the flash memory by increasing the guaranteed number of rewrites of the flash memory is It is effective in extending the life of the computer.

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

【図1】本発明の一実施例であるフラッシュメモリの構
成例ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a configuration example of a flash memory that is an embodiment of the present invention.

【図2】上記フラッシュメモリを含むデータ処理装置の
構成例ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a configuration example of a data processing device including the flash memory.

【図3】上記フラッシュメモリにおけるメモリセルの構
成説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a memory cell configuration in the flash memory.

【図4】上記フラッシュメモリにおけるメモリセルの消
去動作についての説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an erase operation of a memory cell in the flash memory.

【図5】上記フラッシュメモリにおけるメモリセルへの
リフレッシュバイアス印加についての説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for applying a refresh bias to a memory cell in the flash memory.

【図6】リフレッシュバイアスを印加しない場合の書込
み時間変化特性図である。
FIG. 6 is a writing time change characteristic diagram when a refresh bias is not applied.

【図7】リフレッシュバイアスを印加する場合の書込み
時間変化特性図である。
FIG. 7 is a write time change characteristic diagram when a refresh bias is applied.

【図8】上記フラッシュメモリの消去動作の流れ図であ
る。
FIG. 8 is a flow chart of an erase operation of the flash memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 CPU 33 SRAM 34 ROM 35 周辺装置制御部 36 表示系 38 記憶装置 39 キーボード 41 コントロールゲート 42 層間酸化膜 43 フローティングゲート 44 トンネル酸化膜 45 Pチャネル基板 46 ソース 47 ドレイン 100 メモリセルアレイ 101 アドレス入力バッファ 102 アドレスラッチ 103 ワードドライバ 104 Yアドレスデコーダ 105 Yセレクタ 107 データ出力ラッチ 108 データ出力バッファ 109 データ入力バッファ 110 データ入力ラッチ 111 書込み回路 112 メモリ制御回路 113 カウンタ 381 フラッシュメモリ 31 CPU 33 SRAM 34 ROM 35 Peripheral Device Control Unit 36 Display System 38 Storage Device 39 Keyboard 41 Control Gate 42 Interlayer Oxide Film 43 Floating Gate 44 Tunnel Oxide Film 45 P-Channel Substrate 46 Source 47 Drain 100 Memory Cell Array 101 Address Input Buffer 102 Address Latch 103 Word driver 104 Y address decoder 105 Y selector 107 Data output latch 108 Data output buffer 109 Data input buffer 110 Data input latch 111 Writing circuit 112 Memory control circuit 113 Counter 381 Flash memory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板とフローティングゲートとの間にト
ンネル酸化膜が形成されたメモリセルを含む半導体記憶
装置において、上記トンネル酸化膜にトラップされた電
子を放出させるリフレッシュバイアスを上記メモリセル
に印加する制御手段を含むことを特徴とする半導体記憶
装置。
1. In a semiconductor memory device including a memory cell in which a tunnel oxide film is formed between a substrate and a floating gate, a refresh bias for releasing electrons trapped in the tunnel oxide film is applied to the memory cell. A semiconductor memory device comprising control means.
【請求項2】 基板とフローティングゲートとの間にト
ンネル酸化膜が形成されたメモリセルを含む半導体記憶
装置において、上記メモリセルのライト回数を計数する
計数手段と、上記トンネル酸化膜にトラップされた電子
を放出させるリフレッシュバイアスを、上記計数手段の
計数結果に基づいて上記メモリセルに印加する制御手段
とを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
2. In a semiconductor memory device including a memory cell in which a tunnel oxide film is formed between a substrate and a floating gate, counting means for counting the number of times of writing of the memory cell, and trapped in the tunnel oxide film. A semiconductor memory device, comprising: a control means for applying a refresh bias for emitting electrons to the memory cell based on a counting result of the counting means.
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体記憶装置
と、上記半導体記憶装置をアクセス可能な中央処理装置
とを含んで成るデータ処理装置。
3. A data processing device comprising the semiconductor memory device according to claim 1 and a central processing unit capable of accessing the semiconductor memory device.
JP15394195A 1995-05-29 1995-05-29 Semiconductor storage device, data processing device Withdrawn JPH08329693A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15394195A JPH08329693A (en) 1995-05-29 1995-05-29 Semiconductor storage device, data processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15394195A JPH08329693A (en) 1995-05-29 1995-05-29 Semiconductor storage device, data processing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08329693A true JPH08329693A (en) 1996-12-13

Family

ID=15573431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15394195A Withdrawn JPH08329693A (en) 1995-05-29 1995-05-29 Semiconductor storage device, data processing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08329693A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317965A (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Micronics Internatl Co Ltd Operation scheme by charge-balancing elimination for charge capture type nonvolatile memory
JP2005317191A (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Macronix Internatl Co Ltd Operation scheme with charge balancing for charge trapping non-volatile memory
JP2007035214A (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Renesas Technology Corp Nonvolatile semiconductor storage device
JP2013157075A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Freescale Semiconductor Inc Structure and method for healing tunnel dielectric of non-volatile memory cells

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317965A (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Micronics Internatl Co Ltd Operation scheme by charge-balancing elimination for charge capture type nonvolatile memory
JP2005317191A (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Macronix Internatl Co Ltd Operation scheme with charge balancing for charge trapping non-volatile memory
JP2007035214A (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Renesas Technology Corp Nonvolatile semiconductor storage device
JP2013157075A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Freescale Semiconductor Inc Structure and method for healing tunnel dielectric of non-volatile memory cells
EP2620945B1 (en) * 2012-01-30 2019-03-13 NXP USA, Inc. Structure and method for healing the tunnel dielectric of non-volatile memory cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7529126B2 (en) Nonvolatile memory device and semiconductor device
US5898621A (en) Batch erasable single chip nonvolatile memory device and erasing method therefor
US5978273A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH05128878A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US6466480B2 (en) Method and apparatus for trimming non-volatile memory cells
JP2933090B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2000090675A (en) Non-volatile semiconductor memory and semiconductor integrated circuit having built-in non-volatile semiconductor memory
JPH043395A (en) Non-volatile semiconductor storage device
JP3180003B2 (en) Semiconductor storage device
JPH08329693A (en) Semiconductor storage device, data processing device
US7342844B2 (en) Power on sequence for a flash memory device
JPH113594A (en) Non-volatile memory, data writing and read method
KR100276947B1 (en) Current control circuit and non-volatile semiconductor memory device having the same
US6385091B1 (en) Read reference scheme for non-volatile memory
JPH08340245A (en) Signal output circuit and semiconductor integrated circuit
JPH0750096A (en) Semiconductor memory device
JPH09213913A (en) Semiconductor memory device and data processor
JPH07169288A (en) Batch erasing type non-volatile memory
JPH04206094A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
CN109935266B (en) Memory cell leakage processing method and device and memory
JP5039099B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3544222B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH06223587A (en) Nonvolatile semiconductor storage
JPH06349285A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPH05205491A (en) Nonvolatile semiconductor storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020806