JPH09306185A - Semiconductor memory and its driving method - Google Patents

Semiconductor memory and its driving method

Info

Publication number
JPH09306185A
JPH09306185A JP12325196A JP12325196A JPH09306185A JP H09306185 A JPH09306185 A JP H09306185A JP 12325196 A JP12325196 A JP 12325196A JP 12325196 A JP12325196 A JP 12325196A JP H09306185 A JPH09306185 A JP H09306185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
peripheral circuit
column
column line
circuit section
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Withdrawn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
JP12325196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideto Kotani
秀人 小谷
Katsuichi Kurata
勝一 倉田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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 Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP12325196A priority Critical patent/JPH09306185A/en
Publication of JPH09306185A publication Critical patent/JPH09306185A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress dispersion of threshold voltage after two stages erasing operation in a non-volatile semiconductor memory to which electrically writable and erasable memory cells are mounted. SOLUTION: This device is provided with a leakage current discriminating circuit 12 constituted with a transistor Tr1 for pre-charge and an inverter Inv1 independently of a current detecting type sense amplifier 11, a column line BLn is switched so as to be connected to either of both circuits 11, 12 by a switching circuit SW constituted with transistors Tr3, Tr5 and Tr8. After drain stress is applied at the two stages erasing operation, transistors Tr1, Tr3 are turned on, a potential Vdd is supplied to the column lime BLn and they are pre-charged. Drain stress is applied little by little until a potential of the column line is not lowered to the prescribed value or less when the transistor Tr1 is turned off and a fixed time elapses. Thereby, a leak current is suppressed to the prescribed minute level, and threshold voltage of each memory is made uniform.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的にデータの
消去と書き込みとが可能に構成された不揮発性半導体記
憶装置に係り、特にフラッシュEEPROMのメモリセ
ルのベリファイ動作の同桿の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device which is electrically erasable and writable, and more particularly to an improvement in verify operation of a memory cell of a flash EEPROM.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置、特に電気的に
データの消去と書き込みとが可能なフラッシュEEPR
OMにおいては、データの消去後の各メモリセル内のト
ランジスタにおけるしきい値電圧のばらつきを抑えるた
めの制御回路の設計が重要である。
2. Description of the Related Art Non-volatile semiconductor memory devices, particularly flash EEPR capable of electrically erasing and writing data
In OM, it is important to design a control circuit for suppressing variations in threshold voltage of transistors in each memory cell after erasing data.

【0003】図6は、従来の一般的なフラッシュEEP
ROMの回路構成を示す図である。同図において、MA
は浮遊ゲートと制御ゲートとを有する二重ゲートトラン
ジスタで構成されるメモリセルM(i,j)(i=1〜
m,j=1〜n)をm行n列のマトリックス状に配置し
てなるメモリセルアレイ、7は上記メモリセルアレイM
Aの列を選択するための列デコーダ、8は上記メモリセ
ルアレイMAの行を選択するための列デコーダ、9は上
記メモリセルアレイMA中の各メモリセルM(i,j)
のソース電位を制御するソース電位制御回路、1は上記
列デコーダ7,列デコーダ8及びソース電位制御回路9
の動作を制御するための制御回路、11はメモリセルア
レイMA中の各メモリセルM(i,j)のデータを読み
だす等のために使用される電流検知型センスアンプ回路
である。各メモリセルM(i,j)の制御ゲートは各行
線WL1,…,WLmを介して行デコーダ8に、各メモ
リセルM(i,j)のソースはソース線SLBを介して
ソース電位制御回路9にそれぞれ接続されている。各メ
モリセルM(i,j)のドレインは各列線BL1,…,
BLnにそれぞれ接続され、これらの列線BL1,…,
BLnは、それぞれNchトランジスタCTr1,…,
CTrnを介してセンスアンプ回路11及び列デコーダ
7に接続されている。すなわち、各トランジスタCTr
1,…,CTrnの各ソースは各メモリセルM(i,
j)のドレインに、各トランジスタCTr1,…,CT
rnの各ゲートは列デコーダ7に、各トランジスタCT
r1,…,CTrnのドレインはセンスアンプ回路11
にそれぞれ接続されている。
FIG. 6 shows a conventional general flash EEP.
It is a figure which shows the circuit structure of ROM. In the figure, MA
Is a memory cell M (i, j) (i = 1 to 1) composed of a double gate transistor having a floating gate and a control gate.
(m, j = 1 to n) are arranged in a matrix of m rows and n columns, and 7 is the memory cell array M
A column decoder for selecting the column A, 8 is a column decoder for selecting the row of the memory cell array MA, and 9 is each memory cell M (i, j) in the memory cell array MA.
Source potential control circuit for controlling the source potential of the column decoder 1, column decoder 7, column decoder 8 and source potential control circuit 9
Reference numeral 11 is a current detection type sense amplifier circuit used for reading data of each memory cell M (i, j) in the memory cell array MA. The control gate of each memory cell M (i, j) is connected to the row decoder 8 via each row line WL1, ..., WLm, and the source of each memory cell M (i, j) is connected to the source potential control circuit via the source line SLB. 9 are connected respectively. The drain of each memory cell M (i, j) is connected to each column line BL1, ...,
The column lines BL1, ...,
BLn are Nch transistors CTr1, ...,
It is connected to the sense amplifier circuit 11 and the column decoder 7 via CTrn. That is, each transistor CTr
Each source of 1, ..., CTrn is connected to each memory cell M (i,
Each of the transistors CTr1, ..., CT is connected to the drain of j).
Each gate of rn is connected to the column decoder 7 and each transistor CT.
The drains of r1, ..., CTrn are sense amplifier circuits 11
Connected to each other.

【0004】上述の構成のフラッシュEEPROMにお
いて、メモリセルに記憶されたデータの二段階消去動作
(シーケンス)および消去動作完了のチェック方法を以
下に説明する。この二段階消去動作は、メモリセルのデ
ータを確実に消去した後データを書き込む前に、メモリ
セルのしきい値電圧を目的とする値に揃えておくために
行なわれるものである。
In the flash EEPROM having the above-described structure, a two-step erase operation (sequence) of data stored in the memory cell and a method of checking the completion of the erase operation will be described below. This two-step erasing operation is performed to ensure that the threshold voltage of the memory cell is set to a target value after the data in the memory cell is surely erased and before the data is written.

【0005】図7は、メモリセルのデータを消去する際
に用いられる二段階消去方式のシーケンスを示すフロー
チャートである。ただし、このフローチャートに示す消
去動作の前に、全メモリセルにデータを書き込んで、メ
モリセルのしきい値電圧を高くしておく。そして、この
状態から以下の消去動作を行なう。
FIG. 7 is a flowchart showing the sequence of the two-step erase method used when erasing the data in the memory cell. However, before the erase operation shown in this flowchart, data is written in all the memory cells to raise the threshold voltage of the memory cells. Then, the following erase operation is performed from this state.

【0006】まず、ステップST1で、全メモリセルに
対して過消去を行う。このステップでは、全メモリセル
のしきい値電圧をマイナスとなるまで下げてデータが確
実に消去されると思われる状態としておく。
First, in step ST1, all memory cells are over-erased. In this step, the threshold voltages of all memory cells are lowered to a negative value so that data is surely erased.

【0007】次に、ステップST2で、全メモリセルに
対して過消去ベリファイを行う。このステップでは、ス
テップST1におけるデータの過消去が適正に行われて
いるか否かをセンスアンプ回路11により判定し、不合
格の場合はステップST1へ戻る。
Next, in step ST2, over-erase verification is performed on all the memory cells. In this step, the sense amplifier circuit 11 determines whether or not the overerasing of data in step ST1 is properly performed, and if the data is unacceptable, the process returns to step ST1.

【0008】次に、ステップST3で、全メモリセルに
対してドレインストレスを行う。ここでは、全メモリセ
ルのしきい値電圧が目的とする値になるように浅い書き
込みを行う。
Next, in step ST3, drain stress is applied to all memory cells. Here, shallow writing is performed so that the threshold voltages of all the memory cells have desired values.

【0009】次に、ステップST4で、全メモリセルに
対してドレインストレスベリファイを行う。ここでは、
電流検知型センスアンプ回路11により全メモリセルの
しきい値電圧が図8(c)に示すドレインストレスベリ
ファイ電圧以上になっている否かを判定し、この条件が
満たされるまでステップST3,4を繰り返し実施す
る。
Next, in step ST4, drain stress verification is performed on all the memory cells. here,
The current detection type sense amplifier circuit 11 determines whether or not the threshold voltage of all memory cells is equal to or higher than the drain stress verify voltage shown in FIG. 8C, and steps ST3 and ST4 are performed until this condition is satisfied. Repeat.

【0010】ここで、上記従来のベリファイ動作では、
メモリセルアレイの列線に列デコーダ7を介して接続さ
れた電流検知型センスアンプ回路11によって列線上の
リーク電流が基準に適合するかどうかを判定する。この
リーク電流は選択されたメモリセルのソース・ドレイン
間に流れるものであり、このリーク電流が大きいとデー
タの誤読出しを生じる虞れがあるからである。ただし、
この判定時にはセンスアンプ回路11の感度以下の微少
なリーク電流については判定できない。このリーク電流
は高温になると一気に増大する傾向があるので、室温で
リーク電流がないことが確認されたメモリセルであって
も、高温ではセンスアンプ回路の検知感度を越えるリー
ク電流が発生することがある。そのため、書き換え時に
は、高温下の使用状態では増大することを見越して検知
感度よりもさらに小さいリーク電流しか発生しない程度
までしきい値電圧を上げておく必要がある。
Here, in the above conventional verify operation,
The current detection type sense amplifier circuit 11 connected to the column line of the memory cell array via the column decoder 7 determines whether the leak current on the column line conforms to the reference. This is because this leak current flows between the source and drain of the selected memory cell, and if this leak current is large, erroneous reading of data may occur. However,
At the time of this judgment, it is not possible to judge a minute leak current which is less than the sensitivity of the sense amplifier circuit 11. This leak current tends to increase at a high temperature at a high temperature. Therefore, even in a memory cell confirmed to have no leak current at room temperature, a leak current exceeding the detection sensitivity of the sense amplifier circuit may occur at a high temperature. is there. Therefore, at the time of rewriting, it is necessary to raise the threshold voltage to the extent that a leak current smaller than the detection sensitivity is generated in anticipation of an increase in the usage state under high temperature.

【0011】そこで、上記ステップST1〜ST4の処
理を実施した後に、ステップST5で、全メモリセル列
線に対して追加ドレインストレスを行なって、列線上の
リーク電流が電流検知型センスアンプ回路11の検知感
度以下の微少な値になると思われる状態にする。
Therefore, after the processes of steps ST1 to ST4 are performed, in step ST5, an additional drain stress is applied to all the memory cell column lines so that the leak current on the column lines causes the current detection type sense amplifier circuit 11 to leak. Set to a state where the value is considered to be a minute value below the detection sensitivity.

【0012】図8は、二段階消去方式の主要なステップ
における選択されたメモリセルに印加される電圧条件と
その動作とを説明するための断面図である。ただし、同
図において、15は制御ゲート、16は浮遊ゲート、1
7はソース、18はドレインを示す。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the voltage condition applied to the selected memory cell and its operation in the main steps of the two-step erase method. However, in the figure, 15 is a control gate, 16 is a floating gate, 1
Reference numeral 7 denotes a source and 18 denotes a drain.

【0013】図8(a)に示すように、ステップST1
で過消去を行なう際には、ソース17に高電圧(Vs=
12.5V)を印加し、制御ゲート15を接地すること
により、浮遊ゲート16に蓄積された電子をトンネル現
象を利用してソース17に引き抜く。この際、全メモリ
セルが過消去状態となるように十分消去を行なう。
As shown in FIG. 8A, step ST1
When over-erasing is performed with, a high voltage (Vs =
12.5 V) is applied and the control gate 15 is grounded, so that the electrons accumulated in the floating gate 16 are extracted to the source 17 by utilizing the tunnel phenomenon. At this time, sufficient erasing is performed so that all memory cells are over-erased.

【0014】次に、図8(b)に示すように、ステップ
ST3におけるドレインストレスを印加する際には、メ
モリセルの制御ゲート15とソース17とを接地し、ド
レイン18に一定の電圧(Vd=5V)を印加する。つ
まり、ソース−ドレイン間に電子が高速で移動する際に
発生するA.H.C.(Avalanche HotC
arrier)を利用して、電子を浮遊ゲート16に注
入してメモリセルのしきい値電圧を上げる。
Next, as shown in FIG. 8B, when the drain stress is applied in step ST3, the control gate 15 and the source 17 of the memory cell are grounded, and the drain 18 has a constant voltage (Vd). = 5V) is applied. That is, the A.D. generated when electrons move at high speed between the source and the drain. H. C. (Avalanche HotC
Arrier) is used to inject electrons into the floating gate 16 to raise the threshold voltage of the memory cell.

【0015】図8(c)に示すように、ステップST2
における過消去ベリファイ又はステップST4における
ドレインストレスベリファイを行なう際には、制御ゲー
ト15とソース17とを設置するとともに、ドレイン1
8にステップST2,ST4におけるよりも低いベリフ
ァイ電圧(Vd=1V)を印加して、メモリセルのデー
タを読みだすことにより、しきい値の設定が正常か否か
を判定する。
As shown in FIG. 8C, step ST2
When performing the over-erase verification in step 1 or the drain stress verification in step ST4, the control gate 15 and the source 17 are installed and the drain 1
A verify voltage (Vd = 1V) lower than that in steps ST2 and ST4 is applied to 8 and the data in the memory cell is read to determine whether the threshold value is set normally.

【0016】図9は、以上説明した従来の二段階消去法
の各動作時におけるメモリセルのしきい値電圧の分布状
態の変化を説明するための図である。同図に示すよう
に、過消去動作(ステップST1)では、メモリセルの
しきい値電圧を高い書込み状態Aからほぼ0以下程度の
低い過消去状態Bに変化させる。ドレインストレス動作
(ステップST3)では、メモリセルのしきい値電圧を
ほぼ0以上の値であるが比較的に低い状態Cに上昇させ
る。追加ドレインストレス動作(ステップST5)で
は、メモリセルのしきい値電圧を状態Cからさらに高い
状態Dになるまで上昇させる。
FIG. 9 is a diagram for explaining changes in the distribution state of the threshold voltage of the memory cell during each operation of the conventional two-step erase method described above. As shown in the figure, in the overerase operation (step ST1), the threshold voltage of the memory cell is changed from the high write state A to the low overerase state B of about 0 or less. In the drain stress operation (step ST3), the threshold voltage of the memory cell is raised to the state C, which is a value of approximately 0 or more, but is relatively low. In the additional drain stress operation (step ST5), the threshold voltage of the memory cell is raised from the state C to a higher state D.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフラッシュEEPROMにおいては、大きく分け
て、以下の2つの問題があった。
However, the above-mentioned conventional flash EEPROM has the following two problems.

【0018】第1の問題として、高温使用時におけるリ
ーク電流が発生しないように追加ドレインストレス動作
を行なっても、各メモリセルや列線の特性等にバラツキ
があるために、使用時におけるリーク電流を確実にある
レベル以下に抑制することは困難である。そのため、使
用時にこのリーク電流に起因する誤読出しを生じる虞れ
を解消することは困難であった。
The first problem is that even if the additional drain stress operation is performed so that the leak current does not occur at the time of high temperature use, the leak current at the time of use is different because the characteristics of each memory cell and the column line vary. It is difficult to surely suppress the value below a certain level. Therefore, it is difficult to eliminate the risk of erroneous reading due to the leak current during use.

【0019】第2の問題の問題として、追加ドレインス
トレスの印加の際、ドレインストレスを過剰に印加する
と、メモリセルのしきい値電圧が上昇し過ぎて図9に示
す書込み状態になってしまうこともある。すなわち、追
加ドレインストレスの印加条件は、本来、高温読出しの
際のリーク電流の抑制を図りながらも、しきい値電圧が
データの0,1判定レベルを越えないように適正条件に
設定しなければならない。しかし、同一のメモリセルア
レイ内にあっても列線毎のメモリセルのしきい値電圧の
ばらつきや書き換え用ストレスの印加によるメモリセル
の電流能力の劣化、又は製造プロセスによるゲート酸化
膜の膜厚等の微妙なばらつきがあり、これらの状態に応
じて追加ドレインストレスの最適な印加条件が変わるた
め、消去動作後のメモリセルのしきい値電圧のばらつき
を所定値以内に収束させるのは困難である。そのため、
しきい値電圧の上昇によるデータの反転を生じる虞れが
あった。
As a second problem, when the additional drain stress is applied, if the drain stress is excessively applied, the threshold voltage of the memory cell rises excessively, resulting in the write state shown in FIG. There is also. That is, the application condition of the additional drain stress must be set to an appropriate condition so that the threshold voltage does not exceed the 0 or 1 judgment level of the data while originally suppressing the leak current at the time of high temperature reading. I won't. However, even in the same memory cell array, variations in threshold voltage of memory cells for each column line, deterioration of current capacity of memory cells due to application of rewriting stress, or film thickness of gate oxide film due to manufacturing process, etc. Since there is a subtle variation in the optimum application condition of the additional drain stress depending on these states, it is difficult to converge the variation in the threshold voltage of the memory cell after the erase operation within a predetermined value. . for that reason,
There is a possibility that the data may be inverted due to the increase in the threshold voltage.

【0020】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、電気的に書き込み,消去が可能な
不揮発性のメモリセルを内蔵した半導体記憶装置におい
て、データの消去後におけるメモリセルのしきい値電圧
を制御し得る不揮発性半導体記憶装置及びその駆動方法
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is a semiconductor memory device having a nonvolatile memory cell capable of electrically writing and erasing, and a memory after erasing data. A non-volatile semiconductor memory device capable of controlling the threshold voltage of a cell and a driving method thereof are provided.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る半導体記憶装置は、電荷を蓄積する
ための浮遊ゲート及び制御ゲートを有する二重ゲートト
ランジスタで構成され電気的にデータの書き込み,消去
が可能なメモリセルを行及び列に沿って配置してなるメ
モリセルアレイと、該メモリセルアレイ中の各メモリセ
ルへのデータの書込み,読みだし,消去等の動作を行な
うための周辺回路部と、上記メモリセルアレイの各列に
設けられ各メモリセルのドレイン間を接続して上記周辺
回路部まで延びる列線と、上記周辺回路部に配置され、
上記各列線のうち上記周辺回路部に導通される列線を選
択するための列デコーダと、上記メモリセルアレイの各
行に設けられ各メモリセルの制御ゲート間を接続して上
記周辺回路部まで延びる行線と、上記周辺回路部に配置
され上記各行線のうち上記周辺回路部に導通される行線
を選択するための行デコーダと、上記周辺回路部に配置
され上記メモリセルの浮遊ゲートからしきい値電圧がマ
イナスになるまで電荷を引き抜いた後所定のしきい値電
圧まで戻す2段階消去動作を行なうよう制御する制御回
路とを備えた半導体記憶装置を前提とし、上記周辺回路
部に配置され、上記列線に接続されて上記メモリセルの
データを高速で読み出すための第1のセンスアンプ回路
と、上記周辺回路部に配置され、上記列線に接続されて
上記2段階消去後の列線にプリチャージした後のリーク
電流が所定レベル以下か否かを判定するための第2のセ
ンスアンプ回路と、上記周辺回路部に配置され、上記列
線を上記第1のセンスアンプ回路と上記第2のセンスア
ンプ回路とのいずれか一方に接続するように切り換える
切換え回路とを備えている。
In order to achieve the above object, a semiconductor memory device according to a first aspect of the present invention electrically comprises a double gate transistor having a floating gate and a control gate for accumulating charges. A memory cell array in which memory cells capable of writing and erasing data are arranged along rows and columns, and for performing operations such as writing, reading, and erasing data in each memory cell in the memory cell array. A peripheral circuit section, a column line provided in each column of the memory cell array, connecting the drains of the memory cells and extending to the peripheral circuit section, and arranged in the peripheral circuit section,
A column decoder for selecting one of the column lines that is electrically connected to the peripheral circuit section and a control gate of each memory cell provided in each row of the memory cell array are connected to each other and extend to the peripheral circuit section. A row line, a row decoder arranged in the peripheral circuit section for selecting one of the row lines that is conducted to the peripheral circuit section, and a floating gate of the memory cell arranged in the peripheral circuit section. Presumed to be a semiconductor memory device provided with a control circuit for controlling to perform a two-step erasing operation in which charges are extracted until the threshold voltage becomes negative and then returned to a predetermined threshold voltage, the semiconductor memory device is provided in the peripheral circuit section. A first sense amplifier circuit connected to the column line for reading data in the memory cell at high speed, and arranged in the peripheral circuit section, connected to the column line, and after the two-step erase A second sense amplifier circuit for determining whether or not the leak current after precharging the column line is equal to or lower than a predetermined level, and the column line is arranged in the peripheral circuit section and the column line serves as the first sense amplifier circuit. And a switching circuit for switching to connect to either one of the second sense amplifier circuit.

【0022】この構成により、従来のごとくデータの読
出しに用いる電流検知型センスアンプを用いるのではな
く、第2のセンスアンプ回路を利用して列線のリーク電
流を制御することが可能となる。すなわち、第2のセン
スアンプ回路を用いて、2段階消去後の列線にプリチャ
ージした後のリーク電流をより微細な所定レベル以下に
制御できる。したがって、予め高温下と室温下とのリー
ク電流の差を考慮して所定レベルを設定しておくこと
で、高温使用時におけるリーク電流に起因する誤読出し
を防止することができる。また、リーク電流が所定レベ
ルに制御されることで、メモリセルのしきい値電圧もほ
ぼ一定に調整され、しきい値電圧が反転したメモリセル
の発生を確実に防止することができる。
With this configuration, it is possible to control the leak current of the column line by using the second sense amplifier circuit instead of using the current detection type sense amplifier used for reading data as in the conventional case. That is, the second sense amplifier circuit can be used to control the leakage current after precharging the column line after the two-step erasing to a finer predetermined level or less. Therefore, by setting the predetermined level in consideration of the difference in leak current between high temperature and room temperature, it is possible to prevent erroneous reading due to the leak current during high temperature use. Further, by controlling the leak current to a predetermined level, the threshold voltage of the memory cell is adjusted to be substantially constant, and it is possible to reliably prevent the generation of the memory cell in which the threshold voltage is inverted.

【0023】請求項2に係る半導体記憶装置は、請求項
1において、上記第1及び第2のセンスアンプ回路が、
電源にドレインが接続されるプリチャージトランジスタ
と、該プリチャージトランジスタのソースに接続される
インバータとを備えており、上記第2のセンスアンプ回
路が列線の電位を検知する基準となる所定値を上記イン
バータの反転電位とするように構成されている。
A semiconductor memory device according to a second aspect is the semiconductor memory device according to the first aspect, wherein the first and second sense amplifier circuits are:
A precharge transistor having a drain connected to the power supply and an inverter connected to the source of the precharge transistor are provided, and a predetermined value serving as a reference for detecting the potential of the column line by the second sense amplifier circuit is set. It is configured to have an inversion potential of the inverter.

【0024】この構成により、従来の半導体記憶装置に
切換え回路を付設するだけで、請求項1の作用が得ら
れ、コストの増大を抑制しながら信頼性の高い半導体記
憶装置が得られることになる。
With this structure, the operation of claim 1 can be obtained only by providing the conventional semiconductor memory device with the switching circuit, and a highly reliable semiconductor memory device can be obtained while suppressing an increase in cost. .

【0025】請求項3に係る半導体記憶装置の駆動方法
は、電荷を蓄積するための浮遊ゲート及び制御ゲートを
有する二重ゲートトランジスタで構成され電気的にデー
タの書き込み,消去が可能なメモリセルを行及び列に沿
って配置してなるメモリセルアレイと、該メモリセルア
レイの各メモリセルへのデータの書込み,読みだし,消
去等の動作を行なうための周辺回路部と、上記メモリセ
ルアレイの各列に設けられ各メモリセルのドレイン間を
接続して上記周辺回路部まで延びる列線と、上記周辺回
路部に配置され、上記各列線のうち上記周辺回路部に導
通される列線を選択するための列デコーダと、上記メモ
リセルアレイの各行に設けられ各メモリセルの制御ゲー
ト間を接続して上記周辺回路部まで延びる行線と、上記
周辺回路部に配置され、上記各行線のうち上記周辺回路
部に導通される行線を選択するための行デコーダとを備
えた半導体記憶装置を前提とし、上記メモリセルアレイ
中の任意のメモリセルを選択して浮遊ゲートから電荷を
引き抜くことにより当該メモリセルのしきい値電圧をマ
イナスになるまで下げる過消去を行なう第1のステップ
と、上記過消去状態にあるメモリセルに上記列線を介し
て一定時間の間電源電圧を印加するドレインストレス動
作を行なう第2のステップと、上記第2のステップを行
なった後、上記列線に所定電圧を印加するプリチャージ
を行なう第3のステップと、上記第3のステップを行な
った後、上記プリチャージを停止して上記列線の電位を
低下させるディスチャージする第4のステップと、上記
第4のステップを開始してから所定時間が経過したとき
に上記列線の電位が所定値以下か否かを判定する第5の
ステップとを備え、上記第5のステップにおいて上記列
線の電位が所定値以下に低下しなくなるまで所定値以上
になるまで上記第2〜第5のステップを繰り返す方法で
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for driving a semiconductor memory device, comprising a memory cell which is composed of a double gate transistor having a floating gate and a control gate for accumulating charges and which can electrically write and erase data. A memory cell array arranged along rows and columns, a peripheral circuit section for performing operations such as writing, reading, and erasing data in each memory cell of the memory cell array, and each memory cell array in each column. To select a column line that is provided between the drains of the memory cells and that extends to the peripheral circuit section and a column line that is arranged in the peripheral circuit section and that is connected to the peripheral circuit section among the column lines. Of column decoders and row lines provided in each row of the memory cell array, connecting the control gates of the memory cells to the peripheral circuit section, and arranged in the peripheral circuit section. On the premise of a semiconductor memory device including a row decoder for selecting a row line electrically connected to the peripheral circuit section among the respective row lines, an arbitrary memory cell in the memory cell array is selected and a floating gate is selected. A first step of performing over-erase in which the threshold voltage of the memory cell is reduced to a negative value by extracting charges from the memory cell; A drain stress operation of applying a voltage, a second step of performing the second step, a third step of applying a predetermined voltage to the column line, and a third step of performing the precharge. After that, a fourth step of stopping the precharge and lowering the potential of the column line, and a predetermined step after starting the fourth step A fifth step of determining whether or not the potential of the column line is equal to or less than a predetermined value when a time period has elapsed, and the potential of the column line is not reduced to a predetermined value or less in the fifth step. It is a method of repeating the above second to fifth steps until the value becomes equal to or more than a value.

【0026】この方法により、プリチャージ後の列線の
電位はもっぱらリーク電流によって低下するので、その
電位がプリチャージ時の電位から所定値以下に低下する
のに要する時間が一定となることで、選択メモリセルの
リーク電流値がほぼ均一なレベルに制御されるととも
に、各メモリセルの2段階消去後におけるしきい値電圧
がほぼ均一に制御される。すなわち、データの反転を招
くことなく、かつ高温における使用時にもリーク電流の
増大に起因する誤読出しを有効に防止することができ
る。
According to this method, the potential of the column line after precharging is lowered mainly by the leak current, so that the time required for the potential to drop from the precharge potential to a predetermined value or less becomes constant, The leak current value of the selected memory cell is controlled to a substantially uniform level, and the threshold voltage of each memory cell after the two-step erase is controlled to be substantially uniform. That is, it is possible to effectively prevent erroneous reading due to an increase in leak current even when used at a high temperature without causing data inversion.

【0027】しかも、追加ドレインストレスが不要とな
ることで、消去シーケンスが簡略化され、書き換え動作
や検査時間が短縮される。
Moreover, since the additional drain stress is unnecessary, the erase sequence is simplified and the rewriting operation and the inspection time are shortened.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1は、実施形態に係る半導体記憶装置の
回路構成を示す回路図である。同図において、MAは浮
遊ゲートと制御ゲートとを有する二重ゲートトランジス
タで構成されるメモリセルM(i,j)(i=1〜m,
j=1〜n)をm行n列のマトリックス状に配置してな
るメモリセルアレイ、7は上記メモリセルアレイMAの
列を選択するための列デコーダ、8は上記メモリセルア
レイMAの行を選択するための列デコーダ、9は上記メ
モリセルアレイMA中の各メモリセルM(i,j)のソ
ース電位を制御するソース電位制御回路、1は上記列デ
コーダ7,列デコーダ8及びソース電位制御回路9の動
作を制御するための制御回路、11はメモリセルアレイ
MA中の各メモリセルM(i,j)のデータを読みだす
等のために使用される電流検知型センスアンプ回路であ
る。上記各回路7〜12により周辺回路部が構成されて
いる。各メモリセルM(i,j)の制御ゲートは各行線
WL1,…,WLmを介して行デコーダ8に、各メモリ
セルM(i,j)のソースはソース線SLBを介してソ
ース電位制御回路9にそれぞれ接続されている。各メモ
リセルM(i,j)のドレインは各列線BL1,…,B
Lnにそれぞれ接続され、これらの列線BL1,…,B
Lnは、それぞれNchトランジスタCTr1,…,C
Trnを介してセンスアンプ回路11及び列デコーダ7
に接続されている。すなわち、各トランジスタCTr
1,…,CTrnの各ソースは各メモリセルM(i,
j)のドレインに、各トランジスタCTr1,…,CT
rnの各ゲートは列デコーダ7に、各トランジスタCT
r1,…,CTrnのドレインはセンスアンプ回路11
にそれぞれ接続されている。以上の構成は、上記図6に
示す従来の半導体記憶装置の構成と同じである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the semiconductor memory device according to the embodiment. In the figure, MA is a memory cell M (i, j) (i = 1 to m, composed of double gate transistors having a floating gate and a control gate).
j = 1 to n) are arranged in a matrix of m rows and n columns, 7 is a column decoder for selecting columns of the memory cell array MA, and 8 is for selecting rows of the memory cell array MA. Column decoder, 9 is a source potential control circuit for controlling the source potential of each memory cell M (i, j) in the memory cell array MA, 1 is the operation of the column decoder 7, column decoder 8 and source potential control circuit 9. Reference numeral 11 denotes a current detection type sense amplifier circuit used for reading data of each memory cell M (i, j) in the memory cell array MA. A peripheral circuit section is constituted by the circuits 7 to 12 described above. The control gate of each memory cell M (i, j) is connected to the row decoder 8 via each row line WL1, ..., WLm, and the source of each memory cell M (i, j) is connected to the source potential control circuit via the source line SLB. 9 are connected respectively. The drain of each memory cell M (i, j) has a column line BL1, ..., B.
These column lines BL1, ..., B are respectively connected to Ln.
Ln are Nch transistors CTr1, ..., C, respectively.
Sense amplifier circuit 11 and column decoder 7 via Trn
It is connected to the. That is, each transistor CTr
Each source of 1, ..., CTrn is connected to each memory cell M (i,
Each of the transistors CTr1, ..., CT is connected to the drain of j).
Each gate of rn is connected to the column decoder 7 and each transistor CT.
The drains of r1, ..., CTrn are sense amplifier circuits 11
Connected to each other. The above structure is the same as that of the conventional semiconductor memory device shown in FIG.

【0030】ここで、本実施形態の特徴として、各列線
BL1,…,BLn上のリーク電流を判定するためのリ
ーク電流判定回路12が配設されている。そして、切換
え回路SWにより、各列線BL1,…,BLnとの接続
をセンスアンプ回路11とリーク電流判定回路12とに
交互に切り換え可能に構成されている。ただし、このセ
ンスアンプ回路11,リーク電流判定回路12及び切換
え回路SWは、以下に説明する回路内に一体的に組み込
まれている。
Here, as a feature of this embodiment, a leak current determination circuit 12 for determining a leak current on each of the column lines BL1, ..., BLn is provided. The switching circuit SW is configured to be able to alternately switch the connection with each of the column lines BL1, ..., BLn between the sense amplifier circuit 11 and the leak current determination circuit 12. However, the sense amplifier circuit 11, the leak current determination circuit 12, and the switching circuit SW are integrally incorporated in the circuit described below.

【0031】図2は、図1に示す電流検知型センスアン
プ回路11,リーク電流判定回路12及び切換え回路S
Wを一体化してなる回路の電気回路図と、この回路にお
ける信号状態を示す表である。ただし、図2では、列線
BL1,…,BLnのうちBLnのみを代表的に示して
おり、列線BLnが選択される場合を例として説明す
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of the current detection type sense amplifier circuit 11, the leak current determination circuit 12 and the switching circuit S shown in FIG.
It is the electric circuit diagram of the circuit which integrates W, and the table which shows the signal state in this circuit. However, in FIG. 2, only BLn of the column lines BL1, ..., BLn is representatively shown, and a case where the column line BLn is selected will be described as an example.

【0032】以下、図2の電気回路図及び表を参照しな
がら、各部の動作と具体的な構成とを説明する。
The operation and specific configuration of each part will be described below with reference to the electric circuit diagram and table of FIG.

【0033】同図に示す回路において、Pchトランジ
スタTr1,NchトランジスタTr2,インバータI
nv1,PchトランジスタTr6及びNchトランジ
スタTr7により、読出し動作時にデータの0,1判定
を行なう電流検知型センスアンプ回路11(第1のセン
スアンプ回路)が構成されている。また、Pchトラン
ジスタTr1及びインバータInv1によりリーク電流
判定回路12(第2のセンスアンプ回路)が構成されて
いる。さらに、NchトランジスタTr3を介してノー
ドN1とノードN2と接続する回路とPchトランジス
タTr5及びNchトランジスタTr8からなるインバ
ータとにより、列線BLnを電流検知型センスアンプ回
路11とリーク電流判定回路12とのいずれか一方に接
続するように切換える切換え回路が構成されている。
In the circuit shown in the figure, a Pch transistor Tr1, an Nch transistor Tr2, an inverter I
The nv1, Pch transistor Tr6, and Nch transistor Tr7 form a current detection type sense amplifier circuit 11 (first sense amplifier circuit) that determines 0 or 1 of data during a read operation. Further, the Pch transistor Tr1 and the inverter Inv1 form a leak current determination circuit 12 (second sense amplifier circuit). Further, the column line BLn is connected to the current detection type sense amplifier circuit 11 and the leak current determination circuit 12 by the circuit connecting the nodes N1 and N2 via the Nch transistor Tr3 and the inverter including the Pch transistor Tr5 and the Nch transistor Tr8. A switching circuit is configured to switch to connect to either one.

【0034】通常読みだし時には、SIN1(センスア
ンプ切り離し信号),SIN2(センスアンプ駆動信
号)及びSIN3(負荷トランジスタ駆動信号)として
いずれも信号「L」が供給される。信号SIN1が
「L」になることでNchトランジスタTr3がオフに
なり、ノードN1と列線BLnとがNchトランジスタ
Tr3を介して導通しなくなる。つまり、リーク電流判
定回路12と列線とが切り離された状態となる。また、
信号SIN2が「L」になることでPchトランジスタ
Tr5がオンにNchトランジスタTr8がオフにな
り、電流検知型センスアンプ回路11が作動状態にな
る。さらに、信号SIN3が「L」になることで負荷ト
ランジスタであるPchトランジスタTr1がオンにな
る。
At the time of normal reading, the signal "L" is supplied as SIN1 (sense amplifier disconnection signal), SIN2 (sense amplifier drive signal) and SIN3 (load transistor drive signal). When the signal SIN1 becomes “L”, the Nch transistor Tr3 is turned off, and the node N1 and the column line BLn are no longer electrically connected via the Nch transistor Tr3. That is, the leak current determination circuit 12 and the column line are separated from each other. Also,
When the signal SIN2 becomes “L”, the Pch transistor Tr5 is turned on and the Nch transistor Tr8 is turned off, and the current detection type sense amplifier circuit 11 is activated. Further, when the signal SIN3 becomes "L", the Pch transistor Tr1 which is a load transistor is turned on.

【0035】この状態で列デコーダ7によりNchトラ
ンジスタTr4(図1に示すトランジスタCTrn)が
選択されオンになると、選択メモリセルのデータが0の
場合には、ノードN2の電位が「H」になり、Pchト
ランジスタTr6及びNchトランジスタTr8で構成
されるインバータの動作によって、ノードN3の電位は
「L」となるので、NchトランジスタTr2はオフに
なる。したがって、ノードN1の電位は「H」である。
一方、選択メモリセルのデータが1のときには、メモリ
セルに電流が流れることからノードN2の電位が「L」
になるので、ノードN2の電位は「H」になり、Nch
トランジスタTr2がオンになる。したがって、ノード
N1の電位は「L」である。そこで、このノードN1の
電位「L」,「H」信号がインバータInv1により反
転されてなる出力SOUTのレベルを検知することで、
選択メモリセルのデータが0か1かを判定することがで
きる。
In this state, when the column decoder 7 selects and turns on the Nch transistor Tr4 (transistor CTrn shown in FIG. 1), if the data of the selected memory cell is 0, the potential of the node N2 becomes "H". , The potential of the node N3 becomes “L” by the operation of the inverter composed of the Pch transistor Tr6 and the Nch transistor Tr8, and the Nch transistor Tr2 is turned off. Therefore, the potential of the node N1 is "H".
On the other hand, when the data of the selected memory cell is 1, the potential of the node N2 is "L" because a current flows through the memory cell.
Therefore, the potential of the node N2 becomes “H”, and Nch
The transistor Tr2 is turned on. Therefore, the potential of the node N1 is "L". Therefore, by detecting the level of the output SOUT obtained by inverting the potentials “L” and “H” signals of the node N1 by the inverter Inv1,
It can be determined whether the data of the selected memory cell is 0 or 1.

【0036】一方、ドレインストレス後のベリファイ動
作におけるプリチャージ時には、信号SIN1及び信号
SIN2として「H」が供給され、信号SIN3として
「L」が供給される。信号SIN1が「H」になること
でNchトランジスタTr3がオンになり、ノードN1
とノードN2とは電気的に導通状態となる。一方、信号
SIN2が「H」になることで、PchトランジスタT
r5がオフにNchトランジスタTr8がオンになっ
て、ノードN3の電位は「L」になる。したがって、N
chトランジスタTr2はオフである。すなわち、電流
検知型センスアンプ回路11が列線BLnから切り離さ
れた状態となっている。また、信号SIN3が「L」に
なることで、PchトランジスタTr1がオンになり、
ノードN1,N2に電圧Vddが供給される。そして、
列デコーダ7によりNchトランジスタTr4が選択さ
れることで、列線BLnの電位がプリチャージされる。
NchトランジスタTr1は、負荷トランジスタ及びプ
リチャージトランジスタとして機能する。
On the other hand, at the time of precharge in the verify operation after the drain stress, "H" is supplied as the signal SIN1 and the signal SIN2, and "L" is supplied as the signal SIN3. When the signal SIN1 becomes “H”, the Nch transistor Tr3 is turned on, and the node N1
And the node N2 are electrically connected. On the other hand, when the signal SIN2 becomes “H”, the Pch transistor T
Since r5 is off and the Nch transistor Tr8 is on, the potential of the node N3 becomes "L". Therefore, N
The ch transistor Tr2 is off. That is, the current detection type sense amplifier circuit 11 is separated from the column line BLn. Further, when the signal SIN3 becomes “L”, the Pch transistor Tr1 is turned on,
The voltage Vdd is supplied to the nodes N1 and N2. And
By selecting the Nch transistor Tr4 by the column decoder 7, the potential of the column line BLn is precharged.
The Nch transistor Tr1 functions as a load transistor and a precharge transistor.

【0037】また、ディスチャージ時には、信号SIN
1,SIN2はそのままで、信号SIN3が「H」に切
換えられるので、PchトランジスタTr1がオフにな
る。そして、このまま時間が経過すると、列線BLnの
電位は、列線BLn上のメモリセルのリーク電流によっ
てのみディスチャージされてその電位は下がっていく。
このディスチャージ動作時のメモリセルにおいては、制
御ゲートとソースとが接地されドレインにのみストレス
が印加された状態となっている。このときの列線電位の
変化については、以下に詳述する。
When discharging, the signal SIN
Since the signal SIN3 is switched to "H" while 1 and SIN2 remain unchanged, the Pch transistor Tr1 is turned off. Then, when the time elapses as it is, the potential of the column line BLn is discharged only by the leak current of the memory cell on the column line BLn, and the potential decreases.
In the memory cell at the time of this discharge operation, the control gate and the source are grounded and the stress is applied only to the drain. The change in the column line potential at this time will be described in detail below.

【0038】以下、図3及び図4を参照しながら、ドレ
インストレスベリファイの手順について説明する。図3
はドレインストレスベリファイ時における列線電位の時
間変化を説明する図である。図4は、2段消去方式の消
去シーケンスを示すフローチャートである。
The procedure of the drain stress verify will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining a time change of a column line potential at the time of drain stress verification. FIG. 4 is a flowchart showing an erase sequence of the two-stage erase method.

【0039】まず、ステップST1〜ST3で、上記従
来の方法におけるステップST1〜3と同様の処理を行
なう。その後、ステップST4でドレインストレスベリ
ファイを行なうが、このドレインストレスベリファイの
ステップST4は、ステップST41〜ST43のサブ
ステップに分かれる。
First, in steps ST1 to ST3, the same processing as steps ST1 to ST3 in the conventional method is performed. After that, drain stress verify is performed in step ST4, and this drain stress verify step ST4 is divided into sub-steps of steps ST41 to ST43.

【0040】まず、ステップST41で、選択メモリセ
ルの列線BLnに対してプリチャージを行う。すなわ
ち、信号SIN1を「H」に、信号SIN2を「H」
に、人号SIN3を「L」にすることで、上述の作用に
よって、ノードN1を介して電圧Vddが列線BLnに
供給され、図4に示すように、列線電位が徐々に電圧V
ddのレベルまで上昇する。
First, in step ST41, the column line BLn of the selected memory cell is precharged. That is, the signal SIN1 is set to "H" and the signal SIN2 is set to "H".
In addition, by setting the personal number SIN3 to "L", the voltage Vdd is supplied to the column line BLn via the node N1 by the above-mentioned action, and the column line potential gradually increases to the voltage Vn as shown in FIG.
rise to the level of dd.

【0041】次に、ステップST42で、メモリセルの
列線BLnに対してリーク電流によるディスチャージを
行う。すなわち、信号SIN1を「H」に、信号SIN
2を「H」にしたままで、信号SIN3を「H」にする
ことで、列線BLnへの電圧Vddの供給は断たれる。
したがって、時間が経過すると、列線BLnにチャージ
された電荷が選択メモリセルのリーク電流によってディ
スチャージされ、図4に示すように、列線BLnの電位
は次第に低下してゆく。
Next, in step ST42, the column line BLn of the memory cell is discharged by a leak current. That is, the signal SIN1 is set to "H" and the signal SIN
The supply of the voltage Vdd to the column line BLn is cut off by setting the signal SIN3 to “H” while keeping 2 at “H”.
Therefore, with the passage of time, the charges charged in the column line BLn are discharged by the leak current of the selected memory cell, and the potential of the column line BLn gradually decreases as shown in FIG.

【0042】次に、ステップST43で、ある時間が経
過したときにストローブを立てる。すなわち、列線BL
nの電位の高低はインバータInv1の反転出力SOU
Tによって識別し得る。そこで、十分プリチャージを行
なって列線BLnの電位を電圧Vddにした後、列線B
Lnの電位がインバータInv1の反転レベルに達する
までディスチャージするのに必要な時間tDCWを求め
ておき、プリチャージ後、時間tDCWが経過したとき
にストローブを立てて、出力信号SOUTの高低の判定
を行なうのである。このとき、その列線BLnの電位が
インバータInv1の反転レベル以下に達していなけれ
ば判定OKとなり、制御を終了する。一方、そのときの
列線電位がインバータInv1の反転レベル以下に達し
ていれば、ステップST43における判定結果がNGに
なり、ステップST3に戻って、ステップST41〜4
3の制御を繰り返す。
Next, in step ST43, a strobe is set up when a certain time has elapsed. That is, the column line BL
The level of the potential of n is the inverted output SOU of the inverter Inv1.
It can be identified by T. Therefore, after sufficiently precharging the potential of the column line BLn to the voltage Vdd, the column line Bn
The time tDCW necessary for discharging until the potential of Ln reaches the inversion level of the inverter Inv1 is obtained, and a strobe is set when the time tDCW has elapsed after precharging to determine whether the output signal SOUT is high or low. Of. At this time, if the potential of the column line BLn has not reached the inversion level of the inverter Inv1 or less, the determination is OK, and the control ends. On the other hand, if the column line potential at that time has reached the inversion level of the inverter Inv1 or lower, the determination result in step ST43 becomes NG, the process returns to step ST3, and steps ST41 to ST41-4.
The control of 3 is repeated.

【0043】以上のドレインストレスとドレインストレ
スベリファイとを、段階的に判定がOKとなるまで、つ
まり、時間tDCW以下のディスチャージ時間内でイン
バータInv1の反転レベル以下にならなくなるまで段
階的に繰り返し実施する。この動作によって、ドレイン
ストレス後の列線上のリーク電流を目的とする値に制御
性よく設定することができる。
The above drain stress and drain stress verify are repeatedly carried out step by step until the judgment becomes stepwise OK, that is, until the voltage does not fall below the inversion level of the inverter Inv1 within the discharge time of time tDCW or less. . By this operation, the leak current on the column line after the drain stress can be set to a target value with good controllability.

【0044】一方、従来のものでは、最終的に設定した
い微小リーク電流そのものを検知していたのではなく、
ビット線上のリーク電流の値を過消去状態時から書き換
え保証温度である室温温度でひとまず誤動作(誤読出
し)しないレベルまで抑えておき、その後追加ドレイン
ストレスの時間幅で最終的に高温読出しを考慮した設定
したい微小リーク電流に抑える方法であるが、この時間
幅については、サンプル評価よりおおよその必要時間を
設定し、すべてのビット線に対して同一の時間を設定し
たいたために制御性に問題があった。
On the other hand, in the conventional device, the minute leak current itself to be finally set is not detected, but
The leakage current value on the bit line was suppressed from the over-erased state to the level at which it does not malfunction (erroneous read) at room temperature, which is the guaranteed rewrite temperature, and then the high-temperature read was finally considered with the additional drain stress time width. Although this is a method to suppress the minute leak current to be set, this time width has a problem in controllability because an approximate required time was set based on sample evaluation and the same time was set for all bit lines. It was

【0045】それに対し、本実施形態では、最終的に設
定したい微小リーク電流そのものによってVddまでプリ
チャージされた電位をディスチャージしていき、それぞ
れ状態が異なる各ビット線ごとにインバータInv1の
反転電圧で判定を行なうようにしているので、微小リー
ク電流を所定レベルに制御することが可能となり、各メ
モリセルのしきい値電圧Vtのばらつきを抑制すること
が可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, the potential precharged to Vdd is discharged by the minute leak current itself to be finally set, and the determination is made by the inversion voltage of the inverter Inv1 for each bit line having a different state. Therefore, it becomes possible to control the minute leak current to a predetermined level, and it is possible to suppress variations in the threshold voltage Vt of each memory cell.

【0046】図5は、本実施形態における二段階消去法
のステップST11,13におけるメモリセルのしきい
値電圧の分布状態を示す。図5に示すように、リーク電
流値を精度よく制御することで、消去後のしきい値電圧
のばらつきが、従来の二段階消去法による消去後のしき
い値電圧のばらつき(図9参照)に比べ抑え込まれてい
ることがわかる。
FIG. 5 shows the distribution state of the threshold voltage of the memory cell in steps ST11 and ST13 of the two-step erase method according to this embodiment. As shown in FIG. 5, by accurately controlling the leak current value, the variation in the threshold voltage after erasing causes the variation in the threshold voltage after erasing by the conventional two-step erasing method (see FIG. 9). You can see that it is suppressed compared to.

【0047】したがって、本実施形態では、ドレインス
トレス印加後のノードN1つまり列線上の電位が反転レ
ベルに達するまでの時間tDCWが均一になるようにド
レインストレスを行なうことにより、リーク電流値を微
細な所定レベルに制御する。したがって、従来の不揮発
性メモリを備えたEEPROMのごとく追加ドレインス
トレスを行なう必要がないので、過消去時に各メモリセ
ルのしきい値電圧の値にばらつきが生じてあるメモリセ
ルのしきい値が書込み状態の値に反転してしまうような
不具合は生じない。一方、高温状態でのリーク電流が大
きくならない程度に予めこのリーク電流の所定レベルを
調整しておくことで、半導体記憶装置の使用の際、高温
条件下で読出しが行なわれても、リーク電流に起因する
誤読出しを有効に防止できる。
Therefore, in the present embodiment, the drain current is applied so that the time tDCW until the potential on the node N1, that is, the column line after the drain stress is applied reaches the inversion level is uniform, so that the leak current value is reduced. Control to a predetermined level. Therefore, it is not necessary to perform additional drain stress as in the conventional EEPROM having a non-volatile memory, so that the threshold voltage of a memory cell in which the threshold voltage value of each memory cell varies during overerasure is written. There is no problem that the state value is inverted. On the other hand, by adjusting the predetermined level of the leak current in advance so that the leak current does not increase in the high temperature state, even if the semiconductor memory device is used, even if the read is performed under the high temperature condition, It is possible to effectively prevent erroneous reading due to the error.

【0048】なお、このような段階的な繰り返し動作に
おいて、ドレインストレスの時間をより短く(時間間隔
を細かく)設定することによって、図3に示す列線電位
の変化曲線が反転レベル以下にならなくなるときの反転
レベルからの上昇幅が小さくなるので、列線上のリーク
電流をより均一に目的とする値に制御することが可能と
なる。
In such a stepwise repetitive operation, by setting the drain stress time shorter (the time interval is finer), the change curve of the column line potential shown in FIG. 3 does not fall below the inversion level. Since the rise width from the inversion level at this time becomes small, it becomes possible to control the leak current on the column line more uniformly to a target value.

【0049】また、本実施形態では、従来の二段階消去
方式における追加ドレインストレスが必要なくなって消
去シーケンスが簡略化されるので書き換え動作や検査時
間が短縮できるという効果をも発揮することができる。
In addition, in the present embodiment, the additional drain stress in the conventional two-step erase method is not required and the erase sequence is simplified, so that the rewriting operation and the inspection time can be shortened.

【0050】尚、本実施形態では、列線上のリーク電流
判定回路12と電流検知型センスアンプ11とを組み合
わせた例について説明したが、この列線上のリーク電流
判定回路12は単独の回路として使用でき、あるいは他
方式の回路との組み合わせにも応用できる。また、列線
上のリーク電流判定回路12と電流検知型センスアンプ
11とでPchトランジスタTr1及びインバータIn
v1を共有する構成としたが、必ずしも両者が部材を共
有する構成とする必要はない。ただし、本実施形態のご
とく、PchトランジスタTr1及びインバータInv
1を共有する構成とすることで、半導体記憶装置のコス
トをほとんど増大させることなく、信頼性の高いフラッ
シュメモリを構成することができる利点がある。
In the present embodiment, an example in which the leak current judging circuit 12 on the column line and the current detection type sense amplifier 11 are combined has been described, but the leak current judging circuit 12 on the column line is used as a single circuit. Or, it can be applied to a combination with a circuit of another system. In addition, the leak current determination circuit 12 on the column line and the current detection type sense amplifier 11 form the Pch transistor Tr1 and the inverter In
Although v1 is shared, the two need not necessarily share members. However, as in the present embodiment, the Pch transistor Tr1 and the inverter Inv
The configuration in which 1 is shared has an advantage that a highly reliable flash memory can be configured with almost no increase in the cost of the semiconductor memory device.

【0051】また、センスアンプ切り離し信号を出力
し、列線のプリチャージ・ディスチャージの系を接続す
る役割をもつNchトランジスタTr3は、Pchトラ
ンジスタとしてもCMOS型トランスファーゲートとし
てもよい。
Further, the Nch transistor Tr3 which outputs the sense amplifier disconnection signal and connects the precharge / discharge system of the column line may be a Pch transistor or a CMOS type transfer gate.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1又は2に
よれば、二重ゲートトランジスタで構成され電気的にデ
ータの書込み,消去が可能な不揮発性メモリセルを配置
してなるメモリセルアレイを備え、2段階消去動作を行
なうように構成された半導体記憶装置において、データ
の読出しを行なうためのセンスアンプ回路とは別に、プ
リチャージ後の列線のリーク電流が所定値以下か否かを
判定するためのリーク電流判定回路を配設し、さらに列
線との接続を各回路のいずれかに切換える切換え回路を
設けたので、列線を介してメモリセルのリーク電流を微
小な所定レベルに制御することが可能となり、しきい値
レベルが反転したメモリセルの発生や使用時におけるリ
ーク電流に起因する誤読出しを有効に防止することがで
き、よって、半導体記憶装置の信頼性の向上を図ること
ができる。
As described above, according to the first or second aspect of the present invention, there is provided a memory cell array having a non-volatile memory cell composed of a double gate transistor and capable of electrically writing and erasing data. In a semiconductor memory device having a two-stage erase operation, it is determined whether or not the leak current of the column line after precharge is equal to or less than a predetermined value, separately from the sense amplifier circuit for reading data. A leak current determination circuit is provided for this purpose, and a switching circuit that switches the connection with the column line to any of the circuits is provided, so the leak current of the memory cell is controlled to a minute predetermined level via the column line. Therefore, it is possible to effectively prevent erroneous reading due to generation of a memory cell in which the threshold level is inverted and leakage current during use. It is possible to improve the reliability of the storage device.

【0053】請求項3によれば、半導体記憶装置の駆動
方法として、二段消去動作後に列線にプリチャージして
から一定時間が経過したときの列線の電位が所定電圧以
下に低下しないようにしたので、半導体記憶装置の各メ
モリセルのしきい値電圧を均一化することができるとと
もに、従来の二段階消去方式における追加ドレインスト
レスを不要とすることで、消去シーケンスの簡略化と、
書き換え動作,検査時間の短縮とを図ることができる。
According to a third aspect of the present invention, as a method of driving a semiconductor memory device, the potential of a column line does not drop below a predetermined voltage when a predetermined time has elapsed after precharging the column line after a two-stage erase operation. Therefore, it is possible to equalize the threshold voltage of each memory cell of the semiconductor memory device and to eliminate the additional drain stress in the conventional two-step erase method, thereby simplifying the erase sequence and
Rewriting operation and inspection time can be shortened.

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

【図1】第1の実施形態に係る半導体記憶装置の電気回
路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a semiconductor memory device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に係る半導体記憶装置の電流検
知型センスアンプ回路および列線上のリーク電流判定回
路を組み合わせてなる回路の電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram of a circuit formed by combining a current detection type sense amplifier circuit and a leak current determination circuit on a column line of the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態に係るドレインストレスベリフ
ァイ方法による列線電位の時間変化を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a time change of a column line potential according to the drain stress verify method according to the first embodiment.

【図4】第2の実施形態に係る二段階消去方法のシーケ
ンスを示すフローチャート図である。
FIG. 4 is a flowchart showing a sequence of a two-step erasing method according to the second embodiment.

【図5】第2の実施形態に係る二段階消去方法の各動作
時におけるメモリセルのしきい値電圧の分布状態を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a distribution state of threshold voltages of memory cells during each operation of the two-step erase method according to the second embodiment.

【図6】従来の半導体記憶装置の電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram of a conventional semiconductor memory device.

【図7】従来の二段階消去方法のシーケンスを示すフロ
ーチャート図である。
FIG. 7 is a flowchart showing a sequence of a conventional two-step erasing method.

【図8】従来の過消去,ドレインストレス,過消去ベリ
ファイ及びドレインストレスベリファイ時の選択メモリ
セルに対する電圧印加条件を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing voltage application conditions for a selected memory cell during conventional over-erase, drain stress, over-erase verify, and drain stress verify.

【図9】従来の二段階消去方法の各動作時におけるメモ
リセルしきい値電圧の分布状態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a distribution state of a memory cell threshold voltage at each operation of a conventional two-step erasing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 列デコーダ 8 行デコーダ 9 ソース電位制御回路 10 制御回路 11 センスアンプ回路 12 リーク電流判定回路 15 制御ゲート 16 浮遊ゲート 17 ソース 18 ドレイン MA メモリセルアレイ SW 切換え回路 N ノード Tr トランジスタ M メモリセル BL 列線 WL 行線 CTr トランジスタ 7 column decoder 8 row decoder 9 source potential control circuit 10 control circuit 11 sense amplifier circuit 12 leak current determination circuit 15 control gate 16 floating gate 17 source 18 drain MA memory cell array SW switching circuit N node Tr transistor M memory cell BL column line WL Row line CTr transistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電荷を蓄積するための浮遊ゲート及び制
御ゲートを有する二重ゲートトランジスタで構成され電
気的にデータの書き込み,消去が可能なメモリセルを行
及び列に沿って配置してなるメモリセルアレイと、該メ
モリセルアレイ中の各メモリセルへのデータの書込み,
読みだし,消去等の動作を行なうための周辺回路部と、
上記メモリセルアレイの各列に設けられ各メモリセルの
ドレイン間を接続して上記周辺回路部まで延びる列線
と、上記周辺回路部に配置され、上記各列線のうち上記
周辺回路部に導通される列線を選択するための列デコー
ダと、上記メモリセルアレイの各行に設けられ各メモリ
セルの制御ゲート間を接続して上記周辺回路部まで延び
る行線と、上記周辺回路部に配置され上記各行線のうち
上記周辺回路部に導通される行線を選択するための行デ
コーダと、上記周辺回路部に配置され上記メモリセルの
浮遊ゲートからしきい値電圧がマイナスになるまで電荷
を引き抜いた後所定のしきい値電圧まで戻す2段階消去
動作を行なうよう制御する制御回路とを備えた半導体記
憶装置において、 上記周辺回路部に配置され、上記列線に接続されて上記
メモリセルのデータを高速で読み出すための第1のセン
スアンプ回路と、 上記周辺回路部に配置され、上記2段階消去が行なわれ
たメモリセルの列線におけるリーク電流が所定レベル以
下か否かを判定するための第2のセンスアンプ回路と、 上記周辺回路部に配置され、上記列線を上記第1のセン
スアンプ回路と上記第2のセンスアンプ回路とのいずれ
か一方に接続するよう切り換える切換え回路とを備えて
いることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A memory having memory cells each having a floating gate for accumulating charges and a control gate and capable of electrically writing and erasing data, the memory cells being arranged along a row and a column. A cell array, writing data to each memory cell in the memory cell array,
Peripheral circuit part for performing operations such as reading and erasing,
A column line that is provided in each column of the memory cell array and that connects the drains of the memory cells and that extends to the peripheral circuit section, and a column line that is arranged in the peripheral circuit section and is electrically connected to the peripheral circuit section of the column lines. A column decoder for selecting a column line, a row line provided in each row of the memory cell array and connecting control gates of the memory cells to the peripheral circuit section, and a row line arranged in the peripheral circuit section. A row decoder for selecting a row line that is electrically connected to the peripheral circuit section among the lines, and after extracting charges from the floating gate of the memory cell arranged in the peripheral circuit section until the threshold voltage becomes negative. In a semiconductor memory device having a control circuit for controlling to perform a two-step erase operation for returning to a predetermined threshold voltage, the semiconductor memory device is arranged in the peripheral circuit section and connected to the column line. A first sense amplifier circuit for reading out data in a memory cell at high speed and a memory cell arranged in the peripheral circuit section and subjected to the two-step erasure to determine whether or not a leak current in a column line is below a predetermined level. And a switching circuit arranged in the peripheral circuit section for switching to connect the column line to either the first sense amplifier circuit or the second sense amplifier circuit. A semiconductor memory device comprising:
【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 上記第2のセンスアンプ回路は、電源にドレインが接続
されるプリチャージトランジスタと、該プリチャージト
ランジスタのソースに接続されるインバータとを備えて
おり、 上記第2のセンスアンプ回路が列線の電位を検知する基
準となる所定値は、上記インバータの反転電位であるこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second sense amplifier circuit includes a precharge transistor having a drain connected to a power supply, and an inverter connected to a source of the precharge transistor. The semiconductor memory device is characterized in that the predetermined value serving as a reference for detecting the potential of the column line by the second sense amplifier circuit is the inverted potential of the inverter.
【請求項3】 電荷を蓄積するための浮遊ゲート及び制
御ゲートを有する二重ゲートトランジスタで構成され電
気的にデータの書き込み,消去が可能なメモリセルを行
及び列に沿って配置してなるメモリセルアレイと、該メ
モリセルアレイの各メモリセルへのデータの書込み,読
みだし,消去等の動作を行なうための周辺回路部と、上
記メモリセルアレイの各列に設けられ各メモリセルのド
レイン間を接続して上記周辺回路部まで延びる列線と、
上記周辺回路部に配置され、上記各列線のうち上記周辺
回路部に導通される列線を選択するための列デコーダ
と、上記メモリセルアレイの各行に設けられ各メモリセ
ルの制御ゲート間を接続して上記周辺回路部まで延びる
行線と、上記周辺回路部に配置され、上記各行線のうち
上記周辺回路部に導通される行線を選択するための行デ
コーダとを備えた半導体記憶装置の駆動方法であって、 上記メモリセルアレイ中の任意のメモリセルを選択して
浮遊ゲートから電荷を引き抜くことにより当該メモリセ
ルのしきい値電圧をマイナスになるまで下げる過消去を
行なう第1のステップと、 上記過消去状態にあるメモリセルに上記列線を介して一
定時間の間電源電圧を印加するドレインストレス動作を
行なう第2のステップと、 上記第2のステップを行なった後、上記列線に所定電圧
を印加するプリチャージを行なう第3のステップと、 上記第3のステップを行なった後、上記プリチャージを
停止して上記列線の電位を低下させるディスチャージす
る第4のステップと、 上記第4のステップを開始してから所定時間が経過した
ときに上記列線の電位が所定値以下か否かを判定する第
5のステップとを備え、 上記第5のステップにおいて上記列線の電位が所定値以
下に低下しなくなるまで上記第2〜第5のステップを繰
り返すことを特徴とする半導体記憶装置の駆動方法。
3. A memory in which memory cells, each of which is composed of a double-gate transistor having a floating gate and a control gate for accumulating charges, and which can electrically write and erase data, are arranged along rows and columns. A cell array, a peripheral circuit section for performing operations such as writing, reading, and erasing data to and from each memory cell of the memory cell array, and a drain of each memory cell provided in each column of the memory cell array are connected. A column line extending to the peripheral circuit section,
A column decoder arranged in the peripheral circuit section for selecting a column line that is electrically connected to the peripheral circuit section among the column lines and a control gate of each memory cell provided in each row of the memory cell array are connected to each other. Of the semiconductor memory device including a row line extending to the peripheral circuit section and a row decoder arranged in the peripheral circuit section for selecting a row line that is electrically connected to the peripheral circuit section among the row lines. A first step of performing a method of driving, which is a driving method, in which an arbitrary memory cell in the memory cell array is selected and electric charges are extracted from a floating gate to lower a threshold voltage of the memory cell to a negative value; A second step of performing a drain stress operation of applying a power supply voltage to the memory cell in the over-erased state through the column line for a certain time, and the second step After that, a third step of applying a predetermined voltage to the column line is precharged, and after performing the third step, the precharge is stopped to reduce the potential of the column line. A fourth step; and a fifth step of determining whether or not the potential of the column line is equal to or less than a predetermined value when a predetermined time has elapsed after starting the fourth step, and the fifth step A method for driving a semiconductor memory device, wherein the steps 2 to 5 are repeated until the potential of the column line does not drop below a predetermined value in step.
JP12325196A 1996-05-17 1996-05-17 Semiconductor memory and its driving method Withdrawn JPH09306185A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12325196A JPH09306185A (en) 1996-05-17 1996-05-17 Semiconductor memory and its driving method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12325196A JPH09306185A (en) 1996-05-17 1996-05-17 Semiconductor memory and its driving method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09306185A true JPH09306185A (en) 1997-11-28

Family

ID=14855954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12325196A Withdrawn JPH09306185A (en) 1996-05-17 1996-05-17 Semiconductor memory and its driving method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09306185A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109806A1 (en) * 2003-06-04 2004-12-16 Fujitsu Limited Non-volatile semiconductor memory
JP2006114137A (en) * 2004-10-14 2006-04-27 Toshiba Corp Semiconductor memory device
JP2008525933A (en) * 2004-12-23 2008-07-17 サンディスク コーポレイション NAND type EEPROM with reduced coupling effect between floating gates

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109806A1 (en) * 2003-06-04 2004-12-16 Fujitsu Limited Non-volatile semiconductor memory
JPWO2004109806A1 (en) * 2003-06-04 2006-07-20 富士通株式会社 Nonvolatile semiconductor memory
US7139194B2 (en) 2003-06-04 2006-11-21 Fujitsu Limited Nonvolatile semiconductor memory
JP4532405B2 (en) * 2003-06-04 2010-08-25 富士通セミコンダクター株式会社 Nonvolatile semiconductor memory
JP2006114137A (en) * 2004-10-14 2006-04-27 Toshiba Corp Semiconductor memory device
JP2008525933A (en) * 2004-12-23 2008-07-17 サンディスク コーポレイション NAND type EEPROM with reduced coupling effect between floating gates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100406128B1 (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JP3532725B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP3373632B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3238574B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and erasing method therefor
JP4855773B2 (en) Semiconductor memory device and data read method thereof
US5966332A (en) Floating gate memory cell array allowing cell-by-cell erasure
JPH10255487A (en) Semiconductor memory
JP2000067594A (en) Non-volatile semiconductor memory
CN101383187B (en) Non-volatile semiconductor memory device and method for controlling the same
US7551490B2 (en) Flash memory device and method of reading data from flash memory device
JP4698605B2 (en) Semiconductor device and method for controlling semiconductor device
JP3501916B2 (en) Semiconductor memory device and batch erase verify method thereof
JP2689939B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH0554682A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JP2735498B2 (en) Non-volatile memory
JPH09306185A (en) Semiconductor memory and its driving method
JPH0684400A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3588553B2 (en) Non-volatile semiconductor memory
JP3263636B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3397407B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and erasing method therefor
JP3181478B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2888181B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2843216B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2001093291A (en) Non-volatile semiconductor memory
JP2007012113A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and its pass/fault deciding method

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: 20030805