JPH10125081A - 不揮発性半導体メモリ - Google Patents

不揮発性半導体メモリ

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JPH10125081A
JPH10125081A JP27801596A JP27801596A JPH10125081A JP H10125081 A JPH10125081 A JP H10125081A JP 27801596 A JP27801596 A JP 27801596A JP 27801596 A JP27801596 A JP 27801596A JP H10125081 A JPH10125081 A JP H10125081A
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data
memory cell
erase
block
erasing
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JP27801596A
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Tadashi Miyagawa
正 宮川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各ブロックの消去特性(しきい値分布)を同
じにする。 【解決手段】 消去回路12は、メモリセルアレイ11
のブロックBLK(0)〜BLK(n)ごとに設けられ
る。消去用デコ−ダ13は、ブロック単位の消去では、
1つの消去回路12を選択し、全ブロックの消去では、
全ての消去回路12を選択する。コンパレ−タ21は、
各ブロックから読み出されたデ−タと実際の消去デ−タ
を比較し、デ−タの消去が行われたか否かを判断する。
各消去回路12は、消去動作実行前に第1状態を保持す
る記憶部を有する。この記憶部は、当該ブロックの全メ
モリセルのデ−タの消去が行われると第2状態に変化す
る。第2状態の記憶部を有する消去回路12は、消去用
デコ−ダ13により選択されても、メモリセルアレイ1
1のブロックに消去電圧を供給しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブロック(又はセ
クタ)単位でメモリセルのデ−タの消去を行うことがで
きる不揮発性半導体メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、フラッシュEEPROM
は、メモリセルアレイ(4メガ、16メガビットなど)
を構成する全メモリセルのデ−タを一括して消去できる
ほか、メモリセルアレイを各ブロック(16キロ、32
キロ、64キロなど)に分けてブロックごとにメモリセ
ルのデ−タを消去できるように構成されている。
【0003】このようなメモリでは、メモリセルアレイ
のブロックごとに消去回路が設けられている。ここで、
メモリセルアレイを構成する全メモリセルのデ−タを一
括して消去する場合、各消去回路の特性のバラツキや、
配線抵抗による消去電圧の低下などにより、図11に示
すように、各ブロックの消去特性(メモリセルのしきい
値分布)が異なってしまう。
【0004】このため、例えば、全てのメモリセルのし
きい値Vthを所定値以下に設定しようとすると、消去
され易いブロックのメモリセルは、過消去状態になり、
その後のデ−タ書き込み動作などに悪影響を与える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
ブロック(又はセクタ)単位でメモリセルのデ−タの消
去を行うことができる不揮発性半導体メモリにおいて、
全メモリセルのデ−タを一括して消去する場合、各ブロ
ックのメモリセルのしきい値分布が異なってしまうた
め、過消去状態のメモリセルを有するブロックが生じる
欠点がある。
【0006】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、ブロック(又はセクタ)単位でメ
モリセルのデ−タの消去を行うことができる不揮発性半
導体メモリにおいて、全メモリセルのデ−タを一括して
消去しても、各ブロックのメモリセルのしきい値分布が
同じになるような不揮発性半導体メモリを提供すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の不揮発性半導体メモリは、複数のブロック
に分けられたメモリセルアレイと、前記メモリセルアレ
イの1つのブロックに1つずつ設けられ、前記メモリセ
ルアレイのブロックのメモリセルのデ−タの消去を実行
する複数の消去回路と、ブロック単位でメモリセルのデ
−タの消去を行う場合に、前記複数の消去回路のうちの
1つを選択し、全てのブロックにおいてメモリセルのデ
−タの消去を行う場合に、前記複数の消去回路の全てを
選択する消去用デコ−ダと、少なくともデ−タの消去が
実行されたブロックのメモリセルのデ−タを読み出し、
デ−タの消去が行われたか否かを検証するベリファイ手
段とを有し、前記複数の消去回路の各々は、デ−タの消
去を実行する前に、第1状態を保持する記憶部を有し、
前記記憶部は、当該記憶部を含む消去回路が受け持つブ
ロックの全てのメモリセルのデ−タの消去が行われた場
合に、前記第1状態から第2状態に変化し、前記第1状
態の記憶部を有する消去回路は、前記消去用デコ−ダに
より選択されると、前記メモリセルアレイのブロックに
消去電圧を供給して、デ−タの消去を実行し、前記第2
状態の記憶部を有する消去回路は、前記消去用デコ−ダ
により選択されても、前記メモリセルアレイのブロック
に消去電圧を供給せず、デ−タの消去を実行しない。
【0008】前記ベリファイ手段は、前記メモリセルア
レイの各々のブロックのメモリセルのデ−タを順次読み
出し、デ−タの消去が行われていないメモリセルが存在
した時点で、そのメモリセルを有するブロックをNGと
し、全てのメモリセルのデ−タの消去が行われているブ
ロックをOKとし、前記ベリファイ手段が全てのブロッ
クがOKと判断した場合、消去動作が終了し、前記ベリ
ファイ手段が少なくとも1つのブロックがNGと判断し
た場合、再度、デ−タの消去が実行される。
【0009】前記ベリファイ手段が少なくとも1つのブ
ロックがNGと判断した場合において、デ−タの消去の
回数が所定回数に達しているときは、再度、デ−タの消
去を実行することなく、消去動作を終了させる。
【0010】前記メモリセルアレイは、当該メモリセル
アレイのワ−ド線に平行な方向に複数に区切られること
により、複数のブロックに分けられる。また、前記メモ
リセルアレイは、当該メモリセルアレイのビット線又は
ソ−ス線に平行な方向に複数に区切られることにより、
複数のブロックに分けられてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の不揮発性半導体メモリについて詳細に説明する。図
1は、本発明の第1実施の形態に関わる不揮発性半導体
メモリを示すものである。
【0012】メモリセルアレイ11は、n個のブロック
BLK(0)〜BLK(n)に分割されている。各ブロ
ックBLK(0)〜BLK(n)には、それぞれ1つの
消去回路12が設けられている。各消去回路12は、メ
モリセルアレイ11のワ−ド線の一端側に配置されてい
る。メモリセルアレイ11は、各消去回路12とロウデ
コ−ダ15により挟まれている。
【0013】消去用デコ−ダ13は、ブロック消去を行
う際には消去アドレス信号EA0〜EAnに基づいてn
個の消去回路12のうちの1つを選択すると共に、全体
消去を行う際には全ての消去回路12を選択する。
【0014】アドレスレジスタ14には、メモリの外部
からアドレス信号A0〜Anが入力されている。アドレ
ス信号A0〜Anの一部は、ロウデコ−ダ15に入力さ
れ、アドレス信号A0〜Anの他の一部は、カラムデコ
−ダ16に入力される。
【0015】ロウデコ−ダ15は、アドレス信号A0〜
Anの一部をデコ−ドし、メモリセルアレイの11の所
定のロウ(ワ−ド線)を選択する。また、カラムデコ−
ダ16は、アドレス信号A0〜Anの他の一部をデコ−
ドし、メモリセルアレイの11の所定のカラム(ビット
線)を選択するための選択信号を出力する。
【0016】セレクタ17は、カラムデコ−ダ16から
出力される選択信号に基づいて、メモリセルアレイの1
1の所定のカラム(ビット線)を選択する。セレクタ1
7は、メモリセルアレイ11のビット線又はソ−ス線の
一端側に配置されている。
【0017】メモリ外部からのデ−タDATAは、入出
力バッファ18及び書込回路19を経由してセレクタ1
7に入力される。従って、このデ−タDATAは、メモ
リセルアレイ11の所定のメモリセルに書き込まれる。
また、メモリセルアレイ11からのデ−タは、センスア
ンプ20及び入出力バッファ18を経由して、メモリ外
部に出力される。
【0018】また、メモリセルアレイ11からのデ−タ
は、センスアンプ20を経由してコンパレ−タ21に入
力される。コンパレ−タ21は、ベリファイモ−ド時に
活性化される。即ち、コンパレ−タ21は、ベリファイ
モ−ド時に、メモリセルアレイ11の各メモリセルのデ
−タが完全に消去されたか否かを確認し、その結果を消
去回路12及び制御回路22に与える。
【0019】各消去回路12は、消去OKか又はNGか
を示すフラグを記憶する記憶回路を備えており、コンパ
レ−タ21の出力BLOCK−OKに基づいて、当該フ
ラグを“1”又は“0”に設定する。消去用デコ−ダ1
3は、制御信号ECに基づいて、全ての消去回路を動作
させるか又は消去アドレス信号により選択される消去回
路のみを動作させるかを決定する。
【0020】アドレスカウンタ23は、制御回路22の
制御の下、アドレスレジスタ14に内部アドレス信号を
供給すると共に、現在の内部アドレスを制御回路22に
報告する。アドレスカンタ23は、ベリファイモ−ド時
に、各メモリセルのデ−タを順次読み出す際に使用され
る。
【0021】図2及び図3は、メモリセルアレイを構成
するメモリセルを示している。図2のメモリセルMは、
3層多結晶シリコンを使用したフラッシュメモリを構成
している。このメモリセルMは、デ−タ消去用の消去ゲ
−トを有している点に特徴がある。
【0022】メモリセルMのデ−タの書き込みは、例え
ば、コントロ−ルゲ−トに12V、ドレインに8V、ソ
−スに0Vを印加し、ホットエレクトロンを発生させ、
このホットエレクトロンをフロ−ティングゲ−ト中に注
入することにより行われる。また、メモリセルMのデ−
タの消去は、例えば、コントロ−ルゲ−トに0V、消去
ゲ−トに20Vを印加し、フロ−ティングゲ−トと消去
ゲ−トの間でファウラ−ノルトハイムのトンネル電流を
流して、フロ−ティングゲ−ト中の電子を消去ゲ−トへ
引き抜くことにより行われる。
【0023】図3のメモリセルMは、2層多結晶シリコ
ンを使用したフラッシュメモリを構成している。図3の
メモリセルは、図2のメモリセルと比べると、消去ゲ−
トを有していない点で相違する。なお、図3において、
B0〜B2は、ビット線、S0〜S2は、ソ−ス線であ
る。
【0024】メモリセルMのデ−タの書き込みは、図2
のメモリセルの場合と同様にホットエレクトロンを発生
させる方法や、コントロ−ルゲ−トに書き込み用の高電
圧を与えて基板からフロ−ティングゲ−トへ電子を注入
する方法などにより行われる。また、メモリセルMのデ
−タの消去は、ファウラ−ノルトハイムのトンネル効果
を利用して、フロ−ティングゲ−ト中の電子をソ−スや
基板へ引き抜く方法により行われる。
【0025】図4は、図1の不揮発性半導体メモリのコ
ンパレ−タの構成の一例を示すものである。センスアン
プの出力は、インバ−タ24を経由してクロックドイン
バ−タに入力される。クロックドインバ−タは、互いに
直列接続されたPチャネルMOSトランジスタP1,P
2及びNチャネルMOSトランジスタN1,N2から構
成されている。即ち、センスアンプの出力は、インバ−
タ24を経由してMOSトランジスタP1,N1のゲ−
トに入力されている。
【0026】センスアンプの出力は、メモリセルのデ−
タが完全に消去されている場合には、“H”レベルとな
る。ベリファイモ−ド時にコンパレ−タを活性化させる
ための制御信号ERA−COMPは、MOSトランジス
タN2のゲ−トに入力されると共に、インバ−タ25を
経由してMOSトランジスタP2のゲ−トに入力され
る。即ち、ベリファイモ−ド時、制御信号ERA−CO
MPは、“H”レベルとなる。
【0027】クロックドインバ−タの出力は、NAND
回路26に入力されている。また、NAND回路26に
は、ベリファイ制御信号VERIFYが入力されてい
る。ベリファイ制御信号VERIFYは、各メモリセル
のデ−タのベリファイ時に“H”レベルとなる。
【0028】NAND回路26の出力は、インバ−タ2
7を経由してNAND回路28に入力されている。ま
た、NAND回路28には、最終アドレス信号ADD−
ENDが入力されている。最終アドレス信号ADD−E
NDは、ベリファイモ−ド時に、アドレスカウンタから
出力されるアドレスが最終アドレスになったときに
“H”レベルとなる。
【0029】NAND回路28の出力は、インバ−タ2
9を経由すると、所定のブロックの全メモリセルのデ−
タが完全に消去されたか否かを示す制御信号BLOCK
−OKとなる。所定のブロックの全メモリセルのデ−タ
が完全に消去されている場合、制御信号BLOCK−O
Kは、“H”レベルとなる。
【0030】NAND回路26の出力は、インバ−タ2
7,30を経由すると、所定のメモリセルのデ−タが完
全に消去されたか否かを示す制御信号COMP−NGと
なる。所定のメモリセルのデ−タの消去が不完全な場
合、制御信号COMP−NGは、“H”レベルとなる。
【0031】図5は、図1の不揮発性半導体メモリの消
去用デコ−ダ及び消去回路の構成の一例を示すものであ
る。まず、消去用デコ−ダ13の構成について説明す
る。
【0032】消去用デコ−ダ13は、各消去回路12に
対応して設けられるAND回路31及びNOR回路32
から構成されている。AND回路31には、それぞれ異
なるアドレス信号が入力されるため、所定の1つのAN
D回路31の出力のみが“H”レベルになる。
【0033】制御信号ECが“L”レベルの場合、所定
の1つのAND回路31の出力(“H”レベル)が入力
されるNOR回路32の出力のみが“L”レベルとな
り、他のNOR回路32の出力は、“H”レベルとな
る。つまり、“L”レベルの信号が入力される消去回路
のみが消去用の高電圧VSWを出力し、所定のブロック
内のメモリセルに高電圧VSWが印加される。
【0034】一方、制御信号ECが“H”レベルの場合
には、アドレス信号EA0〜EAnの値にかかわらず、
全てのNOR回路32の出力が“L”レベルとなる。つ
まり、全ての消去回路が消去用の高電圧VSWを出力す
るため、メモリセルアレイの全てのブロック内のメモリ
セルに高電圧VSWが印加される。
【0035】次に、消去回路12の構成について説明す
る。消去用デコ−ダ13の出力は、NOR回路33,3
8に入力されている。また、コンパレ−タの出力BLO
CK−OKは、インバ−タ37を経由してNOR回路3
8に入力されている。
【0036】NOR回路38の出力は、フリップフロッ
プ回路のリセット入力となっている。即ち、NOR回路
38の出力は、NOR回路39に入力されている。ま
た、自動消去モ−ド時(ベリファイを含む)に“H”レ
ベルとなる制御信号AUTO−ERASEは、インバ−
タ41を経由してフリップフロップ回路のセット入力と
なっている。即ち、制御信号AUTO−ERASEは、
インバ−タ41を経由してNOR回路40に入力されて
いる。
【0037】つまり、自動消去モ−ド時、フリップフロ
ップ回路の出力ERASE−OKは、当初“L”レベル
であり、ブロック内のメモリセルに消去電圧を与えられ
る状態にあるが、コンパレ−タの出力BLOCK−OK
が“H”レベルになると、フリップフロップ回路の出力
ERASE−OKは“H”レベルとなり、消去電圧の供
給は遮断される。
【0038】また、この後、コンパレ−タの出力BLO
CK−OKが“L”レベルになっても、フリップフロッ
プ回路は、“H”レベルを出力し続ける。つまり、コン
パレ−タの出力BLOCK−OK(“H”レベル)が入
力された消去回路は、その後、当該消去回路に割り当て
られたブロック内のメモリセルのデ−タの消去を行わな
い。
【0039】制御信号AUTO−ERASEが“L”レ
ベルになると、フリップフロップ回路の出力ERASE
−OKは“L”レベルとなる。NOR回路33には、消
去用デコ−ダ13の出力とフリップフロップ回路の出力
ERASE−OKが入力されている。NOR回路33の
出力は、インバ−タ34を経由して、NチャネルMOS
トランジスタN3,N5のゲ−トにそれぞれ入力されて
いる。
【0040】また、NOR回路33の出力は、インバ−
タ34,35を経由してNチャネルMOSトランジスタ
N4のゲ−トに入力されると共に、インバ−タ34及び
遅延回路36を経由してNチャネルMOSトランジスタ
N6のゲ−トに入力されている。
【0041】PチャネルMOSトランジスタP3とNチ
ャネルMOSトランジスタN3は、互いに直列接続さ
れ、PチャネルMOSトランジスタP4とNチャネルM
OSトランジスタN4は、互いに直列接続されている。
【0042】MOSトランジスタP3のゲ−トは、MO
SトランジスタP4,N4のドレインに接続され、MO
SトランジスタP4のゲ−トは、MOSトランジスタP
3,N3のドレインに接続されている。PチャネルMO
SトランジスタP5のゲ−トも、MOSトランジスタP
3,N3のドレインに接続されている。
【0043】MOSトランジスタP5,N5,N6のド
レインは、所定のブロックBLK(i)内の全メモリセ
ルのソ−ス(又は消去ゲ−ト)に接続されている。次
に、上述の第1実施の形態に関わる不揮発性半導体記憶
装置の動作について説明する。
【0044】図6は、上述の不揮発性半導体記憶装置の
動作を示すフロ−チャ−トである。また、図7は、上述
の不揮発性半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャ
−トである。
【0045】まず、自動消去モ−ドになると、制御回路
22は、制御信号AUTO−ERASEを“H”レベル
にする。この後、制御信号ECが“H”レベルとなり、
消去用デコ−ダ13は、全ての消去回路12を選択す
る。その結果、メモリセルアレイ11の全ブロックBL
K(0)〜BLK(n)について、メモリセルのデ−タ
の消去が実行される(ステップST1)。
【0046】次に、メモリセルのデ−タが消去されたか
否かを検証するベリファイが実行される(ステップST
3〜ST8)。即ち、まず、最初のブロックBLK
(0)が選択され、アドレスカウンタ22からのアドレ
ス信号の供給により、ブロックBLK(0)のメモリセ
ルのデ−タが読み出される。読み出されたデ−タは、実
際の消去デ−タと比較され、両者が一致している場合に
は、当該メモリセルのデ−タの消去がOKと判断され、
また、両者が一致していない場合には、当該メモリセル
のデ−タの消去がNGと判断される。
【0047】メモリセルのデ−タの消去がOKの場合に
は、次のアドレスが供給され、次のメモリセルのデ−タ
の消去がOKか又はNGかが判断される。そして、ブロ
ックBLK(0)の全メモリセルのデ−タの消去がOK
の場合には、当該ブロックBLK(0)について、ブロ
ック消去OKと判断される。即ち、コンパレ−タ21の
出力BLOCK−OKが“H”レベルとなり、当該ブロ
ックBLK(0)の消去回路12の記憶部(フリップフ
ロップ回路)の状態が変化する。
【0048】従って、ブロックBLK(0)の消去回路
12では、記憶部(フリップフロップ回路)の出力ER
ASE−OKが“H”レベルとなり、この後、このブロ
ックBLK(0)のメモリセルについては、デ−タの消
去が行われない。
【0049】一方、メモリセルのデ−タの消去がNGの
場合には、その時点で、ブロックBLK(0)のブロッ
ク消去NGと判断される。即ち、コンパレ−タ21の出
力BLOCK−OKは“L”レベルであり、当該ブロッ
クBLK(0)の消去回路12の記憶部(フリップフロ
ップ回路)の状態も変化しない。
【0050】また、ブロック消去NGであることを示す
信号COMP−NGが“H”レベルとなり、制御回路2
2は、信号NG−FGを“H”レベルにする。ブロック
BLK(0)についてベリファイが終了した後、このブ
ロックBLK(0)が最終ブロックであるか否かが判断
される(ステップST9)。
【0051】ブロックBLK(0)が最終ブロックでな
い場合には、次のブロックBLK(1)が選択され、ブ
ロックBLK(1)のメモリセルについて上述のベリフ
ァイが実行される(ステップST10)。
【0052】一方、最終ブロックBLK(n)のベリフ
ァイが終了すると、全てのブロックBLK(0)〜BL
K(n)について、ブロック消去OKか否かが判断され
る(ステップST11)。
【0053】そして、全てのブロックBLK(0)〜B
LK(n)について、ブロック消去OKの場合には、制
御信号AUTO−ERASEが“L”レベルとなり、自
動消去モ−ドが終了する。この時、全ての消去回路12
の記憶部(フリップフロップ回路)の状態がリセットさ
れる。
【0054】また、少なくとも1つのブロックBLKが
ブロック消去NGである場合(NG−FG=“H”)に
は、消去回数Cが所定回数N(例えば3000回)に達
しているか否かが判断される(ステップST12)。
【0055】消去回数Cが所定回数Nに達しているとき
は、消去不良と判断される。また、消去回数Cが所定回
数Nに達していないときは、再消去が実行される(ステ
ップST13)。この時、ブロック消去OKのブロック
については消去を行わず、ブロック消去NGのブロック
についてのみ消去を行なう。これにより、所定のブロッ
クでのメモリセルのデ−タの過消去が解消される。
【0056】図8は、本発明の第2実施の形態に関わる
不揮発性半導体メモリを示すものである。本実施の形態
に関わる不揮発性半導体メモリは、メモリセルアレイ1
1をワ−ド線に平行となる方向に複数に区切って複数の
ブロックとするのではなく、メモリセルアレイ11をビ
ット線又はソ−ス線に平行となる方向に複数に区切って
複数のブロックとする点において、上述の第1実施の形
態の不揮発性半導体メモリと相違している。
【0057】メモリセルアレイ11は、n個のブロック
BLK(0)〜BLK(n)に分割されている。各ブロ
ックBLK(0)〜BLK(n)には、それぞれ1つの
消去回路12が設けられている。各消去回路12は、メ
モリセルアレイ11のビット線又はソ−ス線の一端側に
配置されている。
【0058】消去用デコ−ダ13は、ブロック消去を行
う際には消去アドレス信号EA0〜EAnに基づいてn
個の消去回路12のうちの1つを選択すると共に、全体
消去を行う際には全ての消去回路12を選択する。
【0059】アドレスレジスタ14には、メモリの外部
からアドレス信号A0〜Anが入力されている。アドレ
ス信号A0〜Anの一部は、ロウデコ−ダ15に入力さ
れ、アドレス信号A0〜Anの他の一部は、カラムデコ
−ダ16に入力される。
【0060】ロウデコ−ダ15は、アドレス信号A0〜
Anの一部をデコ−ドし、メモリセルアレイの11の所
定のロウ(ワ−ド線)を選択する。また、カラムデコ−
ダ16は、アドレス信号A0〜Anの他の一部をデコ−
ドし、メモリセルアレイの11の所定のカラム(ビット
線)を選択するための選択信号を出力する。
【0061】セレクタ17は、カラムデコ−ダ16から
出力される選択信号に基づいて、メモリセルアレイの1
1の所定のカラム(ビット線)を選択する。セレクタ1
7は、メモリセルアレイ11のビット線又はソ−ス線の
他端側に配置されている。即ち、メモリセルアレイ11
は、各消去回路12とセレクタ17に挟まれている。
【0062】メモリ外部からのデ−タDATAは、入出
力バッファ18及び書込回路19を経由してセレクタ1
7に入力される。従って、このデ−タDATAは、メモ
リセルアレイ11の所定のメモリセルに書き込まれる。
また、メモリセルアレイ11からのデ−タは、センスア
ンプ20及び入出力バッファ18を経由して、メモリ外
部に出力される。
【0063】また、メモリセルアレイ11からのデ−タ
は、センスアンプ20を経由してコンパレ−タ21に入
力される。コンパレ−タ21は、ベリファイモ−ド時に
活性化される。即ち、コンパレ−タ21は、ベリファイ
モ−ド時に、メモリセルアレイ11の各メモリセルのデ
−タが完全に消去されたか否かを確認し、その結果を消
去回路12及び制御回路22に与える。
【0064】各消去回路12は、消去OKか又はNGか
を示すフラグを記憶する記憶回路を備えており、コンパ
レ−タ21の出力BLOCK−OKに基づいて、当該フ
ラグを“1”又は“0”に設定する。消去用デコ−ダ1
3は、制御信号ECに基づいて、全ての消去回路を動作
させるか又は消去アドレス信号により選択される消去回
路のみを動作させるかを決定する。
【0065】アドレスカウンタ23は、制御回路22の
制御の下、アドレスレジスタ14に内部アドレス信号を
供給すると共に、現在の内部アドレスを制御回路22に
報告する。アドレスカンタ23は、ベリファイモ−ド時
に、各メモリセルのデ−タを順次読み出す際に使用され
る。
【0066】図9及び図10は、メモリセルアレイを構
成するメモリセルを示している。図9のメモリセルM
は、3層多結晶シリコンを使用したフラッシュメモリを
構成している。このメモリセルMは、デ−タ消去用の消
去ゲ−トを有している点に特徴がある。
【0067】メモリセルMのデ−タの書き込みは、例え
ば、コントロ−ルゲ−トに12V、ドレインに8V、ソ
−スに0Vを印加し、ホットエレクトロンを発生させ、
このホットエレクトロンをフロ−ティングゲ−ト中に注
入することにより行われる。また、メモリセルMのデ−
タの消去は、例えば、コントロ−ルゲ−トに0V、消去
ゲ−トに20Vを印加し、フロ−ティングゲ−トと消去
ゲ−トの間でファウラ−ノルトハイムのトンネル電流を
流して、フロ−ティングゲ−ト中の電子を消去ゲ−トへ
引き抜くことにより行われる。
【0068】図10のメモリセルMは、2層多結晶シリ
コンを使用したフラッシュメモリを構成している。図1
0のメモリセルは、図9のメモリセルと比べると、消去
ゲ−トを有していない点で相違する。なお、図10にお
いて、B0〜B2は、ビット線、S0〜S2は、ソ−ス
線である。
【0069】メモリセルMのデ−タの書き込みは、図9
のメモリセルの場合と同様にホットエレクトロンを発生
させる方法や、コントロ−ルゲ−トに書き込み用の高電
圧を与えて基板からフロ−ティングゲ−トへ電子を注入
する方法などにより行われる。また、メモリセルMのデ
−タの消去は、ファウラ−ノルトハイムのトンネル効果
を利用して、フロ−ティングゲ−ト中の電子をソ−スや
基板へ引き抜く方法により行われる。
【0070】上記第2実施の形態に関わる不揮発性半導
体メモリにおいて、コンパレ−タ21は、図4に示すよ
うな構成のものを用いることができ、消去回路12は、
図5に示すような構成のものを用いることができる。
【0071】次に、上述の第2実施の形態に関わる不揮
発性半導体記憶装置の動作について説明する。本実施の
形態においても、図6のフロ−チャ−ト及び図7のタイ
ミングチャ−トをそのまま適用される。
【0072】まず、自動消去モ−ドになると、制御回路
22は、制御信号AUTO−ERASEを“H”レベル
にする。この後、制御信号ECが“H”レベルとなり、
消去用デコ−ダ13は、全ての消去回路12を選択す
る。その結果、メモリセルアレイ11の全ブロックBL
K(0)〜BLK(n)について、メモリセルのデ−タ
の消去が実行される(ステップST1)。
【0073】次に、メモリセルのデ−タが消去されたか
否かを検証するベリファイが実行される(ステップST
3〜ST8)。即ち、まず、最初のブロックBLK
(0)が選択され、アドレスカウンタ22からのアドレ
ス信号の供給により、ブロックBLK(0)のメモリセ
ルのデ−タが読み出される。読み出されたデ−タは、実
際の消去デ−タと比較され、両者が一致している場合に
は、当該メモリセルのデ−タの消去がOKと判断され、
また、両者が一致していない場合には、当該メモリセル
のデ−タの消去がNGと判断される。
【0074】メモリセルのデ−タの消去がOKの場合に
は、次のアドレスが供給され、次のメモリセルのデ−タ
の消去がOKか又はNGかが判断される。そして、ブロ
ックBLK(0)の全メモリセルのデ−タの消去がOK
の場合には、当該ブロックBLK(0)について、ブロ
ック消去OKと判断される。即ち、コンパレ−タ21の
出力BLOCK−OKが“H”レベルとなり、当該ブロ
ックBLK(0)の消去回路12の記憶部(フリップフ
ロップ回路)の状態が変化する。
【0075】従って、ブロックBLK(0)の消去回路
12では、記憶部(フリップフロップ回路)の出力ER
ASE−OKが“H”レベルとなり、この後、このブロ
ックBLK(0)のメモリセルについては、デ−タの消
去が行われない。
【0076】一方、メモリセルのデ−タの消去がNGの
場合には、その時点で、ブロックBLK(0)のブロッ
ク消去NGと判断される。即ち、コンパレ−タ21の出
力BLOCK−OKは“L”レベルであり、当該ブロッ
クBLK(0)の消去回路12の記憶部(フリップフロ
ップ回路)の状態も変化しない。
【0077】また、ブロック消去NGであることを示す
信号COMP−NGが“H”レベルとなり、制御回路2
2は、信号NG−FGを“H”レベルにする。ブロック
BLK(0)についてベリファイが終了した後、このブ
ロックBLK(0)が最終ブロックであるか否かが判断
される(ステップST9)。
【0078】ブロックBLK(0)が最終ブロックでな
い場合には、次のブロックBLK(1)が選択され、ブ
ロックBLK(1)のメモリセルについて上述のベリフ
ァイが実行される(ステップST10)。
【0079】一方、最終ブロックBLK(n)のベリフ
ァイが終了すると、全てのブロックBLK(0)〜BL
K(n)について、ブロック消去OKか否かが判断され
る(ステップST11)。
【0080】そして、全てのブロックBLK(0)〜B
LK(n)について、ブロック消去OKの場合には、制
御信号AUTO−ERASEが“L”レベルとなり、自
動消去モ−ドが終了する。この時、全ての消去回路12
の記憶部(フリップフロップ回路)の状態がリセットさ
れる。
【0081】また、少なくとも1つのブロックBLKが
ブロック消去NGである場合(NG−FG=“H”)に
は、消去回数Cが所定回数N(例えば3000回)に達
しているか否かが判断される(ステップST12)。
【0082】消去回数Cが所定回数Nに達しているとき
は、消去不良と判断される。また、消去回数Cが所定回
数Nに達していないときは、再消去が実行される(ステ
ップST13)。この時、ブロック消去OKのブロック
については消去を行わず、ブロック消去NGのブロック
についてのみ消去を行なう。これにより、所定のブロッ
クでのメモリセルのデ−タの過消去が解消されることに
なる。
【0083】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の不揮発
性半導体メモリによれば、次のような効果を奏する。ブ
ロック(又はセクタ)単位でメモリセルのデ−タの消去
を行うことができる不揮発性半導体メモリにおいて、全
メモリセルのデ−タを一括して消去する場合、全メモリ
セルのデ−タの消去が完了したブロックではその後の再
消去を行わず、デ−タの消去が完了していないメモリセ
ルを有するブロックにおいてのみ再消去を行うようにし
ている。
【0084】これにより、全ブロックにおいてメモリセ
ルのしきい値Vthを所定値以下にしようとする場合、
デ−タの消去を行い易いメモリセルを有するブロックに
おいて過消去が回避されると共に、図12に示すよう
に、全てのブロックにおいてメモリセルのしきい値分布
をほぼ同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に関わる不揮発性半導
体メモリを示すブロック図。
【図2】図1のメモリセルアレイ11のメモリセルの構
成の一例を示す図。
【図3】図1のメモリセルアレイ11のメモリセルの構
成の一例を示す図。
【図4】図1のコンパレ−タ21の構成の一例を示す回
路図。
【図5】図1の消去回路12の構成の一例を示す回路
図。
【図6】図1のメモリの動作を示す流れ図。
【図7】図1のメモリの動作を示すタイミング図。
【図8】本発明の第2実施の形態に関わる不揮発性半導
体メモリを示すブロック図。
【図9】図8のメモリセルアレイ11のメモリセルの構
成の一例を示す図。
【図10】図8のメモリセルアレイ11のメモリセルの
構成の一例を示す図。
【図11】消去動作終了後の各ブロックのメモリセルの
しきい値分布を示す図。
【図12】消去動作終了後の各ブロックのメモリセルの
しきい値分布を示す図。
【符号の説明】
11 :メモリセルアレイ、 12 :消去回路、 13 :消去用デコ−ダ、 14 :アドレスレジスタ、 15 :ロウデコ−ダ、 16 :カラムデコ−ダ、 17 :セレクタ、 18 :入出力バッファ、 19 :書込回路、 20 :センスアンプ、 21 :コンパレ−タ、 22 :制御回路、 23 :アドレスカウンタ、 24,25,27,29,30,34,35,37,4
1 :インバ−タ、 26,28 :NAND回路、 31 :AND回路、 32,33,38〜40 :NOR回路、 36 :遅延回路、 P1〜P5 :PチャネルMOSトランジ
スタ、 N1〜N6 :NチャネルMOSトランジ
スタ、 BLK(0)〜BLK(n) :メモリセルアレイのブ
ロック、 M :メモリセル、 B0〜B2 :ビット線、 S0〜S2 :ソ−ス線。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のブロックに分けられたメモリセル
    アレイと、前記メモリセルアレイの1つのブロックに1
    つずつ設けられ、前記メモリセルアレイのブロックのメ
    モリセルのデ−タの消去を実行する複数の消去回路と、
    ブロック単位でメモリセルのデ−タの消去を行う場合
    に、前記複数の消去回路のうちの1つを選択し、全ての
    ブロックにおいてメモリセルのデ−タの消去を行う場合
    に、前記複数の消去回路の全てを選択する消去用デコ−
    ダと、少なくともデ−タの消去が実行されたブロックの
    メモリセルのデ−タを読み出し、デ−タの消去が行われ
    たか否かを検証するベリファイ手段とを有する不揮発性
    半導体メモリにおいて、 前記複数の消去回路の各々は、デ−タの消去を実行する
    前に、第1状態を保持する記憶部を有し、前記記憶部
    は、当該記憶部を含む消去回路が受け持つブロックの全
    てのメモリセルのデ−タの消去が行われた場合に、前記
    第1状態から第2状態に変化し、 前記第1状態の記憶部を有する消去回路は、前記消去用
    デコ−ダにより選択されると、前記メモリセルアレイの
    ブロックに消去電圧を供給して、デ−タの消去を実行
    し、 前記第2状態の記憶部を有する消去回路は、前記消去用
    デコ−ダにより選択されても、前記メモリセルアレイの
    ブロックに消去電圧を供給せず、デ−タの消去を実行し
    ないことを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 前記ベリファイ手段は、前記メモリセル
    アレイの各々のブロックのメモリセルのデ−タを順次読
    み出し、デ−タの消去が行われていないメモリセルが存
    在した時点で、そのメモリセルを有するブロックをNG
    とし、全てのメモリセルのデ−タの消去が行われている
    ブロックをOKとし、 前記ベリファイ手段が全てのブロックがOKと判断した
    場合、消去動作が終了し、前記ベリファイ手段が少なく
    とも1つのブロックがNGと判断した場合、再度、デ−
    タの消去が実行されることを特徴とする請求項1記載の
    不揮発性半導体メモリ。
  3. 【請求項3】 前記ベリファイ手段が少なくとも1つの
    ブロックがNGと判断した場合において、デ−タの消去
    の回数が所定回数に達しているときは、再度、デ−タの
    消去を実行することなく、消去動作を終了させることを
    特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体メモリ。
  4. 【請求項4】 前記メモリセルアレイは、当該メモリセ
    ルアレイのワ−ド線に平行な方向に複数に区切られるこ
    とにより、複数のブロックに分けられていることを特徴
    とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。
  5. 【請求項5】 前記メモリセルアレイは、当該メモリセ
    ルアレイのビット線又はソ−ス線に平行な方向に複数に
    区切られることにより、複数のブロックに分けられてい
    ることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモ
    リ。
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