JPH11265587A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device

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Publication number
JPH11265587A
JPH11265587A JP6735798A JP6735798A JPH11265587A JP H11265587 A JPH11265587 A JP H11265587A JP 6735798 A JP6735798 A JP 6735798A JP 6735798 A JP6735798 A JP 6735798A JP H11265587 A JPH11265587 A JP H11265587A
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JP
Japan
Prior art keywords
current
cell transistor
memory cell
read
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP6735798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Ohashi
雅昭 大橋
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To confirm a writing state in a short time when multi-level data is written. SOLUTION: A current limiting circuit 10 is connected to a bit line 3 to which a memory cell transistor 1 is connected in parallel with the memory cell transistor 1. Current capacity of the current limiting circuit 10 is changed in accordance with contents of writing data, when the sum of a read-out current ir1 flowing to the memory cell transistor 1 from the bit line 3 and a read-out current ir2 flowing to the current limiting circuit 10 from the bit line 3 is converged to the prescribed value, writing operation is stopped.

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、フローティングゲ
ートを有するメモリセルトランジスタによって多値デー
タの記憶を可能にする不揮発性半導体メモリ装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device capable of storing multi-value data by a memory cell transistor having a floating gate.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的に消去可能なプログラマブルRO
M(EEPROM:Electrically Erasable Programmable ROM)
においては、フローティングゲートとコントロールゲー
トとを有する2重ゲート構造のトランジスタによってメ
モリセルが形成される。このような2重ゲート構造のメ
モリセルトランジスタの場合、フローティングゲートの
ドレイン領域側に発生するホットエレクトロンをソース
側へ加速し、その加速電子の一部をフローティングゲー
トへ注入することによってデータの書き込みが行われ
る。そして、フローティングゲートに電荷が注入された
か否かによるメモリセルトランジスタの動作特性の差を
検出すること、即ち、しきい値の変化を検出すること
で、データの読み出しが行われる。
2. Description of the Related Art Electrically erasable programmable RO
M (EEPROM: Electrically Erasable Programmable ROM)
In, a memory cell is formed by a transistor having a double gate structure having a floating gate and a control gate. In the case of such a memory cell transistor having a double gate structure, data is written by accelerating hot electrons generated on the drain region side of the floating gate to the source side and injecting a part of the accelerated electrons into the floating gate. Done. Then, data is read by detecting a difference in operation characteristics of the memory cell transistor depending on whether or not charge is injected into the floating gate, that is, by detecting a change in threshold.

【0003】図6は、2重ゲート構造のメモリセルトラ
ンジスタを有する半導体メモリ装置の構成を示す回路図
であり、図7は、その動作を説明するタイミング図であ
る。この図においては、メモリセルを4行×1列に配置
した場合を示し、列選択の回路は省略してある。メモリ
セルトランジスタ1は、電気的に独立したフローティン
グゲート及びフローティングゲートに一部が重なるコン
トロールゲートを有する。このメモリセルトランジスタ
1は、コントロールゲートに印加される電位に応答して
オン/オフするものであり、フローティングゲートに蓄
積される電荷の量に応じてそのしきい値を変動させる。
ワード線2は、メモリセルトランジスタ1の各行に対応
して配置され、各メモリセルトランジスタ1のコントロ
ールゲートにそれぞれ接続される。ビット線3は、メモ
リセルトランジスタ1の列に対応して配置され、各メモ
リセルトランジスタ1のドレインが共通に接続されると
共に、後述する比較回路8に接続される。ソース線4
は、各メモリセルトランジスタ1の間に配置され、各メ
モリセルトランジスタ1のソースが共通に接続される。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor memory device having a memory cell transistor having a double gate structure, and FIG. 7 is a timing chart for explaining its operation. This figure shows a case where memory cells are arranged in 4 rows × 1 column, and a column selection circuit is omitted. The memory cell transistor 1 has an electrically independent floating gate and a control gate partially overlapping the floating gate. The memory cell transistor 1 is turned on / off in response to a potential applied to the control gate, and changes its threshold value according to the amount of charge stored in the floating gate.
Word line 2 is arranged corresponding to each row of memory cell transistors 1 and connected to the control gate of each memory cell transistor 1. The bit lines 3 are arranged corresponding to the columns of the memory cell transistors 1, the drains of the memory cell transistors 1 are connected in common, and the bit lines 3 are connected to a comparison circuit 8 described later. Source line 4
Are arranged between the memory cell transistors 1, and the sources of the memory cell transistors 1 are commonly connected.

【0004】行選択回路5は、各ワード線2に接続さ
れ、ロウアドレス情報に基づいて生成した行選択信号L
S1〜LS4を各ワード線2に供給する。この行選択信
号LS1〜LS4は、選択クロックφcに応答し、4行
のワード線2の何れか1本を選択的に活性化するもので
あり、活性化されたワード線2に接続されたメモリセル
トランジスタ1のコントロールゲートがオンされる。
尚、メモリセルトランジスタ1を複数列配置する場合に
は、カラムアドレス情報に基づいて所望の列を選択する
ように構成する。これにより、複数のメモリセルトラン
ジスタ1の内の1つが、ロウアドレス情報(及びカラム
アドレス情報)に従って指定され、比較回路8に接続さ
れる。
A row selection circuit 5 is connected to each word line 2 and has a row selection signal L generated based on row address information.
S1 to LS4 are supplied to each word line 2. The row selection signals LS1 to LS4 are for selectively activating any one of the four word lines 2 in response to the selection clock φc, and the memory connected to the activated word line 2 The control gate of the cell transistor 1 is turned on.
When a plurality of columns of the memory cell transistors 1 are arranged, a desired column is selected based on column address information. Thereby, one of the plurality of memory cell transistors 1 is designated according to the row address information (and the column address information), and is connected to the comparison circuit 8.

【0005】読み出し制御回路6は、ビット線3に接続
され、選択クロックφcに同期した読み出しクロックφr
に応答し、ビット線3に読み出し動作のための電位Vrd
を供給してプリチャージする。読み出し制御回路6は、
ビット線3のプリチャージが完了した後に電位Vrdの供
給を遮断するが、メモリセルトランジスタ1が選択され
るまでは、ビット線3が電気的にフローティングの状態
となるため、その電位Vrdが保持される。書き込み制御
回路7は、ソース線4に接続され、選択クロックφcに
同期した書き込みクロックφwに応答して書き込み動作
のための電位Vwsを供給する。また、書き込み制御回路
7は、ソース線4に対して書き込み電位Vwsを供給して
いる期間以外では、接地電位Vgを供給する。そして、
書き込み制御回路7から書き込み電位Vwsが供給されて
いる期間において、読み出し制御回路6は、ビット線3
に対して接地電位Vgを供給する。
The read control circuit 6 is connected to the bit line 3 and has a read clock φr synchronized with the selected clock φc.
, The potential Vrd for the read operation is applied to the bit line 3.
To precharge. The read control circuit 6
After the precharge of the bit line 3 is completed, the supply of the potential Vrd is cut off. However, until the memory cell transistor 1 is selected, the bit line 3 is in an electrically floating state, so that the potential Vrd is held. You. The write control circuit 7 is connected to the source line 4 and supplies a potential Vws for a write operation in response to a write clock φw synchronized with the selected clock φc. The write control circuit 7 supplies the ground potential Vg except during the period in which the write potential Vws is supplied to the source line 4. And
During a period in which the write potential Vws is supplied from the write control circuit 7, the read control circuit 6
Is supplied with a ground potential Vg.

【0006】比較回路8は、読み出し動作において、ビ
ット線3の電位VBLと所定の基準電位Vrefとを比較
し、ビット線3の電位VBLが基準電位Vrefまで下がっ
た時点で立ち上がる比較出力Cを発生する。時間判定回
路9は、読み出しクロックφrの立ち上がりから比較出
力Cの立ち上がりまでの時間を計測し、その計測結果と
書き込みデータに対応して設定される時間情報との一致
を検出して書き込み停止信号Eを出力する。
In the read operation, the comparison circuit 8 compares the potential VBL of the bit line 3 with a predetermined reference potential Vref, and generates a comparison output C which rises when the potential VBL of the bit line 3 drops to the reference potential Vref. I do. The time determination circuit 9 measures the time from the rise of the read clock φr to the rise of the comparison output C, detects a match between the measurement result and time information set according to the write data, and detects a write stop signal E. Is output.

【0007】メモリセルトランジスタ1に対して多値デ
ータを書き込む際には、書き込みの精度を高めるため、
電荷の注入(書き込み)と注入量の確認(読み出し)と
が短い周期で繰り返される。即ち、メモリセルトランジ
スタ1への書き込みを少しずつ行いながら、その都度読
み出しを行い、記憶させようとしているデータの内容に
読み出し結果が一致した時点で書き込みを停止するよう
に構成される。例えば、図7に示すように、選択クロッ
クφcに同期した書き込みクロックφwの立ち上がってい
る期間が書き込み期間Wとなり、選択クロックφcに同
期した読み出しクロックφrの立ち上がっている期間が
読み出し期間Rとなる。
When writing multi-level data to the memory cell transistor 1, in order to improve the writing accuracy,
The charge injection (write) and the check of the injection amount (read) are repeated in a short cycle. That is, reading is performed each time while writing to the memory cell transistor 1 is performed little by little, and the writing is stopped when the read result matches the content of the data to be stored. For example, as shown in FIG. 7, the rising period of the write clock φw in synchronization with the selection clock φc is the writing period W, and the rising period of the read clock φr in synchronization with the selection clock φc is the reading period R.

【0008】データの書き込みにおいては、メモリセル
トランジスタ1に対して、ビット線3から接地電位Vg
(例えば0V)が印加され、ソース線4から書き込み電
位Vws(例えば14V)が印加される。これにより、選
択的にコントロールゲートをオンさせた特定のメモリセ
ルトランジスタ1で、ソース領域からドレイン領域へ向
かって書き込み電流ipが流れて、フローティングゲー
トへの電荷の注入が行われる。一方、書き込んだデータ
の読み出しにおいては、ビット線3が読み出し電位Vrd
(例えば5V)にプリチャージされた後、ソース線4が
接地電位Vg(例えば0V)に接続される。そして、特
定のメモリセルトランジスタ1のコントロールゲートを
選択的にオンさせると、そのメモリセルトランジスタ1
のドレイン領域からソース領域へ向かって読み出し電流
irが流れる。このとき、メモリセルトランジスタ1で
は、書き込まれたデータ(フローティングゲートに蓄積
された電荷量)に応じてしきい値が変化しているため、
そのしきい値の変化がビット線3の電位VBLの降下速度
の差となって現れる。即ち、メモリセルトランジスタ1
のしきい値が低く、選択時のオン抵抗値が小さいときに
は、ビット線3の電位VBLの降下が速くなるのに対し、
逆に、しきい値が高く、選択時のオン抵抗値が高いとき
には、ビット線3の電位VBLの降下が遅くなる。そこ
で、ビット線3の電位VBLが所定の電位Vrefまで下が
ったことを比較回路8で検出し、読み出し動作の開始か
ら比較回路8の検出タイミングまでの時間を時間判定回
路9により計測するように構成している。
In writing data, the bit line 3 applies the ground potential Vg to the memory cell transistor 1.
(For example, 0 V), and a writing potential Vws (for example, 14 V) is applied from the source line 4. As a result, in the specific memory cell transistor 1 in which the control gate is selectively turned on, the write current ip flows from the source region to the drain region, and charge is injected into the floating gate. On the other hand, in reading the written data, the bit line 3 is set at the read potential Vrd.
After being precharged (for example, 5V), the source line 4 is connected to the ground potential Vg (for example, 0V). When a control gate of a specific memory cell transistor 1 is selectively turned on, the memory cell transistor 1
The read current ir flows from the drain region to the source region. At this time, since the threshold value of the memory cell transistor 1 changes according to the written data (the amount of charge stored in the floating gate),
The change in the threshold appears as a difference in the rate of fall of the potential VBL of the bit line 3. That is, the memory cell transistor 1
Is low and the on-resistance value at the time of selection is small, the potential VBL of the bit line 3 drops rapidly,
Conversely, when the threshold value is high and the on-resistance value at the time of selection is high, the drop of the potential VBL of the bit line 3 becomes slow. Therefore, the comparator 8 detects that the potential VBL of the bit line 3 has dropped to the predetermined potential Vref, and measures the time from the start of the read operation to the detection timing of the comparator 8 by the time determination circuit 9. doing.

【0009】例えば、1つのメモリセルトランジスタ1
で4値を記憶する場合、メモリセルトランジスタ1のし
きい値は、4種類に設定される。そして、その4種類の
しきい値に対応して読み出されるビット線3の電位VBL
の変動も、図8に示すように4種類となる。即ち、メモ
リセルトランジスタ1に対して、全く書き込みが成され
ていない場合には、ビット線3の電位VBLは、曲線aに
示すように、読み出し動作の開始のタイミングt0から
素早く降下し、最も速いタイミングt1で所定の基準電
位Vrefになる。そして、メモリセルトランジスタ1に
対して「1/3」または「2/3」のデータの書き込み
が成されている場合、曲線bまたはcに示すように、ビ
ット線3の電位VBLは、曲線aに比べてゆっくりと降下
し、タイミングt1よりも遅いタイミングt2またはt3
で所定の基準電位Vrefになる。尚、メモリセルトラン
ジスタ1に完全な書き込みが成されており、選択時でも
オンしない場合には、直線dに示すように、ビット線3
の電位VBLはプリチャージされた電位Vrdを維持する。
そこで、ビット線3の電位VBLが、読み出し動作を開始
してから基準電位Vrefとなるまでの時間を計測し、そ
の時間とタイミングt0からタイミングt1〜t3までの
時間との一致を検出して書き込み動作を停止するように
している。
For example, one memory cell transistor 1
When four values are stored, the threshold values of the memory cell transistor 1 are set to four types. Then, the potential VBL of the bit line 3 read corresponding to the four types of thresholds is read.
Are four types as shown in FIG. That is, when no writing is performed on the memory cell transistor 1, the potential VBL of the bit line 3 rapidly drops from the read operation start timing t0 as shown by the curve a, and is the fastest. At the timing t1, the potential becomes the predetermined reference potential Vref. When data of "1/3" or "2/3" is written to the memory cell transistor 1, the potential VBL of the bit line 3 becomes the curve a as shown by the curve b or c. Timing t2 or t3 which is slower than
Attains a predetermined reference potential Vref. If the memory cell transistor 1 has been completely written and does not turn on even when selected, the bit line 3
Maintain the precharged potential Vrd.
Therefore, the time from when the potential VBL of the bit line 3 starts to be the read operation to when the potential VBL reaches the reference potential Vref is measured, and when the time coincides with the time from the timing t0 to the timing t1 to t3, the writing is performed. The operation is stopped.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ビット線3の電位VBL
の降下時間を計測して書き込みデータの確認(読み出
し)を行う場合、読み出し動作に要する時間は、最も降
下速度が遅くなる条件によって決められる。図8に示す
ような4値のデータを書き込む場合、書き込みデータの
読み出しには、少なくとも、タイミングt0からタイミ
ングt3までの時間が必要になる。このような読み出し
動作の遅れは、書き込み動作と読み出し動作とを繰り返
す多値データの書き込みにおいて、その動作に要する時
間を長くする。特に、メモリセルトランジスタ1の微細
化により電流容量が少なくなったり、低電圧駆動をする
場合には、読み出し動作において流れる電流が少なくな
るため、書き込み動作に要する時間はさらに長くなる。
The potential VBL of the bit line 3
When confirming (reading) the write data by measuring the descent time, the time required for the read operation is determined by the condition that the descent speed is the slowest. When writing quaternary data as shown in FIG. 8, reading of the write data requires at least the time from timing t0 to timing t3. Such a delay in the read operation increases the time required for the operation of writing multi-value data in which the write operation and the read operation are repeated. In particular, in the case where the current capacity is reduced due to the miniaturization of the memory cell transistor 1 or when the memory cell transistor 1 is driven at a low voltage, the current flowing in the read operation is reduced, and the time required for the write operation is further increased.

【0011】そこで本発明は、書き込みデータの確認に
要する時間を短縮し、多値データの書き込みを短時間で
完了できるようにすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to shorten the time required for checking write data and to complete writing of multi-value data in a short time.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、電気的に独立したフローティングゲートを有し、こ
のフローティングゲートに蓄積される電荷の量に応じて
オン抵抗値を変化させるメモリセルトランジスタと、上
記メモリセルトランジスタにソース側から書き込み電流
を供給してフローティングゲートへ電荷を注入させる書
き込み制御回路と、上記メモリセルトランジスタにドレ
イン側から読み出し電流を供給する読み出し制御回路
と、上記読み出し制御回路に対して上記メモリセルトラ
ンジスタと並列に接続され、書き込みデータの内容に応
じて電流容量を変化させる電流制限回路と、を備え、上
記読み出し制御回路から上記メモリセルトランジスタへ
流れる電流と上記電流制限回路へ流れる電流との和が所
定の量に達するまで、上記書き込み回路からの書き込み
電流の供給と上記読み出し制御回路からの読み出し電流
の供給とを交互に繰り返すことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a feature in that the present invention has an electrically independent floating gate, and stores the floating gate in the floating gate. A memory cell transistor that changes an on-resistance value in accordance with the amount of charge to be supplied, a write control circuit that supplies a write current from the source side to the memory cell transistor to inject charge into a floating gate, A read control circuit that supplies a read current from the drain side, and a current limiting circuit that is connected to the read control circuit in parallel with the memory cell transistor and changes a current capacity according to the content of write data. The current flowing from the read control circuit to the memory cell transistor and the current Until the sum of the current flowing to the limiting circuit reaches a predetermined amount, in alternately repeating the supply of the read current from the supply and the readout control circuit of the write current from the write circuit.

【0013】本発明によれば、メモリセルトランジスタ
のオン抵抗値が大きいときには、電流制限回路の電流容
量が大きくなり、書き込み制御回路から電流制限回路へ
流れる電流の量が増加する。そして、書き込み制御回路
から流れ出す電流の総和は、メモリセルトランジスタの
オン抵抗値にかかわらず、最終的に、ほぼ一定の量に収
束する。従って、メモリセルトランジスタのオン抵抗値
が大きい場合でも、読み出し動作に要する時間が長くな
ることはない。
According to the present invention, when the on-resistance value of the memory cell transistor is large, the current capacity of the current limiting circuit increases, and the amount of current flowing from the write control circuit to the current limiting circuit increases. Then, the sum of the currents flowing out of the write control circuit finally converges to a substantially constant amount regardless of the on-resistance value of the memory cell transistor. Therefore, even when the on-resistance value of the memory cell transistor is large, the time required for the read operation does not increase.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の不揮発性半導体
メモリ装置の第1の実施形態を示す回路図である。この
図において、メモリセルトランジスタ1、ワード線2、
ビット線3及びソース線4は、図6と同一の構成であ
り、これらに接続されるロウデコーダ5、読み出し制御
回路6、書き込み制御回路7及び比較回路8について
も、図6と同一の構成である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. In this figure, memory cell transistor 1, word line 2,
The bit line 3 and the source line 4 have the same configuration as in FIG. 6, and the row decoder 5, the read control circuit 6, the write control circuit 7, and the comparison circuit 8 connected thereto have the same configuration as in FIG. is there.

【0015】本発明の特徴とするところは、ビット線3
に電流制限回路10を接続し、ビット線3からメモリセ
ルトランジスタ1を通してソース線4側へ読み出し電流
を流すと共に、ビット線3から電流制限回路10へも読
み出し電流を流すようにしたことにある。このとき、電
流制限回路10の電流容量を、メモリセルトランジスタ
1に書き込むデータの内容に応じて変化させるようにし
ている。これにより、書き込みが完了した時点での読み
出し電流の総和は、書き込みデータの内容に関係なく一
定となるため、読み出し動作は短い時間で完了する。
The feature of the present invention is that the bit line 3
Is connected to the current limiting circuit 10 so that a read current flows from the bit line 3 to the source line 4 through the memory cell transistor 1 and a read current also flows from the bit line 3 to the current limiting circuit 10. At this time, the current capacity of the current limiting circuit 10 is changed according to the content of data to be written to the memory cell transistor 1. As a result, the sum of the read currents at the time of completion of the writing becomes constant irrespective of the contents of the write data, so that the reading operation is completed in a short time.

【0016】電流制限回路10は、電流制御素子として
のトランジスタ11及びこのトランジスタ11のオン/
オフを制御するデコーダ12により構成される。トラン
ジスタ11は、それぞれ一定の電流容量を有し、メモリ
セルトランジスタ1に書き込もうとする多値データのス
テップ数に応じた数だけビット線3と接地点との間に並
列に接続される。本実施形態では、4値を記憶する場合
に対応して、電流容量を3段階で変更できるように2つ
のトランジスタ11を並列に接続している。デコーダ1
2は、選択クロックφcの立ち上がりに応答し、書き込
みデータの内容に従う数だけトランジスタ11をオンさ
せる。例えば、「0」「1/3」「2/3」「1」の4
値のうち、「1/3」を記憶する場合にはトランジスタ
11を1つだけオンさせ、「2/3」を記憶する場合に
はトランジスタ11を2つともオンさせるように構成さ
れる。これにより、「1/3」が記憶されたメモリセル
トランジスタ1に読み出し電流を流したときのビット線
3の電位VBLの変動特性は、図2に示すように、曲線b
から曲線aへ変化する。同様に、「2/3」が記憶され
たメモリセルトランジスタ1に読み出し電流を流したと
きのビット線3の電位VBLの変動特性も曲線cから曲線
aへ変化する。尚、メモリセルトランジスタ1に対して
「1」を記憶する場合には、メモリセルトランジスタ1
に読み出し電流が流れないように十分な書き込みを行え
ばよいため、電流制御回路10を動作させて書き込みデ
ータを確認する必要はない。
The current limiting circuit 10 includes a transistor 11 as a current control element and an on / off state of the transistor 11.
It is constituted by a decoder 12 for controlling turning off. Transistors 11 each have a constant current capacity, and are connected in parallel between bit line 3 and a ground point by a number corresponding to the number of steps of multivalued data to be written to memory cell transistor 1. In the present embodiment, two transistors 11 are connected in parallel so that the current capacity can be changed in three stages corresponding to the case where four values are stored. Decoder 1
2 turns on the transistors 11 by the number corresponding to the contents of the write data in response to the rise of the selection clock φc. For example, 4 of “0”, “1/3”, “2/3”, “1”
Of the values, when storing “1 /”, only one transistor 11 is turned on, and when storing “2/3”, both transistors 11 are turned on. As a result, the variation characteristic of the potential VBL of the bit line 3 when a read current is applied to the memory cell transistor 1 in which “1/3” is stored, as shown in FIG.
To curve a. Similarly, the variation characteristic of the potential VBL of the bit line 3 when a read current flows through the memory cell transistor 1 in which “2/3” is stored changes from the curve c to the curve a. When "1" is stored in the memory cell transistor 1, the memory cell transistor 1
Therefore, it is not necessary to operate the current control circuit 10 to check the write data because sufficient writing is performed so that no read current flows.

【0017】時間判定回路9'は、読み出しクロックφr
の立ち上がりから比較回路8の比較結果Cの立ち上がり
までの時間を計測し、その計測結果を所定の基準値と対
比することにより、計測結果が基準値を超えた時点で書
き込み停止信号Eを立ち上げる。メモリセルトランジス
タ1は、書き込みが繰り返される毎にしきい値が高くな
って、読み出し動作におけるオン抵抗値が高くなるた
め、読み出し動作では、ビット線3の電位VBLの降下が
段階的に遅くなる。書き込み動作の初期の段階では、ビ
ット線3から電流制限回路10へ流れる書き込み電流の
分だけビット線3の電位VBLの降下が速くなっており、
この降下速度が所定の降下速度となるまで書き込み動作
を繰り返すように構成される。従って、書き込みデータ
の読み出しに要する時間は、書き込み完了時点が最も長
くなる。図6に示す時間判定回路9においては、判定の
基準値を書き込みデータに対応付けて可変に設定してい
るが、この時間判定回路9'では、一定に固定される。
例えば、図2において、タイミングt0からタイミング
t1までの間の時間に対応する値を基準値とし、全ての
場合において、ビット線3の電位VBLの降下が曲線aに
一致した時点で書き込み動作を停止するように構成され
る。
The time judging circuit 9 'has a read clock φr
The rise time of the comparison result C of the comparison circuit 8 is measured, and the measured result is compared with a predetermined reference value, so that the write stop signal E rises when the measurement result exceeds the reference value. . The threshold value of the memory cell transistor 1 is increased each time writing is repeated, and the on-resistance in the read operation is increased. Therefore, in the read operation, the drop in the potential VBL of the bit line 3 is gradually reduced. At the initial stage of the write operation, the potential VBL of the bit line 3 drops faster by the write current flowing from the bit line 3 to the current limiting circuit 10,
The writing operation is repeated until the descent speed reaches a predetermined descent speed. Therefore, the time required to read the write data is the longest at the time when the write is completed. In the time determination circuit 9 shown in FIG. 6, the reference value for the determination is variably set in association with the write data. However, in the time determination circuit 9 ', it is fixed.
For example, in FIG. 2, the value corresponding to the time from timing t0 to timing t1 is set as a reference value, and in all cases, the writing operation is stopped when the drop in the potential VBL of the bit line 3 matches the curve a. It is configured to

【0018】図3は、時間判定回路9'の一例を示すブ
ロック図である。時間判定回路9'は、カウンタ9a、
ラッチ9b及び比較器9cにより構成される。カウンタ
9aは、読み出しクロックφrの立ち上がりのタイミン
グでリセットされ、選択クロックφcよりも十分に短い
周期を有するクロックCKをカウントし、一定の周期で
増加するカウント値を出力する。ラッチ9bは、比較回
路8の判定結果Cの立ち上がりのタイミングでカウンタ
9aのカウント値を取り込んで保持する。そして、比較
器9cは、ラッチ9bに保持されたカウント値と所定の
基準値とを比較し、カウント値が基準値を超えたときに
立ち上がる書き込み停止信号Eを発生する。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the time determination circuit 9 '. The time determination circuit 9 'includes a counter 9a,
It comprises a latch 9b and a comparator 9c. The counter 9a is reset at the timing of the rising edge of the read clock φr, counts the clock CK having a cycle sufficiently shorter than the selected clock φc, and outputs a count value that increases at a constant cycle. The latch 9b captures and holds the count value of the counter 9a at the timing of the rise of the determination result C of the comparison circuit 8. Then, the comparator 9c compares the count value held in the latch 9b with a predetermined reference value, and generates a write stop signal E which rises when the count value exceeds the reference value.

【0019】図2に従う場合、曲線aにおいて、読み出
し開始のタイミングt0からビット線3の電位VBLが基
準電位Vrefとなるタイミングt1までの時間とクロック
CKの周期とに対応して基準値が設定される。即ち、図
2に示すタイミングt0からタイミングt1までにクロッ
クCKによってカウンタ9aがカウントアップされる数
が基準値として設定される。ラッチ9bに保持されるカ
ウント値は、ビット線3の電位VBLが実際に基準電位V
refまで降下するのに要する時間に対応するものであ
り、書き込み動作を開始した時点では、基準値よりも小
さくなっている。書き込み動作が繰り返されると、ビッ
ト線3の電位VBLが基準電位Vrefまで降下するのに要
する時間が長くなるため、ラッチ9bに保持されるカウ
ント値が大きくなる。そして、ラッチ9bに保持された
カウント値が基準値を超えたとき、即ち、ビット線3の
電位VBLが基準電位Vrefまで降下するのに要する時間
が図2のタイミングt0〜t1の間の時間よりも長くなっ
たときに書き込み停止信号Eが立ち上げられる。これに
より、各メモリセルトランジスタ1のフローティングゲ
ートには、所望の書き込みデータに対応した電荷が注入
される。
In the case of FIG. 2, a reference value is set in the curve a in accordance with the time from the read start timing t0 to the timing t1 at which the potential VBL of the bit line 3 becomes the reference potential Vref and the cycle of the clock CK. You. That is, the number at which the counter 9a is counted up by the clock CK from the timing t0 to the timing t1 shown in FIG. 2 is set as a reference value. The count value held in the latch 9b is such that the potential VBL of the bit line 3 is actually the reference potential VBL.
This corresponds to the time required to fall to ref, and is smaller than the reference value when the writing operation is started. When the write operation is repeated, the time required for the potential VBL of the bit line 3 to drop to the reference potential Vref becomes longer, so that the count value held in the latch 9b increases. Then, when the count value held in the latch 9b exceeds the reference value, that is, the time required for the potential VBL of the bit line 3 to drop to the reference potential Vref is shorter than the time between the timings t0 and t1 in FIG. Becomes longer, the write stop signal E rises. As a result, charges corresponding to desired write data are injected into the floating gate of each memory cell transistor 1.

【0020】図4は、本発明の第2の実施形態を示すブ
ロック図である。この実施形態において、電流制限回路
20以外は、図1と同一の構成である。電流制限回路2
0は、電流制御素子としての1つのトランジスタ21及
びそのゲートに可変電位を供給する可変電位源22によ
り構成される。トランジスタ21は、ビット線3と接地
点との間に接続され、そのオン抵抗値をゲートに印加さ
れる電位、詳しくは、ゲート・ソース間に印加される電
位差に応答して変化させる。可変電位源22は、書き込
みデータを取り込み、その内容に応じた電位をトランジ
スタ21のゲートに印加する。これにより、トランジス
タ21の電流容量が書き込みデータの内容に応じて可変
に設定され、図1の電流制限回路10と同一の動作を実
現できる。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration other than the current limiting circuit 20 is the same as that of FIG. Current limiting circuit 2
0 is constituted by one transistor 21 as a current control element and a variable potential source 22 for supplying a variable potential to its gate. The transistor 21 is connected between the bit line 3 and the ground point, and changes its on-resistance in response to a potential applied to the gate, specifically, a potential difference applied between the gate and the source. The variable potential source 22 takes in the write data and applies a potential according to the content to the gate of the transistor 21. Thereby, the current capacity of the transistor 21 is variably set according to the content of the write data, and the same operation as the current limiting circuit 10 of FIG. 1 can be realized.

【0021】図5は、本発明の第3の実施形態を示すブ
ロック図である。本実施形態においては、メモリセルト
ランジスタ1と並列に配置したダミーセルトランジスタ
13を用いて基準電位Vrefを取り出すように構成して
いる。ダミーセルトランジスタ13は、メモリセルトラ
ンジスタ1と同一の構造を有し、消去状態のままで各メ
モリセルトランジスタ1と並列に配置される。これらの
ダミーセルトランジスタ13は、コントロールゲートが
メモリセルトランジスタ1と共通のワード線2にそれぞ
れ接続され、同一行のメモリセルトランジスタ1と同時
に選択される。ダミービット線14は、ダミーセルトラ
ンジスタ13の配列に沿って配置され、ダミーセルトラ
ンジスタ13のドレインが接続されると共に、比較回路
8の反転入力に接続される。このダミービット線14の
電位が、基準電位Vrefとなる。
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the reference potential Vref is obtained by using the dummy cell transistor 13 arranged in parallel with the memory cell transistor 1. The dummy cell transistor 13 has the same structure as the memory cell transistor 1 and is arranged in parallel with each memory cell transistor 1 in an erased state. These dummy cell transistors 13 have their control gates connected to the common word line 2 with the memory cell transistors 1 and are selected simultaneously with the memory cell transistors 1 in the same row. The dummy bit line 14 is arranged along the arrangement of the dummy cell transistors 13. The dummy bit line 14 is connected to the drain of the dummy cell transistor 13 and to the inverting input of the comparison circuit 8. The potential of the dummy bit line 14 becomes the reference potential Vref.

【0022】読み出し制御回路6'は、ビット線3及び
ダミービット線14に接続され、ビット線3及びダミー
ビット線14に対し、それぞれ読み出し電位Vrdを供給
してプリチャージする。比較回路8は、図1の比較回路
8と同一のものであり、ビット線3の電位VBLとダミー
ビット線14の電位である基準電位Vrefとを比較す
る。判定回路15は、読み出しクロックφrに対して一
定の位相差を有する遅延読み出しクロックφdrの立ち上
がりのタイミングで比較回路8の比較結果Cを取り込
み、ビット線3の電位VBLが基準電位Vrefよりも高く
なったときに書き込み停止信号Eを立ち上げる。ダミー
ビット線14から得られる基準電位Vrefは、消去状態
のダミーセルトランジスタ13に流れる読み出し電流に
よって接地電位Vgまで降下する。その降下速度は、電
流制限回路10へ読み出し電流を流さない状態で、書き
込みが成されていないメモリセルトランジスタ1に読み
出し電流を流したときの降下速度、即ち、図2に示す曲
線aに一致する。そこで、ビット線3の電位VBLの降下
と基準電位Vrefの降下とを比較するため、読み出しク
ロックφrの立ち上がりから所定の期間経過した後に比
較回路8の判定結果Cを取り込むようにしている。第3
の実施形態のように、ダミーセルトランジスタ13を用
いて基準電位Vrefを取り出すように構成すれば、電源
電位の変動や温度変化の影響を受けにくくなり、安定し
た判定動作を実現できる。
The read control circuit 6 'is connected to the bit line 3 and the dummy bit line 14, and supplies a read potential Vrd to the bit line 3 and the dummy bit line 14 to precharge the same. The comparison circuit 8 is the same as the comparison circuit 8 of FIG. 1, and compares the potential VBL of the bit line 3 with the reference potential Vref which is the potential of the dummy bit line 14. The determination circuit 15 captures the comparison result C of the comparison circuit 8 at the rising timing of the delayed read clock φdr having a certain phase difference with respect to the read clock φr, and the potential VBL of the bit line 3 becomes higher than the reference potential Vref. The write stop signal E rises. The reference potential Vref obtained from the dummy bit line 14 drops to the ground potential Vg due to the read current flowing through the dummy cell transistor 13 in the erased state. The falling speed coincides with the falling speed when the read current is applied to the memory cell transistor 1 to which the writing is not performed in a state where the read current is not applied to the current limiting circuit 10, that is, the curve a shown in FIG. . Therefore, in order to compare the drop of the potential VBL of the bit line 3 with the drop of the reference potential Vref, the judgment result C of the comparator 8 is taken in after a predetermined period has elapsed from the rise of the read clock φr. Third
If the configuration is such that the reference potential Vref is taken out using the dummy cell transistor 13 as in the first embodiment, the influence of the fluctuation of the power supply potential and the temperature change becomes less likely, and a stable determination operation can be realized.

【0023】以上の実施例においては、メモリセルトラ
ンジスタ1を4行×1列で配置した場合を例示している
が、メモリセルトランジスタ1を5行以上あるいは複数
列とすることも容易である。この場合には、複数のビッ
ト線とビット線の電位VBLを判定する差動アンプとの間
に列選択のための選択回路が設けられる。また、メモリ
セルトランジスタ1に記憶させる多値データは、4値に
限るものではなく、8値(3ビット分)、16値(4ビ
ット分)あるいはそれ以上でも可能である。その場合、
電流制限回路10、20は、記憶データのステップ数に
応じた段階で電流容量を変化させるように構成すればよ
い。
In the above embodiment, the case where the memory cell transistors 1 are arranged in 4 rows × 1 column is exemplified. However, it is easy to arrange the memory cell transistors 1 in 5 rows or more or a plurality of columns. In this case, a selection circuit for column selection is provided between the plurality of bit lines and the differential amplifier that determines the potential VBL of the bit line. The multivalued data stored in the memory cell transistor 1 is not limited to four values, but may be eight values (for three bits), sixteen values (for four bits) or more. In that case,
The current limiting circuits 10 and 20 may be configured to change the current capacity at a stage corresponding to the number of steps of the stored data.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、書き込み動作と読み出
し動作とを繰り返してメモリセルに多値データを記憶さ
せる場合、読み出し動作に要する時間を短縮することが
でき、結果的に書き込み時間を短縮することができる。
According to the present invention, when multi-value data is stored in a memory cell by repeating a write operation and a read operation, the time required for the read operation can be reduced, and as a result, the write time is reduced. can do.

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

【図1】本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第1の実
施形態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図2】読み出し動作の際のビット線の電位の降下の様
子を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing how a potential of a bit line drops during a read operation.

【図3】時間判定回路の構成の一例を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a time determination circuit.

【図4】本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第2の実
施形態を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図5】本発明の不揮発性半導体メモリ装置の第3の実
施形態を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.

【図6】従来の不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す
回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図7】従来の不揮発性半導体メモリ装置の動作を説明
するタイミング図である。
FIG. 7 is a timing chart illustrating an operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図8】読み出し動作の際のビット線の電位の降下の状
態を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a state of a potential drop of a bit line during a read operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセルトランジスタ 2 ワード線 3 ビット線 4 ソース線 5 ロウデコーダ 6、6' 読み出し制御回路 7 書き込み制御回路 8 比較回路 9、9' 時間判定回路 10、20 電流制限回路 11、21 トランジスタ(電流制御素子) 12 デコーダ 13 ダミーセルトランジスタ 14 ダミービット線 15 判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Memory cell transistor 2 Word line 3 Bit line 4 Source line 5 Row decoder 6, 6 'Read control circuit 7 Write control circuit 8 Comparison circuit 9, 9' Time judgment circuit 10, 20 Current limiting circuit 11, 21 Transistor (current control Element) 12 decoder 13 dummy cell transistor 14 dummy bit line 15 judgment circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気的に独立したフローティングゲート
を有し、このフローティングゲートに蓄積される電荷の
量に応じてオン抵抗値を変化させるメモリセルトランジ
スタと、上記メモリセルトランジスタにソース側から書
き込み電流を供給してフローティングゲートへ電荷を注
入させる書き込み制御回路と、上記メモリセルトランジ
スタにドレイン側から読み出し電流を供給する読み出し
制御回路と、上記読み出し制御回路に対して上記メモリ
セルトランジスタと並列に接続され、書き込みデータの
内容に応じて電流容量を変化させる電流制限回路と、を
備え、上記読み出し制御回路から上記メモリセルトラン
ジスタへ流れる電流と上記電流制限回路へ流れる電流と
の和が所定の量に達するまで、上記書き込み回路からの
書き込み電流の供給と上記読み出し制御回路からの読み
出し電流の供給とを交互に繰り返すことを特徴とする不
揮発性半導体メモリ装置。
1. A memory cell transistor having an electrically independent floating gate and changing an on-resistance value according to the amount of electric charge stored in the floating gate, and a write current from a source side to the memory cell transistor. A write control circuit for supplying a charge to the floating gate by supplying a charge to the floating gate; a read control circuit for supplying a read current from the drain side to the memory cell transistor; and a read control circuit connected in parallel with the memory cell transistor. A current limiting circuit for changing a current capacity according to the content of write data, wherein the sum of the current flowing from the read control circuit to the memory cell transistor and the current flowing to the current limiting circuit reaches a predetermined amount Until the write current is supplied from the write circuit And a supply of a read current from the read control circuit is alternately repeated.
【請求項2】 上記電流制限回路は、一定の電流容量を
有し、それぞれ上記読み出し制御回路に並列に接続され
る複数の電流制御トランジスタを含み、上記複数の電流
制御トランジスタが上記書き込みデータの内容に応じて
選択的にオンすることを特徴とする請求項1に記載の不
揮発性半導体メモリ装置。
2. The current limiting circuit has a constant current capacity, and includes a plurality of current control transistors each connected in parallel to the read control circuit, wherein the plurality of current control transistors are configured to store the contents of the write data. 2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the non-volatile semiconductor memory device is selectively turned on in response to the following.
【請求項3】 上記電流制限回路は、上記読み出し制御
回路に接続され、ゲート・ソース間に印加される電位差
に応じて電流容量を変化させる電流制御トランジスタを
含み、上記書き込みデータの内容に応じた電位差が上記
電流制御トランジスタのゲート・ソース間に与えられる
ことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモ
リ装置。
3. The current limiting circuit includes a current control transistor connected to the read control circuit, the current control transistor changing a current capacity in accordance with a potential difference applied between a gate and a source, the current control circuit being adapted to the content of the write data. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a potential difference is applied between a gate and a source of said current control transistor.
【請求項4】 上記メモリセルトランジスタと同一の構
造を成し、上記メモリセルトランジスタと並列に接続さ
れるダミーセルトランジスタと、上記読み出し制御回路
から上記メモリセルトランジスタ及び上記電流制限回路
へ読み出し電流を流したときに上記メモリセルトランジ
スタのドレイン側に生じる電位変動を、上記読み出し制
御回路から上記ダミーセルトランジスタへ読み出し電流
を流したときに上記ダミーセルトランジスタのドレイン
側に生じる電位変動と比較する比較回路と、をさらに備
え、上記比較回路の比較結果に応答して、上記書き込み
回路からの書き込み電流の供給及び上記読み出し制御回
路からの読み出し電流の供給の繰り返しを停止すること
を特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ装
置。
4. A dummy cell transistor having the same structure as the memory cell transistor and connected in parallel with the memory cell transistor, and a read current flowing from the read control circuit to the memory cell transistor and the current limiting circuit. And a comparison circuit for comparing the potential change occurring on the drain side of the memory cell transistor when the read current flows from the read control circuit to the dummy cell transistor with the potential change occurring on the drain side of the dummy cell transistor. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: stopping a supply of a write current from the write circuit and a supply of a read current from the read control circuit in response to a comparison result of the comparison circuit. Non-volatile semiconductor memory device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007520029A (en) * 2004-01-27 2007-07-19 サンディスク コーポレイション Variable current sinking for non-volatile memory miscellaneous / fine programming

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007520029A (en) * 2004-01-27 2007-07-19 サンディスク コーポレイション Variable current sinking for non-volatile memory miscellaneous / fine programming
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