JPH11306769A - 不揮発性メモリ装置 - Google Patents

不揮発性メモリ装置

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JPH11306769A
JPH11306769A JP11224698A JP11224698A JPH11306769A JP H11306769 A JPH11306769 A JP H11306769A JP 11224698 A JP11224698 A JP 11224698A JP 11224698 A JP11224698 A JP 11224698A JP H11306769 A JPH11306769 A JP H11306769A
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stress
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erasing
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    • G11C16/16Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits for erasing blocks, e.g. arrays, words, groups

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】オーバーイレーズを防止し、且つ、消去時間を
短縮した不揮発性メモリを提供する。 【解決手段】複数のメモリセルをそれぞれ有する複数の
メモリブロックと、メモリブロック単位で消去ストレス
を印加しメモリセル単位で消去終了のベリファイを行う
消去回路とを有する。この消去回路は、過去に消去動作
した時のメモリブロック毎の消去ストレスの回数等の消
去ストレス値を記録し、それらの消去ストレス値の中の
最小の消去ストレス値を記録する。そして、次の消去時
では、最小の消去ストレス値になるまで、複数メモリブ
ロックに対して一括して消去ストレスを印加する。その
結果、メモリブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベ
リファイとをそれぞれ繰り返す従来の方法に比較して、
消去時間を短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラッシュメモリ
等の不揮発性メモリ装置に関し、特に、過消去(オーバ
ー・イレーズ)を防止し且つ消去時間を短縮した不揮発
性メモリ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フラッシュメモリやEEPROM等の電
気的に書き換え可能な不揮発性メモリ装置は、電源がな
い状態において記憶データを保持することができ、携帯
電話、携帯情報端末等で広く利用されている。特にフラ
ッシュメモリは、記憶容量の大容量化が進んでおり、大
容量のメモリブロック単位で消去が行われる。
【0003】不揮発性メモリのメモリセルは、一般に、
ワード線に接続されたコントロールゲートと、ビット線
に接続されたドレインと、ソース線に接続されたソース
とを有する。そして、コントロールゲートとドレインに
高い電圧を印加してメモリセルのトランジスタを導通
し、ソースを低い電圧にして、チャネルを通過する電子
をフローティングゲートに注入することで、プログラム
動作(データ0の書き込み)が行われる。かかるプログ
ラム動作の為にメモリセルに所定の電圧を印加すること
を、プログラムストレスを印加すると称する。プログラ
ム動作が行われると、メモリセルのトランジスタは高い
閾値電圧を有する。
【0004】また、消去動作においては、コントロール
ゲートを低い電圧或いは負の電圧にし、ドレインをフロ
ーティングにし、更にソースを高い電圧にすることで、
フローティングゲートから電子を引き抜く。この様なメ
モリセルへの所定の電圧の印加を、消去ストレスを印加
すると称する。消去動作が行われると、メモリセルのト
ランジスタは低い閾値電圧を有する。
【0005】読み出し動作において、ワード線をプログ
ラム及び消去されたメモリセルの閾値電圧の中間の電圧
に制御することで、プログラム状態のメモリセルのトラ
ンジスタは非導通、消去状態のメモリセルのトランジス
タは導通し、その非導通と導通による電流の有無がビッ
ト線を介して検出される。
【0006】消去動作では、上記した消去ストレスを所
定単位時間印加した後に、消去対象のメモリセルを読み
出して、その閾値電圧が消去ベリファイレベルより低く
なったかをチェック(ベリファイ)する。この消去スト
レスの印加と消去ベリファイとを繰り返し行うことで、
適正な消去動作が行われる。不揮発性メモリを利用した
フラッシュメモリでは、複数のメモリセルを有するメモ
リブロック毎に一括して消去動作が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の消去動作におい
て、消去ストレスの印加が不必要に多く行われると、メ
モリセルのトランジスタの閾値電圧が負になり、ワード
線が非選択状態(Lレベル)であってもそれに接続され
たメモリセルが導通することになり、好ましくない。か
かる状態はオーバーイレーズ(過消去)といわれ、消去
動作において避けなければならない状態である。
【0008】一方、メモリの大容量化に伴い、各メモリ
セル或いは各メモリブロックで必要な消去ストレスの回
数或いは時間のバラツキが大きくなる傾向にある。一般
に、消去動作は、消去ストレスの印加が複数のメモリセ
ルに対して一括して行われ、消去ベリファイがメモリセ
ル単位で行われる。従って、一部のメモリセルの消去が
完了していても他のメモリセルの消去が完了していなけ
れば、消去が完了しているメモリセルに対しても一括し
て消去ストレスが印加される。その結果、一部のメモリ
セルはオーバーイレーズされることになる。一括して消
去ストレスが印加されるメモリセルの数が多いほど、そ
れらに必要な消去ストレスの回数のバラツキの程度が大
きくなり、オーバーイレーズの確率が高くなる。
【0009】かかるオーバーイレーズの問題を避ける為
に、従来は、メモリ領域を複数のメモリブロックに分割
し、各メモリブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベ
リファイとが繰り返し行われる。一括消去対象のメモリ
セルの数を少なくすることで、消去ストレス印加後のメ
モリセルの閾値電圧のバラツキを少なく抑えることがで
き、オーバーイレーズの問題を回避することができる。
【0010】ところが、メモリブロック毎に消去ストレ
スの印加と消去ベリファイを繰り返す方法によると、複
数のメモリブロック全てを消去する時間が長くなってし
まう。特に大容量化が進んでいるフラッシュメモリにお
いては、かかる消去時間の長時間化は解決しなければな
らない課題である。
【0011】そこで、本発明の目的は、オーバーイレー
ズを防止し且つ消去時間を短くすることができる不揮発
性メモリ装置を提供することにある。
【0012】更に、本発明の目的は、大容量のメモリに
対して、消去によるオーバーイレーズの確率が低く消去
時間が短い不揮発性メモリ装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明は、メモリセルのフローティングゲート内に
キャリアを注入または除去して該メモリセルのプログラ
ムまたは消去が行われる不揮発性メモリ装置において、
複数のメモリセルをそれぞれ有する複数のメモリブロッ
クと、前記メモリブロック単位で消去ストレスを印加
し、メモリセル単位で消去終了のベリファイを行う消去
回路とを有し、前記消去回路は、前記複数のメモリブロ
ックにおける過去の消去ストレス最小値まで該複数のメ
モリブロックに同時に消去ストレスを印加することを特
徴とする。
【0014】上記の発明によれば、過去に消去動作した
時のメモリブロック毎の消去ストレスの回数等の消去ス
トレス値を記録し、それらの消去ストレス値の中の最小
の消去ストレス値を記録する。そして、次の消去時で
は、最小の消去ストレス値になるまで、複数メモリブロ
ックに対して一括して消去ストレスを印加する。その結
果、メモリブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベリ
ファイとをそれぞれ繰り返す従来の方法に比較して、消
去時間を短くすることができる。
【0015】更に、本発明は、上記の複数メモリブロッ
クへの同時消去ストレス印加後に、各メモリブロック毎
に消去ストレスの印加と消去ベリファイとを行うことを
特徴とする。
【0016】上記の発明によれば、メモリセルの閾値電
圧が消去ベリファイレベル近傍になってからは、メモリ
ブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベリファイとを
繰り返すので、一括消去対象のメモリセルの数を少なく
することができ、オーバーイレーズの確率を低くするこ
とができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。
【0018】図1は、不揮発性メモリセルの全体構成図
である。図1に示された不揮発性メモリ装置は、複数の
メモリセルがマトリックス上に配置されたメモリセルマ
トリックス領域20とYゲート11を有する。さらに、
メモリセルマトリックス20内のワード線を選択するX
デコーダ10と、Yゲート11を選択するYデコーダ2
2が設けられる。Xデコーダ10とYデコーダ22に
は、外部から供給されたアドレスがアドレスラッチ回路
23を経由して供給される。図1のメモリ装置では、8
ビットの入出力端子DQ0〜DQ7が入出力バッファ2
6に接続される。この1バイト単位の入出力端子DQ0
〜DQ7は、入出力バッファ26及びデータラッチ回路
24を介してメモリセルマトリックス領域20に接続さ
れる。上記入出力バッファ26は、チップイネーブル・
出力イネーブル回路28によって制御される。
【0019】コマンドレジスタである制御回路30に
は、制御信号として外部からライトイネーブル信号/W
E、リセット信号/RESET、チップイネーブル信号
/CEが供給される。これらの制御信号の組み合わせか
ら、制御回路30は、内部の書き込み動作(プログラム
動作)と、消去動作と読み出し動作を制御する。
【0020】不揮発性メモリ装置の一つの特徴点は、従
来技術で説明した通り、プログラム動作及び消去動作時
において、それぞれのワード線、ビット線及びソース線
に所定の電圧を印加することである。そのために、メモ
リ装置内には、プログラム回路34と、消去回路32及
びプログラム/消去パルスタイマ36が設けられる。
【0021】制御回路30は、プログラム動作時におい
て、プログラム回路34を制御し所定の書き込み用の電
圧を発生させる。さらに制御回路30は、消去動作時に
おいて、消去回路32を制御し、所定の消去用電圧を発
生させる。プログラム/消去パルスタイマ36は、プロ
グラム時のプログラム用ストレス印加期間及び消去時の
消去用ストレス印加時間を制御するために設けられる。
【0022】図2は不揮発性メモリの回路図である。図
2には、メモリセルマトリックス領域20と、データラ
ッチ回路の一部であるセンスアンプSAと、Xデコーダ
10及びYゲート11が示される。さらに、ワード線電
圧回路12と、ビット線電圧回路16及びソース電圧回
路14が示され、これらの電圧回路は、図1におけるプ
ログラム回路及び消去回路内の電圧発生回路に対応す
る。
【0023】図2において、メモリセルマトリックス領
域20内には、2行2列の合計4つのメモリセルMC0
0,MC01,MC10,MC11が示される。各メモ
リセルは、コントロールゲートと、フローティングゲー
トと、ソース及びドレインを有する。各メモリセルのコ
ントロールゲートは、行方向に配置されたワード線WL
0,WL1にそれぞれ接続される。さらにメモリセルの
ドレインは、コラム方向に配置されたビット線BL0,
BL1にそれぞれ接続される。そしてメモリセルマトリ
ックス20内のすべてのメモリセルのソースは、共通に
ソース線SLに接続される。ビット線BL0,BL1
は、それぞれYデコーダ11を構成するゲートトランジ
スタ90,91を介して、センスアンプSAに接続され
る。これらゲートトランジスタ90,91は、図示しな
いYデコーダからのコラム選択信号CL0,CL1によ
って導通制御される。
【0024】このような不揮発性メモリに対するプログ
ラム、消去及び読み出し動作は、図2の下部の表に示さ
れたように、ワード線WL、ビット線BL及びソース線
SLに所定の電圧を印加することで行われる。今仮に、
メモリセルMC00がプログラムされるとする。その場
合、ワード線WL0は高い電圧(HHレベル)に、ビッ
ト線BL0にも高い電圧(HHレベル)が、ソース線S
Lには低い電圧(Lレベル)がそれぞれ印加される。そ
の結果メモリセルMC00のトランジスタは導通し、チ
ャネル領域を通過する電子が、コントロールゲートとソ
ース領域との間に形成された電界によってフローティン
グゲート内に注入される。その結果メモリセルMC00
の閾値電圧が上昇する。
【0025】次に、仮にメモリセルMC11が消去され
るとすると、ワード線WL1に負の電圧が印加され、ビ
ット線BL1をフローティングにし、さらにソース線S
Lに高い電圧(Hレベル)が印加される。その結果、コ
ントロールゲートとソース領域との間に、プログラム時
と反対方向の電界が印加され、フローティングゲート内
の電子が除去される。その結果、メモリセルMC11の
閾値電圧は低くなる。このときワード線WL0にも同時
に負の電圧が印加され、メモリセルMC00,MC0
1,MC10もすべて同時に消去される。
【0026】図3は、消去動作の概略を示す図である。
図3(a)は、横軸にメモリセルの閾値電圧Vthが、
縦軸にメモリセル数が示され、メモリセルマトリックス
内の一部のメモリセルがプログラム状態であり、残りの
メモリセルが消去状態の場合の分布を示す。プログラム
状態にあるメモリセルは分布PR内に位置し、各メモリ
セルの閾値電圧はプログラムベリファイレベルVPより
も高くなる。一方、消去状態のメモリセルは分布ERの
中にあり、それらのメモリセルの閾値電圧は、イレーズ
ベリファイレベルVEよりも低くなる。そして、読み出
し時において、ワード線を読み出しレベルVRに制御す
ることで、プログラム状態にあるメモリセルは非導通と
なり、消去状態にあるメモリセルは導通状態になる。か
かる電流の有無が、Yゲート11を介してセンスアンプ
SAにより検出される。
【0027】不揮発性メモリの消去動作は、複数のメモ
リセルに対して一括して行われる。その一般的な消去動
作は、次の通りである。まず最初に、図3(b)に示さ
れる通り、全てのメモリセルにデータ0をプログラムす
る。即ち、プリプログラムが行われる。その結果、図3
(b)に示される通り、すべてのメモリセルの閾値電圧
は、プログラムベリファイレベルVPよりも高くなる。
次に、複数のメモリセルに対して、前述の消去ストレス
が一括して印加される。単位時間の消去ストレスが印加
された後に、メモリセルの閾値電圧がイレーズベリファ
イレベル(消去確認レベル)より低いか否かをチェック
するイレーズベリファイ(消去ベリファイ)が行われ
る。全てのメモリセルがこのイレーズベリファイをパス
しない場合は、再度全てのメモリセルに対して消去スト
レスが印加される。このように消去ストレスの印加とイ
レーズベリファイを繰り返し、全てのメモリセルの閾値
電圧が、イレーズベリファイレベルVEより低くなるま
で消去ストレスの印加が繰り返される。その結果、図3
(c)に示される通り、全てのメモリセルの閾値電圧
は、イレーズベリファイレベルVEより低くなる。
【0028】ここで、一括して消去ストレスが印加され
るメモリセルの数が多いと、図3(c)に実線で示され
る様に、消去動作終了後のメモリセルの閾値電圧のばら
つきが大きくなり、一部のメモリセル(図中斜線)はそ
の閾値電圧がマイナスとなりオーバーイレーズ(過消
去)状態となる。
【0029】メモリセルの閾値電圧がマイナスになる
と、正常な読み出し動作を行うことができない。例え
ば、図2において、メモリセルMC01が消去状態(デ
ータ1)であり、メモリセルMC11がオーバーイレー
ズ状態であるとする。そして、ワード線WL0を読み出
しレベルに立ち上げて、メモリセルMC01のデータ1
を読み出そうとする場合、本来ならば、閾値電圧が高く
なっているメモリセルMC01は非導通状態であり、ビ
ット線には電流が流れない。しかしがら、オーバーイレ
ーズ状態にあるメモリセルMC11が、ワード線WL1
の非選択レベル(Lレベル)にも係わらず導通し、ビッ
ト線BL1に電流が流れてしまう。その結果、センスア
ンプSAは、メモリセルMC01がデータ1の消去状態
であると誤って検出することになる。
【0030】以上のように、不揮発性メモリの消去動作
において、そのメモリセルの閾値電圧は消去ベリファイ
レベルVEより低く、マイナスにはならないということ
が必要である。従来からかかるオーバーイレーズの確率
を下げるために、一括して消去ストレスを印加する単位
をメモリブロック単位とし、図3(c)の破線に示され
る通り、そのメモリセルの閾値電圧のばらつきを小さく
している。
【0031】図4は、消去ストレス回数の変化を示す図
である。図4において、横軸は消去回数を、縦軸は消去
に必要なストレス印加回数(ストレス値)を示し、一般
的な不揮発性メモリの消去に必要なストレス回数の変化
の傾向が示される。図4に示される通り、初期段階では
消去回数が増える毎に、消去に必要なストレス回数は少
なくなり、さらに消去回数が増えると、消去に必要なス
トレス回数は増加する。このように、不揮発性メモリの
消去に必要な消去ストレスの回数は、消去回数の増加に
従って逐次変化するものである。
【0032】次に、本発明の実施の形態例にかかる消去
動作を説明する。本実施の形態例においても、従来と同
様に、消去回路は、複数に分割されたメモリブロック毎
に、消去ストレスを印加することができる。また消去ベ
リファイは、メモリセル毎に行われるのは、従来例と同
様である。本実施の形態例では、消去動作において、最
初は複数メモリブロックに対して同時に消去ストレスが
印加される。同時に消去ストレスが印加される回数は、
複数メモリブロックそれぞれに必要な消去ストレス回数
の中で最小の消去ストレス回数である。その後は、メモ
リブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベリファイが
繰り返される。或いは適宜、複数のメモリブロックに対
して同時に消去ストレスが印加される。
【0033】図5は、消去動作を説明するための複数メ
モリブロックと消去ストレス回数の例を示す図である。
図5の例では、メモリ100が4つのメモリブロックB
L1〜BL4に分割されている。そして、各メモリブロ
ックにおける過去の消去動作時において必要だった消去
ストレス値(消去ストレス回数)は、EN1〜EN4で
あり、その消去ストレス値の大小関係は、図5に示され
る通りである。即ち、メモリブロックBL2の過去にお
ける消去ストレス値EN2が最も長く(多く)、メモリ
ブロックBL4における過去の必要な消去ストレス値E
N4は最小である。図5に示されるメモリを例にして本
発明の実施の形態例の消去動作を説明する。
【0034】図6は、第1の実施の形態例の消去フロー
チャート図である。また、図7は、第1の実施の形態例
の消去動作の例を示す図表である。図5に示したメモリ
の例に、図6の消去フローチャートを適用した場合の状
態の変化が、図7に示される。
【0035】第1の実施の形態例では、最初の消去スト
レスは、4つのメモリブロックに対して同時に印加され
る。また、最初の消去ベリファイ対象のメモリブロック
は、過去の消去ストレス値(回数)が最小のメモリブロ
ックBL4に設定される。そして、4つのメモリブロッ
クに同時に消去ストレスを印加しながら、最小消去スト
レス値を有するメモリブロックBL4に対して消去ベリ
ファイを行い、同時消去ストレス回数が最小値EN4に
達するか、或いはメモリブロックBL4の全てのメモリ
セルが消去ベリファイをパスするまで、消去ストレスの
同時印加を継続する。消去ストレス回数が最小値に達す
るか或いはメモリブロックBL4の全てのメモリセルが
消去ベリファイをパスすると、複数メモリブロックに対
する同時消去ストレスの印加を止め、メモリブロック毎
に消去ストレスの印加と消去ベリファイを行う。
【0036】図6に示される通り、まず最初に、全ての
消去対象のメモリブロックに対してデータ0をプログラ
ムするプリ・プログラムが行われる(S10)。そし
て、過去の消去ストレス値(回数)が最小のメモリブロ
ックBL4を消去ベリファイ対象として設定する(S1
1)。即ち、メモリブロックアドレスを、メモリブロッ
クBL4に設定する。そして、メモリブロックBL4の
メモリセルの閾値が、消去ベリファイレベルVEより低
くなったか否かを確認する消去ベリファイが行われる
(S12)。具体的には、ワード線に消去ベリファイレ
ベルVEの電圧を印加したときに、対応するビット線に
所定の電流が流れるか否かをチェックすることで行われ
る。
【0037】最初は、消去ストレスは印加されていない
ので、消去ベリファイはフェイル(未確認)となる。更
に、最初は、消去ストレスの回数が最小消去ストレス値
よりも少ないので(S14)、複数ブロック選択モード
となり(S16)、4つのメモリブロック全てに対し
て、同時に単位時間の消去ストレスの印加が行われる
(S20)。4つのメモリブロックへの消去ストレスの
同時印加は、最小消去ストレス値(回数)EN4まで繰
り返される。
【0038】また、一方で、メモリブロックBL4内の
最初のアドレスのメモリセルが消去ベリファイをパス
(閾値電圧が消去ベリファイレベルVEより低くなる)
すると(S12)、そのメモリブロック内の最終アドレ
スに達するまで(S22)、メモリセルのアドレスがイ
ンクリメントされ、消去ストレスの複数ブロックへの同
時印加(S16)が繰り返される。
【0039】従って、4つのメモリブロックへの消去ス
トレスの同時印加の回数が最小値EN4に達するか、或
いは、最小消去ストレス値に対応するメモリブロックB
L4の全てのメモリセルの消去ベリファイが完了するか
のうち、いずれか少ない回数まで、上記の4つのメモリ
ブロックへの消去ストレスの同時印加が繰り返される。
その結果、過去において最小消去ストレス値であるメモ
リブロックBL4の消去ストレス値が、図4に示される
通り低下してもオーバーイレーズされることが避けられ
る。また、図4に示される通り、消去ストレス値が増加
する場合は、当然にオーバーイレーズされることは避け
られる。
【0040】図7に示された例では、消去ストレスの印
加回数がメモリブロックBL4の最小値EN4に達する
まで、メモリブロックBL4内の全てのメモリセルの消
去ベリファイが終了していない。従って、消去ストレス
の印加回数が最小値EN4を超えると、メモリブロック
毎に消去ストレスの印加と消去ベリファイとが行われ
る。即ち、図6のフローチャートのステップS18に示
される通り、複数ブロック選択モードが解除されて、消
去ベリファイの対象のメモリブロックBL4への消去ス
トレスの印加が行われる(S20)。
【0041】やがて、メモリブロックBL4内の全ての
メモリセルの閾値が消去ベリファイレベルVE未満とな
ると、最終アドレスとなり(S22)、ブロックアドレ
スがインクリメントされる(S32)。尚、メモリブロ
ックBL4に対して印加された消去ストレスの回数が、
前回の最小値EN4より少ない場合は、その最小値は、
新しい値に更新される。或いは、後に消去ベリファイさ
れた他のメモリブロックBL1〜BL3の消去ストレス
回数が前回のメモリブロックBL4の最小値EN4より
も少ない場合は、その最小値と最小値ブロックが更新さ
れる(S26,S28)。
【0042】図7に示される通り、ブロックアドレスが
インクリメントされたことにより、メモリブロックBL
1が消去動作の対象ブロックとなる。メモリブロックB
L1に対して消去ストレスを印加しながら(S20)、
メモリブロックBL1内のメモリセルの消去ベリファイ
が行われる(S12)。全てのメモリセルが消去ベリフ
ァイをパスすると、ブロックアドレスがインクリメント
され、今度は、メモリブロックBL2が消去の対象ブロ
ックとなる。以下、メモリブロックBL2とBL3に対
して、それぞれブロック毎に消去ストレスの印加と、消
去ベリファイが行われる。最後のメモリブロックBL3
の最終アドレスまで消去ベリファイが行われると、消去
動作が終了する。
【0043】以上の通り、第1の実施の形態例では、過
去の消去動作または製品出荷前の試験における消去動作
において、各メモリブロックの消去ストレス値(回数)
を記憶し、消去動作時において、その最小値に達するま
で複数メモリブロックに対して同時に消去ストレスを印
加する。或いは、最小値に対応するメモリブロックの全
てのメモリセルの消去ベリファイが終了するまで複数メ
モリブロックに対して同時に消去ストレスを印加する。
その後は、各メモリブロック毎に消去ストレスの印加と
消去ベリファイを行う。従って、メモリブロック間にお
いて必要な消去ストレス値にバラツキがあっても、オー
バーイレーズが発生する確率を少なくすることができ
る。また、図5に示される様に、消去に必要な消去スト
レス値(回数)が変化しても、オーバーイレーズをする
可能性を少なくすることができる。特に、各メモリセル
の消去特性は一定の傾向を有し、過去において最小のス
トレス回数で消去できたメモリセルは、次の消去時にお
いても最小のストレス回数で消去できる傾向を有する。
更に、上記の実施の形態例では、複数のメモリブロック
に対して同時に消去ストレスを印加するので、全体の消
去時間を短くすることができる。
【0044】図8は、第2の実施の形態例の消去フロー
チャート図である。また、図9は、第2の実施の形態例
の消去動作の例を示す図表である。図5に示したメモリ
の例に、図8の消去フローチャートを適用した場合の状
態の変化が、図9に示される。
【0045】第2の実施の形態例では、全てのメモリブ
ロックの過去における消去ストレス値(回数)を記憶し
ておく。そして、消去時は、それぞれのメモリブロック
の過去の消去ストレス値(回数)に達するまで、他のメ
モリブロックと同時に消去ストレスが印加される。従っ
て、最初の消去ストレスは、全てのメモリブロックに同
時に印加され、その後、過去の消去ストレス値に達した
メモリブロックから順に消去ストレスの同時印加のグル
ープから解除される。また、消去ベリファイの対象は、
第1の実施の形態例の如く最小消去ストレス値のメモリ
ブロックから開始することが好ましいが、任意のメモリ
ブロックから開始しても良い。即ち、第2の実施の形態
例では、過去の消去ストレス値を優先して、複数のメモ
リブロックに同時に消去ストレスを印加し、それぞれの
メモリブロックの過去の消去ストレス値に達っしたら同
時印加の対象から解除する。但し、最小消去ストレス値
のメモリブロックから消去ベリファイすることで、第1
の実施の形態例と同様に、必要な消去ストレス値(回
数)が減少する傾向にある場合は、その分オーバーイレ
ーズを防止することが可能になる。消去ストレスの同時
印加が終わると、その後は、各メモリブロック毎に消去
ストレスの印加と消去ベリファイを行う。
【0046】図5のメモリについてこの消去方法を適用
した例を、図8,9を参照しながら説明する。図8に示
される通り、最初に全てのメモリセルに対して、プリプ
ログラムを行い、全てのメモリセルの閾値電圧をプログ
ラムベリファイレベルVPより高くする(S40)。そ
して、任意のメモリブロックを消去ベリファイ対象と
し、4つのメモリブロックを消去ストレス印加対象とす
る(S41)。ここでは、消去ベリファイ対象をメモリ
ブロックBL1とする。
【0047】消去ベリファイにおいて、確認対象のメモ
リセルの閾値電圧が消去ベリファイレベルVEより低く
ない場合は(S42)、消去ストレス値(回数)がそれ
ぞれのメモリブロックの過去の消去ストレス値に達する
まで(S44)、複数ブロックを選択した状態で(S4
6)、消去ストレスを印加する(S50)。図9に示さ
れる通り、消去ストレス回数が1回からEN4回まで
は、4つのメモリブロックBL1〜BL4に対して、消
去ストレスが同時に印加される。
【0048】消去ストレスの印加回数がメモリブロック
BL4の過去の回数EN4に達すると、ステップS44
で検出され、メモリブロックBL4は選択から解除され
る(S48)。その結果、その後の消去ストレスの印加
は、メモリブロックBL1,BL2,BL3に対して同
時に行われる。
【0049】図9の例では、やがてメモリブロックBL
1の全てのメモリセルが消去ベリファイをパスし、消去
ベリファイ対象ブロック内のアドレスが最終アドレスに
達したことが検出される(S52)。このメモリブロッ
クBL1に対する消去ストレス値(回数)が過去の回数
よりも少なくなっている場合は(S56)、図4に示さ
れる通り消去ストレス値が減少する段階に該当し、消去
ストレス値(回数)が更新される(S58)。これによ
り、常に最小の値が記憶される。そして、最終ブロック
アドレスでなければ(S60)、ブロックアドレスがイ
ンクリメントされ、メモリブロックBL2が消去ベリフ
ァイの対象となる(S62)。更に、消去ベリファイが
完了したメモリブロックBL1は、もはや消去ストレス
を印加する必要がないので、選択から解除される(S6
2)。
【0050】その結果、図9に示される通り、消去スト
レスの印加は、メモリブロックBL2,BL3に対して
同時に行われ、消去ベリファイ対象はメモリブロックB
L2となる。図9の例では、メモリブロックBL2の消
去ベリファイが終了する前に、メモリブロックBL3の
過去の消去ストレス回数EN3に達っしたことがステッ
プS44で検出され、メモリブロックBL3の選択が解
除される(S48)。その結果、消去ストレスの印加
(S50)は、メモリブロックBL2のみとなり、その
メモリブロックBL2に対して消去ベリファイが継続さ
れる。
【0051】やがて、メモリブロックBL2の消去ベリ
ファイが終了すると(S42,S52)、メモリブロッ
クBL2も選択から解除され、消去ベリファイ対象のメ
モリブロックのブロックアドレスがインクリメントさ
れ、メモリブロックBL3が消去ベリファイの対象とな
る(S62)。
【0052】そして、ステップS43にて、全てのメモ
リブロックが選択から解除されたことが検出されると、
その後は、消去ベリファイ対象のメモリブロックに対し
て、消去ストレスが印加される(S45,S50)。即
ち、メモリブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベリ
ファイとが繰り返し行われ、それぞれのメモリブロック
の消去ベリファイが終了する度に、消去対象のメモリブ
ロックが変更される。
【0053】尚、第1の実施の形態例と同様に、従っ
て、最初の消去ベリファイ対象ブロックを、過去の消去
ストレス値(回数)が最小のメモリブロックBL4にす
る場合は、図4の如く消去ストレス値が減少する段階に
ある時は、メモリブロックBL4に対する消去ストレス
の印加が過去の回数EN4に達する前に消去ベリファイ
が終了する可能性が高くなる。オーバーイレーズを防止
することができより好ましい。
【0054】上記の消去動作を制御する消去回路32
(図1参照)は、例えば、簡易的なマイクロコンピュー
タにより構成されることができる。即ち、図6または図
8に示される消去フローチャートに基づく消去プログラ
ムを格納したROMと、それを実行する演算回路とを有
する一般的なマイクロコンピュータにより実現すること
ができる。その場合、過去の消去ストレス値が消去回路
に内蔵される不揮発性メモリに記憶される。
【0055】図10は、かかる消去回路の構成図であ
る。図10の消去回路32は、CPU321と、消去プ
ログラムを格納したROM322と、消去ストレス値が
記憶される不揮発性メモリ323と、インターフェース
325とがバス324を介して接続される。
【0056】上記実施の形態例では、消去ストレス値と
して、単位時間の消去ストレス印加の回数で説明した
が、消去ストレスの印加時間であっても良い。或いは、
消去ストレスの強さを考慮した値であっても良い。
【0057】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、消
去ストレスの印加を過去の消去ストレス値に基づいて複
数メモリブロックに対して同時に行い、その後は、メモ
リブロック毎に消去ストレスの印加と消去ベリファイを
繰り返し行う。その結果、オーバーイレーズが発生する
確率を低く抑えることができるとともに、消去動作全体
の時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象である不揮発性メモリの全体構成
図である。
【図2】本発明の対象である一般的な不揮発性メモリの
回路図である。
【図3】消去動作の概略を示す図である。
【図4】消去ストレス回数の変化を示す図である。
【図5】消去動作を説明するための複数メモリブロック
と消去ストレス回数の例を示す図である。
【図6】第1の実施の形態例の消去フローチャート図で
ある。
【図7】第1の実施の形態例の消去動作の例を示す図表
である。
【図8】第2の実施の形態例の消去フローチャート図で
ある。
【図9】第2の実施の形態例の消去動作の例を示す図表
である。
【図10】消去回路の構成図である。
【符号の説明】
32 消去回路 BL1〜BL4 メモリブロック MC メモリセル

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリセルのフローティングゲート内にキ
    ャリアを注入または除去して該メモリセルのプログラム
    または消去が行われる不揮発性メモリ装置において、 複数のメモリセルをそれぞれ有する複数のメモリブロッ
    クと、 前記メモリブロック単位で消去ストレスを印加し、メモ
    リセル単位で消去終了のベリファイを行う消去回路とを
    有し、 前記消去回路は、前記複数のメモリブロックにおける過
    去の消去ストレス最小値まで該複数のメモリブロックに
    同時に消去ストレスを印加することを特徴とする不揮発
    性メモリ装置。
  2. 【請求項2】メモリセルのフローティングゲート内にキ
    ャリアを注入または除去して該メモリセルのプログラム
    または消去が行われる不揮発性メモリ装置において、 複数のメモリセルをそれぞれ有する複数のメモリブロッ
    クと、 前記メモリブロック単位で消去ストレスを印加し、メモ
    リセル単位で消去終了のベリファイを行う消去回路とを
    有し、 前記消去回路は、前記複数のメモリブロックにおける過
    去の消去ストレス最小値まで該複数のメモリブロックに
    同時に消去ストレスを印加し、その後、前記メモリブロ
    ック毎に消去ストレスの印加と消去終了のベリファイを
    行うことを特徴とする不揮発性メモリ装置。
  3. 【請求項3】メモリセルのフローティングゲート内にキ
    ャリアを注入または除去して該メモリセルのプログラム
    または消去が行われる不揮発性メモリ装置において、 複数のメモリセルをそれぞれ有する複数のメモリブロッ
    クと、 前記メモリブロック単位で消去ストレスを印加し、メモ
    リセル単位で消去終了のベリファイを行う消去回路とを
    有し、 前記消去回路は、前記複数のメモリブロックにおける過
    去の消去ストレス最小値までもしくは前記消去ストレス
    最小値に対応するメモリブロック内の全てのメモリセル
    の消去終了ベリファイが行われるまで、該複数のメモリ
    ブロックに同時に消去ストレスを印加し、その後、前記
    メモリブロック毎に消去ストレスの印加と消去終了のベ
    リファイを行うことを特徴とする不揮発性メモリ装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記消去回路は、前記消去ストレス最小値に対応するメ
    モリブロックの消去が、過去の消去ストレス最小値より
    も小さい消去ストレスで完了した時は、当該消去ストレ
    ス最小値を更新することを特徴とする不揮発性メモリ装
    置。
  5. 【請求項5】メモリセルのフローティングゲート内にキ
    ャリアを注入または除去して該メモリセルのプログラム
    または消去が行われる不揮発性メモリ装置において、 複数のメモリセルをそれぞれ有する複数のメモリブロッ
    クと、 前記メモリブロック単位で消去ストレスを印加し、メモ
    リセル単位で消去終了のベリファイを行う消去回路とを
    有し、 前記消去回路は、前記複数のメモリブロックそれぞれに
    対し、それぞれの過去の消去ストレス値まで消去ストレ
    スを印加しながら、前記消去終了ベリファイが全てのメ
    モリセルに対して行われた第1のメモリブロックへの消
    去ストレスの印加を終了し、更に前記過去の消去ストレ
    ス値に達した第2のメモリブロックへの消去ストレスの
    印加を一旦終了し、前記第2のメモリブロックに対して
    メモリブロック毎に消去ストレスの印加と消去終了のベ
    リファイを行うことを特徴とする不揮発性メモリ装置。
  6. 【請求項6】請求項5において、 前記消去回路は、前記メモリブロックの消去が、対応す
    る過去の消去ストレス値よりも小さい消去ストレス値で
    完了した時は、当該メモリブロックの消去ストレス値を
    更新することを特徴とする不揮発性メモリ装置。
  7. 【請求項7】請求項1乃至6のいずれかにおいて、 前記消去ストレス値は、所定の単位消去ストレスの印加
    回数であることを特徴とする不揮発性メモリ装置。
  8. 【請求項8】請求項1乃至6のいずれかにおいて、 前記メモリセルは、ワード線に接続されたコントロール
    ゲートと、ビット線に接続されたドレインと、ソース線
    に接続されたソースとを有し、 前記消去回路は、前記コントロールゲートとドレインと
    の間に電界を印加して、前記消去ストレスを印加するこ
    とを特徴とする不揮発性メモリ装置。
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