JPS6329397A - Eeprom device - Google Patents

Eeprom device

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Publication number
JPS6329397A
JPS6329397A JP61171651A JP17165186A JPS6329397A JP S6329397 A JPS6329397 A JP S6329397A JP 61171651 A JP61171651 A JP 61171651A JP 17165186 A JP17165186 A JP 17165186A JP S6329397 A JPS6329397 A JP S6329397A
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JP
Japan
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circuit
memory
level
voltage
counting
Prior art date
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Pending
Application number
JP61171651A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Sato
信之 佐藤
Yoshikazu Nagai
義和 永井
Shinji Nabeya
鍋谷 慎二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP61171651A priority Critical patent/JPS6329397A/en
Publication of JPS6329397A publication Critical patent/JPS6329397A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the reduction in the level margin by switching a reference voltage fed to a differential type sense amplifier to a level according to a read signal level changed in response to number of times of writing to a memory cell. CONSTITUTION:A sense amplifier SA discriminates a high/low level for a read signal outputted to a common data line CD by the addressing of a memory array M-ARY while referencing the reference voltage of a voltage generating circuit. In case of lots of rewriting number of times to a MNOS transistor, a voltage generating circuit forming two reference voltages where a threshold voltage is shifted toward the high level is provided. One is used for a reference voltage forming when number of times of rewriting is comparatively less and the other is used to form a reference voltage when number of times of rewriting exceeds a prescribed number of times, and a switching signal S is supplied to a gate of a switch MOSFETQ17 corresponding to a column switch from the counter circuit. Thus, the reference voltage attended with the rewriting number of times is switched and the operating margin is improved and the desired data storage characteristic is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、EEPROM (エレクトリカリ・イレー
ザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリ)
装置に関するもので、例えばMNOSトランジスタを用
いたものに利用して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
The present invention relates to devices, and relates to techniques that are effective for use in devices that use MNOS transistors, for example.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

データの電気的な書き込み及び消去が可能な半導体不揮
発性記憶素子、例えばMNOS (メタル・ナイトライ
ド・オキサイド・セミコンダクタ)は、比較的薄いシリ
コン酸化膜とその上に形成され比較的厚いシリコン窒化
膜(ナイトライド)との2層構造のゲート絶縁・膜を持
つ絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下、単にMNO
Sトランジスタという)であり、記憶情報の書込みだけ
でなく消去も電気的に行うことができる。MNO3技術
は、例えば特開昭56−156370公報に記載基れて
いる。
Semiconductor non-volatile memory elements, such as MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor), in which data can be written and erased electrically, consist of a relatively thin silicon oxide film and a relatively thick silicon nitride film formed thereon. Insulated gate field effect transistor (hereinafter simply referred to as MNO) has a two-layer gate insulation/film structure with
(referred to as an S transistor), and can electrically write and erase stored information. The MNO3 technology is based on, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 156370/1983.

消去状態もしくは記憶情報が書込まれていない状態では
、Nチャンネル型MNO3トランジスタのしきい値電圧
は負の電圧になっている。記憶情報の書込み又は消去の
ために、ゲート絶縁膜には、トンネル現象によりキャリ
アの注入が生じるような高電界が作用させられる。
In an erased state or a state in which no stored information is written, the threshold voltage of the N-channel MNO3 transistor is a negative voltage. In order to write or erase stored information, a high electric field is applied to the gate insulating film so that carrier injection occurs due to a tunneling phenomenon.

上記公報に従うと、MNOSトランジスタは、N型半導
体基板に形成されたP型ウェル領域に形成される。また
、周辺回路を構成するMOSFETが、MNOSトラン
ジスタのためのウェル領域に対して独立にされたウェル
領域に形成される。
According to the above publication, the MNOS transistor is formed in a P-type well region formed in an N-type semiconductor substrate. Furthermore, MOSFETs constituting the peripheral circuit are formed in a well region that is independent of the well region for the MNOS transistor.

書込み動作において、MNoSトランジスタの基体ゲー
トとしてのウェル領域には、例えばほり回路の接地電位
のO■が印加され、ゲートには、書き込みのための高電
圧が印加される。ソース領域及びドレイン領域には、書
込むべき情報に応じてはゾ0■の低電圧又は書き込みレ
ベルの高電圧が印加される。このときMNoSトランジ
スタのチャンネル形成領域、すなわちソース領域及びド
レイン領域との間のシリコン領域表面には、上記ゲート
の正の高電圧に応じてチャンネルが誘導される。このチ
ャンネルの電位はソース領域及びドレイン領域の電位と
等しくなる。ソース領域及びドレイン領域に上記のよう
に0■の電圧が印加されるとゲート絶縁膜には上記ゲー
トの高電圧に応じた高電界が作用する。その結果、ゲー
ト絶縁膜にはトンネル現象によりチャンネルからキャリ
アとしての電子が注入される。これによって、MNoS
のしきい価値電圧は、例えば負の電圧から正の電圧に変
化する。
In a write operation, for example, a ground potential O■ of a digging circuit is applied to the well region serving as the base gate of the MNoS transistor, and a high voltage for writing is applied to the gate. Depending on the information to be written, a low voltage of 0.0 cm or a high voltage of the write level is applied to the source region and the drain region. At this time, a channel is induced in the channel forming region of the MNoS transistor, that is, on the surface of the silicon region between the source region and the drain region, in response to the positive high voltage of the gate. The potential of this channel becomes equal to the potential of the source and drain regions. When a voltage of 0 is applied to the source region and the drain region as described above, a high electric field corresponding to the high voltage of the gate acts on the gate insulating film. As a result, electrons as carriers are injected from the channel into the gate insulating film due to a tunneling phenomenon. This allows MNoS
The threshold voltage changes, for example, from a negative voltage to a positive voltage.

ソース領域及びドレイン領域に書き込みレベルの高電圧
が印加された場合、ゲートとチャンネルとの間の電位差
が小さい値にされる。このような小電圧差では、トンネ
ル現象による電子の注入を起こさせるには不十分となる
。そのため、M N O3のしきい値電圧は変化しない
When a high voltage at a write level is applied to the source region and the drain region, the potential difference between the gate and the channel is reduced to a small value. Such a small voltage difference is insufficient to cause electron injection by tunneling. Therefore, the threshold voltage of MNO3 does not change.

また、消去の場合には、MNoSトランジスタのゲート
に0■を与えながらその基体ゲートとしてのウェル領域
に正の高電圧を印加して、逆方向のトンネル現象を生じ
しめて、キャリアとしての電子を基体ゲートに戻すこと
により行われる。
In addition, in the case of erasing, a positive high voltage is applied to the well region serving as the substrate gate while applying 0 to the gate of the MNoS transistor to cause a tunneling phenomenon in the reverse direction and transfer electrons as carriers to the substrate. This is done by returning it to the gate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のようなMNoSトランジスタにあっては、繰り返
しデータの書き換えが行われる。このようなデータの書
き換えが繰り返されることにより、第3図に示した特性
図に示すように、しきい値電圧vthは、約10s回あ
たりからハイレベル側にシフトする。また、MNO3I
−ランジスタにあっては、そのデータ保持特性は、第4
図に示すように時間Tの経過とともに、同図に一点IN
線で示したように初期のしきい値電圧(ヴアージンレベ
ル)に近づ(。このため、上記第3図に示した書き換え
特性により、書き込み情報が第4図に点線で示すように
ハイレベルにシストした場合を考えると、ロウレベル側
のレベルマージンが低下して誤動作してしまう虞れが生
じる。
In the MNoS transistor as described above, data is repeatedly rewritten. By repeating such data rewriting, the threshold voltage vth shifts to the high level side after about 10 seconds, as shown in the characteristic diagram shown in FIG. Also, MNO3I
- For transistors, their data retention characteristics are
As shown in the figure, as time T passes, a point IN appears in the same figure.
As shown by the line, it approaches the initial threshold voltage (virgin level). Therefore, due to the rewriting characteristics shown in Figure 3 above, the written information becomes high level as shown by the dotted line in Figure 4. If we consider the case where the voltage is erected, the level margin on the low level side may be reduced and malfunction may occur.

この発明の目的は、書き換え回数に対する信頼性を高く
したEEFROM装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an EEFROM device that has high reliability with respect to the number of rewrites.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、書き込み及び消去が可能な半轟体不蓮発性記
憶素子とアドレス選択用のMOSFETとを含むメモリ
セルがマトリックス配置されて構成されるメモリアレイ
の読み出し基準電圧を、記憶素子のしきい値電圧が変化
してしまうような書き換え回数が所定の回数に達すると
、それに応じたレベルに切り換えるようにするものであ
る。
That is, the read reference voltage of a memory array constituted by a matrix arrangement of memory cells each including a semi-destructive non-volatile memory element capable of writing and erasing and a MOSFET for address selection is set to the threshold value of the memory element. When the number of rewrites that cause the voltage to change reaches a predetermined number, the level is switched to a corresponding level.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、書き換え回数による記憶素子の
しきい値電圧に応じて読み出し基準電圧が切り換えられ
るため、所望のレベルマージンを確保することができる
According to the above-described means, the read reference voltage is switched according to the threshold voltage of the storage element depending on the number of rewrites, so that a desired level margin can be ensured.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明に係るEEPROM装置の一実施
例の要部回路図が示されている。
FIG. 1 shows a circuit diagram of a main part of an embodiment of an EEPROM device according to the present invention.

この実施例のEEPROM装置は、図示しないアドレス
バッファやXデコーダX−DCR及びYデコーダY−D
CRからなるアドレス選択回路と、このアドレス選択回
路の出力信号や制御信号に応答して書き込み/消去動作
のための電圧を形成する回路、及び上記制御信号を形成
する制御回路C0NTを含んでいる。
The EEPROM device of this embodiment includes an address buffer (not shown), an X decoder X-DCR, and a Y decoder Y-D.
It includes an address selection circuit consisting of a CR, a circuit for forming voltages for write/erase operations in response to output signals and control signals of the address selection circuit, and a control circuit C0NT for forming the control signals.

EEFROM装置は、特に制限されないが、外部から供
給される+5■のような比較的低い電源電圧Vccと、
−12vのような負の高電圧−vppとによって動作さ
れる。上記選択回路を構成するX7ドレスデコーダX−
DCR等は、CMO3回路により構成される。CMO3
回路は、+5Vのような比較的低い電源電圧Vccが供
給されることによって、その動作を行う。したがって、
アドレスデコーダX−DCR及びY−DCRにより形成
される選択/非選択信号のレベルは、はゾ+5vとされ
、ロウレベルは、はゾ回路の接地電位の0■にされる。
Although not particularly limited, the EEFROM device has a relatively low power supply voltage Vcc, such as +5■ supplied from the outside, and
It is operated by a high negative voltage -vpp, such as -12v. X7 dress decoder X- that constitutes the above selection circuit
The DCR and the like are composed of CMO3 circuits. CMO3
The circuit operates by being supplied with a relatively low power supply voltage Vcc, such as +5V. therefore,
The level of the selection/non-selection signal formed by address decoders X-DCR and Y-DCR is set to +5V, and the low level is set to 0, which is the ground potential of the circuit.

図示のEEPROM装置を構成する素子構造それ自体は
、本発明に直接関係が無いので図示しないけれども、そ
の概要は次のようにされる。
Although the element structure itself constituting the illustrated EEPROM device is not shown because it is not directly related to the present invention, its outline is as follows.

すなわち、図示の装:の全体は、N型単結晶シリコンか
ら成るような半4体基板上に形成される。
That is, the entire device shown is formed on a semi-quartet substrate, such as one made of N-type single crystal silicon.

MNOS トランジスタは、Nチャンネル型とされ、そ
れは、上記半導体基板の表面に形成されたP型ウェル領
域もしくはP型半導体領域上に形成される。Nチャンネ
ル型MO3FETは、同様にP型半導体領域上に形成さ
れる。
The MNOS transistor is an N-channel type, and is formed on a P-type well region or a P-type semiconductor region formed on the surface of the semiconductor substrate. An N-channel MO3FET is similarly formed on the P-type semiconductor region.

Pチャンネル型M OS F E Tは、上記半専体基
板上に形成される。
A P-channel type MOS FET is formed on the semi-dedicated substrate.

1つのメモリセルは、特に制限されないが、1つのMN
OSトランジスタと、それに直列接続された2つのMO
SFETとから構成される。1つのメモリセルにおいて
、1つのMNOSトランジスタと2つのM OS F 
E Tは、例えばMNOSトランジスタのゲート電極に
対してそれぞれ2つのMOS F ETのゲート電極の
一部がオーバーランプされるようないわゆるスタックド
ゲート構造とされる。これによって、メモリセルのサイ
ズは、それを構成する1つのMNOSトランジスタと2
つのM OS F E Tとが実質的に一体構造にされ
ることになり、小型化される。
One memory cell can be one MN, although it is not particularly limited.
OS transistor and two MOs connected in series with it
It is composed of SFET. In one memory cell, one MNOS transistor and two MOS F
ET has a so-called stacked gate structure in which, for example, a part of the gate electrode of each of the two MOS FETs is overlamped with respect to the gate electrode of the MNOS transistor. As a result, the size of the memory cell is reduced to one MNOS transistor and two
The two MOS FETs are substantially integrated into one structure, resulting in miniaturization.

各メモリセルは、特に制限されないが、共通のウェル領
域に形成される。Xデコーダ、YデコーダのようなCM
O3回路を構成するためのNチャンネルMOS F E
Tは、各メモリセルのための共通のP型ウェル領域に対
して独立にされたP型ウェル領域に形成される。
Although not particularly limited, each memory cell is formed in a common well region. CM like X decoder, Y decoder
N-channel MOS F E for configuring the O3 circuit
T is formed in an independent P-type well region with respect to a common P-type well region for each memory cell.

この構造において、N型半導体基板は、その上に形成さ
れる複数のPチャンネルMO3FETに対する共通の基
体ゲートを構成し、回路の電源電圧Vccレベルにされ
る。CMO3回路を構成するためのNチャンネルM O
S F E Tの基体ゲートとしてのウェル領域は、回
路の接地電位0ボルトに維持される。
In this structure, the N-type semiconductor substrate constitutes a common base gate for a plurality of P-channel MO3FETs formed thereon, and is set to the power supply voltage Vcc level of the circuit. N-channel MO for configuring CMO3 circuit
The well region as the base gate of S F E T is maintained at circuit ground potential of 0 volts.

第1図において、メモリアレイM−ARYは、マトリッ
クス配置された複数のメモリセルを含んでいる。1つの
メモリセルは、M N OS トランジスタQ2と、そ
のドレインとデータvA(ビット線もしくはディジフト
vA)DIとの間に設けられたアドレス選択用MO3F
ETQIと、特に制限されないが、上記MNO3トラン
ジスタQ2のソースと共通ソース線との間に設けられた
分離用MO3FETQ3とから構成される。なお、前述
のようなスタックドゲート構造が採用される場合、MN
OSトランジスタQ2のチャンネル形成領域にMOSF
ETQI、Q3のチャンネル形成領域が直接的に隣接さ
れることになる。それ故に、MNOSトランジスタQ2
のドレイン、ソースは、便宜上の用語であると理解され
たい。
In FIG. 1, memory array M-ARY includes a plurality of memory cells arranged in a matrix. One memory cell consists of an MNOS transistor Q2 and an address selection MO3F provided between its drain and data vA (bit line or digital shift vA) DI.
ETQI, and an isolation MO3FET Q3 provided between the source of the MNO3 transistor Q2 and the common source line, although this is not particularly limited. Note that when the stacked gate structure as described above is adopted, MN
MOSF in the channel formation region of OS transistor Q2
The channel forming regions of ETQI and Q3 are directly adjacent to each other. Therefore, MNOS transistor Q2
The drain and source of are understood to be terms of convenience.

同一の行に配置されたメモリセルのそれぞれのアドレス
選択用MOSFETQ1等のゲートは、第1ワード&1
W11に共通接続され、それに対応されたMNOSトラ
ンジスタQ2等のゲートは、第2ワード6gtv12に
共通接続されている。同様に他の同一の行に配置された
メモリセルアドレス選択用MOS F ET及びMNO
Sトランジスタのゲートは、それぞれ第1ワード線W2
1.W22に共通接続されている。
The gates of the address selection MOSFETQ1, etc. of the memory cells arranged in the same row are connected to the first word &1.
The gates of the MNOS transistors Q2 and the like which are commonly connected to W11 and correspond to it are commonly connected to the second word 6gtv12. Similarly, other memory cell address selection MOS FETs and MNOs arranged in the same row
The gates of the S transistors are connected to the first word line W2, respectively.
1. Commonly connected to W22.

同一の列に配置されたメモリセルのアドレス選択用MO
3FETQ1等のドレインは、データ線iD1に共通接
続されている。同様に他の同一の列に配置されたメモリ
セルのアドレス選択用MO3FETのドレインは、それ
ぞれデータ線D2に共通接続されている。各メモリセル
における分離用MOSFETQ3のソースは共通にされ
る。
MO for selecting addresses of memory cells arranged in the same column
The drains of the 3FETQ1 and the like are commonly connected to the data line iD1. Similarly, the drains of the address selection MO3FETs of other memory cells arranged in the same column are commonly connected to the data line D2. The source of isolation MOSFET Q3 in each memory cell is made common.

この実施例のメモリプレイM−ARYは、はり次のよう
な電位によって動作される。
The memory play M-ARY of this embodiment is operated by the following potential.

まず、読み出し動作において、メモリアレイM−ARY
が形成されるウェル領域WELLIの電位Vwは、はソ
回路の接地電位0ボルトに等しいロウレベルにされる0
分離用MO3FETQ:M)ゲートに結合された制御線
(Vig)は、これらのMO3FETQ3をオン状態に
させるように、は\′電源電圧Vccに等しいようなハ
イレベルにされる。それぞれMNOSトランジスタのゲ
ート電極に結合された第2ワード線W12ないしW22
は、はゾ接地電位に等しいような電位、すなわちMNO
Sトランジスタの高しきい値電圧(正)と低しきい値電
圧(負)との間の電圧とされる。第1ワード線Wllな
いしW21のうちの選択されるべきワード線は、はり電
源電圧Vccに等しいような選択レベルもしくはハイレ
ベルされ、残すノワード線すなわち非選択ワード線は、
はy゛接地電位に等しいような非選択レベルもしくはロ
ウレベルにされる。データ線り工ないしD2のうちの選
択されるべきデータ線には、後述するようなセンスアン
プSAからセンス電流が供給される。第1ワード線によ
って選択されたメモリセルにおけるMNOSトランジス
タが低しきい値電圧を持っているなら、そのメモリセル
は、・それが結合されたデータ線に対して電流通路を形
成する。選択されたメモリセルにおけるMNOSトラン
ジスタが高しきい値電圧を持うているなら、そのメモリ
セルは、実質的に電流通路を形成しない。従ってメモリ
セルのデータの読み出しは、センス電流の検出によって
行われる。
First, in a read operation, memory array M-ARY
The potential Vw of the well region WELLI where is formed is set to a low level equal to the ground potential of the circuit, 0 volts.
The control line (Vig) coupled to the gate of the isolation MO3FETQ:M is set to a high level equal to the power supply voltage Vcc to turn on these MO3FETQ3. second word lines W12 to W22 each coupled to the gate electrode of the MNOS transistor;
is a potential such that is equal to the ground potential, that is, MNO
The voltage is between the high threshold voltage (positive) and the low threshold voltage (negative) of the S transistor. The word line to be selected among the first word lines Wll to W21 is set to a selection level or high level equal to the power supply voltage Vcc, and the remaining word lines, that is, unselected word lines, are
is set to a non-select level or low level equal to y' ground potential. A sense current is supplied from a sense amplifier SA, which will be described later, to the data line to be selected from among the data line wires D2. If the MNOS transistor in the memory cell selected by the first word line has a low threshold voltage, then that memory cell: forms a current path to the data line to which it is coupled; If the MNOS transistor in a selected memory cell has a high threshold voltage, that memory cell forms substantially no current path. Therefore, reading data from a memory cell is performed by detecting a sense current.

センスアンプSAは、上記メモリアレイM−ARYのア
ドレッシングによって共通データ線CDに出力された読
み出し信号を、後述するような電圧発生回路により形成
される基準電圧Vrefを参照してハイレベル/ロウレ
ベルの判定を行う。
The sense amplifier SA determines whether the read signal outputted to the common data line CD by addressing the memory array M-ARY is high level or low level by referring to a reference voltage Vref formed by a voltage generation circuit as described later. I do.

書き込み動作において、ウェル領域WELLIは、はs
’−Vppに等しいような負の高電圧にされ、分離用M
O3FETQ3のゲート電極に結合された制御線(Vi
g)は、それらのMO3FETQ3をオフ状態にさせる
ように負の高電位にされる。
In a write operation, the well region WELLI is
'-Vpp, and the separating M
The control line (Vi
g) are brought to a negative high potential to turn off their MO3FETs Q3.

第1ワード線W11ないしW21は、はり接地電位に等
しいような非選択レベルもしくはロウレベルにされる。
The first word lines W11 to W21 are set to a non-select level or low level equal to the ground potential.

第2ワード線W12ないしW22のうちの1つのワード
線は、はソ゛電if!電圧Vccに等しいような選択レ
ベルにされ、残りの第2ワード腺は、電圧−VI’lp
に近い負の高電圧にされる。データ線は、メモリセルに
書き込まれるべきデータに応じて、は\′電源電圧VC
Cに等しいようなハイレベルもしくは負電圧−V11+
)に近い負の高電圧を持つロウレベルにされる。
One of the second word lines W12 to W22 is connected to a solenoid if! The remaining second word glands are brought to a selection level equal to the voltage Vcc, and the voltage -VI'lp
A negative high voltage close to . Depending on the data to be written into the memory cell, the data line is connected to the power supply voltage VC.
High level or negative voltage equal to C -V11+
) is set to a low level with a negative high voltage close to .

消去動作において、ウェル領域WELLIは、はN′電
源電圧VCCに等しいような消去レベルもしくはハイレ
ベルにされる。第1ワード線WllないしW21は及び
第2ワード1W12ないしW22は、消去のために、基
本的にはそれぞれ回路の電源電圧Vccにほり等しいレ
ベル及び電圧−vppに実質的に等しいレベルされる。
In the erase operation, well region WELLI is set to an erase level equal to N' power supply voltage VCC or to a high level. The first word lines Wll to W21 and the second words 1W12 to W22 are basically brought to a level approximately equal to the power supply voltage Vcc of the circuit and to a level substantially equal to the voltage -vpp, respectively, for erasing.

しかしながら、この実施例に従うと、特に制限されない
が、各メモリ行毎のメモリセルの消去が可能となるよう
に、第1、第2ワード線のレベルが決定される。第1ワ
ード線WllないしW21のうちの消去が必要とされる
メモリ行に対応された第1ワード線は、はX゛電源電圧
VCCに等しいような消去レベルにされ、消去が必要と
されないメモリ行に対応された第1ワード線は、はゾ回
路の接地電位のような非消去レベルにされる。第2ワー
ドKW L 2ないしW22のうちの上記消去レベルに
される第1ワード線と対応する第2ワード線は、は\負
電圧−■ppに等しいような消去レベルにされ、上記非
消去レベルにされる第1ワード線と対応する第2ワード
線は、はy′電源電圧Vccに等しいような非消去レベ
ルにされる。
However, according to this embodiment, the levels of the first and second word lines are determined so that erasing of memory cells in each memory row is possible, although this is not particularly limited. Among the first word lines Wll to W21, the first word line corresponding to the memory row that needs to be erased is set to an erase level equal to X' power supply voltage VCC, and the memory row that does not need to be erased The first word line corresponding to is set to a non-erasing level, such as the ground potential of the circuit. The second word line of the second words KW L 2 to W22 corresponding to the first word line set to the erase level is set to an erase level equal to the negative voltage - pp, and the second word line corresponding to the first word line set to the erase level is set to the erase level equal to The second word line corresponding to the first word line which is to be erased is set to a non-erasing level such that y' is equal to the power supply voltage Vcc.

この実施例に従うと、上述のようにウェル領域WELL
I、すなわちMNOSトランジスタの基体ゲートに電源
電圧Vcc印加することによって各MNO3トランジス
タの記憶情報を消去する構成がとられる。他方、0M0
3回路を構成するNチー?ンネルMO8FETの基体ゲ
ートは、MNOSトランジスタの基体ゲートとは独立に
、例えばOボルトのような電位にされることが必要とさ
れる。
According to this embodiment, as described above, the well region WELL
A configuration is adopted in which information stored in each MNO3 transistor is erased by applying a power supply voltage Vcc to I, that is, to the base gate of the MNOS transistor. On the other hand, 0M0
N-chi that makes up 3 circuits? The body gate of the channel MO8FET is required to be brought to a potential, such as O volts, independently of the body gate of the MNOS transistor.

それ故に、前述のように各メモリセルの基体ゲート、す
なわち、メモリアレイM−ARYが形成された半導体領
域WELLIは、Xデコーダ、Yデコーダ等の周辺回路
を構成するNチャンネルMO3FETが形成される半導
体領域(ウェル領域)と電気的に分離される。
Therefore, as described above, the semiconductor region WELLI in which the base gate of each memory cell, that is, the memory array M-ARY is formed, is a semiconductor region in which N-channel MO3FETs constituting peripheral circuits such as an X decoder and a Y decoder are formed. electrically isolated from the well region.

なお、メモリアレイM−ARYの部分的な消去を可能と
したいなら、個々のメモリセルをそれぞれ独立のウェル
領域に形成したり、同じ行もしくは列に配置されるメモ
リセルを共通のウェル領域に形成したりすることができ
る。この実施例では、前述のようにメモリセルの全体す
なわちメモリアレイM−ARYは1つの共通なウェル領
域WELL1に形成される。
If you want to enable partial erasure of the memory array M-ARY, you can form each memory cell in an independent well region, or form memory cells arranged in the same row or column in a common well region. You can do it. In this embodiment, the entire memory cell, ie, the memory array M-ARY, is formed in one common well region WELL1, as described above.

上記第1、第2ワード線WllないしW21及びW12
ないしW22は、それぞれXデコーダX−0CRによっ
て駆動される。XデコーダX−DCRは、特に制限され
ないが、メモリアレイM−ARYのメモリ行に一対一対
応された複数の単位デコーダ回路から成る。1つの単位
デコーダ回路は、例えば図示のような、アドレス信号を
受けるノア(NOR)ゲート回路N0R1、ゲート回路
G及びレベル変換回路LVCから構成される。
The first and second word lines Wll to W21 and W12
to W22 are each driven by an X decoder X-0CR. Although not particularly limited, the X-decoder X-DCR consists of a plurality of unit decoder circuits in one-to-one correspondence with the memory rows of the memory array M-ARY. One unit decoder circuit is composed of, for example, a NOR gate circuit N0R1 that receives an address signal, a gate circuit G, and a level conversion circuit LVC as shown in the figure.

ゲート回路Gは、少な(とも読み出し動作時において、
それに対応されたノアゲート回路の出力を、対応の第1
ワード線に伝達させ、また書き込み動作において対応の
ノアゲート回路の出力にかかわらずに第1ワード線を回
路の接地電位に実質的に等しいレベルにさせる構成とさ
れる。この実施例に従うと、ゲート回路Gは、前述の選
択消去動作を可能とするために、読み出し動作時ととも
に、消去動作時においても、それに対応されたノアゲー
ト回路の出力を対応の第1ワード線に伝達させるように
構成される。
The gate circuit G has a small
The output of the corresponding NOR gate circuit is
The first word line is transmitted to the word line, and the first word line is made to have a level substantially equal to the ground potential of the circuit in a write operation, regardless of the output of the corresponding NOR gate circuit. According to this embodiment, in order to enable the selective erase operation described above, the gate circuit G connects the output of the corresponding NOR gate circuit to the corresponding first word line during the read operation as well as during the erase operation. configured to transmit.

レベル変換回路LVCは、書き込み動作時において、そ
れに対応されたノアゲート回路の出力がハイレベルの選
択レベルならそれに応じて第2ワード線をはゾを源電圧
VCCに等しい選゛択レベルにさせ、ノアゲート回路の
出力がロウレベルの非選択レベルならそれに応じて第2
ワード線をはり負電圧−Vppに等しい非選択レベルに
させる。レベル変換回路LVCは、また消去動作時にお
いて、それに対応されたノアゲート回路の出力がハイレ
ベルの選択レベルならそれに応じて第2ワード線をはy
゛負電圧−Vl)Glに等しい消去選択レベルにさせ、
ノアゲート回路の出力がロウレベルの非選択レベルなら
それに応じて第2ワード線をはゾ電源電圧Vccに等し
い消去非選択レベルにさせる。
During a write operation, if the output of the corresponding NOR gate circuit is at a high selection level, the level conversion circuit LVC changes the second word line to a selection level equal to the source voltage VCC in response to the output of the NOR gate circuit. If the output of the circuit is a low non-selection level, the second
The word line is brought to a non-select level equal to a negative voltage -Vpp. During the erase operation, the level conversion circuit LVC also changes the second word line to Y if the output of the corresponding NOR gate circuit is at a high selection level.
゛Negative voltage - Vl) Set to an erase selection level equal to Gl,
If the output of the NOR gate circuit is at a low non-selection level, the second word line is accordingly brought to an erase non-selection level equal to the power supply voltage Vcc.

分離用MO3FETQ3等のゲートは、制御電圧発生回
路Vil−Gにより形成される制御電圧■igが供給さ
れる制御線に共通結合されている。これら分離用MOS
 F ETQ 3等のソースは、特に制限されないが、
回路の接地電位に結合される。
The gates of the isolation MO3FETQ3 and the like are commonly coupled to a control line to which a control voltage ig generated by a control voltage generation circuit Vil-G is supplied. These separation MOS
Sources such as F ETQ 3 are not particularly limited, but
Coupled to circuit ground potential.

上記分離用MO3FETQ3に供給される制御電圧Vi
(Hは、MNOSトランジスタべ後述するような書き込
み動作において、第2ワード線W21ないしW22のう
ちの選択されるべきメモリセルが結合されたワード線が
ハイレベル(5■)とされ、基体ゲートとしてのウェル
領域WELLが約−12■とされるとともに、データ線
例えばDlが約−10■にされたとき、上記MO3FE
TQ3をオフ状態にさせるように約−10Vのような低
い電位にされる。これにより、例えデータ線D2が+5
■のようなハイレベルにされていても、データ線D2か
ら上記書き込みを行うべきメモリセル側に電流が流れ込
むのが防止される。
Control voltage Vi supplied to the separation MO3FETQ3
(H means that in the write operation of the MNOS transistor as described later, the word line to which the memory cell to be selected among the second word lines W21 and W22 is connected is set to high level (5■), and the base gate is When the well region WELL of the MO3FE is set to about -12 Å and the data line Dl is set to about -10 Å, the MO3FE
A low potential, such as about -10V, is applied to turn TQ3 off. As a result, even if the data line D2 is +5
Even if it is set to a high level as shown in (2), current is prevented from flowing from the data line D2 to the memory cell to which the above writing is to be performed.

上記メモリアレイMARYが形成されるウェル領域WE
LLIには、制御;B ′H圧発生回路V w −Gに
より形成された制御電圧Vw−Gが供給される、この電
圧Vwは、書き込み動作のときに約−12Vのような負
の高電圧にされ、消去動作のときに約+5vの電位にさ
れ、それ以外において約0■にされる。
Well region WE where the memory array MARY is formed
The LLI is supplied with a control voltage Vw-G generated by a control B'H voltage generation circuit Vw-G. This voltage Vw is a negative high voltage such as about -12V during a write operation. It is set to a potential of about +5V during an erase operation, and set to a potential of about 0V at other times.

この実施例では、読み出し動作の高速化を図るために、
特に制限されないが、メモリアレイM−ARYの各デー
タ%iD1.D2を選択するカラムスイッチMO3FE
TQI 2.Ql 2等は、Nチャンネル型とされる。
In this embodiment, in order to speed up the read operation,
Although not particularly limited, each data %iD1. of the memory array M-ARY. Column switch MO3FE to select D2
TQI 2. Ql 2 etc. are of N-channel type.

この場合、上記各データ線Di、D2とこれらのNチャ
ンネルMO3FETQ12、Ql3等と電気的に分離さ
せるNチャンネルMOSFETQI O,Ql 1が設
けられる。
In this case, N-channel MOSFETs QIO, Ql 1 are provided to electrically isolate each of the data lines Di, D2 and these N-channel MO3FETs Q12, Ql3, etc.

すなわち、上記各データ線DI、D2等と共通データ線
CDとの間には、上記MO3FETQI O。
That is, the MO3FET QI O is provided between each of the data lines DI, D2, etc. and the common data line CD.

Qll等とYゲート(カラムスイッチ)回路C−5Wと
してのNチャンネルMO5FETQI 2゜Ql3等が
それぞれ直列形態に設けられる。上記データ線分離用の
MOSFETQI O,Ql 1は、上記MNO3トラ
ンジスタと同じP型のウェル領域W E L Lに形成
される。これらのMOSFETQIO,Qllのゲート
には、制御電圧発生回路Vc−Gにより形成される制′
4B電圧Vcが供給される。この制御電圧Vcは、書き
込み動作状態のときのみ、−12Vのような負の高電圧
にされ、それ以外の読み出し及び消去動作状態のときに
は、1its電圧Vccのようなハイレベルにされる。
Qll, etc. and an N-channel MO5FET QI2°Q13 as a Y gate (column switch) circuit C-5W are provided in series, respectively. The data line isolation MOSFETs QI O and Ql 1 are formed in the same P-type well region W E L L as the MNO3 transistor. The gates of these MOSFETs QIO and Qll are connected to a control circuit formed by a control voltage generation circuit Vc-G.
A 4B voltage Vc is supplied. This control voltage Vc is set to a negative high voltage such as -12V only in the write operation state, and is set to a high level such as the 1its voltage Vcc during other read and erase operation states.

これによって、上記M OS F E T Q 10 
、 Q 11は、書き込み動作状態のときにオフ状態に
される。また、上記MO3FETQI O,Ql 1は
、消去動作状態のとき上記ウェル領域W E L Lが
電源電圧Vccのようなハイレベルにされることによっ
てオフ状態にされる。それ故、上記&10SFETQ1
0、Qllは、読み出し動作状態のときにのみオン状態
にされる。これによって、書き込み動作の時に、上記M
 OS F E T Q 10 、 Q 11等がオフ
状態にされるから、データ線の電位が負の高電圧にされ
ても後述するカラムスイッチM OS F E TQ1
2.Ql3との接続点がフローティング状態にされる。
As a result, the above MOS FET Q 10
, Q11 are turned off during the write operation state. Furthermore, the MO3FETs QI O and Ql 1 are turned off when the well region W E L L is set to a high level such as the power supply voltage Vcc during the erase operation state. Therefore, &10SFETQ1 above
0, Qll is turned on only during the read operation state. As a result, during a write operation, the above M
Since OS FET Q10, Q11, etc. are turned off, even if the potential of the data line is set to a negative high voltage, the column switch MOS FETQ1, which will be described later,
2. The connection point with Ql3 is placed in a floating state.

これにより、上記相互接続点に結合されるスイッチMO
3FETQI 2.Ql 3のソース、ドレインとそれ
が形成されるウェル領域とが順バイアスされてしまうこ
とを防止できる。
This allows the switch MO coupled to the above interconnection point to
3FETQI 2. It is possible to prevent the source and drain of Ql 3 and the well region in which they are formed from being forward biased.

上記カラムスイッチ回路C−5Wを構成するMOSFE
TQI 2.、Ql 3のゲートには、YデコーダY−
DCRの出力信号が供給される。YデコーダY−DCR
の各出力は、読み出し動作時においてはy゛電源電圧V
ccに等しいような選択レベル又ははy□ボルトに等し
いような非選択レベルにされる。
MOSFE constituting the above column switch circuit C-5W
TQI 2. , Ql 3 has a Y-decoder Y-
The output signal of the DCR is supplied. Y-decoder Y-DCR
During the read operation, each output of y゛power supply voltage V
The selection level is made equal to cc or the non-selection level is made equal to y□volts.

上記共通データ線CDは、入出力回路IOBを構成する
データ入力回路DIBの出力端子と、センスアンプSA
と出カバソファ回路OBCとからなるデータ出力回路D
OBの入力端子に結合されている。この入力出力回路I
OBを構成するデータ入力回路の入力端子とデータ出力
回路の出力端子は、外部端子I10に結合される。
The common data line CD is connected to the output terminal of the data input circuit DIB constituting the input/output circuit IOB and the sense amplifier SA.
and an output sofa circuit OBC.
It is coupled to the input terminal of OB. This input/output circuit I
The input terminal of the data input circuit and the output terminal of the data output circuit constituting OB are coupled to external terminal I10.

この実施例に従うと、各データ線Di、D2には、消去
/書き込みに先立って前の記憶情報を保持するためのラ
ッチ回路FFが設けられるとともに、書き込み動作時に
おいてラッチ回路FFの記憶情報に従って選択的にデー
タ線の電位を負の高電圧−Vl)Pにさせるレベル変換
回路LVCが設けられる。これらによって、後述するよ
うな自動書き換え動作や1つの選択ワード線に結合され
た複数のメモリセルへのデータの同時書き込みが可能と
される。
According to this embodiment, each data line Di, D2 is provided with a latch circuit FF for holding previous storage information prior to erasing/writing, and selection is made according to the storage information of the latch circuit FF during write operation. A level converter circuit LVC is provided which changes the potential of the data line to a negative high voltage -Vl)P. These enable an automatic rewriting operation as described below and simultaneous writing of data into a plurality of memory cells coupled to one selected word line.

制御回路C0NTは、外部端子CE、WE、OEに供給
されるチップイネーブル信号、ライトイネーブル信号、
アウトプットイネーブル信号及び外部端子vppに供給
される言き込み電圧を受けることによって、種々の動作
モードを判別し、ゲート回路G、レベル変換回路LVC
1制御l電圧発生回路Vig−G、データ入力回路DI
B、データ出力回路DOB等の回路の動作を制御するた
めの種々の制?118号を出力する。
The control circuit C0NT receives a chip enable signal, a write enable signal, and a write enable signal supplied to external terminals CE, WE, and OE.
Various operation modes are determined by receiving the output enable signal and the input voltage supplied to the external terminal vpp, and the gate circuit G and level conversion circuit LVC
1 control l voltage generation circuit Vig-G, data input circuit DI
B. Various controls for controlling the operation of circuits such as the data output circuit DOB? Output No. 118.

特に制限されないが、読み出し動作モードは、ロウレベ
ル及びハイレベルによって指示さn、スタンバイ動作モ
ードは、信号CEのハイレベルによって指示される。第
1図のラッチ回路FFにデータを書き込ませるための第
1書き込み動作モール、ロウレベル、ハイレベル及びロ
ウレベルによって指示され、メモリセルにデータを書き
込ませるための第2書き込み動作モードは、信号CE、
WE、OE及びVppのロウレベル、ロウレベル、ハイ
レベル及びハイレベルによって指示される。
Although not particularly limited, the read operation mode is indicated by a low level and a high level, and the standby operation mode is indicated by a high level of the signal CE. The first write operation mode for writing data into the latch circuit FF shown in FIG.
It is indicated by the low level, low level, high level, and high level of WE, OE, and Vpp.

消去動作モードは、第2書き込み動作モードが指示され
たとき所定期間だけ指示される。
The erase operation mode is instructed for a predetermined period when the second write operation mode is instructed.

制御回路C0NTから出力される種々の制御信号は、こ
の実施例に従うと、時系列的に出力される。第1図の発
振回路OSCは、EEPROM装置の外部端子Vccと
GNDとの間に加えられる+5ボルトのような電源電圧
Vccによって動作される。なお、発振回路○SCは、
回路の低消費電力のために必要なら、例えば端子vpp
に書き込み電圧が印加されたときのみ動作されるように
制御されてもよい。
According to this embodiment, various control signals output from the control circuit C0NT are output in time series. The oscillator circuit OSC of FIG. 1 is operated by a power supply voltage Vcc, such as +5 volts, applied between the external terminal Vcc of the EEPROM device and GND. In addition, the oscillation circuit ○SC is
If necessary for low power consumption of the circuit, for example terminal vpp
It may be controlled so that it operates only when a write voltage is applied to it.

データの書き換えを行う場合、第2書き込みモードに先
立って、第1書き込みモードが実施される。すなわち、
第1書き込みモードでは、アドレス指示されたワード線
に結合された全てのメモリセルの記憶情報が一旦読み出
されて第1図に示した各ランチ回路FFに保持される。
When rewriting data, the first write mode is executed prior to the second write mode. That is,
In the first write mode, the stored information of all the memory cells coupled to the addressed word line is once read out and held in each launch circuit FF shown in FIG. 1.

そして、外部端子から供給されたデータ信号が書き込む
べきメモリセルのデータ線に対応されたランチ回路に取
り込まれる。例えば、ワード線に結合されたメモリセル
に対して全ビットの書き替えを行う場合、Yアドレスが
順次に切り換えられることによって、外部端子から供給
された複数ビットからなる書き込み信号がそれぞれ対応
されたラッチ回路に順次に取り込まれる。
Then, the data signal supplied from the external terminal is taken into the launch circuit corresponding to the data line of the memory cell to be written. For example, when rewriting all bits of a memory cell connected to a word line, the Y address is sequentially switched, so that a write signal consisting of multiple bits supplied from an external terminal is sent to each corresponding latch. sequentially incorporated into the circuit.

この後、上記第2書き込みモードが実施される。After this, the second write mode is implemented.

上記ワード線に結合されたMNOSトランジスタの消去
動作が実施され、その後に上記ランチ回路FFの情報に
従って1ワ一ド線分のメモリセルに対して一斉に書き込
み動゛作が実施される0以上の動作により、外部からは
スタティック型RAMと同様な書き込み動作を行うこと
ができる。
An erase operation of the MNOS transistor coupled to the word line is performed, and then a write operation is performed on the memory cells for one word line all at once according to the information of the launch circuit FF. By operation, a write operation similar to that of a static RAM can be performed from the outside.

この実施例では、上記MNO3トランジスタに対する書
き換え回数が多(されると、それに伴いしきい値電圧が
ハイレベル側にシフトすることから、次の2つの基準電
圧を形成する電圧発生回路が設けられる。
In this embodiment, when the MNO3 transistor is rewritten many times, the threshold voltage shifts to the high level side, so a voltage generation circuit is provided to generate the following two reference voltages.

上記基準電圧を形成する1つの回路は、書き換え回数が
比較的少ない場合の基準電圧を形成するためのものであ
り、メモリアレイM−ARYが形成されるウェル領域W
ELLIとは別のウェル領域WELL2に形成され、メ
モリセルと類似のアドレス選択用MO3FETQ4、M
NosトランジスタQ5及び分離用MOS F ETQ
 6並びにスイッチMO3FETQ14と、カラムスイ
ッチに対応したスイッチM OS F E T Q l
 6から構成される。上記MNOSトランジスタQ5は
、メモリセルのMNOSトランジスタQ2と同じサイズ
に設定され、上記初期のしきい値電圧を持つようにされ
る。このMNOS I−ランジスタQ5のゲートは、回
路の接地電位に結合される。また、MO3FETQ4及
びQ6並びにMO3FETQI 4のゲートには、それ
ぞれ上記メモリセルが読み出し状態にされたときと同様
に電源電圧Vccが供給される。また、上記スイッチM
O3FETQI 6のゲートには、後述する計数回路か
らの切り換え信号Sを受けるインバータ回路N1の出方
信号が供給される。
One circuit for forming the above-mentioned reference voltage is for forming a reference voltage when the number of rewrites is relatively small, and is provided in the well region W where the memory array M-ARY is formed.
MO3FETQ4, M for address selection similar to a memory cell is formed in a well region WELL2 different from ELLI.
Nos transistor Q5 and isolation MOS FETQ
6, switch MO3FETQ14, and switch MOS FETQ l corresponding to the column switch.
Consists of 6. The MNOS transistor Q5 is set to the same size as the MNOS transistor Q2 of the memory cell, and is made to have the above-mentioned initial threshold voltage. The gate of this MNOS I-transistor Q5 is coupled to circuit ground potential. Further, the power supply voltage Vcc is supplied to the gates of MO3FETQ4 and Q6 and MO3FETQI4, respectively, in the same manner as when the memory cell is in the read state. In addition, the above switch M
The gate of the O3FET QI 6 is supplied with an output signal of an inverter circuit N1 that receives a switching signal S from a counting circuit, which will be described later.

上記基準電圧を形成する他の1つの回路は、書き換え回
数が所定の回数を超えたときの基準電圧を形成するため
のものであり、上記ウェル領域WELL2に形成され、
上記メモリセルと類似のアドレス選択用MO3FETQ
7、MNOS)う7ジスタQ8及び分離用MO3FET
Q9並びにスイッチMO3FETI 5と、カラムスイ
ッチに対応したスイッチMO3FETQ17がら構成さ
れる。上記MNO3トランジスタQ8は、ハイレベル側
にシフトされた基準電圧を形成するため、特に制限され
ないが、メモリセルのMNosトランジスタQ2に比べ
てそのサイズが小さく (コンダクタンスが小さく)設
定され、上記初期のしきい値電圧を持つようにされる。
Another circuit for forming the reference voltage is for forming a reference voltage when the number of rewrites exceeds a predetermined number, and is formed in the well region WELL2,
MO3FETQ for address selection similar to the above memory cell
7, MNOS) U7 resistor Q8 and isolation MO3FET
Q9, a switch MO3FETI 5, and a switch MO3FET Q17 corresponding to a column switch. Since the MNO3 transistor Q8 forms a reference voltage shifted to the high level side, it is set to have a smaller size (smaller conductance) than the MNOs transistor Q2 of the memory cell, although it is not particularly limited. It is made to have a threshold voltage.

このMNOSトランジスタQ8のゲートは、回路の接地
電位に結合される。また、MO3FETQ?及びQ9並
びにMO3F、ETQ15のゲートには、それぞれ上記
メモリセルが読み出し状態にされたときと同様に電源電
圧Vccが供給される。また、上記スイッチMO3FE
TQ17のゲートには、後述する計数回路からの切り換
え信号Sが供給される。
The gate of this MNOS transistor Q8 is coupled to the ground potential of the circuit. Also, MO3FETQ? The power supply voltage Vcc is supplied to the gates of Q9, MO3F, and ETQ15, respectively, in the same way as when the memory cells are in the read state. In addition, the above switch MO3FE
A switching signal S from a counting circuit, which will be described later, is supplied to the gate of TQ17.

計数回路は、計数部C0UNTとメモリ部MNO8から
なり、計数部の最上位ビットの出力信号が上記信号Sと
して送出される。上記計数部0UNTは、後述するよう
なバイナリ−計数回路からなり、例えば約10’回の計
数動作を行うため、18ビツトのバイナリ−カウンタ回
路とされる。
The counting circuit includes a counting section C0UNT and a memory section MNO8, and the output signal of the most significant bit of the counting section is sent out as the signal S. The counting section 0UNT is composed of a binary counting circuit as described later, and is an 18-bit binary counter circuit in order to perform counting operations, for example, about 10' times.

上記計数回路は、その電源投入によって上記記憶回路M
NO3の計数記憶情報が回数部C0UNTに初期値とし
て読み出される。そして、ライトイネーブル信号WEが
ロウレベルにされる書き込み動作になると、それを計数
してその計数結果を再び上記記憶回路MNO3に書き込
むものである。
When the counting circuit is powered on, the memory circuit M
The count storage information of No. 3 is read into the number section C0UNT as an initial value. Then, when a write operation is started in which the write enable signal WE is set to a low level, it is counted and the counting result is written into the memory circuit MNO3 again.

これによって、約13万回(2”)の書き換えが行われ
ると、最終ピント出力Sがロウレベルからハイレベルに
されスイッチMO8FETQ16がオフ状態に、スイッ
チFviO3FETQ17がオン状態になって、MNO
SトランジスタQ8により形成されるハイレベル側にシ
フトされた基準電圧がセンスアンプSAに供給されるも
のとなる。
As a result, when rewriting is performed approximately 130,000 times (2"), the final focus output S changes from low level to high level, switch MO8FETQ16 turns off, switch FviO3FETQ17 turns on, and MNO
The reference voltage shifted to the high level side formed by the S transistor Q8 is supplied to the sense amplifier SA.

これにより、上記メモリアレイM −A RYのMNO
Sトランジスタに対する書き換え(消去/書き込み)回
数に伴うしきい値電圧のシフトに従った基準電圧に切り
換えることができるから、動作マージンの向上及び所望
のデータ保持特性を得る二とができる。
As a result, MNO of the memory array M-ARY is
Since the reference voltage can be switched in accordance with the shift of the threshold voltage due to the number of times of rewriting (erasing/writing) to the S transistor, it is possible to improve the operating margin and obtain desired data retention characteristics.

第2図には、上記計数回路の具体的一実施例の回路図が
示さ机ている。
FIG. 2 shows a circuit diagram of a specific embodiment of the counting circuit.

記憶回路M N OSと計数部C0UNTとは、基本的
には上記メモリアレイM−ARYとそのデータ線に結合
されるラッチFF回路とはず同様である。ただし、計数
部C0UNTを構成するフリップフロップ回路FFOな
いしFFI等は、単なるランチ回路とけ異なり、例えば
マスタースライス型のフリップフロップ回路からなり、
上記バイナリ−計数動作を行うよう縦列接続される。
The memory circuit MNOS and the counting unit C0UNT are basically the same as the latch FF circuits coupled to the memory array M-ARY and its data line. However, the flip-flop circuits FFO or FFI constituting the counting section C0UNT are different from mere launch circuits, and are composed of, for example, master slice type flip-flop circuits.
are connected in cascade to perform the binary counting operation described above.

また、記憶回路MNO3を構成するメモリセルは、独立
したウェル領域WELL3に形成され、上記デコーダ回
路XDCRに代え、制御回路RWCにより形成される制
御信号及び電圧発生回路VG1とVO2により形成され
る電圧Vcg、 Vcwによってその読み出し、書き込
み、及び消去の制御がなされる。
The memory cells constituting the memory circuit MNO3 are formed in an independent well region WELL3, and instead of the decoder circuit XDCR, a control signal is generated by a control circuit RWC, and a voltage Vcg is generated by voltage generation circuits VG1 and VO2. , Vcw controls reading, writing, and erasing.

EEPROM装置にXS、電圧が供給されると、上記制
御回路RW C及び電圧発生回路VGI、 VO2は、
前述のようなメモリアレイM−ARYの読み出しモード
と同じ電圧をメモリセルに供給する。これによって、前
の計数記憶情報が上記フリップフロップ回路FFO,F
FIに取り込まれ、その初期値の設定が行われる。この
後、ライトイネーブルLt 号W Eがロウレベルにさ
れると、計数部COU N Tは、+1の計数動作を行
う、これととともに、制御回路RWCは、記憶回路に対
して消去モードを指示する。この消去モードの終了とと
もに、記憶回路MNO3は書き込みモードにされ上記+
1された計数出力の書き込み動作が行われる。このよう
な記憶回路への書き込み動作は、電源投入後の最初の書
き込み動作モードのときにのみ行われる。この後、再び
ライトイネーブル信号WEがロウレベルにされても、上
記計数内容の書き換えは行われない、この理由は、同一
のメモリセルに対して複数回にわたってデータの書き換
えが行われることがほとんど無いからである。
When the voltage XS is supplied to the EEPROM device, the control circuit RWC and the voltage generation circuits VGI and VO2 operate as follows.
The same voltage as in the read mode of the memory array M-ARY as described above is supplied to the memory cells. As a result, the previous count storage information is stored in the flip-flop circuits FFO and FFO.
It is taken into FI and its initial value is set. Thereafter, when the write enable Lt signal W E is set to a low level, the counting unit COUNT performs a +1 counting operation, and at the same time, the control circuit RWC instructs the storage circuit to enter the erase mode. At the end of this erase mode, the memory circuit MNO3 is put into the write mode and the +
A write operation of the count output that has been set to 1 is performed. Such a write operation to the memory circuit is performed only in the first write operation mode after power is turned on. After this, even if the write enable signal WE is set to low level again, the above-mentioned counting contents are not rewritten. This is because data is rarely rewritten multiple times to the same memory cell. It is.

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (1)書き込み及び消去が可能な半導体不運発性記憶素
子とアドレス選択用のMOSFETとを含むメモリセル
がマトリックス配置されて構成されるメモリアレイの読
み出し基準電圧を、記憶素子のしきい値電圧が変化して
しまうような書き換え回数が所定の回数に達するとそれ
に応じたレベルに切り換えることにより、所望のレベル
マージンを確保することができる。
The effects obtained from the above examples are as follows. That is, (1) The read reference voltage of a memory array constituted by a matrix arrangement of memory cells including writeable and erasable semiconductor non-volatile memory elements and address selection MOSFETs is determined by setting the read reference voltage to the threshold value of the memory element. When the number of rewrites that cause the voltage to change reaches a predetermined number, a desired level margin can be ensured by switching the level accordingly.

(2)上記+1)により、高信頌性のデータ保持特性を
持つEEPROM装置を得ることができるという効果が
得られる。
(2) The above +1) provides the effect that an EEPROM device having highly reliable data retention characteristics can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。上記メモリセルにおい
て、分離用MOSFETQ3を省略して、MNOSトラ
ンジスタのソースを基準電位線に接続させるものであっ
てもよい。この場合、基準電位線は、書き込み動作の時
にフローティング状態にされ、読み出し及び消去動作の
時に回路の接地電位が与えられるようにされる等、前述
のような書き込み/消去が可能なように制m線とされる
。また、上記MNO3トランジスタに対する書き込み/
消去方式は、ウェル電位とデータ線及びワーV線の電位
関係が上記のように相対的に変化されるものであればよ
い、また、計数回路や基準電圧発生回路の具体的構成は
、種々の実施形態を採ることができるものである。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. In the above memory cell, the isolation MOSFET Q3 may be omitted and the source of the MNOS transistor may be connected to the reference potential line. In this case, the reference potential line is set in a floating state during a write operation, and is given the ground potential of the circuit during read and erase operations, so that the above-mentioned write/erase is possible. considered to be a line. Also, write/write to the above MNO3 transistor
The erasing method may be one in which the relationship between the well potential and the potentials of the data line and the word V line is relatively changed as described above.The specific configuration of the counting circuit and the reference voltage generation circuit may be varied. Embodiments can be adopted.

さらに、電気的に書き込み/消去が可能とされる記憶素
子は、FLOTOX (フローティングゲート・トンネ
ルオキサイド)型であってもよい。
Further, the electrically writable/erasable memory element may be of the FLOTOX (floating gate tunnel oxide) type.

このような記憶素子を用いる場合には、その書き込み/
消去動作に応じた制御電圧が供給されるものである。上
記EEPROM装置は、1チツプのマイクロコンピュー
タ等のような半導体集積回路装置に内蔵されるものであ
ってもよい。
When using such a memory element, its writing/
A control voltage corresponding to the erase operation is supplied. The EEPROM device may be built into a semiconductor integrated circuit device such as a one-chip microcomputer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を闇単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、書き込み及び消去が可能な半導体不揮発性
記憶素子とアドレス選択用のMOS F ETとを含む
メモリセルがマトリックス配置されて構成されるメモリ
アレイの読み出し基準電圧を、記憶素子のしきい値電圧
が変化してしまうような書き換え回数が所定の回数に達
するとそれに応じたレベルに切り換えることにより、書
き換え回数に対する高信頼性のデータ保持特性を得るこ
とができる。
A simple explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, the read reference voltage of a memory array configured by a matrix arrangement of memory cells including semiconductor nonvolatile memory elements that can be written and erased and MOS FETs for address selection is determined by the threshold voltage of the memory element. When the number of rewrites that cause a change reaches a predetermined number, the level is switched to a level corresponding to the number of rewrites, thereby making it possible to obtain highly reliable data retention characteristics with respect to the number of rewrites.

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

第1図は、この発明に係るEEFROM装置の要部一実
施例の回路図、 第2図は、その計数回路の一実施例を示す回路図、 第3図は、MNOSトランジスタにおける書き換え回数
としきい値電圧の関係を示す特性図、第4図は、MNO
Sトランジスタのデータ保持特性図である。 M−ARY・・メモリアレイ、X−DCR・・Xデコー
ダ、Y−OCR・・Yデコーダ、C−3W・・カラムス
イッチ、LVC・・レベル変換回路、FF・・ラッチ回
路、G・・ゲート回路、■ig−G、 Vw−G、 V
c−G・・制′4B電圧発生回路、SA・・センスアン
プ、OBC・・出力回路、DOB・・データ出力回路、
DIB・・データ入力回路、WELLl、WELL2.
WELL3・・ウェル領域、○SC・・発振回路、TG
・・タイミング発生回路、C0UNT・・計数部、MN
OS・・記憶回路、FF0−FFI・・フリップフロッ
プ回路、RW C・・制御回路、VGI、Vc2・・電
圧発生回路
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the main part of an EEFROM device according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the counting circuit. FIG. A characteristic diagram showing the relationship between value and voltage, Figure 4, shows the MNO
FIG. 3 is a data retention characteristic diagram of an S transistor. M-ARY...Memory array, X-DCR...X decoder, Y-OCR...Y decoder, C-3W...Column switch, LVC...Level conversion circuit, FF...Latch circuit, G...Gate circuit , ■ig-G, Vw-G, V
c-G...control'4B voltage generation circuit, SA...sense amplifier, OBC...output circuit, DOB...data output circuit,
DIB...Data input circuit, WELL1, WELL2.
WELL3...well area, ○SC...oscillation circuit, TG
・・Timing generation circuit, C0UNT・・Counting section, MN
OS: Memory circuit, FF0-FFI: Flip-flop circuit, RW C: Control circuit, VGI, Vc2: Voltage generation circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電気的に書き込み及び消去が可能な半導体不揮発性
記憶素子を含むメモリセルがマトリックス配置されて構
成されるメモリアレイと、上記メモリセルに対する書き
込み回数を計数して所定の書き込み回数を検出する計数
回路と、この計数回路の検出出力によって、上記メモリ
セルの読み出し信号を受ける差動型のセンスアンプに供
給される基準電圧を上記メモリセルへの上記書き込み回
数に応じて変化される読み出し信号レベルに従ったレベ
ルに切り換えることを特徴とするEEPROM装置。 2、上記半導体不揮発性記憶素子は、MNOSトランジ
スタであり、上記計数回路は計数部とMNOSトランジ
スタを用いた記憶回路とを持ち、半導体記憶装置に動作
電圧が供給されときに、記憶回路の計数記憶情報が計数
部に初期値として読み出され、書き込み動作モードにさ
れたとき計数部が計数を行い、その計数結果を上記記憶
回路に書き込むものであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のEEPROM装置。
[Scope of Claims] 1. A memory array consisting of a matrix arrangement of memory cells including semiconductor non-volatile memory elements that can be electrically written and erased; A counting circuit detects the number of writes, and the detection output of this counting circuit changes the reference voltage supplied to a differential sense amplifier that receives the read signal of the memory cell in accordance with the number of writes to the memory cell. An EEPROM device characterized in that the level is switched according to the read signal level. 2. The semiconductor nonvolatile memory element is an MNOS transistor, and the counting circuit has a counting section and a memory circuit using the MNOS transistor, and when an operating voltage is supplied to the semiconductor memory device, the counting memory of the memory circuit is Claim 1, characterized in that information is read into the counting section as an initial value, and when the writing operation mode is set, the counting section performs counting and writes the counting result to the storage circuit. EEPROM device as described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996004658A1 (en) * 1994-08-02 1996-02-15 Memory Corporation Plc Bit resolution optimising mechanism

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