KR20030043798A - Nonvolatile memory - Google Patents

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KR20030043798A
KR20030043798A KR1020027017773A KR20027017773A KR20030043798A KR 20030043798 A KR20030043798 A KR 20030043798A KR 1020027017773 A KR1020027017773 A KR 1020027017773A KR 20027017773 A KR20027017773 A KR 20027017773A KR 20030043798 A KR20030043798 A KR 20030043798A
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boosting
memory
nonvolatile memory
data
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KR1020027017773A
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Korean (ko)
Inventor
마츠다유키
오다타다시
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
가부시키가이샤 히타치초에루.에스.아이.시스테무즈
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    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
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    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/14Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits

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Abstract

재기록 바이트수에 의해 승압회로의 부하가 변화하는 불휘발성 메모리에 있어서, 재기록 바이트수에 상관없이 소정의 비교적 빠르지 않은 속도로 승압하도록 승압회로를 구성함으로써, 기억소자에 인가되는 스트레스를 줄여 재기록 내성을 향상시키도록 했다.In a nonvolatile memory in which the load of the boost circuit is changed by the number of rewrite bytes, the boost circuit is configured to step up at a predetermined relatively low speed irrespective of the number of rewrite bytes, thereby reducing the stress applied to the storage element to reduce the rewrite resistance. To improve.

Description

불휘발성 메모리{NONVOLATILE MEMORY}Nonvolatile Memory {NONVOLATILE MEMORY}

불휘발성 반도체 기억장치(이하, 불휘발성 메모리라 칭한다)를 구성하는 기억소자로서, 예컨대 드레인·소스영역 사이의 채널형성영역 상에 게이트 절연막을 통해 형성된 플로팅 게이트와, 이러한 플로팅 게이트 상에 게이트간 절연막을 통해 형성된 컨트롤 게이트를 가지고 플로팅 게이트에 전자 축적 여부에 따라 정보를 기억하는, 이른바 2층 게이트구조의 MOSFET가 있다. 또, 채널형성영역 상에 산화막과 질화막과 산화막으로 이루어지는 3층의 게이트 절연막을 통해 게이트전극이 형성되며, 질화막 중에 전자 또는 정공이 축적되는 것으로 정보를 기억하는, 이른바 MONOS구조의 MOSFET로 이루어지는 불휘발성 기억소자가 있다.A memory element constituting a nonvolatile semiconductor memory device (hereinafter referred to as a nonvolatile memory), for example, a floating gate formed through a gate insulating film on a channel forming region between a drain and a source region, and an inter-gate insulating film on such a floating gate. There is a MOSFET having a so-called two-layered gate structure that has a control gate formed through and stores information depending on whether electrons are accumulated in the floating gate. In addition, a gate electrode is formed on the channel forming region through a three-layer gate insulating film made of an oxide film, a nitride film, and an oxide film, and a nonvolatile material made of a MOSFET of a so-called MONOS structure, which stores information by electrons or holes accumulated in the nitride film. There is a memory element.

이들 불휘발성 기억소자는 정보의 판독을 위해서는 비교적 낮은 전압이 필요한데 반해, 정보의 기록 및 정보의 소거를 위해서는 핫캐리어의 주입이나 게이트 절연막에서의 터널전류의 발생을 초래하는 비교적 높은 전압을 필요로 한다. 종래의 불휘발성 메모리에서는 기록이나 소거에 이용하는 고전압을 발생하는 승압회로를 내장시킴으로써, 단일전원으로 동작 가능하도록 구성되는 경우가 많다.These nonvolatile memory devices require a relatively low voltage for reading information, while a relatively high voltage is required for writing information and erasing information, resulting in injection of a hot carrier or generation of a tunnel current in the gate insulating film. . In a conventional nonvolatile memory, a built-in booster circuit for generating a high voltage used for writing or erasing is often configured to operate with a single power supply.

그런데, 종래 질화막 중에 전자 또는 정공을 축적하는 것으로 정보를 기억하는 MONOS구조의 MOSFET를 기억소자로 하는 불휘발성 메모리에 있어서는, 기록시에는 기억소자인 게이트에 플러스 전압(Vcc)을, 또 웰영역(백게이트)에 마이너스의 고전압(-Vpp)을 인가하여 전자를 질화막 중에 축적하는 한편, 소거시에는 게이트에 마이너스의 고전압(-Vpp)를, 또 웰영역에 플러스 전압(Vcc)을 인가하여 정공을 질화막 중에 축적하여 기억소자의 문턱치를 변화시키도록 하고 있다. 여기서, 1개의 기억소자에 착안하면, 웰영역은 소스, 드레인영역 및 채널형성영역을 포함하고 있으며 비교적 사이즈 큰 반면, 게이트전극은 채널형성영역과 거의 같은 크기를 가진다. 그 때문에, 웰영역에 비해 기생용량이 적은 게이트전극, 즉 워드선에, 승압된 고전압을 인가하는 소거시의 쪽이 승압회로의 부하가 작게 되므로, 승압속도는 기록시보다도 소거시의 쪽이 빠르게 된다. 그러나, 승압속도가 빠르게 되면 기억소자에 부여하는 스트레스가 크게 되므로, 최대 재기록 회수(이하, 재기록 내성이라 부른다)에 제한이 생긴다는 불합리가 있다.By the way, in a nonvolatile memory having a MONOS structure MOSFET which stores information by accumulating electrons or holes in a conventional nitride film as a storage element, at the time of writing, a positive voltage Vcc is applied to a gate, which is a storage element, and a well region ( Electrons are accumulated in the nitride film by applying a negative high voltage (-Vpp) to the back gate, while a negative high voltage (-Vpp) is applied to the gate and a positive voltage (Vcc) is applied to the gate during erasing. It accumulates in the nitride film to change the threshold of the memory device. Here, focusing on one memory element, the well region includes a source, a drain region, and a channel forming region, and is relatively large in size, while the gate electrode has almost the same size as the channel forming region. As a result, the load of the booster circuit is smaller for the gate electrode having a less parasitic capacitance than the well region, that is, the word line, when the boosted high voltage is applied, so that the boosting speed is faster than the write time. do. However, when the boosting speed is high, the stress applied to the memory element becomes large, so there is an unreasonable fact that there is a limit on the maximum number of times of rewriting (hereinafter, referred to as rewriting resistance).

또, 소거시에는 비선택 즉 소거를 하지 않는 기억소자의 웰영역에, 게이트전극과 같은 마이너스의 고전압(-Vpp)을 인가하여 정공이 질화막 중에 축적되는 것을 방지하는 구성으로 되어 있다. 그 경우, 비선택의 웰의 수에 의해 승압회로의 부하의 크기가 변화하며, 비선택의 웰의 수가 많아질수록 승압속도가 느려지고, 비선택의 웰의 수가 적게될수록 승압속도가 빠르게 되어 시스템에 의해 메모리의 재기록내성이 변동한다는 불합리가 발생한다.Further, at the time of erasing, a negative high voltage (-Vpp), such as a gate electrode, is applied to the well region of the non-selective, non-erasing memory element to prevent holes from accumulating in the nitride film. In this case, the size of the load of the booster circuit changes according to the number of unselected wells, and as the number of unselected wells increases, the boosting speed decreases. This causes an irrationality that the rewrite resistance of the memory varies.

즉, 바이트 단위로의 재기록이 가능한 메모리에서는, 바이트 단위로 웰이 공통되므로, 바이트 단위로의 재기록 이외에 페이지 모드라 불리는 동일 워드선에 속하는 예컨대 64바이트와 같은 단위로의 재기록이 가능하게 되어 있는 메모리에 있어서는, 재기록 모드, 즉 바이트마다 재기록이 페이지 단위의 재기록에 의해 비선택의 웰의 수가 달라진다. 그 때문에, 비선택의 웰의 수가 적은 페이지 모드에 의한 메모리로의 액세스가 많은 시스템에서는, 바이트 단위의 메모리로의 액세스가 많은 시스템에 비해 평균의 승압속도가 빠르게 되어 메모리의 재기록 내성이 낮게 되어 버린다는 불합리가 발생한다.That is, in a memory that can be rewritten in units of bytes, the wells are common in units of bytes, and therefore, in addition to rewriting in units of bytes, the memory capable of rewriting in units of, for example, 64 bytes belonging to the same word line called page mode. In the rewrite mode, that is, the number of unselected wells is changed by rewriting in units of pages. Therefore, in a system with many accesses to the memory in the page mode with a small number of non-selected wells, the average boosting speed is faster than a system with many accesses to the byte-based memory, resulting in low memory rewrite resistance. Causes irrationality.

그러나, 종래의 불휘발성 메모리의 설계에 있어서는 재기록 시간을 중시하고 있으며, 비선택의 웰의 수가 많아지는 바이트 단위로의 재기록시에도 일정시간 내에 재기록이 종료하도록 승압회로의 능력을 높게하여 승압속도를 빠르게 하는 설계가 행해지는 경우가 많았다. 그 때문에, 복수 바이트의 동시 재기록(페이지 모드의 재기록을 포함한다)과 바이트 단위의 재기록의 어느 것이나 가능한 불휘발성 메모리에 있어서, 복수 바이트의 재기록이 많아지면 재기록 내성이 저하한다는 문제가 있었다.However, in the conventional nonvolatile memory design, the rewriting time is important, and the boosting speed is increased by increasing the capability of the boosting circuit so that rewriting is terminated within a predetermined time even in the rewrite of the byte unit where the number of unselected wells increases. The design to speed up was often performed. Therefore, in the nonvolatile memory capable of simultaneous rewriting of a plurality of bytes (including rewriting in page mode) and rewriting in units of bytes, there is a problem in that the rewrite resistance decreases when the rewriting of a plurality of bytes increases.

본 발명의 목적은, 재기록 내성이 높은 불휘발성 메모리 및 그것을 내장한 예컨대 마이크로 컴퓨터와 같은 반도체 집적회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a nonvolatile memory having a high rewrite resistance and a semiconductor integrated circuit such as a microcomputer incorporating the same.

본 발명의 다른 목적은, 사용하는 시스템이나 사용방법에 따라 재기록 내성이 크게 변동하는 것을 회피할 수 있는 불휘발성 메모리 및 그것을 내장한 예컨대마이크로 컴퓨터와 같은 반도체 집적회로를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a nonvolatile memory and a semiconductor integrated circuit such as a microcomputer incorporating the nonvolatile memory, which can avoid large fluctuations in rewrite resistance depending on the system or method of use.

본 발명의 상기 및 그외의 목적과 신규한 특징에 대해서는, 본 명세서의 기술 및 첨부도면에서 명백하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

(발명의 개시)(Initiation of invention)

본원에 있어서 개시되는 발명 중 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 하기와 같다.The outline | summary of the typical thing of the invention disclosed in this application is briefly described as follows.

즉, 불휘발성 메모리의 재기록 내성을 향상시키는 데에 있어서는 기록이나 소거시에 승압회로에서의 승압속도가 중요하며, 승압속도가 느릴수록 기억소자에 부여하는 스트레스가 작게 되어 재기록 내성은 높게 되며, 승압속도가 빠를수록 기억소자에 부여하는 스트레스가 크게 되어 재기록 내성은 떨어지므로, 승압속도는 느리고 또 재기록 바이트수에 상관없이 승압속도가 일정한 것이 바람직하다. 또 승압속도가 느릴수록 재기록 내성은 높아지지만, 너무 느리면 재기록 소요시간이 길게 되므로 양자의 밸런스도 중요하다.In other words, the step-up speed in the boosting circuit is important for improving the rewrite resistance of the nonvolatile memory, and the slower the step-up speed is, the less stress is placed on the memory device and the higher the write-resistance is. The higher the speed, the greater the stress applied to the memory element and the lower the rewrite resistance. Therefore, it is preferable that the boost speed is slow and the boost speed is constant regardless of the number of rewrite bytes. The slower the boosting speed, the higher the rewrite resistance, but too slow the longer the rewriting time, the more important the balance between the two.

본 발명은 재기록 바이트수에 의해 승압회로의 부하가 변화하는 불휘발성 메모리에 있어서, 재기록 바이트수에 상관없이 소정의 비교적 빠르지 않은 속도로 승압하도록 승압회로를 구성하도록 한 것이다. 보다 구체적으로는, 전원단자와, 접지단자와, 복수의 불휘발성 기억소자와, 제어회로와, 상기 전원단자에 공급되는 전원전압을 승압하는 승압회로를 가지고, 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 상기 불휘발성 기억소자의 백게이트에 인가되는 것으로 기록 또는 소거가 행해짐과 동시에, 상기 메모리셀의 기록시와 소거시에 상기 승압회로의 부하의 크기가 다른 불휘발성 메모리에 있어서, 상기 승압회로는 기록시의 승압속도와 소거시의 승압속도가 거의 같게 되도록 구성했다. 이것에 의해, 기록이나 소거시에 기억소자에 부여하는 스트레스가 작게 되므로 불휘발성 메모리의 재기록 내성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, in a nonvolatile memory in which the load of the booster circuit changes depending on the number of rewrite bytes, the booster circuit is configured to boost at a predetermined relatively inconsistent speed regardless of the number of rewrite bytes. More specifically, it has a power supply terminal, a ground terminal, a plurality of nonvolatile memory elements, a control circuit, and a boosting circuit for boosting the power supply voltage supplied to the power supply terminal. In a nonvolatile memory in which the magnitude of the load of the booster circuit is different at the time of writing or erasing the memory cell while being applied to the back gate of the nonvolatile memory element, the booster circuit is at the time of writing. It was configured such that the step-up speed at and the step-up speed at the time of erasing were substantially the same. As a result, the stress applied to the storage element at the time of writing or erasing becomes small, so that the rewrite resistance of the nonvolatile memory can be improved.

또, 전원단자와, 접지단자와, 복수의 불휘발성 기억소자와, 제어회로와, 상기 전원단자에 공급되는 전원전압을 승압하는 승압회로를 가지고, 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 상기 불휘발성 기억소자의 백게이트에 인가되는 것으로 기록 또는 소거가 행해짐과 동시에, 상기 메모리셀의 기록시 또는 소거시에 데이터수에 따라 상기 승압회로의 부하가 변화하는 불휘발성 메모리에 있어서, 상기 승압회로는 기록시 또는 소거시의 데이터수에 상관없이 승압속도가 일정하게 되도록 구성했다. 이것에 의해, 기록이나 소거시에 데이터수에 따라 기억소자에 부여하는 스트레스가 다른 것을 회피하여 불휘발성 메모리의 재기록 내성을 향상시킬 수 있다.Also, a power supply terminal, a ground terminal, a plurality of nonvolatile memory elements, a control circuit, and a boosting circuit for boosting the power supply voltage supplied to the power supply terminal, wherein the high voltage generated by the boosting circuit is the nonvolatile memory. In a nonvolatile memory in which the load of the booster circuit changes in accordance with the number of data at the time of writing or erasing the memory cell while being applied to the back gate of the device, the booster circuit is at the time of writing. Alternatively, the boosting speed is made constant regardless of the number of data at the time of erasing. As a result, it is possible to improve the rewrite resistance of the nonvolatile memory by avoiding different stresses applied to the memory device depending on the number of data during writing or erasing.

또한, 본 발명은 유저의 요망에 따라, 즉 유저가 재기록 내성보다도 데이터 보증시간 쪽을 우선하는 경우에는 승압속도를 높게 하고, 유저가 데이터 보증시간보다도 재기록 내성의 쪽을 우선하는 경우에는 승압속도를 낮게 할 수 있도록 구성했다. 보다 구체적으로는, 상기 승압회로를 동작시키기 위한 승압용 클럭신호를 발생하는 클럭발생회로와, 그 클럭발생회로에서 발생되는 상기 승압용 클럭신호의 주파수를 설정하기 위한 설정회로를 설치하고, 상기 클럭발생회로는 상기 설정회로에 설정된 값에 따른 주파수의 승압용 클럭신호를 발생하도록 구성했다. 승압속도를 느리게 할수록 기억소자에 부여하는 스트레스가 작게 되어 재기록 내성이 향상하지만, 일반적으로는 사양에 따라 재기록 시간은 제품마다 어느 일정의 값으로 결정되는 경우가 많으며, 그와 같은 경우에, 승압속도를 너무 느리게 하면 고전압 인가시간이 짧게 되며, 재기록 후 어느정도 긴시간 그대로 방치해도 데이터가 변화하지 않던지 보증하는 데이터 보증시간이 짧게 되어 버리지만, 설정회로에 의해 승압속도를 설정하는 것으로, 재기록 내성 또는 데이터 보증시간 중 어느것을 우선시킬지 유저가 선택할 수 있게 된다.In addition, according to the user's request, that is, when the user gives priority to the data guarantee time over the rewrite tolerance, the boosting speed is increased, and when the user gives priority to the rewrite tolerance over the data guarantee time, the boosting speed is increased. Configured to be low. More specifically, a clock generating circuit for generating a boosted clock signal for operating the boosting circuit and a setting circuit for setting a frequency of the boosted clock signal generated by the clock generating circuit are provided, and the clock is provided. The generating circuit is configured to generate a clock signal for boosting the frequency according to the value set in the setting circuit. The slower the boosting speed, the lower the stress applied to the memory element, which improves the rewriting resistance.However, in general, depending on the specification, the rewriting time is often determined by a certain value for each product. In such a case, the boosting speed is increased. If the speed is too slow, the high voltage application time will be short, and the data guarantee time to ensure that the data will not change even if left unchanged for a long time after rewriting will be shortened.However, by setting the boosting speed by the setting circuit, The user can select which of the data guarantee times is given priority.

또, 상기 제어회로를 동작시키기 위한 내부 클럭신호를 발생하는 클럭발생회로와, 그 클럭발생회로에서 발생되는 상기 내부 클럭신호의 주파수를 설정하기 위한 제2의 설정회로를 설치하며, 상기 클럭발생회로는 상기 제2의 설정회로에 설정된 값에 따른 주파수의 내부 클럭신호를 발생하도록 구성했다. 이것에 의해, 유저가 재기록 내성보다도 재기록 속도의 쪽을 우선하는 경우에는 승압속도를 높게 하고, 유저가 재기록 속도보다도 재기록 내성의 쪽을 우선하는 경우에는 승압속도를 낮게 할 수 있으며, 유저의 요망에 따른 특성을 가지는 범용성이 높은 불휘발성 메모리를 제공할 수 있게 된다.And a clock generating circuit for generating an internal clock signal for operating the control circuit, and a second setting circuit for setting a frequency of the internal clock signal generated in the clock generating circuit, wherein the clock generating circuit is provided. Is configured to generate an internal clock signal having a frequency corresponding to the value set in the second setting circuit. As a result, the boosting speed can be increased when the user gives priority to the rewrite speed over the rewrite tolerance, and the boosting speed can be lowered when the user gives priority to the rewrite tolerance over the rewrite speed. It is possible to provide a highly versatile nonvolatile memory having such characteristics.

본 발명은 불휘발성 반도체 기억장치에서의 기록, 소거방식에 관한 것으로, 예컨대 전기적으로 재기록 가능한 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)과 같은 불휘발성 기억장치 및 그것을 내장한 마이크로 컴퓨터와 같은 LSI(대규모 반도체 집적회로)에 이용하는 유효한 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording and erasing method in a nonvolatile semiconductor memory device. For example, a nonvolatile memory device such as an electrically rewritable programmable read-only memory (EEPROM) and an LSI (large scale) such as a microcomputer incorporating the same. It is related with the effective technique used for a semiconductor integrated circuit).

도1은 본 발명을 적용한 불휘발성 메모리의 일예로서의 EEPROM의 실시예를 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of an EEPROM as an example of a nonvolatile memory to which the present invention is applied.

도2는 실시예의 EEPROM의 메모리 어레이를 구성하는 메모리셀의 구조를 나타내는 단면도이다.Fig. 2 is a sectional view showing the structure of the memory cells constituting the memory array of the EEPROM of the embodiment.

도3은 실시예의 EEPROM에서의 메모리셀의 회로구성 및 소거, 기록, 판독 각각에서의 워드선, 고압워드선, 데이터선 및 소스선에의 인가전압의 일예를 설명하는 도면이다.Fig. 3 is a view for explaining an example of the circuit configuration of the memory cell and the voltage applied to the word line, the high voltage word line, the data line, and the source line in each of the EEPROM of the embodiment in the erase, write, and read operations.

도4는 실시예의 EEPROM의 재기록시의 게이트(워드선)와 웰로의 인가전압 파형을 나타내는 파형도이다.Fig. 4 is a waveform diagram showing waveforms of voltage applied to the gate (word line) and the well of the rewrite of the EEPROM of the embodiment.

도5는 실시예의 EEPROM에서의 초기상태와 소거 후 및 기록 후의 기억소자의 각각의 게이트전압-드레인전류 특성을 나타내는 특성도이다.Fig. 5 is a characteristic diagram showing the gate voltage-drain current characteristics of each of the memory devices after the initial state, after erasing, and after writing in the EEPROM of the embodiment.

도6은 실시예의 EEPROM에서의 재기록 바이트수를 계수하는 카운터부의 구성예를 나타내는 회로구성도이다.Fig. 6 is a circuit arrangement drawing showing an example of the configuration of a counter portion for counting the number of rewrite bytes in the EEPROM of the embodiment.

도7은 실시예의 EEPROM에서의 차지펌프에 대해 공급하는 승압용 클럭을 선택하는 셀렉터부의 구성예를 나타내는 회로구성도이다.Fig. 7 is a circuit arrangement diagram showing an example of the configuration of a selector section for selecting a boosting clock to be supplied to the charge pump in the EEPROM of the embodiment.

도8은 종래의 EEPROM에서의 승압속도와 본 발명의 EEPROM에서의 승압속도를 나타내는 설명도이다.8 is an explanatory diagram showing a boosting speed in a conventional EEPROM and a boosting speed in an EEPROM of the present invention.

도9는 본 발명을 적용한 불휘발성 메모리의 일예로서의 EEPROM의 제2의 실시예를 나타내는 블럭도이다.Fig. 9 is a block diagram showing a second embodiment of an EEPROM as an example of a nonvolatile memory to which the present invention is applied.

도10은 제2의 실시예의 EEPROM에서의 설정회로(레지스터)로의 설정을 행하는 시스템의 일예를 나타내는 블럭도이다.Fig. 10 is a block diagram showing an example of a system for setting to a setting circuit (register) in the EEPROM of the second embodiment.

도11은 본 발명의 다른 실시예의 EEPROM에서의 승압속도와 사이클 시간과의 관계를 나타내는 설명도이다,11 is an explanatory diagram showing a relationship between a boosting speed and a cycle time in an EEPROM according to another embodiment of the present invention;

도12는 본 발명을 적용한 불휘발성 메모리의 일예로서의 EEPROM의 제3의 실시예를 나타내는 블럭도이다.Fig. 12 is a block diagram showing the third embodiment of the EEPROM as an example of the nonvolatile memory to which the present invention is applied.

도13은 본 발명을 적용한 EEPROM의 응용시스템의 일예로서의 IC카드 시스템의 구성예를 나타내는 블럭도이다.Fig. 13 is a block diagram showing a configuration example of an IC card system as an example of an application system of an EEPROM to which the present invention is applied.

도14는 IC카드의 외관을 나타내는 개략도이다.14 is a schematic diagram showing the appearance of an IC card.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)(The best mode for carrying out the invention)

도1에는 본 발명을 적용한 불휘발성 메모리의 일예로서의 EEPROM의 실시예의 블럭도를 나타낸다. 특히 제한되지 않지만, 이 실시예의 EEPROM을 구성하는 기억소자는 채널형성영역 상에 산화막과 질화막과 산화막으로 이루어지는 3층의 게이트 절연막을 통해 게이트전극이 형성되며, 질화막 중에 전자 또는 정공이 축적되는 것으로 정보를 기억하는, 이른바 MONOS구조의 MOSFET로 구성되고, 이러한 기억소자가 매트릭스형상으로 배치되어 이루어지는 메모리 어레이, 그 메모리 어레이의 선택이나 기록, 판독동작을 행하는 메모리 주변회로, 기록이나 소거에 필요한 고전압을 발생하는 승압회로 등이 단결정 실리콘과 같은 1개의 반도체칩 상에 형성된다.Fig. 1 shows a block diagram of an embodiment of an EEPROM as an example of a nonvolatile memory to which the present invention is applied. Although not particularly limited, in the memory device constituting the EEPROM of this embodiment, a gate electrode is formed through a three-layer gate insulating film made of an oxide film, a nitride film, and an oxide film on a channel formation region, and electrons or holes are accumulated in the nitride film. Is composed of MOSFETs of a so-called MONOS structure, which are arranged in matrix form, memory peripheral circuits for selecting, writing and reading memory arrays, and generating high voltages necessary for writing or erasing. A booster circuit or the like is formed on one semiconductor chip such as single crystal silicon.

도1에 있어서, 10은 워드선(WL)과 데이터선(DL)이 서로 교차하는 방향으로 배치하여 설치되며, 각 워드선(WL)과 데이터선(DL)의 교점에 각각 불휘발성 기억소자를 포함하는 메모리셀이 배치된 메모리 어레이이다. 특히 제한되는 것은 아니지만, 이 실시예의 메모리 어레이(10)에서는 1개의 워드선(WL)에 512개 즉 64바이트의 메모리셀의 컨트롤 게이트가 접속되며, 동일행의 메모리셀은 8개씩 즉 바이트 단위로 동일한 웰영역(WELL0 ~ WELL63) 상에 형성되어 있다. 또, 동일한 데이터선(DL)에 접속되는 동일열의 메모리셀은 동일한 웰(WELL0 ~ WELL63) 상에 형성되어 있다. 또한, 메모리 어레이(10) 내에는 각 메모리셀의 기억소자에 기록전압이나 소거전압을 인가하기 위한 고압워드선(HWL)이 상기 각 워드선(WL)에 평행하게, 또 공통 소스선(SL)이 상기 데이터선(DL)에 평행하게, 각각 배치하여 설치되어 있다.In Fig. 1, 10 is provided in such a manner that the word line WL and the data line DL cross each other, and a nonvolatile memory device is provided at each intersection of each word line WL and the data line DL. It is a memory array in which a memory cell is included. Although not particularly limited, in the memory array 10 of this embodiment, control gates of 512 or 64 bytes of memory cells are connected to one word line WL, and memory cells of the same row are provided in units of eight, that is, byte units. It is formed on the same well region WELL0 to WELL63. In addition, memory cells of the same column connected to the same data line DL are formed on the same well WELL0 to WELL63. In the memory array 10, a high-voltage word line HWL for applying a write voltage or an erase voltage to the memory elements of each memory cell is parallel to the word lines WL and the common source line SL. It is arrange | positioned and arrange | positioned in parallel with this said data line DL, respectively.

보다 구체적으로는, 상기 메모리 어레이(10)를 구성하는 메모리셀은 도3에도 나타나 있는 바와 같이, 불휘발성 기억소자로서의 MONOS-MOSFET(Qm)와 그 MOSFET(Qm)와 채널이 직렬로 되도록 접속된 선택스위치용 MOSFET(Qs)로 구성되어 있으며, 이중 선택스위치용 MOSFET(Qs)의 게이트와 드레인(혹은 소스)이 워드선(WL)과 데이터선(DL)에 각각 접속되고, MONOS-MOSFET(Qm)의 게이트와 소스(혹은 드레인)는 고압워드선(HWL)과 공통소스선(SL)에 각각 접속되어 있다. Vwell은 MOSFET(Qm, Qs)의 기체(基體)(백게이트)에 인가되는 웰전위이다.More specifically, as shown in Fig. 3, the memory cells constituting the memory array 10 are connected so that the MONOS-MOSFET Qm as the nonvolatile memory element, the MOSFET Qm, and the channel are in series. And a gate and a drain (or source) of the dual selection switch MOSFET (Qs) are connected to the word line WL and the data line DL, respectively, and the MONOS-MOSFET Qm. Gate and source (or drain) are respectively connected to the high voltage word line HWL and the common source line SL. Vwell is a well potential applied to a substrate (back gate) of MOSFETs Qm and Qs.

도1에 있어서, 11은 상기 메모리 어레이(10)의 각 웰영역(WELL0 ~ WELL63)에 기록전압이나 소거방지전압을 인가하는 웰전위 제어회로, 12는 메모리 어레이(10)의 각 데이터선(DL)에 접속되어 선택메모리셀에서 데이터선 상에 판독된 전위를 증폭하여 판독데이터를 래치하거나 기록시에 데이터선(DL)에 실린 기록데이터를 유지하는 컬럼래치회로, 13은 판독데이터를 칩 외부로 출력하거나 칩 외부에서 입력되는 기록데이터를 취입하여 상기 데이터 래치에 전송하는 데이터 입출력회로, 14는 외부에서 입력되는 컬럼어드레스(Ay)를 디코드하여 상기 웰전위 제어회로(11)에 의해 전압을 인가하는 웰을 선택하거나 컬럼래치회로(12)에 래치되는 데이터를 바이트 단위로 선택하는 컬럼디코더이다.In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a well potential control circuit which applies a write voltage or an erase protection voltage to each well region WELL0 to WELL63 of the memory array 10, and 12 denotes each data line DL of the memory array 10. In FIG. Is a column latch circuit connected to the circuit board to amplify the potential read on the data line in the selected memory cell to latch the read data or to hold the write data loaded on the data line DL at the time of writing. A data input / output circuit for outputting or receiving write data input from the outside of the chip and transferring the write data to the data latch, 14 decodes the column address Ay input from the outside and applies a voltage by the well potential control circuit 11. A column decoder for selecting a well or selecting data latched in the column latch circuit 12 in units of bytes.

상기 컬럼디코더(14)는 바이트 단위의 판독, 기록모드에서는 상기 컬럼래치회로(12)에 대해 어드레스신호에 대응한 바이트의 데이터를 데이터선(DL)과 데이터입출력회로(13)와의 사이에서 전송시킴과 동시에, 페이지 모드에서는 예컨대 내부의 어드레스 카운터를 갱신하면서 64바이트의 데이터를 바이트 단위로 순차 데이터 입출력회로(13)로 취입하거나, 데이터 입출력회로(13)로 출력하거나 한다.The column decoder 14 transfers the byte data corresponding to the address signal to the column latch circuit 12 between the data line DL and the data input / output circuit 13 in the byte read / write mode. At the same time, in the page mode, for example, 64 bytes of data are sequentially input to the data input / output circuit 13 or output to the data input / output circuit 13 in byte units while updating an internal address counter.

또한, 15는 외부에서 입력되는 로어드레스신호(Ax)를 디코드하여 메모리 어레이(11) 내의 1개의 워드선(WL)을 선택하거나 고압워드선(HWL)에 소거전압을 선택적으로 인가하거나 하는 로어드레스 디코더, 16은 외부에서 입력되는 칩 선택상태를 나타내는 상기 칩셀렉트신호(/CS), 데이터의 기록 또는 판독동작을 지시하는 리드/라이트신호(R/W) 등에 의거해 동작모드를 판정하여 각각의 모드에 따른 내부 타이밍 제어신호를 생성하는 타이밍 제어회로이다.Further, 15 decodes the lower address signal Ax input from the outside to select one word line WL in the memory array 11 or to selectively apply an erase voltage to the high voltage word line HWL. The decoder 16 determines an operation mode based on the chip select signal (/ CS) indicating the chip selection state input from the outside, the read / write signal (R / W) for instructing the writing or reading operation of data, and the like. The timing control circuit generates an internal timing control signal according to a mode.

또, 이 실시예의 EEPROM에는 외부에서 입력되는 기준 클럭신호(φs)에 의거하여 상기 타이밍 제어회로(16)에서 필요로 하는 내부 클럭신호(φc)를 발생하는 클럭발생회로(17), 기록시나 소거시에 필요로 되는 고전압(-Vpp)을 생성하는 고압전원회로(20) 등이 설치되어 있다. 고압전원회로(20)에서 발생된 고전압(-Vpp)은 상기 웰전위 제어회로(11)나 컬럼래치회로(12), 로어드레스 디코더(15)에 대해 각 동작모드에 따른 소정의 타이밍으로 공급된다.In the EEPROM of this embodiment, the clock generation circuit 17 which generates the internal clock signal? C required by the timing control circuit 16 based on the reference clock signal? A high voltage power supply circuit 20 for generating a high voltage (-Vpp) required at the time is provided. The high voltage (-Vpp) generated in the high voltage power supply circuit 20 is supplied to the well potential control circuit 11, the column latch circuit 12, and the lower address decoder 15 at a predetermined timing according to each operation mode. .

상기 고압전원회로(20)는 외부에서 공급되는 5.5V, 3.3V, 1.8V와 같은 전원전압(Vcc)을 승압하여 기록·소거에 필요한 -7V, -10V, -11V와 같은 고전압(-Vpp)을 생성하는 차지펌프 등으로 이루어지는 승압회로(21)나, 그 승압회로(21)의 동작에 필요한 승압클럭을 생성하는 링오실레이터와 같은 발진회로(22)와, 생성된 승압클럭을 분주하는 분주회로(23), 분주된 클럭으로 소망의 주파수의 클럭을 선택하는셀렉터(24), 승압된 전압을 소망의 전위로 클램프하는 클램프회로(25) 등으로 구성된다. 이러한 구성의 전원회로는 플래시(flash) 메모리 등에서도 빈번하게 사용되고 공지이므로 상세한 설명은 생략한다.The high voltage power supply circuit 20 boosts a power supply voltage Vcc such as 5.5V, 3.3V, and 1.8V supplied from an external source, and high voltages such as -7V, -10V, and -11V required for recording and erasing (-Vpp). A booster circuit 21 composed of a charge pump or the like, an oscillator circuit 22 such as a ring oscillator for generating a booster clock required for the operation of the booster circuit 21, and a frequency divider circuit for distributing the booster clock. (23), a selector 24 for selecting a clock of a desired frequency as the divided clock, a clamp circuit 25 for clamping the boosted voltage to a desired potential, and the like. Since the power supply circuit of such a configuration is frequently used and known in a flash memory, the detailed description is omitted.

또한, 상기 전원회로(15)는 기록, 소거시의 상기 고전압(-Vpp) 이외에도, 판독전압, 베리파이(verify)전압 등 칩 내부에서 필요로 하는 Vcc 이외의 전원전압을 발생함과 동시에, 메모리의 동작상태에 따라 이들 전압 중에서 소망의 전압을 선택하여 상기 웰전위 제어회로(11)나 컬럼래치회로(12), 로어드레스 디코더(15) 등에 공급한다.In addition to the high voltage (-Vpp) at the time of writing and erasing, the power supply circuit 15 generates a power supply voltage other than Vcc required in the chip such as a read voltage and a verify voltage, and at the same time, the memory The desired voltage is selected from these voltages in accordance with the operation state of and supplied to the well potential control circuit 11, the column latch circuit 12, the lower address decoder 15, and the like.

또한, 이 실시예에서는 외부의 CPU 등에서 공급되는 재기록 바이트수에 대응한 펄스를 가지는 바이트신호(/LD2)를 계수하는 카운터부(26)가 설치되어 있으며, 이 카운터부(26)에 의해 계수된 바이트수에 따라 셀렉터(25)를 제어하여 승압회로(21)에서의 승압속도를 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로는 승압속도를 느리게 하고 싶은 경우는 승압회로(21)에 주파수가 낮은 클럭을 공급하고, 승압속도를 빠르게 하고 싶은 경우는 승압회로(21)에 주파수가 높은 클럭을 공급하도록 셀렉터(25)가 제어된다. 바이트신호(/LD2)는 1펄스가 재기록 데이터의 1바이트를 의미하는 신호이며, 예컨대 연속하여 8펄스의 바이트신호(/LD2)가 공급된 경우, 8바이트의 데이터의 재기록이 행해지는 것을 의미하고 있다.In this embodiment, a counter section 26 is provided which counts byte signals / LD2 having pulses corresponding to the number of rewrite bytes supplied from an external CPU or the like, and is counted by the counter section 26. The selector 25 is controlled in accordance with the number of bytes to control the boosting speed in the boosting circuit 21. Specifically, the selector 25 supplies a clock having a low frequency to the booster circuit 21 when the boosting speed is to be slowed down, and supplies a clock having a high frequency to the booster circuit 21 when the boosting speed is fastened. Is controlled. The byte signal / LD2 is a signal in which one pulse means one byte of rewritable data. For example, when eight pulses of the byte signal / LD2 are continuously supplied, eight bytes of data are rewritten. have.

도2(A)에는 상기 메모리 어레이(10)를 구성하는 MONOS구조의 MOSFET로 이루어지는 불휘발성 기억소자의 구조가 나타나 있다. MONOS구조의 MOSFET는 반도체기판(100)에 N형 아이솔레이션영역(110)으로 둘러싸인 P형 웰영역(120)의 표면상에산화막(131)과 질화막(132)과 산화막(133)으로 이루어지는 3층 구조의 게이트 절연막(130)을 통해 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트전극(140)이 형성되며, 게이트 절연막(130)의 양측의 P형 웰영역(120)의 표면에는 n형 확산층으로 이루어지는 소스영역(151) 및 드레인 영역(152)이 형성되어 이루어진다.Fig. 2A shows the structure of a nonvolatile memory device composed of MOSFETs of MONOS structure constituting the memory array 10. Figs. The MOSFET of the MONOS structure has a three-layer structure consisting of an oxide film 131, a nitride film 132, and an oxide film 133 on the surface of a P-type well region 120 surrounded by an N-type isolation region 110 on a semiconductor substrate 100. A gate electrode 140 made of polysilicon is formed through the gate insulating film 130 of the source insulating film 130, and a source region 151 made of an n-type diffusion layer is formed on the surfaces of the P-type well regions 120 on both sides of the gate insulating film 130. The drain region 152 is formed.

그리고, 이 MONOS구조의 MOSFET로 이루어지는 불휘발성 기억소자(Qm)에 있어서는, 소거시에는 도2(B), 도3(A)와 같이 게이트전극(140)에 마이너스의 고전압(-Vpp)이, 또 웰영역(120)에 플러스 전압(Vcc)이, 또한 소스 및 드레인에는 Vcc가 인가되어 정공이 질화막 중에 축적된다. 또한, 이때 워드선을 공통으로 하는 비선택의 기억소자에 있어서는, 도3(B)와 같이, 웰에 고압워드선(HWL)과 동일한 고전압(-Vpp)이 인가되는 것으로 정공의 주입이 저지된다.In the nonvolatile memory device Qm including the MOSFET of the MONOS structure, a negative high voltage (-Vpp) is applied to the gate electrode 140 at the time of erasing as shown in FIGS. 2B and 3A. A positive voltage Vcc is applied to the well region 120, and Vcc is applied to the source and the drain, and holes are accumulated in the nitride film. In this case, in the non-selective memory element having the word line in common, injection of holes is prevented by applying the same high voltage (-Vpp) as the high voltage word line HWL to the well as shown in FIG. .

한편, 기록시에는 도2(C), 도3(C)와 같이, 게이트전극(140)에 플러스 전압(Vcc)이, 또 웰영역(120)에 마이너스 고전압(-Vpp)이, 또한 소스 및 드레인에도 -Vpp가 인가되어 전자가 질화막 중에 축적되도록 제어된다. 또한, 이 실시예에 있어서는, 소거 및 기록시에, 기록데이터 "1"이 상기 소거동작에 대응되며, 기록데이터 "0"이 상기 기록동작에 대응된다. 따라서, 데이터 "1"에서 "0"으로 재기록되는 기억소자(Qm)에 있어서는, 소거만이 실행되며, 데이터 기록시에는 도3(D)와 같이, 드레인(데이터선측)전위가 Vcc, 또 소스전위가 플로팅으로 되는 것에 의해 전자의 주입이 행해지지 않도록 제어된다.On the other hand, at the time of writing, as shown in Figs. 2C and 3C, the positive voltage Vcc is applied to the gate electrode 140, the negative high voltage (-Vpp) is applied to the well region 120, and the source and the like. -Vpp is also applied to the drain to control electrons to accumulate in the nitride film. In this embodiment, at the time of erasing and writing, write data " 1 " corresponds to the erase operation, and write data " 0 " corresponds to the write operation. Therefore, in the memory element Qm which is rewritten from data "1" to "0", only erasing is performed, and at the time of data writing, the drain (data line side) potential is Vcc and the source as shown in Fig. 3D. By dislocation being floated, it controls so that injection of an electron may not be performed.

도4에, 데이터 재기록시에 기억소자(Qm)의 게이트전극에 인가되는 전압파형(A)과, 웰에 인가되는 전압파형(B)을 나타낸다. 동 도면에서 알 수 있듯이, 데이터 재기록시에는 먼저 게이트전극(140)에 마이너스 고전압(-Vpp)이, 또 웰영역(120)에 플러스 전압(Vcc)이 인가되는 것으로, 게이트-웰간에 기록깊이 Vcc + Vpp의 전압이 인가되어, 게이트 절연막에 정공의 주입이 행해진다. 계속해서, 게이트전극(140)에 플러스 전압(Vcc)이, 또 웰영역(120)에 마이너스 고전압(-Vpp)이 인가되는 것으로, 게이트-웰간에 기록깊이 Vcc + Vpp의 전압이 소거시와 반대 방향으로 인가되어, 게이트 절연막에 전자의 주입이 행해진다.4 shows the voltage waveform A applied to the gate electrode of the memory element Qm and the voltage waveform B applied to the well at the time of data rewriting. As can be seen from the figure, a negative high voltage (-Vpp) is first applied to the gate electrode 140 and a positive voltage Vcc is applied to the well region 120. A voltage of + Vpp is applied to inject holes into the gate insulating film. Subsequently, a positive voltage Vcc is applied to the gate electrode 140 and a negative high voltage (-Vpp) is applied to the well region 120, so that the voltage of the writing depth Vcc + Vpp between the gates and the wells is opposite to that of erasing. Direction, and electrons are injected into the gate insulating film.

상기와 같은 재기록 동작에 의해, 초기상태에서는 도5의 곡선A와 같은 게이트 전압-드레인 전류특성을 가지는 기억소자가, 소거에 의해 질화막 중에 정공이 축적되면 곡선B와 같이 특성이 변화하여 기억소자의 문턱치가 약 -2V와 같은 레벨이 된다. 또, 기록에 의해 질화막 중에 정공이 축적되면, 곡선C와 같이 특성이 변화하여 기억소자의 문턱치가 2V와 같은 레벨이 된다. 특히 제한되지 않지만, 곡선B와 같은 특성을 갖게 된 기억소자는 판독시에 선택되면 문턱치가 낮으므로 온상태가 되며, 프리차지된 데이터선(DL)이 로레벨로 변화하여, 기억데이터 "1"로서 판독된다. 한편, 곡선C와 같은 특성을 갖게 된 기억소자는 판독시에 선택되면 문턱치가 높기 때문에 오프상태로 되며, 프리차지된 데이터선(DL)이 로레벨인 채로 되어, 기억데이터 "0"으로서 판독된다.By the rewrite operation as described above, in the initial state, the memory device having the gate voltage-drain current characteristic as shown in curve A of FIG. 5 is changed as shown by curve B when holes are accumulated in the nitride film by erasing. The threshold is at a level equal to about -2V. When holes are accumulated in the nitride film by writing, the characteristics change as shown in the curve C, and the threshold value of the memory element is at a level equal to 2V. Although not particularly limited, the memory element having the characteristics such as curve B is turned on because the threshold is low when it is selected at the time of reading, and the precharged data line DL changes to low level, thereby storing the memory data "1". Is read as. On the other hand, the memory element having the characteristics such as curve C is turned off because the threshold value is high when it is selected at the time of reading, and the precharged data line DL remains at the low level and is read out as the storage data "0". .

도3(E)에, 판독시에서의 메모리셀의 바이어스 상태를 나타낸다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 판독시에는 Vcc로 프리차지된 후에 워드선(WL)이 Vcc가 되는 것에 의해 선택스위치용 MOSFET(Qs)가 온상태가 된다. 또, 고압워드선(HWL)은 예컨대 0V와 같은 전위가 되며, 선택된 메모리셀의 MOSFET(Qm)의 문턱치(2V 또는 -2V)에 따라 온 또는 오프상태가 되고, 온시는 데이터선(DL)에서 소스선(SL)을 향해 전류가 흘러 데이터선(DL)의 전위는 0V로 변화하며, 오프시는 데이터선(DL)에서 소스선(SL)을 향해 전류경로가 차단되어 데이터선(DL)의 전위는 Vcc인 채로 된다. 이 전위가 데이터선에 접속되어 있는 컬럼래치회로(12)에 의해 증폭되어 래치된다. 이 실시예에서는 이 래치된 데이터의 논리가 반전되어 출력된다.3E shows the bias state of the memory cell at the time of reading. As shown in the figure, at the time of reading, the word line WL becomes Vcc after being precharged to Vcc so that the selection switch MOSFET Qs is turned on. In addition, the high voltage word line HWL becomes a potential such as 0 V, and is turned on or off depending on the threshold value 2V or -2V of the MOSFET Qm of the selected memory cell. Current flows toward the source line SL, and the potential of the data line DL changes to 0 V. When off, the current path is cut off from the data line DL toward the source line SL so that the data line DL is closed. The potential remains at Vcc. This potential is amplified and latched by the column latch circuit 12 connected to the data line. In this embodiment, the logic of this latched data is inverted and output.

도6에는 도1에 나타나 있는 카운터부(26)의 구성예가 나타나 있다. 도6에 나타나 있는 바와 같이, 카운터부(26)는 바이트신호(/LD2)의 상승 혹은 하강에 동기하여 「64」까지 카운트업 가능한 카운터(261)와 출력제어신호 생성부(262)를 구비하고 있다. 이중 카운터(261)는 표1에 나타나 있는 바와 같이, 바이트신호(/LD2)의 펄스가 1 ~ 16 일때는 출력신호(SEL1)가 하이레벨("1")로, 펄스가 17 ~ 32 일때는 출력신호(SEL2)가 하이레벨로, 펄스가 33 ~ 48 일때는 출력신호(SEL3)가 하이레벨로, 펄스가 49 ~ 64 일때는 출력신호(SEL4)가 하이레벨로, 순차 변화하도록 구성되어 있다.6 shows an example of the configuration of the counter section 26 shown in FIG. As shown in Fig. 6, the counter section 26 includes a counter 261 and an output control signal generating section 262 that can count up to " 64 " in synchronization with the rising or falling of the byte signal / LD2. have. As shown in Table 1, the double counter 261 outputs the signal SEL1 to the high level ("1") when the pulse of the byte signal / LD2 is 1 to 16, and when the pulse is 17 to 32. The output signal SEL2 is at a high level, the output signal SEL3 is at a high level when the pulses are 33 to 48, and the output signal SEL4 is at a high level when the pulses are 49 to 64. .

출력제어신호 생성부(262)는 상기 카운터(261)의 출력신호(SEL1과 SEL2 ~ SEL4) 혹은 그들을 인버터로 반전한 신호(/SEL2 ~ /SEL4)를 입력으로 하는 NAND 게이트(G1 ~ G4)와, 이들의 NAND 게이트(G1 ~ G4)의 각 출력신호와 공통의 이네이블신호(EWP)를 입력으로 하는 NOR 게이트(G11 ~ G14)로 구성되어 있으며, 표1에 나타나 있는 바와 같이, 바이트신호(/LD2)의 펄스가 1 ~ 16 일때는 출력신호(CNT1)만이 하이레벨로, 펄스가 17 ~ 32 일때는 출력신호(CNT2)만이 하이레벨로, 펄스가 33 ~ 48 일때는 출력신호(CNT3)만이 하이레벨로, 펄스가 49 ~ 64 일때는 출력신호(CNT4)만이 하이레벨로 변화하도록 구성되어 있다. 이 출력신호(CNT1 ~ CNT4)가 분주회로(23)에서 분주된 클럭을 선택하는 셀렉터부(24)에 선택제어신호로서 공급된다.The output control signal generator 262 may include NAND gates G1 to G4 that input the output signals SEL1 and SEL2 to SEL4 of the counter 261 or the signals / SEL2 to / SEL4 inverted by the inverter. And NOR gates G11 to G14 that input common enable signals EWP to the respective output signals of these NAND gates G1 to G4. As shown in Table 1, byte signals ( When the pulses of LD2) are 1 to 16, only the output signal CNT1 is at high level, when the pulses are 17 to 32, only the output signal CNT2 is at high level, and when the pulses are 33 to 48, the output signal CNT3 is Only at high level, when the pulse is 49 to 64, only the output signal CNT4 is configured to change to high level. These output signals CNT1 to CNT4 are supplied as a selection control signal to the selector section 24 which selects the clock divided by the division circuit 23.

도7에는 셀렉터부(24)의 구성예가 나타나 있다. 셀렉터부(24)는 분주회로(23)의 각 분주단(23a ~ 23d)에서 출력되는 주파수가 다른 클럭(OSC1, OSC2, OSC3, OSC4)을 각각 입력으로 하고, 상기 출력제어신호 생성부(262)에서 공급되는 신호(CNT1 ~ CNT4)를 제어신호로 하는 클럭 인버퍼와 같은 전송게이트(G21 ~ G24)와, 신호(CNT1 ~ CNT4)의 논리적을 취하는 NOR 게이트(G31)와, 그 NOR 게이트(G31)의 출력신호에 의해 온, 오프 제어되는 풀업용 MOSFET(Qp)로 구성되어 있다.7 shows an example of the configuration of the selector section 24. The selector 24 receives inputs of the clocks OSC1, OSC2, OSC3, and OSC4 having different frequencies output from the frequency dividers 23a to 23d of the frequency divider 23, respectively. Transmission gates G21 to G24 such as clock in buffers using the signals CNT1 to CNT4 supplied from the control signal as a control signal, a NOR gate G31 that takes a logic of the signals CNT1 to CNT4, and the NOR gate ( A pull-up MOSFET (Qp) that is controlled on and off by the output signal of G31).

상기 출력제어신호 생성부(262)에서 표1에 나타나 있는 신호(CNT1 ~ CNT4)가 전송게이트(G21 ~ G24)에 공급되면, 이중 어느 1개가 도통상태로 되며, 분주회로(23)에서의 클럭(OSC1, OSC2, OSC3, OSC4) 중 어느하나를 후단의 승압회로(21)에 공급한다. 구체적으로는 재기록 바이트수가 1 ~ 16 일때는 주파수가 높은 클럭(OSC1)이, 17 ~ 32 일때는 주파수가 조금 낮은 클럭(OSC2)이, 33 ~ 48일때는 주파수가 더 낮은 클럭(OSC3)이, 49 ~ 64 일때는 주파수가 가장 낮은 클럭(OSC4)이, 각각 승압회로(21)에 공급된다. 한편, 신호(CNT1 ~ CNT4)가 전부 "0" 일때는 전송게이트(G21 ~ G24)가 전부 차단됨과 동시에, NOR게이트(G31)의 출력이 로레벨로 되어 풀업 MOSFET(Qp)가 온되고, 분주회로(23)에서의 클럭이 승압회로(21)에 공급되지 않게 됨과 동시에, 승압회로(21)에 공급되는 전압이 일정하지 않게 되는 것이 방지된다. 이것에 의해, 승압회로(21)는 재기록 동작 등을 행하지 않는 동안은 승압동작을 정지한다.When the signals CNT1 to CNT4 shown in Table 1 are supplied to the transfer gates G21 to G24 by the output control signal generator 262, any one of them is in a conductive state, and the clock in the frequency dividing circuit 23 is applied. One of (OSC1, OSC2, OSC3, OSC4) is supplied to the booster circuit 21 at the rear stage. Specifically, when the number of rewrite bytes is 1 to 16, the higher frequency clock (OSC1) is 17 to 32, when the frequency is slightly lower (OSC2), and when it is 33 to 48, the lower frequency clock (OSC3) is When 49 to 64, the clock OSC4 having the lowest frequency is supplied to the boosting circuit 21, respectively. On the other hand, when the signals CNT1 to CNT4 are all " 0 ", the transfer gates G21 to G24 are all shut off, and the output of the NOR gate G31 is at low level so that the pull-up MOSFET Qp is turned on and divided. While the clock in the circuit 23 is not supplied to the boosting circuit 21, the voltage supplied to the boosting circuit 21 is prevented from becoming constant. As a result, the boosting circuit 21 stops the boosting operation while not performing the rewrite operation or the like.

도2의 구조의 MONOS-MOSFET를 기억소자로 하여 도1과 같은 구성을 가지는 EEPROM에 있어서는, 소거시에 동일 워드선의 비선택의 웰에 고전압(-Vpp)을 인가하기 때문에, 재기록 바이트수에 따라 비선택의 웰의 수가 변하고 그것에 의해 승압회로의 부하의 크기가 변화하므로, 어떠한 대책을 강구하지 않으면 비선택의 웰의 수가 많게 될 수록 승압속도가 느려지고, 비선택의 웰의 수가 적게 될 수록 승압속도가 빠르게 되며, 소거시에 도8(A)와 같이 승압속도가 크게 변동하지만, 이 실시예에 있어서는, 상기와 같은 재기록 바이트수에 따라 승압회로(21)에 공급되는 클럭의 주파수가 변경되므로, 도8(B)에 나타내는 바와 같이, 승압속도의 변동 폭이 작게 된다.In the EEPROM having the configuration as shown in FIG. 1 using the MONOS-MOSFET having the structure shown in FIG. 2, a high voltage (-Vpp) is applied to an unselected well of the same word line at the time of erasing, depending on the number of rewrite bytes. Since the number of unselected wells changes and the size of the load of the booster circuit changes accordingly, if no countermeasures are taken, the boosting speed slows down as the number of unselected wells increases, and the boosting speed as the number of unselected wells decreases. In this embodiment, the boosting speed varies greatly as shown in Fig. 8A. However, in this embodiment, the frequency of the clock supplied to the boosting circuit 21 is changed in accordance with the number of rewrite bytes as described above. As shown in Fig. 8B, the fluctuation range of the boosting speed becomes small.

그 결과, 바이트 단위로의 재기록이 많은 경우와 페이지 모드로의 재기록이 많은 경우에서, 재기록 내성에 변동이 생기는 것을 회피할 수 있다. 그러나, 이 실시예에 있어서는 재기록 바이트수에 따라 승압속도를 바꾸는 제어를 속도가 느린쪽에 맞추도록 하고 있으므로, 소거시에 기억소자에 부여하는 스트레스가 작게 되며,승압속도를 빠른쪽에 맞춘 경우에 비해 재기록 내성이 큰폭으로 향상한다.As a result, when there are many rewrites in byte units and when there are many rewrites in page mode, variations in the rewrite resistance can be avoided. However, in this embodiment, since the control for changing the boosting speed in accordance with the number of rewrite bytes is made to be on the slower side, the stress applied to the memory element at the time of erasing becomes smaller, compared to the case where the boosting speed is set to the faster side. Significantly improves resistance.

또한, 이 실시예에서는 1 ~ 64 바이트의 데이터의 재기록을 4단계로 나누어, 재기록 바이트수에 따라 클럭의 주파수를 바꾸는 것으로 승압회로(21)에서의 승압속도를 4단계로 제어할 수 있도록 한 경우를 설명했지만, 그것에 한정되는 것이 아니라, 회로규모 등과의 관계에서 8단계나 16단계 등 임의의 단계로 나눌 수 있다.Further, in this embodiment, when the rewriting of data of 1 to 64 bytes is divided into four steps, and the step-up speed of the boosting circuit 21 can be controlled in four steps by changing the frequency of the clock according to the number of rewriting bytes. However, the present invention is not limited thereto, and may be divided into arbitrary stages such as eight stages and sixteen stages in relation to the circuit scale and the like.

다음에, 본 발명의 다른 실시예를 도9를 이용하여 설명한다. 또한, 도9에 있어서, 도1과 동일한 회로블럭에는 동일한 부호를 붙여 중복된 설명은 생략한다.Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In Fig. 9, the same circuit blocks as those in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted.

전술한 바와 같이, 소거시의 승압속도를 느리게 할 수록, 기억소자에 부여하는 스트레스가 작게 되어 재기록 내성이 향상한다. 그러나, 일반적으로는 사양에 따라 재기록 시간(도8의 TO)은 제품마다 어느 일정의 값으로 정해지는 경우가 많다. 그와 같은 경우에, 승압속도를 너무 느리게 하면 고전압 인가시간(도8의 T1)이 짧게 되며, 재기록 후 어느 정도 긴시간 그대로 방치해도 데이터가 변화하지 않던지 보증하는 데이터 보증시간이 짧게 되어 버린다. 그러나, 실제로는 데이터 보증시간보다도 재기록 내성을 중시하는 유저, 재기록 내성보다도 데이터 보증시간을 중시하는 유저가있다.As described above, the slower the boosting speed during erasing, the smaller the stress applied to the memory element, and the higher the rewrite resistance. In general, however, depending on the specification, the rewrite time (TO in Fig. 8) is often set to a certain value for each product. In such a case, if the boosting speed is made too slow, the high voltage application time (T1 in Fig. 8) becomes short, and the data guarantee time for ensuring that the data does not change even if left for a long time after rewriting is shortened. However, there are users who actually value rewrite tolerance rather than data assurance time, and users who value data assurance time rather than rewrite tolerance.

그래서, 도9의 실시예에 있어서는, 승압용 클럭신호를 생성하는 발진회로(22)에서의 발진주파수를 조정 가능하게 구성함과 동시에, 발진주파수를 어느 정도로 할지 설정하기 위한 레지스터와 같은 설정회로(31)를 설치하고 있다. 이 설정회로(31)에 설정하는 값을 바꿈으로써 승압속도를 변경할 수 있으며, 이것에 의해 재기록 내성을 우선할지 데이터 보증시간을 우선할지를 메모리칩 제조 후혹은 해당 메모리를 시스템에 조립한 후에 설정할 수 있도록 된다.Therefore, in the embodiment of Fig. 9, the oscillation frequency in the oscillation circuit 22 for generating the boosted clock signal is configured to be adjustable, and a setting circuit such as a register for setting the oscillation frequency to a degree ( 31) is being installed. It is possible to change the boosting speed by changing the value set in the setting circuit 31, so that it is possible to set whether to prioritize the rewrite resistance or the data guarantee time after the manufacture of the memory chip or after the memory is assembled in the system. do.

또한, 설정회로(31)는 레지스터에 한정되는 것은 아니지만, 설정회로(31)를 레지스터로 구성한 경우에는 도10에 나타내는 바와 같이, 이 레지스터(31)의 값을 외부의 CPU(50)에 의해 버스(60)를 통해 설정할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 레지스터 대신에 퓨즈(fuse)나 불휘발성 메모리 등 프로그램 가능한 소자를 가지는 설정회로에 의해 발진회로(22)의 발진주파수를 칩제조 후에 변경할 수 있도록 구성해도 좋다. 그 경우에는, 전용의 테스터나 기록장치에 의해 주파수 정보를 설정, 또는 CPU(50)가 불휘발성 메모리에 액세스하는 것으로 주파수 정보를 설정하도록 해도 좋다.In addition, although the setting circuit 31 is not limited to a register, when the setting circuit 31 is comprised by a register, as shown in FIG. 10, the value of this register 31 is controlled by the external CPU 50 by a bus. It is preferable to configure so that it can set through 60. The oscillation frequency of the oscillation circuit 22 may be changed after chip fabrication by a setting circuit having a programmable element such as a fuse or a nonvolatile memory instead of a resistor. In that case, the frequency information may be set by a dedicated tester or recording device, or the CPU 50 may set the frequency information by accessing the nonvolatile memory.

또한, 도9의 실시예에 있어서는, 내부동작클럭(φc)을 생성하는 클럭생성회로(17)에 대응하여 동일하게 레지스터 등으로 이루어지는 제2의 설정회로(32)가 설치되어 있으며, 이 설정회로(32)의 설정치를 변경하면 내부클럭(φc)의 주파수가 변하고, 사이클 시간이 변경되어 재기록 시간(T0) 그 자체가 변하도록 구성되어 있다.In the embodiment of Fig. 9, a second setting circuit 32 made of a resistor or the like is provided correspondingly to the clock generation circuit 17 for generating the internal operation clock? C. When the set value of 32 is changed, the frequency of the internal clock phi c changes, the cycle time changes, and the rewrite time T0 itself changes.

전술한 바와 같이, 소거시의 승압속도를 느리게 할 수록, 기억소자에 부여하는 스트레스가 작게 되어 재기록 내성이 향상하지만, 승압속도를 너무 느리게 하면 고전압 인가시간(도8의 T1)이 짧게 되어, 데이터 보증시간이 짧게 되어 버린다. 그러나, 사이클 시간(T0)이 길게 되면, 도11(B)와 같이, 승압시간(Tu)이 Δt만큼 길게 되어도 이것에 맞추어 사이클 시간(T0)도 Δt만큼 길게됨으로, T0를 길게하기 전(도11(A))과 동일한 소거전압 인가시간(Te)이 확보되므로, 재기록 내성이 향상하고 더욱이 데이터 보증시간도 길게 할 수 있다.As described above, the slower the boosting speed at the time of erasing, the smaller the stress applied to the memory element, and the better the rewriting resistance. However, if the boosting speed is too slow, the high voltage application time (T1 in Fig. 8) becomes shorter and the data becomes smaller. The warranty time becomes short. However, when the cycle time T0 is long, as shown in Fig. 11B, even if the boosting time Tu is increased by Δt, the cycle time T0 is also increased by Δt in accordance with this, before the T0 is lengthened (Fig. Since the erase voltage application time Te equal to 11 (A) is ensured, the rewrite resistance is improved and the data guarantee time can be further extended.

또한, 도9의 실시예에서는 승압용의 클럭의 발진주파수를 변경하기 위한 설정회로(31)와 내부동작클럭(φc)의 발진주파수를 변경하기 위한 설정회로(32)를 따로따로 설치한 예를 나타냈지만, 승압용의 클럭의 발진주파수를 변경하기 위한 설정회로(31)만 설치해도 좋으며, 설정회로를 공유화시키도록 해도 좋다. 여기서, 설정회로를 공유화하는 것이란, 승압용의 클럭의 발진주파수를 변경했을 때는 내부동작클럭(φc)의 발진주파수도 연동하여 변경되도록 구성한다는 것이다.In addition, in the embodiment of Fig. 9, an example is provided in which the setting circuit 31 for changing the oscillation frequency of the step-up clock and the setting circuit 32 for changing the oscillation frequency of the internal operation clock? C are separately provided. Although shown, only the setting circuit 31 for changing the oscillation frequency of the step-up clock may be provided, or the setting circuit may be shared. Here, sharing the setting circuit means that when the oscillation frequency of the boosting clock is changed, the oscillation frequency of the internal operation clock?

메모리의 사이클 시간은 액세스 속도에 직접 영향을 미치는 것으로 메모리의 특성상 중요한 요인(factor)이지만, 시스템에 따라서는 액세스 속도보다도 재기록 내성 및 데이터 보증시간의 쪽이 중요한 경우도 있으며, 액세스 속도의 쪽이 중요한 경우도 있다. 본 실시예에 따르면, 설정회로(32)의 설정치를 변경하는 것으로 액세스 속도가 중요한 경우에는 클럭주파수를 높게 설정하고, 재기록 내성 및 데이터 보증시간이 중요한 경우에는 클럭주파수를 높게 설정하는 것으로, 달리 칩을 설계할 필요없이 어떠한 요구에도 처리할 수 있게 된다.The cycle time of the memory directly affects the access speed, which is an important factor in the characteristics of the memory. However, depending on the system, the rewrite tolerance and the data guarantee time are more important than the access speed. In some cases. According to this embodiment, changing the set value of the setting circuit 32 sets the clock frequency high when the access speed is important, and sets the clock frequency high when the rewrite resistance and data guarantee time are important. It can handle any request without having to design it.

도12에는, 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 도12의 실시예는 웰 인가용의 고전압(-Vpp)을 발생하는 전원회로(20A)와, 고전압워드선의 고전압(-Vpp)을 발생하는 전원회로(20B)를 따로따로 설치한 것이다. 다른 구성은 도1과 동일하므로, 도1과 동일한 회로블럭에는 동일한 부호를 붙여 중복된 설명은 생략한다.Fig. 12 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment of Fig. 12, a power supply circuit 20A for generating a high voltage (-Vpp) for well application and a power supply circuit 20B for generating a high voltage (-Vpp) of a high voltage word line are separately provided. Since other configurations are the same as those in FIG. 1, the same circuit blocks as in FIG.

이 실시예에 있어서는, 웰 인가용의 고전압(-Vpp)을 발생하는 전원회로(20A)가, 도1 또는 도9에 나타나 있는 전원회로(20)와 같은 구성으로 된다. 한편, 고압워드선의 고전압(-Vpp)을 발생하는 전원회로(20B)는 재기록 바이트수에 상관없이 부하가 일정(선택된 고압워드선(HWL)만)하며, 승압속도의 변경은 필요없으므로, 도1의 실시예의 전원회로(20)에서의 셀렉터부(24)나 바이트신호(/LD2)를 계수하는 카운터부(26)는 필요없게 된다. 전원회로(20)를 웰용과 고압워드선용으로 공통으로 하고 또 승압용 클럭의 주파수를 설정하는 설정회로(31)를 설치한 도9와 같은 실시예에 있어서는, 소거시의 승압속도를 조정하기 위해 설정회로(31)의 설정을 변경하면 자동적으로 기록시의 승압속도도 변경되게 되지만, 도12의 실시예에 있어서는, 소거시의 승압속도만을 독자적으로 조정할 수 있으며, 소거시의 승압속도와 기록시의 승압속도를 각각 개별로 최적화하는 것이 가능하게 된다.In this embodiment, the power supply circuit 20A for generating a high voltage (-Vpp) for well application has the same configuration as the power supply circuit 20 shown in FIG. On the other hand, the power supply circuit 20B which generates the high voltage (-Vpp) of the high voltage word line has a constant load (only the selected high voltage word line HWL) regardless of the number of rewrite bytes, and no change in the boosting speed is required. In the power supply circuit 20 of this embodiment, the selector 24 and the counter 26 for counting the byte signal / LD2 are not necessary. In the embodiment as shown in Fig. 9 in which the power supply circuit 20 is common for the wells and the high-voltage word lines, and the setting circuit 31 for setting the frequency of the boosting clock is provided to adjust the boosting speed at the time of erasing. When the setting of the setting circuit 31 is changed, the boosting speed at the time of recording is also automatically changed. However, in the embodiment of Fig. 12, only the boosting speed at the time of erasing can be adjusted independently. It is possible to optimize the boosting speed of each separately.

도13은 상기 EEPROM칩을 IC카드의 메모리로서 이용하는 경우의 시스템 구성예를 나타낸다. 도13에 있어서, 201은 상기 실시예에서 설명한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 관한 불휘발성 메모리로서의 EEPROM, 202는 시스템 전체를 제어하는 프로그램 제어방식의 CPU(중앙연산처리유닛), 203은 CPU가 실행해야 할 프로그램이나 프로그램의 실행에 필요한 고정 데이터가 저장된 ROM(Read Only Memory), 204는 CPU(202)의 작업영역이나 일시기억영역을 제공하는 RAM(Random Access Memory), 205는 카드 내부의 시스템과 카드 외부의 장치와의 사이의 신호의 송수신을 행하는 입출력포트, 206은 카드 외부에서 공급되는 클럭신호(CLK)를 파형 정형하거나 분주하거나 하여, EEPROM(201)이나 CPU(202)의 동작에 필요한 시스템 클럭(φc)을 생성하는 클럭생성회로이다.Fig. 13 shows a system configuration example in the case where the EEPROM chip is used as the memory of the IC card. In Fig. 13, 201 is an EEPROM as a nonvolatile memory according to the present invention having the configuration as described in the above embodiment, 202 is a CPU (central processing unit) of a program control method for controlling the whole system, and 203 is a CPU. ROM (Read Only Memory) that stores the program to be executed or fixed data necessary for the execution of the program; Input / output port 206 for transmitting and receiving signals between the card and a device external to the card. The input / output port 206 is required for operation of the EEPROM 201 or the CPU 202 by waveform shaping or dividing the clock signal CLK supplied from the outside of the card. A clock generation circuit for generating a system clock phi c.

이들의 회로는 각각 개별의 칩으로 구성 혹은 1개의 반도체칩 상에 형성되며, CPU(202)와 ROM(203), RAM(204), EEPROM(201) 및 입출력포트(205)는 어드레스 버스(207) 및 데이터 버스(208)를 통해 서로 접속되어, 데이터 송수신 가능하게 된다. 또, CPU(202)에서 EEPROM(201)에는 전술한 재기록의 바이트수를 나타내는 신호(/LD2)가 공급된다.These circuits are each composed of individual chips or formed on one semiconductor chip, and the CPU 202, the ROM 203, the RAM 204, the EEPROM 201, and the input / output port 205 are the address bus 207. And data bus 208 are connected to each other to enable data transmission and reception. In addition, the CPU 202 is supplied with the signal / LD2 indicating the number of bytes of the rewrite described above to the EEPROM 201.

또, 도13에 있어서, 211 ~ 216은 외부단자이며, 전원전압(Vcc, Vss)의 공급을 받는 전원단자(211, 212)와, 시스템을 초기상태로 하는 리셋트신호(/RES)를 받는 리셋트단자(213)와, 카드 외부에서 공급되는 클럭신호(CLK)를 받는 클럭단자(214)와, 상기 입출력포트(205)와 접속되어 시리얼 입출력을 행하는 데이터 입출력단자(215, 216)가 있다.In Fig. 13, 211 to 216 are external terminals, and receive power supply terminals 211 and 212 supplied with power supply voltages Vcc and Vss, and a reset signal / RES for initializing the system. There are a reset terminal 213, a clock terminal 214 that receives a clock signal CLK supplied from the outside of the card, and data input / output terminals 215 and 216 connected to the input / output port 205 to perform serial input / output. .

도14에는 상기 EEPROM을 내장한 IC카드의 외관을 나타낸다. 도면에 있어서, 300은 플라스틱칩 등으로 형성되는 카드본체, 310은 이 카드본체(300)의 표면에 설치된 외부단자로서의 전극부이며, 이 전극부에 도13에 나타나 있는 외부단자(211 ~ 216)가 전기적으로 접속되어 있다. 또, 도13에 나타나 있는 각 칩(201 ~ 206)은, 도14에서는 전극부(310)의 하측에 배치되고, 플라스틱 등으로 이루어지는 패키지에 수납되며 혹은 프린트 배선기판 상에 탑재되어 전체가 수지등에 의해 몰드되어 구성된다.Fig. 14 shows the appearance of an IC card incorporating the above EEPROM. In the drawing, reference numeral 300 denotes a card body formed of a plastic chip or the like, and 310 denotes an electrode portion as an external terminal provided on the surface of the card body 300. The external terminals 211 to 216 shown in FIG. Is electrically connected. Each chip 201 to 206 shown in Fig. 13 is disposed below the electrode portion 310 in Fig. 14, and is housed in a package made of plastic or the like, or mounted on a printed wiring board so that the whole is made of resin or the like. By being molded.

본 발명에 관한 IC카드는, 도14에 나타내는 바와 같은 접촉형에 한정되지 않고, 비접촉형의 IC카드라도 좋으며, 그 경우는, 외부단자로서의 전극부(310)가 외관상 나타나지 않는 것이라도 좋다. 또한, 본 발명에 관한 IC카드에 있어서, 데이터 보증시간이 길게되도록 재기록을 제어하는 정보로서는, 금융용 IC카드에서의 금전정보나 ID카드로서 이용되는 경우의 ID정보, 암호화 처리를 행하는 경우의 암호키/복호화키라는 것을 들 수 있다.The IC card according to the present invention is not limited to the contact type as shown in Fig. 14, and may be a non-contact type IC card, in which case the electrode portion 310 as an external terminal may not appear in appearance. Further, in the IC card according to the present invention, as information for controlling rewriting so that a data guarantee time is lengthened, money information on a financial IC card, ID information when used as an ID card, and encryption when performing an encryption process Key / decryption key.

또한, 본 발명에 관한 EEPROM이 적용되는 시스템은 상기와 같은 IC카드 시스템에 한정되는 것은 아니다.The system to which the EEPROM according to the present invention is applied is not limited to the above-described IC card system.

이상 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely based on the Example, this invention is not limited to the said Example, Needless to say that various changes are possible in the range which does not deviate from the summary.

예컨대, 상기 실시예에서는 본 발명을, 데이터를 일괄소거 가능한 EEPROM 및 그것을 사용한 IC카드에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트의 2층 게이트를 가지는 불휘발성 기억소자를 구비하고, 데이터를 일괄소거 가능하게 구성된 플래시 메모리등 다른 불휘발성 메모리 및 그것을 사용한 기억 미디어에도 적용할 수 있다.For example, in the above embodiment, the present invention has been described in the case where the data is applied to an EEPROM capable of collectively erasing data and an IC card using the same. However, the present invention includes a nonvolatile memory device having a two-layer gate of a floating gate and a control gate. The present invention can also be applied to other nonvolatile memories such as flash memories configured to collectively erase data and storage media using the same.

또, 상기 실시예의 불휘발성 메모리에서는, 데이터 "1"이 소거에 대응되며, 데이터 "0"이 기록에 대응된다고 설명했지만, 데이터 "1"을 기록에 대응시키고, 데이터 "0"을 소거에 대응시키는 것도 가능하다.In the nonvolatile memory of the above embodiment, data "1" corresponds to erasing, and data "0" corresponds to writing, but data "1" corresponds to writing and data "0" corresponds to erasing. It is also possible.

또한, 실시예에서는 기록에 의해 메모리셀의 문턱치를 높게 하고 소거에 의해 문턱치를 낮게 한 EEPROM에 대해서 설명했지만, 기록에 의해 메모리셀의 문턱치를 낮게 하고 소거에 의해 문턱치를 높게 변화시키도록 한 불휘발성 메모리에 적용해도 좋다. 또, 실시예에서는 1비트의 메모리셀이 기억소자(MOSFET(Qm))와 선택스위치소자(MOSFET(Qs))로 구성되어 있지만, 선택스위치소자가 없이, 기억소자가 직접 데이터선(DL)에 접속되도록 구성된 메모리셀을 가지는 메모리 어레이라도 좋다. 게다가, 실시예에서는 1메모리셀당 1비트의 데이터를 기억하는 것에 대해서 설명했지만, 1메모리셀당 복수 비트의 데이터를 저장하는 것이라도 좋다.Also, in the embodiment, the EEPROM has been described in which the threshold of the memory cell is increased by writing and the threshold is reduced by erasing. However, the nonvolatile device is used to make the threshold of the memory cell low by writing and to change the threshold high by erasing. It may be applied to a memory. Further, in the embodiment, the one-bit memory cell is composed of a memory element (MOSFET (Qm)) and a select switch element (MOSFET (Qs)), but without the select switch element, the memory element is directly connected to the data line DL. It may be a memory array having memory cells configured to be connected. In addition, although the embodiment has been described for storing one bit of data per one memory cell, it is also possible to store a plurality of bits of data per one memory cell.

이상의 설명에서는 본 발명을 EEPROM 및 그것을 탑재한 IC카드에 적용한 경우를 설명했지만, 본 발명은 다른 불휘발성 메모리 및 그것을 내장한 전자기기에도 이용할 수 있다.In the above description, the case where the present invention is applied to an EEPROM and an IC card equipped with the same has been described, but the present invention can be used for other nonvolatile memories and electronic devices incorporating the same.

Claims (15)

전원단자와, 접지단자와, 복수의 불휘발성 기억소자와, 제어회로와, 상기 전원단자에 공급되는 전원전압을 승압하는 승압회로를 가지고, 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 상기 불휘발성 기억소자의 백게이트에 인가되는 것으로 기록 또는 소거가 행해짐과 동시에, 상기 메모리셀의 기록시와 소거시에서 상기 승압회로의 부하의 크기가 다른 불휘발성 메모리에 있어서,And a power supply terminal, a ground terminal, a plurality of nonvolatile memory elements, a control circuit, and a boosting circuit for boosting a power supply voltage supplied to the power supply terminal. In a nonvolatile memory in which a write or an erase is performed by being applied to a back gate, and the magnitude of the load of the booster circuit differs in writing and erasing of the memory cell, 상기 승압회로는 기록시의 승압속도와 소거시의 승압속도가 거의 같게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.And the boosting circuit is configured such that the boosting speed at the time of writing and the boosting speed at the time of erasing are substantially the same. 전원단자와, 접지단자와, 복수의 불휘발성 기억소자와, 제어회로와, 상기 전원단자에 공급되는 전원전압을 승압하는 승압회로를 가지고, 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 상기 불휘발성 기억소자의 백게이트에 인가되는 것으로 기록 또는 소거가 행해짐과 동시에, 상기 메모리셀의 기록시 또는 소거시에 데이터수에 따라 상기 승압회로의 부하가 변화하는 불휘발성 메모리에 있어서,And a power supply terminal, a ground terminal, a plurality of nonvolatile memory elements, a control circuit, and a boosting circuit for boosting a power supply voltage supplied to the power supply terminal. In a nonvolatile memory in which a load on the booster circuit changes in accordance with the number of data at the time of writing or erasing the memory cell while being written or erased by being applied to a back gate, 상기 승압회로는 기록시 또는 소거시의 데이터수에 상관없이 승압속도가 일정하게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.And the boosting circuit is configured such that the boosting speed is constant regardless of the number of data during writing or erasing. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 승압회로를 동작시키기 위해 주파수가 다른 복수의 승압용 클럭신호를발생하는 클럭발생회로와, 상기 기록시 또는 소거시의 데이터수를 계수하는 계수회로를 구비하고, 상기 승압회로에는, 상기 계수회로에 의해 계수결과에 따른 주파수의 승압용 클럭신호가 공급되어, 데이터수에 상관없이 승압속도가 일정하게 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.A clock generation circuit for generating a plurality of boosting clock signals having different frequencies for operating the boosting circuit, and a counting circuit for counting the number of data at the time of writing or erasing, wherein the boosting circuit includes: And a boosting clock signal of a frequency in accordance with the counting result, so that the boosting speed is kept constant regardless of the number of data. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 승압회로를 동작시키기 위한 승압용 클럭신호를 발생하는 클럭발생회로와, 그 클럭발생회로에서 발생되는 상기 승압용 클럭신호의 주파수를 설정하기 위한 설정회로를 구비하고, 상기 클럭발생회로는 상기 설정회로에 설정된 값에 따른 주파수의 승압용 클럭신호를 발생하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.A clock generating circuit for generating a boosted clock signal for operating the boosting circuit, and a setting circuit for setting a frequency of the boosted clock signal generated by the clock generating circuit; A nonvolatile memory, characterized in that it is configured to generate a clock signal for boosting a frequency in accordance with a value set in a circuit. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 2, 3 or 4, 상기 제어회로를 동작시키기 위한 내부클럭신호를 발생하는 클럭발생회로와, 그 클럭발생회로에서 발생되는 상기 내부클럭신호의 주파수를 설정하기 위한 제2의 설정회로를 구비하고, 상기 클럭발생회로는 상기 제2의 설정회로에 설정된 값에 따른 주파수의 내부클럭신호를 발생하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.A clock generation circuit for generating an internal clock signal for operating the control circuit, and a second setting circuit for setting a frequency of the internal clock signal generated in the clock generation circuit; A nonvolatile memory, characterized in that it is configured to generate an internal clock signal of a frequency in accordance with a value set in a second setting circuit. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, 상기 기억소자는 드레인·소스영역 사이의 채널형성영역 상에 산화막과 질화막과 산화막으로 이루어지는 3층 게이트 절연막을 통해 게이트전극이 형성되고, 질화막중에 전자 또는 정공이 축적되는 것으로 정보를 기억하는 MONOS구조의 MOSFET로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.The memory device has a MONOS structure in which a gate electrode is formed through a three-layer gate insulating film made of an oxide film, a nitride film, and an oxide film on a channel forming region between the drain and source regions, and electrons or holes are accumulated in the nitride film. Nonvolatile memory, characterized in that consisting of a MOSFET. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 기억소자는, 동일 워드선에 접속되는 것중 인접하는 1바이트의 기억소자끼리가 반도체 기판 표면의 동일 웨이퍼 영역 상에 형성되며, 각 웰영역은 다른 전압이 인가 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.In the memory device, one-byte memory devices adjacent to each other connected to the same word line are formed on the same wafer region on the surface of the semiconductor substrate, and each well region is configured such that different voltages can be applied thereto. Nonvolatile Memory. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 기억소자는, 상기 질화막에 전자가 주입될 때에 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 상기 웰영역에 인가되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.The memory device is characterized in that the high voltage generated in the boost circuit is applied to the well region when electrons are injected into the nitride film. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 기억소자는, 상기 질화막에 정공이 주입될 때에 선택된 워드선의 기억소자의 게이트전극에 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 인가되며, 동일 워드선에 접속되며 선택되지 않는 기억소자는 그 웰영역에 상기 고전압이 인가되어 전자 또는 정공의 주입이 저지되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리.In the memory device, when a hole is injected into the nitride film, a high voltage generated by the booster circuit is applied to the gate electrode of the memory device of the selected word line, and the memory device connected to the same word line and not selected is stored in the well region. Non-volatile memory, characterized in that a high voltage is applied to prevent the injection of electrons or holes. 제 1 항 내지 제 9 항에 기재의 불휘발성 메모리와,The nonvolatile memory of Claims 1-9, 그 불휘발성 메모리에 대해 데이터의 기록 또는 판독을 위한 제어신호를 부여하는 제어기능을 가지는 반도체칩이 패키지에 수납되어 이루어지는 IC카드.An IC card in which a semiconductor chip having a control function for giving a control signal for writing or reading data to a nonvolatile memory is stored in a package. 전원단자와, 접지단자와, 복수의 불휘발성 기억소자와, 제어회로와, 상기 전원단자에 공급되는 전원전압을 승압하는 승압회로를 가지고, 상기 승압회로에서 생성된 고전압이 상기 불휘발성 기억소자의 백게이트에 인가되는 것으로 기록 또는 소거가 행해짐과 동시에, 상기 메모리셀의 기록시 또는 소거시에 데이터수에 따라 상기 승압회로의 부하가 변화하는 불휘발성 메모리의 제어방법에 있어서,And a power supply terminal, a ground terminal, a plurality of nonvolatile memory elements, a control circuit, and a boosting circuit for boosting a power supply voltage supplied to the power supply terminal. In a control method of a nonvolatile memory in which a load on the booster circuit changes in accordance with the number of data at the time of writing or erasing the memory cell while being applied to the back gate, 기록시 또는 소거시의 데이터수를 계수하고, 데이터수에 따라 상기 승압회로에의 승압용 클럭신호를 선택하여 데이터수에 상관없이 승압속도가 일정하게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리의 제어방법.Counting the number of data at the time of writing or erasing, and selecting the clock signal for boosting to the boosting circuit according to the number of data and controlling the boosting speed to be constant regardless of the number of data. Way. 복수의 불휘발성 메모리셀로 이루어지는 메모리부와 컨트롤러부를 가지고, 하나의 패키지에 저장되어 있는 IC카드로서,An IC card having a memory section and a controller section, each of which comprises a plurality of nonvolatile memory cells, stored in one package, 상기 복수의 불휘발성 메모리셀은 소거동작시, 메모리셀에 인가하는 소거전압의 승압율이 소정의 정보에 따라 변경 가능하게 되어 있는 IC카드.And the plurality of nonvolatile memory cells are capable of changing a voltage increase rate of an erase voltage applied to the memory cells in accordance with predetermined information during an erase operation. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 소정의 정보는, 소거동작의 대상이 되는 메모리셀의 수에 대응하는 것인 IC카드.And said predetermined information corresponds to the number of memory cells to be subjected to an erase operation. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 소정의 정보는, 상기 컨트롤러부에 의해 판독 가능하게 되며, 상기 컨트롤러부는 상기 소정의 정보에 따라 소거전압의 승압율을 제어하는 것인 IC카드.And said predetermined information can be read by said controller section, and said controller section controls the step-up rate of an erase voltage in accordance with said predetermined information. 복수의 메모리셀로 이루어지는 메모리부를 가지는 IC카드로서,An IC card having a memory section comprising a plurality of memory cells, 소정의 정보의 기록을 행하는 경우, 기록대상이 되는 메모리셀의 소거동작에 있어서, 해당 메모리셀에 인가하는 소거전압의 승압율과 그밖의 정보의 기록시의 기록대상이 되는 메모리셀에 인가하는 소거전압의 승압율이 다르게 제어되는 IC카드.In the case of writing predetermined information, in the erasing operation of the memory cell to be recorded, the erase ratio to be applied to the memory cell to be recorded at the time of writing the other information and the step-up ratio of the erase voltage to be applied to the memory cell. IC card whose voltage boost rate is controlled differently.
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