JPH02239497A - 不揮発性半導体メモリ素子およびメモリシステム - Google Patents

不揮発性半導体メモリ素子およびメモリシステム

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JPH02239497A
JPH02239497A JP1059311A JP5931189A JPH02239497A JP H02239497 A JPH02239497 A JP H02239497A JP 1059311 A JP1059311 A JP 1059311A JP 5931189 A JP5931189 A JP 5931189A JP H02239497 A JPH02239497 A JP H02239497A
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JP
Japan
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memory
semiconductor memory
cell array
data
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JP1059311A
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Hiroshi Tanimoto
谷本 洋
Tadashi Yamamoto
直史 山本
Hiroo Hayashi
林 宏雄
Masaki Momotomi
正樹 百冨
Yuji Sakai
裕児 酒井
Haruhiko Ito
春彦 伊藤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電気的書替え可能な不揮発性半導体メモリ素
子およびこれを用いたメモリシステムに関する。
(従来の技術) 電気的書替え可能な不揮発性半導体メモリ素子(EEP
RONI)として、これまで種々のものが提案されてい
る。近年、E E P R O Mはまずまず人容量化
しているが、既に4 MビットEEPRO Mが実現さ
れている。
ところかE E P R O L1は高電圧を用いてデ
ータ書替えを行なうため、現在の技術では未だ書替え回
数に制限があり、104回程度の書替えで寿命となる。
従ってせっかく大容量化されてもE E I)R O 
Mの用途が限定され、またE E F R O Mを用
いたメモリシステムを構成するに当たっては、寿命に十
分配慮しなければならないという問題があった。
(発明が解決しようとする課題) 以上のようにE E P R O Mは、Weえ回数に
制限があり、使いにくいという問題があった。
本発明はこのような問題を解決し、書替え回数のチェッ
ク機能を持たせ、1コ頼件の高いシステム構成を可能と
したEEPROM,およびその様なt= !iJ!性の
高いメモリシステムをUatすることを「I的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明に係るEEPRO〜1は、メモリチップ内に書替
え回数をカウントするカウンタを備え、このカウンタの
出力によって書替え回数のチェック,書替えの禁止,警
報信号の出力などを行なうようにしたことを特徴とする
本発明に係るメモリシステムは、災数のEEP R O
 N1と、これらのE E P R O Mと外部装置
との間のデータ分配を制御する手段と、EEPROMの
itvえ回数をカウントするカウンタとを備え、カウン
タの出力によって書替え回数のチェック,書替えの禁止
,警報信号の出力などを行なうようにしたことを特徴と
する。
(作用) 本発明によれば、*Vえ回数にIQ限のあるEE F 
R O Mの書替え回数をチェックする機能を付?する
ことによって、EEPRO〜■が使いuくな1,+、E
EPROMを用いたメモリシステムの信頼性が高いもの
となる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参11貧して説明する。
第1図は、一実施例の4 MビットCEPRO〜1の購
成を示すブロック図である。メモリセルアレイ1は、後
述するようなNANDセル型であって、8kビットずつ
のセルブロック1l,1■,・・・に分割されて配列さ
れ、8kX5I2ブロック− 4 Mビットとなってい
る。メモリセルアレイ1の周辺にはメモリセルとのデー
タ授受を行なうためのセンスアンブ/データラッチ2が
設けられ、また番地選択を行なうアドレスデコーダとし
てロウ・デコーダ3およびカラム・デコーダ4が設けら
れている。制御回路5は、チップイネーブルで百,出力
イネーブル介,ライトイネーブル11などの外# 1,
T1i1信号により内部1、II9ll信号を発生する
。センスアンプ/デークラッチ2には、メモリ?ルアレ
イの一つのセルブロックと同じ8Kビットのバッフ7メ
モリ6が接続されている。
周辺回路には、カウンタ回路群7が設けられている。こ
のカウンタ回路群7は、メモリセルアレイ1の各セルブ
ロックごとに設けられたカウンタ71,72+ ・・・
からなり、それぞれのカウンタは対応するセルブロック
の書替え回数をカウントするようになっている。具体的
にはこの実施例では、セルブロック単位でデータ書替え
が行われるように構成されている。そして、制御同路5
からのデータ消去信号はずべてのカウンタ7l,7■,
・・・に入り、セルブロック1l,1■,・・・の選択
を行なうブロックアドレスデコーダ8により選択された
カウンタのみデータ消去信号によりカウントアップする
ようになっている。
カウンタ71 +  72 + ・・・の出力にはカウ
ント回数比較器9が接続されている。比較器9には基準
信号として設定器10により設定されたデータが入力さ
れており、この比較器9の出力は制御回路5に入り、ま
た出力制御回路12を介して外部に出力されるようにな
っている。カウンタ7l,72,・・・の出力そのもの
も、もう一つの出力制御回路11を介して外部に出力さ
れるようになっている。
図では省略したがこれらの回路要素のほか通常、アドレ
スを取り込むアドレスバッファ、外部とデータの授受を
行なうための人出力データバッファが設けられる。
第2図は、メモリセルアレイ1の具体構成を示す等価回
路である。メモリセルMljは、チャネル領域全面に薄
いゲート絶縁膜を介して浮遊ゲートと制御ゲートが債層
形成されたF E T kl O Sタイプである。例
えばnチャネルの場合、制御ゲートに正の高電圧を印加
して浮遊ゲートの1d子をF−NトンネリングによりJ
Ji仮に放出させることによりしきい値を負方向に移動
させる動作をデータ消去(または書込み)に対応させ、
制御ゲートを“L゜レベルに保7てドレインに正の高1
d圧を印加してやはりF − N +−ンネリングによ
り浮遊ゲートに?U子を注入してしきい値を正方向に移
動させる動作をデータ書込み(または消去)に対応させ
る。データ書込みおよび消去に用いる高電圧は、第1図
のロウ・デコーダ3,カラム・デコータ4内にある昇圧
回路により生成される。これらのメモリセルは、そのソ
ース,ドレインを隣接するもの同士で共用する形で4個
直列接続されて一つのブロックをなす、いイ〕ゆるNA
NDセルを購成している,NANDセルの一端は選択ゲ
ートQslを介してビット線BLに接続され、他端は選
択ゲートQs2を介してソースt!;IV sに接続さ
れている。
メモリセルは図示のようにマトリクス配列され、ロウ方
向のメモリセルの制御ゲートはワード線WLに共通接続
されている。
第3図〜第5図は、第1図におけるカウンタ7(1−1
.2.・・・)の具体的構成例である。各カウンタは第
3図に示すように、13個の単位カウンタが直列接続さ
れた不r=IC発性のシフ1・レジスタを構成しており
、制御回路5からの消去tコ号によりカウントアップさ
れるパイナリカウンタとなっている。これにより2”−
8192までカウン1・することができる。カウンタ出
力は選択ブロックの消去動作が8192回まで″L2レ
ベルであり、8192υ1になると“}1″ レベル出
力を出し、これが比較器9に送られることになる。第3
図の単位カウンタは第4図に示すように、CMOSイン
バータとクロツクI− C M O Sインバータの組
み合わせにより11が成されている。21.22がフリ
ップフロツブを構成し、23.24が二つのフリップフ
ロツブ間の転送ゲートであり、25.26が出力ゲート
である。第4図のフリップフロツブ21はさらに具体的
に示せば第5図のように114成されている。すなわち
CMOSインバータとクロック1・C M O Sイン
バータにより1行成されたフリップフロップ31と、そ
の各ノードに1・ランスファゲートMOSトランジスタ
32.35を介して接続された不揮発性のメモリ1・ラ
ンジスタ33.36をHする。このメモリトランジスタ
33.36により、不揮発性のカウンタとなっている。
次にこの実施例のNANDセルijIEEPROMのデ
ータ読出しおよび書込みの動作を説明する。
第6図は、読出し時のタイミングチャートである。チッ
プψイネーブル端子CE,アウトブッ1・・イネーブル
端子OEを“L“レベルにし、ライト・イネーブル端子
WEを“H“ レベルとしてアドレスを変化させること
により、メモリセル・データがセンスアンブ/データラ
ッチ回路2を介して人出力線I /O.〜I/07に得
られる。
第7図は、書込み時のタイミングチャートである。チッ
プ・イネーブル端子CEを“L“レベル、アウトプット
ーイネーブル端子OEを“H ” レベルとし、アドレ
ス信号に同期してライト・イネーブル端子W1をトグル
させることにより、人出力vAI/O。〜I/07から
入力されたデータが入カバッファフを介してセンスアン
ブ/デークラッチ回路2にラッチされ、順次選択番地に
書込みがなされる。
この様なNANDセル型EEPROMは、腹数のメモリ
セルをまとめてビット線に接続するため、ビット線との
コンタクト数が各メモリセル毎にビット線に接続する場
合に比べて大幅に少なくなり、?って極めて高密度に集
積化できるという利点を有する。
次にデータ書替えとその場合の書替え回数チェックの動
作を説明する。この実施例の場合、データ書替えに際し
ては、選択されたアドレスに対応して、ロウ・デコーダ
3とカラム・デコーダ4およびブロックアドレスデコー
ダ8の一つが選択され、まず選択されたセルブロック内
の全てのメモリセルの消去(“1”書込み)が行われ、
次にアドレスとデータに応じて所望のデータ書込み(″
0”書込み)が行われる。このブロック消去の際に、制
御回路5から各カウンタ71.72,・・・に消去f≦
号が伝達される。今ブロックアドレスデコーダ8により
選択されているのがセルブロック11のカウンタ71で
あるとすると、このカウンタ7■のみが消去信号を受け
付け、池のカウンタ72,73,・・・は消去信号を受
け付けない。そして消去(コ号を受けるとカウンタ7l
はカウントアップし、その出力は比較器9に伝達される
。比較器9では設定データとの比較が行われる。カウン
タ7,の内容が設定データと一致していない場Aには、
選択されたセルブロックの消去動作が行われる。カウン
タ7,の内容が設定データと一致した場合、すなわち設
定データにより定められた書替え回数がきた場合には比
較器9の出力は反転し、出力制御回路12を介して外部
に書き替え禁止信号が出力される。この禁止信号は、E
 E P R O Mのセルブロック11が寿命に近い
ことをユーザーに示す警報である。この禁止信号は例え
ば、第8図に示すようにE E F R O Mをディ
スク(またはカード)41に組み込んだ場合に、表示素
子42を設けておいてこれを点灯させるように用いるこ
とができる。或いはこの禁止信号を所定の端子に送り、
システムの制御装置またはユーザーに書替えが禁止され
ているブロックであることを知らせることに用いられる
。また出力制御回路12の出力は、ブロックアドレスデ
コーダ87口ウ−デコーダ3にも送られ、これらのデコ
ーダの活性化を禁止する。
この様に所定の古き替え回数に達したセルブロ?ク1.
は、以後書替えが禁止されるのみでなく、この実施例で
はそのセルブロック1,のデータを他のセルブロックに
移し替えることもできる。この場合、セルブロック1,
のデータは制御回路5によって一旦パブファメモリ6に
格納される。そしてこのバッファメモリ6から別の例え
ばセルブロック1912に移し替えられる。その後同じ
アドレスが人力されると、自動的にアドレス変換されて
セルブロック1s+■が選択されるようにする。
さらに各カウンタ7l,7■,・・・の出力そのものも
、特定のモードで出力制御回路11を介してチップ外部
に取り出されるようになっている。これによりユーザー
は、選択されたアドレスが1i1回N Mえが行われた
かを知ることができる。このデータを利用して例えば、
書替え回数の多いセルブロックと″li替え回数の少な
いセルブロックのアドレスを変換して、EEFROMセ
ル全体をまんべんなく使用するような制御を行なうこと
もできる。
これにより、書替え回数の制限からくるEEPRO M
の応用範囲を広げることが可能となる。
?上のようにこの実施例によれば、EEPRONl内に
書替え回数をカウントするカウンタを設けて、所定の書
替え回数が来たときに怠止信号を出すように構成するこ
とにより、EEFROMが非常に使いやすいものとなり
、信頼性のρ1いシステムを構成することができる。
以上では、一つのEEPROMチップに注目してこれに
カウンタを内蔵する実施例を説明したが、例えばボード
上でメモリシステムを11ヘ1成する場合にEEFRO
Mとは別のその書替え回数をカウントするカウンタを設
けることもできる。その様な実施例の概略構成を第9図
に示ず。曳数のEEPROM5 1. (5 1 + 
,  5 1■,・・・)に対して、これらと外部装置
とのデータ授受を制御するデータ分配制陣回路52が設
けられ、この分配制御回路52にカウンタ53が接続さ
れる。
このメモリシステムに於いて、通常は一つの例えばE 
E F R O M 5 1 +のみ使用し、その書替
え回数が所定値に達したら次のE E P R O M
 5 1 2に切替える、という制御を行なう。或いは
個々のE E P R O klを先の実施例でのセル
ブロックとみなして、先の実施例と同様のデータ制御を
行なうこともできる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明Iこよれば、EEPROK1に
書替え回数をカウン1・するカウンタを備え、書替え回
数をチェックする機能を付与することによって、書替え
回数の制限から来る用途などの制約が緩和され、信頼性
の高いシステムを$1.7成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施1テjのE E P R O
 Mの購成を示すブロック図、第2図はそのメモリセル
アレイの構成を示す図、第3図はこの実施例に用いたカ
ウンタの構成を示す図、第4図は第3図の単位カウンタ
の構成を示す図、第5図はさらにその要部構成を示す図
、第6図はこの実施例のEEP R O Nlの読出し
動作を説明するだめのタイミング図、第7図は同じく書
き込み動作を説明するためのタ−( ミング図、第8図
は本発明の応用例を示す図、第9図は本発明の曲の実施
例のメモリシステムを示す図である。 1・・・メモリセルアレイ、2・・・センスアンブ/デ
ークラッチ、3・・・ロウ・デコーダ、4・・・カラム
・デコーダ、5・・・制御回路、6・・・バッファメモ
リ、7・・・カウンタ回路群、8・・・ブロックアドレ
スデコーダ、9・・・比較器、10・・・データ設定器
、11.12・・・出力制御回路、41・・・メモリデ
ィスク、42・・・表示素子、51・・・E E P 
R O M、52・・・データ分配制御回路、52・・
・カウンタ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)書替え回数をカウントするカウンタを有すること
    を特徴とする電気的書替え可能な不揮発性半導体メモリ
    素子。
  2. (2)電気的書替え可能な不揮発性半導体メモリセルを
    配列したメモリセルアレイと、 このメモリセルアレイとデータの授受を行うセンスアン
    プおよびデータラッチと、 前記メモリセルアレイの番地選択を行うアドレス・デコ
    ーダと、 これらのデコーダを制御する制御回路と、 前記メモリセルアレイの書替え回数をカウントするカウ
    ンタと、 このカウンタが予め設定された値になったときに書替え
    禁止信号または警報信号を出力する手段と、 を有することを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。
  3. (3)電気的書替え可能な不揮発性半導体メモリセルを
    配列した複数のセルブロックからなるメモリセルアレイ
    と、 このメモリセルアレイとデータの授受を行うセンスアン
    プおよびデータラッチと、 前記メモリセルアレイの番地選択を行うアドレス・デコ
    ーダと、 これらのデコーダを制御する制御回路と、 前記メモリセルアレイの各セルブロック毎に設けられた
    それぞれのセルブロックの書替え回数をカウントする複
    数のカウンタと、 を有することを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。
  4. (4)電気的書き替え可能な不揮発性半導体メモリセル
    は、浮遊ゲートと制御ゲートを有するFETMOS型で
    あり、複数のメモリセルが隣接するもの同士でソース、
    ドレインを共用して直列接続されてNANDセルを構成
    することを特徴とする請求項1、2または3のいずれか
    に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
  5. (5)複数の電気的書替え可能な不揮発性半導体メモリ
    素子と、 これらのメモリ素子と外部装置とのデータ授受を行うデ
    ータ分配制御回路と、 前記各メモリ素子のデータ書替え回数をカウントするカ
    ウンタと、 を有することを特徴とするメモリシステム。
  6. (6)電気的書き替え可能な不揮発性半導体メモリ素子
    は、浮遊ゲートと制御ゲートを有するFETMOS型メ
    モリセルが隣接するもの同士でソース、ドレインを共用
    して複数個直列接続されてNANDセルを構成すること
    を特徴とする請求項5記載のメモリシステム。
JP1059311A 1989-03-10 1989-03-10 不揮発性半導体メモリ素子およびメモリシステム Pending JPH02239497A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04276391A (ja) * 1991-03-05 1992-10-01 Fujitsu Ltd 電気的に書き替え可能な不揮発性メモリの書き込み方式
US6744670B2 (en) 2002-02-14 2004-06-01 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory device
JP2007080395A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Seiko Epson Corp 集積回路装置及び電子機器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04276391A (ja) * 1991-03-05 1992-10-01 Fujitsu Ltd 電気的に書き替え可能な不揮発性メモリの書き込み方式
US6744670B2 (en) 2002-02-14 2004-06-01 Renesas Technology Corp. Non-volatile semiconductor memory device
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