JPH0636585A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH0636585A
JPH0636585A JP4189282A JP18928292A JPH0636585A JP H0636585 A JPH0636585 A JP H0636585A JP 4189282 A JP4189282 A JP 4189282A JP 18928292 A JP18928292 A JP 18928292A JP H0636585 A JPH0636585 A JP H0636585A
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JP
Japan
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cell transistor
cell
transistor
bit line
real
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4189282A
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English (en)
Inventor
Ryoji Hagiwara
良二 萩原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 読み出し不良の原因が過剰消去によるものか
どうかを容易に判定する不揮発性半導体記憶装置を提供
する。 【構成】 複数のビット及びワード線を備え、ビット線
及びワード線の交点に対応して所定のデータを記憶保持
する複数のリアルセルトランジスタ1を有する装置であ
って、トランジスタ1と同一のビット線に接続し、予め
設定された所定の固定データを保持する試験用セルトラ
ンジスタ2と、2または1のトランジスタ中の任意のセ
ルトランジスタを選択するセル選択手段3と、セル選択
手段によって任意のセルトランジスタを選択したときの
セルトランジスタの接続されるビット線に流れる電流を
検出する電流検出手段4とを備え、トランジスタ1に保
持されるデータを消去する場合、セル選択手段によりト
ランジスタ2を選択し、電流検出手段に基づいてトラン
ジスタ1が過剰消去状態にあるかどうかを判定するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置に係り、詳しくは、例えば、EEPROM(Electric
ally Erasable Programmable Read Only Memory )等の
分野に用いて好適な、データの再書き込みが可能な不揮
発性半導体記憶装置に関する。近年、コンピュータやワ
ードプロセッサ等の情報処理装置の普及に伴い、情報処
理装置内部で使用される、例えば、EEPROM、Fl
ashEEPROM(以下、単にフラッシュメモリとい
う)等の不揮発性の半導体メモリに代表される不揮発性
半導体記憶装置が数多く開発されている。
【0002】これは、一般ユーザがプログラミング可能
で、予め書き込まれた所定のデータを電気的に消去する
ことで、再書き込みが可能となる不揮発性メモリであ
る。しかし、このようなメモリの消去には適正な電圧値
が存在し、過度の消去は、デバイスの劣化を招く。そこ
で、適正な消去をすることが必要となる。
【0003】
【従来の技術】従来、予め書き込まれた所定のデータを
消去することで再書き込みが可能となる不揮発性メモリ
である半導体記憶装置としては、例えば、EPROMや
EEPROM等が知られている。ところが、EPROM
はセルサイズが小さいという長所があるものの、データ
の消去に紫外線を用いるためにデータ消去が面倒である
という短所があり、また、EEPROMはデータを電気
的に消去できるためにデータ消去は容易であるという長
所があるものの、EPROMと比較してセルサイズが大
きいために大容量化しにくいという短所がある。
【0004】そこで、これらの各メモリの長所を併せ持
つ、例えば、NOR型やNAND型のフラッシュメモリ
と呼ばれる半導体記憶装置が開発されている。図4はフ
ラッシュメモリの代表的なセルの断面図である。図中、
CGはコントロールゲート、FGはフローティングゲー
ト、DはN+ 型のドレイン、SはN+ 型のソース、PS
はP型の基板である。
【0005】図5は図4に示すフラッシュメモリのセル
マトリクス構成を示す回路図である。図中、Cは各メモ
リセル、WLx はワード線、BLx はビット線、SLx
はセレクト線を示す。(但し、x は図中におけ
i j a m n を示す)次に作用を説明する。
【0006】まず、メモリセルCに書き込みを行う場合
は、コントロールゲートCG、及びドレインDに高電位
電圧VPPが印加され、ドレインD近傍でのアバランシェ
注入によりフローティングゲートFGに電子が注入され
てメモリセルCがカットオフされる。消去する場合は、
ドレインDがフロートされた状態でソースSに高電位電
圧V PPが印加され、フローティングゲートFGから電子
が抜き去られることで、書き込まれたデータの消去がな
される。
【0007】なお、前述した動作状態におけるコントロ
ールゲートCG、ドレインD、ソースS、基板PSの各
電位レベルは表1に示すような値に設定される。
【0008】
【表1】
【0009】ところで、このような従来の半導体記憶装
置にあっては、コントロールゲートCG、及びドレイン
Dに高電位電圧VPPを印加することによって、ドレイン
D近傍でのアバランシェ注入によりフローティングゲー
トFGに電子を注入してデータの書き込みを行い、フロ
ーティングゲートFGから電子を抜き去ることによって
書き込まれたデータの消去を行うという構成となってい
たため、例えば、NOR型フラッシュメモリでF−Nチ
ャネリング消去を行う場合、セルトランジスタに対する
過度の消去を行うと、このセルトランジスタがディプレ
ッショントランジスタと同様の性質を持ち、当該セルが
選択されていない状態であってもビット線に常に電流が
流れ、このセルの存在するビット線上のどのセルを選択
してもデータが固定出力されてしまう、つまり、非選択
のメモリセルがリーク電流を流すことにより導通が起こ
り、書き込まれたはずのセルの読み出しが不能となると
いう問題点があった。
【0010】そこで、過剰消去を避けるため、図6に示
すように、通常の読み書き時と異なるベリファイ時専用
の閾値をセンスアンプに持たせることにより、図7に示
すような手順で消去作業を行っていた。図7は消去アル
ゴリズムのフローチャートである。まず、すべてのセル
トランジスタが“0”であるかどうかがチェックされ
(ステップ1)、“0”ではないセルトランジスタが存
在する場合、すべてのセルトランジスタに“0”の書き
込みが行われる(ステップ2)。
【0011】以下、最大消去回数Nを越えない範囲で、
少しずつ追加消去、及びベリファイが行われ、図6に示
すように、ベリファイ時専用の閾値を下回った時点で消
去処理が完了する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体記憶装置にあっては、少しずつ追加消
去を行い、ベリファイ時専用の閾値を下回った時点で消
去処理を終了するという構成となっていたため、多数回
の追加消去が必要となり、消去に時間がかかるという問
題点があった。
【0013】そこで、この消去時間を短縮するために、
消去電圧を高くとって消去ステップを荒くすることが考
えられるが、すると、ベリファイ時の閾値及びローレベ
ル間のレベル幅により過剰消去の虞が生じてくる。ま
た、ユーザの消去作業のミスにより過剰消去状態にして
しまうことも考えられる。
【0014】このように、過剰消去状態となったデバイ
ス(図8参照)は、前述したように読み出し不良となる
が、読み出し不良の原因が過剰消去にあるのかどうかの
調査は、パッケージをエッチングしてチップを露出さ
せ、かつ、紫外線を遮断するようなチップ上カバー膜を
剥離させた上で紫外線を照射して読み出しが可能かどう
かで判断していた。
【0015】すなわち、過剰消去により読み出し不良と
なった場合、図9に示すように、外部から紫外線を照射
してやると、紫外線のエネルギーにより基板やコントロ
ールゲートの電子が放出されてフローティングゲートに
注入されるとともに、フローティングゲート中のホール
と再結合される。このプロセスはセル内に電界がなくな
るまで続き、最終的にはセルが正常な状態となり(図1
0参照)、この後、書き込み/読み出しを行うと、セル
に書き込まれたデータが正常に読み出される。
【0016】したがって、過剰消去により読み出しがで
きなくなった場合は、上記の処理により再利用が可能と
なるため、読み出しのできなくなったデバイスが過剰消
去によるものか、プロセス上の問題その他の要因による
ものかを判定できるが、調査のためにパッケージ等を物
理的に変形させる等の処理が必要となり、調査に時間が
かかり、現状では容易に判定することができなかった。
【0017】[目的]そこで本発明は、読み出し不良の
原因が過剰消去によるものかどうかを容易に判定する不
揮発性半導体記憶装置を提供することを目的としてい
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明による不揮発性半
導体記憶装置は上記目的達成のため、その原理図を図1
に示すように、複数のビット線Bl及び複数のワード線
Wlを備え、該ビット線Bl及びワード線Wlの交点に
対応して所定のデータを記憶保持する複数のリアルセル
トランジスタ1を有する不揮発性半導体記憶装置であっ
て、前記リアルセルトランジスタ1と同一のビット線B
lに接続し、予め設定された所定の固定データを保持す
る試験用セルトランジスタ2と、該試験用セルトランジ
スタ2、または該リアルセルトランジスタ1中の任意の
セルトランジスタを選択するセル選択手段3と、該セル
選択手段3によって任意のセルトランジスタを選択した
ときの該セルトランジスタの接続されるビット線Blに
流れる電流を検出する電流検出手段4とを備え、前記リ
アルセルトランジスタ1に保持されるデータを消去する
場合、前記セル選択手段3により前記試験用セルトラン
ジスタ2を選択し、前記電流検出手段4によって選択さ
れた試験用セルトランジスタが接続するビット線Blに
電流が流れているかどうかを検出することにより該リア
ルセルトランジスタ1が過剰消去状態にあるかどうかを
判定するように構成している。
【0019】
【作用】本発明では、リアルセルトランジスタに保持さ
れるデータが消去される場合、セル選択手段によって試
験用セルトランジスタが選択され、電流検出手段により
選択された試験用セルトランジスタが接続されるビット
線に電流が流れているかどうかが検出され、リアルセル
トランジスタが過剰消去状態にあるかどうかが判定され
る。
【0020】すなわち、電流が流れていれば、読み出し
不良の原因が過剰消去によるものと判定され、読み出し
不良の原因が過剰消去によるものかどうかが容易に判定
される。
【0021】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
2,図3は本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の一実
施例を示す図であり、図2は本実施例の要部構成を示す
図である。まず、構成を説明する。
【0022】なお、図2において、図1に示す原理図に
付された番号と同一番号は同一部分を示す。図2中、1
はリアルセルトランジスタ、2は試験用セルトランジス
タ、3はセル選択手段であるセル選択デコーダ、4は電
流検出回路であるセンスアンプであり、Blはビット
線、Wlはワード線である。
【0023】試験用セルトランジスタ2は、予めデータ
“0”で固定されており、試験用の特殊バイアス時にの
み選択される。セル選択デコーダ3は、図3に示すよう
に、アドレスバッファ5、VHH検出回路6、インバータ
INV1〜INV4、ナンドゲートNANDから構成さ
れ、アドレスバッファ5から得られるアドレス信号に基
づいて、試験用セルトランジスタ2の選択デコード出力
TD、あるいは、リアルセルトランジスタ1の選択デコ
ード出力RDを出力することで、任意のセルを選択する
ものである。
【0024】センスアンプ4は、差動型のセンスアンプ
である。次に作用を説明する。まず、図7に示す従来例
と同様に、所定のリアルセルトランジスタ1に対して消
去処理が施された後、セル選択デコーダ3から試験用セ
ルトランジスタ2の選択デコード出力TDが出力され、
試験モードに入る。
【0025】試験用セルトランジスタ2が選択されてい
る状態においては、リアルセルトランジスタ1は非選択
状態であるため、本来、ビット線Blには電流は流れな
いはずである。しかし、リアルセルトランジスタ1が過
剰消去状態にある場合は、試験用セルトランジスタ2が
選択された状態にあってもビット線Blにリーク電流が
流れることになる。
【0026】したがって、セル選択デコード3によって
試験用セルトランジスタ2が選択されるとき、センスア
ンプ4によってビット線Blに電流が流れるか否かが検
出されることにより、ビット線Blに電流が流れている
場合、リアルセルトランジスタ1は過剰消去状態にある
ということが判定できる。このように本実施例では、リ
アルセルトランジスタ1に保持されるデータを消去する
場合、セル選択デコーダ3によって試験用セルトランジ
スタ2を選択し、このときセンスアンプ4によって、選
択した試験用セルトランジスタ2の接続されるビット線
Blに電流が流れているかどうかを検出することによ
り、リアルセルトランジスタ1が過剰消去状態にあるか
どうかを判定できる。
【0027】したがって、読み出し不良の原因が過剰消
去によるか否かを容易に判定でき、例えば、市場にて誤
って過剰消去されたデバイスを電気的な操作だけですば
やく確認することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明では、リアルセルトランジスタに
保持されるデータを消去する場合、セル選択手段によっ
て試験用セルトランジスタを選択し、電流検出手段によ
って選択した試験用セルトランジスタの接続されるビッ
ト線に電流が流れているかどうかを検出し、リアルセル
トランジスタが過剰消去状態にあるかどうかを判定でき
る。
【0029】したがって、電流が流れていれば、読み出
し不良の原因が過剰消去によるものと判定でき、読み出
し不良の原因が過剰消去によるものかどうかを容易に判
定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の要部構成を示す図である。
【図2】図1の差分電圧演算手段を示す回路図である。
【図3】図1のセンスアンプを示す回路図である。
【図4】従来のフラッシュメモリにおけるメモリセルの
断面図である。
【図5】従来のフラッシュメモリのセルマトリクス構成
を示す回路図である。
【図6】従来の消去時の動作例を説明するための図であ
る。
【図7】従来の消去アルゴリズムのフローチャートであ
る。
【図8】過剰消去状態のセルを示す図である。
【図9】紫外線照射による回復状態を示す図である。
【図10】正常状態に戻ったセルを示す図である。
【符号の説明】
1 リアルセルトランジスタ 2 試験用セルトランジスタ 3 セル選択デコーダ(セル選択手段) 4 センスアンプ(電流検出回路) 5 アドレスバッファ 6 VHH検出回路 INV1〜INV4 インバータ NAND ナンドゲート Bl ビット線 Wl ワード線 CG コントロールゲート FG フローティングゲート D ドレイン S ソース PS 基板 C メモリセル WLx ワード線 BLx ビット線 SLx セレクト線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のビット線及び複数のワード線を備
    え、該ビット線及び該ワード線の交点に対応して所定の
    データを記憶保持する複数のリアルセルトランジスタを
    有する不揮発性半導体記憶装置であって、 前記リアルセルトランジスタと同一のビット線に接続
    し、予め設定された所定の固定データを保持する試験用
    セルトランジスタと、 該試験用セルトランジスタ、または該リアルセルトラン
    ジスタ中の任意のセルトランジスタを選択するセル選択
    手段と、 該セル選択手段によって任意のセルトランジスタを選択
    したときの該セルトランジスタの接続されるビット線に
    流れる電流を検出する電流検出手段と、 を備え、 前記リアルセルトランジスタに保持されるデータを消去
    する場合、前記セル選択手段により前記試験用セルトラ
    ンジスタを選択し、前記電流検出手段によって選択され
    た試験用セルトランジスタが接続するビット線に電流が
    流れているかどうかを検出することにより該リアルセル
    トランジスタが過剰消去状態にあるかどうかを判定する
    ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
JP4189282A 1992-07-16 1992-07-16 不揮発性半導体記憶装置 Withdrawn JPH0636585A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000019968A (ko) * 1998-09-16 2000-04-15 김영환 플래쉬 메모리의 소거 방법
KR100370956B1 (ko) * 2000-07-22 2003-02-06 주식회사 하이닉스반도체 누설전류 측정용 테스트 패턴
CN119851743A (zh) * 2025-01-02 2025-04-18 上海华虹宏力半导体制造有限公司 闪存测试方法

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CN119851743A (zh) * 2025-01-02 2025-04-18 上海华虹宏力半导体制造有限公司 闪存测试方法
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Effective date: 19991005