JPH07334992A - 不揮発性メモリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 データ書き換えが可能な不揮発性メモリに関
し、無駄なデータ消去の処理を行うことなくプログラム
を行うことができる不揮発性メモリを提供することを目
的とする。 【構成】 各々が複数のメモリセルを有するデータ記憶
領域（３）と対応する該データ記憶領域がデータ消去さ
れているか否かを示す消去フラグを格納する消去フラグ
領域（４）を含む複数のメモリブロック（２）を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性メモリに関
し、特にデータ書き換えが可能な不揮発性メモリに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】不揮発性の半導体メモリデバイス（以
下、半導体デバイスという）は、データを記憶すること
ができる。半導体デバイスにデータを記憶させるには、
プログラム装置を用いて所望のデータをプログラムする
必要がある。

【０００３】フラッシュメモリの半導体デバイスは、複
数のメモリブロックを有する。１つのメモリブロック
は、データを記憶するための複数のメモリセルを有し、
例えば５１２バイトから成る。半導体デバイスは、メモ
リブロックを最小単位としてプログラムが行われる。

【０００４】図２は、従来技術による半導体デバイスへ
のプログラム方法を示すフローチャートである。プログ
ラム装置を半導体デバイスに接続した後に、以下の処理
を行うことにより半導体デバイスへのプログラムが行わ
れる。

【０００５】まず、ステップＰ１において、プログラム
装置にプログラムコマンドを入力する。プログラムコマ
ンドは、半導体デバイスへのプログラムを指令するコマ
ンドであり、プログラムを行いたいアドレスとデータの
情報を含んでいる。

【０００６】ステップＰ２では、プログラムコマンドに
より指示されたアドレスの設定を行う。プログラムはメ
モリブロック単位で行われるので、ここでのアドレス設
定は、メモリブロックのアドレスの設定を行い、メモリ
ブロックを特定する。

【０００７】ステップＰ３では、特定されたメモリブロ
ックのデータ消去を行う。データ消去により、メモリセ
ルはハイの状態（“Ｈ”）となり、メモリブロック内は
全て消去データで埋められる。消去データは、例えばオ
−ル“Ｈ”の８ビットデータである。

【０００８】メモリセルは、データ消去により例えばハ
イの状態（“Ｈ”）になり、その後書き込みを行い電子
注入を行うとローの状態（“Ｌ”）になる。“Ｌ”から
“Ｈ”へのプログラムはできないので、プログラムを行
う前には、ステップＰ３で行うプリ消去の処理が必要に
なる。

【０００９】ステップＰ４では、プログラムコマンドに
より指示されたプログラムデータが、特定されたメモリ
ブロックに転送される。１つのメモリブロックが５１２
バイトであるならば、５１２バイトのデータが転送され
る。

【００１０】ステップＰ５では、転送されたデータが所
定のメモリブロックにプログラムされ、半導体デバイス
に対してのプログラム処理は終了する。以上のように、
プログラムコマンドを入力すると、プログラム（ステッ
プＰ５）を行う前に必ずブロック消去（ステップＰ３）
を行う。このようなコマンド形式を受け付けるものを以
下オーバライト型という。

【００１１】一方、プログラムコマンドを入力すると、
ブロック消去を行わずにプログラムのみを行うコマンド
形式を受け付けるものを以下非オーバライト型という。
非オーバライト型の場合は、プログラムコマンドと独立
に消去コマンドを有し、プログラムコマンドを入力する
前に消去コマンドを入力する。ただし、消去コマンド
は、必ずしもプログラムコマンドの直前に入力する必要
はない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】オーバライト型の場合
には、プログラムコマンドを入力すると、データ消去を
行いたいか行いたくないかの意思にかかわらず、プログ
ラムの前に必ずデータ消去を行ってしまう。しかし、メ
モリブロックが既に消去状態であるときには、再びデー
タ消去を行う必要はなく、プログラムのみを行えばよ
い。

【００１３】非オーバライト型の場合には、消去コマン
ドを連続して２回以上入力することが可能なために、既
に消去コマンドを入力していることを忘れて、再び消去
コマンドを入力してしまうこともある。しかし、そのよ
うな消去コマンドは無駄である。

【００１４】本発明の目的は、無駄なデータ消去の処理
を行うことなくプログラムを行う不揮発性メモリを提供
することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性メモリ
は、各々が複数のメモリセルを有するデータ記憶領域と
対応するデータ記憶領域がデータ消去されているか否か
を示す消去フラグを格納する消去フラグ領域を含む複数
のメモリブロックを有する。

【００１６】

【作用】データ記憶領域がデータ消去されているか否か
を示す消去フラグを消去フラグ領域に格納することによ
り、所望のメモリブロックのデータ記憶領域がデータ消
去されているか否かを知ることができる。データ記憶領
域がデータ消去されていなければ、データ消去を行った
後にプログラムを行う必要があり、データ記憶領域がデ
ータ消去されていればデータ消去を行わずにプログラム
を行うことができる。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の実施例による半導体デバイ
スに含まれるメモリセルアレイである。半導体デバイス
は、例えば複数のメモリセルから成るメモリセルアレイ
を有するフラッシュメモリ（不揮発性メモリ）である。
メモリセルアレイ１は、ロー方向とカラム方向の２次元
に配列された複数のメモリセルから成る。ロー方向に
は、複数のメモリブロック２が並び、ローアドレスによ
り、１つのメモリブロックが選択される。

【００１８】複数のメモリブロック２は、それぞれデー
タ領域３と消去フラグ登録領域４を有する。データ領域
３は、プログラムされるデータを格納する領域であり、
例えば５１２バイトの領域である。消去フラグ登録領域
４は、対応するデータ領域３がデータ消去された状態で
あるか否かを示すフラグが格納される領域であり、最低
１ビットの領域が必要である。消去フラグがセットされ
ていれば、データ領域３はデータ消去されて消去状態で
あることを示し、消去フラグがリセットされていれば、
データ消去後にプログラムが行われた状態であることを
意味する。

【００１９】半導体デバイス製造時において、メモリセ
ルアレイは初期化されている。全てのメモリブロック２
のデータ領域３は、データ消去されており、消去データ
が格納されている。データ消去によりメモリセルは電子
を捕獲していない状態（“Ｈ”）となる。

【００２０】また、全てのメモリブロック２の消去フラ
グ登録領域４の消去フラグはセットされる。メモリセル
の特性を考えると、消去フラグのセット状態は、データ
消去状態と同じ“Ｌ”であり、消去フラグのリセット状
態は、その逆の“Ｈ”が好ましい。その理由は後に説明
する。

【００２１】図３は、本実施例の半導体デバイスへのプ
ログラム方法を示すフローチャートである。半導体デバ
イスにプログラム装置を接続した後に、以下の処理を行
うことにより、プログラムが行われる。

【００２２】ステップＱ１において、プログラム装置に
プログラムコマンドを入力し、所望のメモリブロックを
示すアドレスとプログラムデータを指示する。ステップ
Ｑ２では、プログラムコマンドにより指示されたアドレ
スの設定を行い、メモリブロックを特定する。

【００２３】ステップＱ３では、特定されたメモリブロ
ックの消去データ格納領域から消去フラグを読み出す。
ステップＱ４では、読み出された消去フラグがセット状
態かリセット状態かを調べる。消去フラグがセット状態
であれば、既にデータ消去されていることを示すので、
ブロック消去は行わない。初期状態においては、全ての
データ領域がブロック消去されており、消去フラグがセ
ットされているので、第１回目のプログラムではデータ
消去は行われない。

【００２４】消去フラグがリセットされているときは、
ブロックに前のデータが残っているので、ステップＱ５
でブロック消去を実行する。その後、ステップＱ６にお
いて、プログラムコマンドにより指示されたプログラム
データが、特定されたメモリブロックに転送される。ス
テップＱ７では、メモリブロックのデータ領域に転送さ
れたデータがプログラムされる。

【００２５】ステップＱ８では、プログラムの終了に伴
い、データ領域にデータがプログラムされた状態になる
ので、消去フラグをリセットする。消去フラグをリセッ
トすることにより、半導体デバイスへのプログラム処理
は終了する。

【００２６】以上のプログラムコマンドを用いれば、初
期状態は必ずデータ領域がデータ消去された状態である
ことから、各メモリブロックに対しての第１回目のプロ
グラムコマンドはブロック消去（ステップＱ５）をスキ
ップする。そのため、ブロック消去の処理に要する時間
が０になり、プログラムコマンド入力による全所要時間
は短縮される。

【００２７】メモリブロックに１度プログラムされる
と、消去フラグがリセットされ、それ以後はリセット状
態のままであるため、第２回目以降のプログラムコマン
ドについては処理時間の短縮を図ることができない。し
かし、各メモリブロックに１度プログラムをするだけ
で、その後は書き換えを行わないような用途に半導体デ
バイスを用いるのであれば、これで十分である。

【００２８】次は、第２回目以降のプログラムコマンド
に対しても時間短縮を行うことができるようにするため
に用いる消去コマンドの説明を行う。図４は、メモリブ
ロックのデータ領域の消去を行うための消去コマンド入
力による処理を示すフローチャートである。

【００２９】ステップＲ１において、プログラム装置に
消去コマンドを入力し、所望のメモリブロックのデータ
領域の消去を指示する。ステップＲ２では、プログラム
コマンドにより指示されたメモリブロックアドレスの設
定を行い、メモリブロックを特定する。

【００３０】ステップＲ３では、特定されたメモリブロ
ックの消去データ格納領域から消去フラグを読み出す。
ステップＲ４では、読み出された消去フラグがセット状
態かリセット状態かを調べる。消去フラグがリセット状
態であれば、データ領域が消去されていないことを示す
ので、ステップＲ５にてブロック消去を行い、ステップ
Ｒ６で消去フラグをセットする。一方、消去フラグがセ
ット状態であれば、データ領域が消去済であることを示
すので、ブロック消去（ステップＲ５）および消去フラ
グセット（ステップＲ６）の処理をスキップする。以上
により、消去コマンド入力による処理は終了する。

【００３１】例えば、電子カメラ等により、連続撮影し
た画像データを半導体デバイスに記憶する際に消去コマ
ンドは有効である。電子カメラは、シャッタスイッチを
押して１枚の静止画像を撮影し、その画像データを半導
体デバイスにプログラムし終わった時点で、次の画像を
撮影することが可能になる。したがって、プログラム時
間が短くなれば、電子カメラにより連写することが可能
な単位時間内のコマ数を増やすことができる。

【００３２】例えば、電子カメラが半導体デバイスに画
像データのプログラムを行っていないときに、またはそ
の他の処理を行っている際のバックグランドにおいて、
予め画像データがプログラムされるべきメモリブロック
に対して消去コマンドを実行させておく。そのようにす
れば、いざ連写により画像データを複数のメモリブロッ
クに連続してプログラムしようとする際に、ブロック消
去を行わずにプログラムのみを行うので、プログラム時
間が短縮され、所定時間内に撮影可能なコマ数を増やす
ことができる。

【００３３】前述の図３に示したプログラムコマンド
は、オーバライト型である。しかし、従来のオーバライ
ト型の場合は、通常図４に示したようなブロック消去の
みを行うコマンドを持っていない。そこで、プログラム
コマンド１つを用いて、プログラムとブロック消去の双
方の処理を独立に行うことができるコマンドの例を次に
説明する。

【００３４】図５は、他の実施例による半導体デバイス
へのプログラム処理およびブロック消去処理を示すフロ
ーチャートである。プログラムコマンドを用いることに
より、プログラム処理またはブロック消去処理のいずれ
かを行うことができる。

【００３５】プログラム処理を行う際には、プログラム
を行いたい画像データ等のプログラムデータをプログラ
ムコマンドと共に入力し、ブロック消去を行う際には、
例えば５１２バイトの１ブロック分の消去データ（例え
ば、オール“Ｈ”）をプログラムコマンドと共に入力す
る。

【００３６】まず、最初にプログラム処理を行う場合の
処理手順を示す。ステップＳ１では、プログラムコマン
ドをプログラム装置に入力し、プログラムを行う画像デ
ータ等のデータとアドレスを指示する。ステップＳ２で
は、アドレスの設定を行い、メモリブロックを特定す
る。

【００３７】ステップＳ３では、特定されたメモリブロ
ックから消去フラグを読み出し、ステップＳ４で消去フ
ラグがセット状態かリセット状態かを調べる。消去フラ
グがリセット状態であれば、データ消去が未だ行われて
いないので、ステップＳ５でブロック消去を行い、消去
フラグがセット状態であれば、既にデータ消去されてい
るので、ブロック消去を行わない。

【００３８】その後、ステップＳ６において、プログラ
ムコマンドと共に入力されたデータが全て消去データ
（例えば、オール“Ｈ”）であるか否かを調べる。転送
されるデータが一般的な画像データ等であるならば、通
常全て消去データではないので、ステップＳ７へ進み、
画像データ等のデータは所定のメモリブロックに転送さ
れ、ステップＳ８において、転送されたデータがデータ
領域にプログラムされる。その後、ステップＳ９で消去
フラグがリセットされる。以上で処理は終了する。

【００３９】次に、プログラムコマンドにより、ブロッ
ク消去の処理を行う場合の処理手順を同じ図を参照しな
がら説明する。ステップＳ１では、プログラムコマンド
を入力し、例えばオール“Ｈ”の１ブロック分の消去デ
ータ（例えば５１２バイト）とブロック消去を行いたい
アドレスを指示する。ステップＳ２では、アドレスの設
定を行い、ブロック消去を行うメモリブロックを特定す
る。

【００４０】ステップＳ３では、特定されたメモリブロ
ックから消去フラグを読み出しステップＳ４で消去フラ
グがセット状態かリセット状態かを調べる。消去フラグ
がリセット状態であれば、データ消去が未だ行われてい
ないので、ステップＳ５でブロック消去を行い、消去フ
ラグがセット状態であれば、既にデータ消去されている
ので、ブロック消去を行わない。

【００４１】その後、ステップＳ６では、プログラムコ
マンドと共に入力されたデータが全て消去データである
と判断されるので、ステップＳ１０へ進み、プログラム
（ステップＳ８）を行わずに消去フラグをセットする。
以上で処理は終了する。

【００４２】以上は、オーバライト型の場合について説
明したが、次は非オーバライト型の場合を説明する。非
オーバライト型は、プログラムコマンドにおいて、ブロ
ック消去の処理を含まない。ブロック消去を行うには、
消去コマンドを用いる。

【００４３】図６は、非オーバライト型の半導体デバイ
スに対するプログラムコマンドの処理を示すフローチャ
ートである。ステップＴ１では、プログラムコマンドを
入力し、プログラムを行うアドレスとデータを指示す
る。ステップＴ２では、アドレスの設定を行い、メモリ
ブロックを特定する。ステップＴ３では、特定されたメ
モリブロックにデータを転送する。ステップＴ４では、
転送されたデータをデータ領域にプログラムする。ステ
ップＴ５では、消去フラグをリセットして、プログラム
済であることを示す情報を記録する。その後、処理は終
了する。

【００４４】以上のプログラムコマンドと併用する消去
コマンドの処理は、図４に示した消去コマンドの処理と
同じである。プログラムコマンドが入力されると、プロ
グラム（ステップＴ４）が行われた後に、消去フラグが
リセット（ステップＴ５）される。その後消去コマンド
を入力すると、消去フラグがリセット状態であるのでブ
ロック消去が行われる。しかし、消去コマンドを入力し
た後に連続して消去コマンドを入力しても、消去フラグ
が既にセットされているので、ブロック消去は行われな
い。

【００４５】図７は、以上述べたコマンドにより、プロ
グラムまたはブロック消去を行う半導体デバイスの構成
を示すブロック図である。半導体デバイス１０に接続さ
れるプログラム装置にはプログラムコマンドや消去コマ
ンドが入力される。半導体デバイス１０の入出力インタ
フェース（Ｉ／Ｏ）１１には、プログラム装置からコマ
ンドに応じた必要な情報が供給される。Ｉ／Ｏ１０は、
アドレス信号ＡＳ、データ信号ＤＳおよび制御信号ＣＳ
を出力する。アドレス信号ＡＳとデータ信号ＤＳは、そ
れぞれプログラムまたはブロック消去を行うアドレスと
データであり、制御信号ＣＳは電源、チップイネーブル
信号等その他必要な制御信号である。

【００４６】メモリセルアレイ１は、図１に示したよう
にデータ領域３とフラグ登録領域４を有する。アドレス
制御回路１２は、アドレス信号ＡＳを基にして、メモリ
ブロックおよびメモリブロック内のアドレスを指定する
ためのローアドレスとカラムアドレスに変換する。メモ
リセルアレイ１は、ローアドレスにより、メモリブロッ
クが特定され、カラムアドレスにより、特定されたメモ
リブロックのデータ領域３内のアドレスまたは消去フラ
グ登録領域４のアドレスが特定される。そして、特定さ
れたアドレスに対してデータＤＳのプログラム、または
読み出しが行われる。

【００４７】コマンド制御回路１３は、制御信号ＣＳを
受けて、メモリセルアレイ１のデータ領域３にデータＤ
Ｓのプログラム、読み出しまたはブロック消去を指示す
る。また、消去フラグ登録領域４に対して消去フラグの
セットまたはリセットを指示する。

【００４８】消去状態判定回路１４は、消去フラグ登録
領域４から消去フラグを読み出し、セット状態
（“Ｌ”）とリセット状態（“Ｈ”）のいずれであるの
かを判定する。コマンド制御回路１３は、消去状態判定
回路１４の判定結果に応じてブロック消去、プログラ
ム、フラグのセット／リセットを行う。

【００４９】以上のように、メモリセルアレイ１の各ブ
ロックメモリ２にデータ領域３と消去フラグ登録領域４
を設けることにより、データ領域３が消去状態であるか
否かを示す消去フラグを持たせることができる。消去フ
ラグの情報を用いることにより、データ領域３のブロッ
ク消去を２回連続行うような無駄なブロック消去処理を
省くことができ、処理時間を短縮させることができる。

【００５０】また、プログラム処理を行っていない際
に、予めブロック消去コマンドによりブロック消去をお
こなっておけば、電子カメラの連続撮影の際にプログラ
ム処理を行うだけで済むので、連写等の特別な処理時の
所要時間を短縮することができる。この場合には、ブロ
ック処理の工程を、空いている時間に移動する形にな
り、全体の時間は変わらないが、特定の処理を短縮する
ことができるので、効果は大きい。

【００５１】なお、冒頭において、半導体デバイス製造
時の初期状態でのデータ領域３は、消去データで埋めら
れ、消去フラグはセット状態にされる旨を述べた。その
際に消去データはオール“Ｈ”のデータであるとすれ
ば、消去フラグのセット状態は“Ｌ”であり、消去フラ
グのリセット状態は“Ｈ”であることが望ましいと述べ
た。その理由を説明する。

【００５２】データ消去を行うと、メモリセルに捕獲さ
れている電子が放出されて“Ｈ”となる。そして、メモ
リセルの特性が悪くなると、せっかく注入された電子が
自然に放出されてしまうため、“Ｌ”から“Ｈ”に変わ
りやすくなる。それに引き換え、“Ｈ”から“Ｌ”へは
変化しにくい。

【００５３】そこで、消去フラグのセット状態を“Ｌ”
にしておけば、例え“Ｈ”に自然変化してしまっても、
未だ消去済でないと判断され、もう一度ブロック消去が
行われるのみである。

【００５４】それに対し、もし消去フラグのセット状態
を“Ｈ”に、リセット状態を“Ｌ”に設定するとすれ
ば、リセット状態（“Ｌ”）からセット状態（“Ｈ”）
に自然変化しやすくなる。データ領域３にプログラムが
行われ、消去フラグがリセット（“Ｌ”）された後に、
セット状態（“Ｈ”）に自然変化してしまった場合、既
に消去状態にあると誤って判断してしまい、プログラム
されている状態からブロック消去を行わずに、再びプロ
グラムを行ってしまうことになる。

【００５５】消去状態でないデータ領域３にプログラム
を行った場合、プログラムされたデータには信頼性がな
く、記憶されているデータ値を保証することができな
い。このようなエラーは、致命的であり、あってはなら
ない。したがって、消去フラグは、セット状態が“Ｌ”
であり、リセット状態が“Ｈ”であることが望ましい。

【００５６】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
消去フラグ領域に格納されている消去フラグを調べるこ
とにより、所望のメモリブロックのデータ記憶領域がデ
ータ消去されているか否かを知ることができるので、例
えば２回連続して同じデータ領域をデータ消去するよう
な無駄な処理をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による半導体デバイスに含まれ
るメモリセルアレイの構成を示す概略図である。

【図２】従来技術による半導体デバイスへのプログラム
コマンドを示すフローチャートである。

【図３】本実施例の半導体デバイスへのプログラムコマ
ンドを示すフローチャートである。

【図４】本実施例の半導体デバイスへの消去コマンドを
示すフローチャートである。

【図５】他の実施例による半導体デバイスへのプログラ
ムコマンドを示すフローチャートである。

【図６】非オーバライト型の半導体デバイスへのプログ
ラムコマンドを示すフローチャートである。

【図７】本実施例による半導体デバイスの構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ メモリセルアレイ ２ メモリブロック ３ データ領域 ４ 消去フラグ登録領域 １０ 半導体デバイス １１ 入出力インタフェース １２ アドレス制御回路 １３ コマンド制御回路 １４ 消去状態判定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々が複数のメモリセルを有するデータ
   記憶領域（３）と対応する該データ記憶領域がデータ消
   去されているか否かを示す消去フラグを格納する消去フ
   ラグ領域（４）を含む複数のメモリブロック（２）を有
   する不揮発性メモリ。
2. 【請求項２】 データを記憶するためのデータ記憶領域
   と該データ記憶領域がデータ消去されているか否かを示
   す消去フラグを格納する消去フラグ領域を有する不揮発
   性メモリの使用において、 データ記憶領域をデータ消去する工程と、 データ記憶領域がデータ消去されたことを示すために、
   消去フラグ領域に格納されている消去フラグをセット状
   態にする工程とを含む不揮発性メモリのデータ消去方
   法。
3. 【請求項３】 データを記憶するためのデータ記憶領域
   と該データ記憶領域がデータ消去されているか否かを示
   す消去フラグを格納する消去フラグ領域を有する不揮発
   性メモリの使用において、 データ記憶領域にデータをプログラムする工程と、 データ記憶領域がデータ消去された状態でないことを示
   すために、消去フラグ領域に格納されている消去フラグ
   をリセット状態にする工程とを含む不揮発性メモリのプ
   ログラム方法。
4. 【請求項４】 データを記憶するためのデータ記憶領域
   と該データ記憶領域がデータ消去されているか否かを示
   す消去フラグを格納する消去フラグ領域を有する不揮発
   性メモリの使用において、 消去フラグ領域から消去フラグを読み出す工程と、 読み出した消去フラグがセット状態またはリセット状態
   のいずれであるかを調べる工程と、 消去フラグがリセット状態であるときのみデータ領域が
   データ消去されていないとしてデータ領域をデータ消去
   する工程とを含む不揮発性メモリのデータ消去方法。