JPH09306191A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
不揮発性半導体記憶装置Info
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- JPH09306191A JPH09306191A JP14224196A JP14224196A JPH09306191A JP H09306191 A JPH09306191 A JP H09306191A JP 14224196 A JP14224196 A JP 14224196A JP 14224196 A JP14224196 A JP 14224196A JP H09306191 A JPH09306191 A JP H09306191A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電気的に書込み/消去可能な不揮発性半導体記
憶装置において、過剰消去されたセルトランジスタの検
出を行なうこと。 【解決手段】メモリセルソース線に第1の電位を供給す
る第1の電圧供給回路と、メモリセルゲートにXデコー
ダーを介して第2の電位を供給する第2の電圧供給回路
を設け、過剰消去セルか否かの判定読み出しを行なう。
この読み出しにより選択セルトランジスタが導通状態で
あれば電流比較器より電流が流れこのセルトランジスタ
が過剰消去されたセルであると判定できる。
憶装置において、過剰消去されたセルトランジスタの検
出を行なうこと。 【解決手段】メモリセルソース線に第1の電位を供給す
る第1の電圧供給回路と、メモリセルゲートにXデコー
ダーを介して第2の電位を供給する第2の電圧供給回路
を設け、過剰消去セルか否かの判定読み出しを行なう。
この読み出しにより選択セルトランジスタが導通状態で
あれば電流比較器より電流が流れこのセルトランジスタ
が過剰消去されたセルであると判定できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置に関し、特に電気的に書込み及び消去可能な不揮
発性半導体記憶装置(フラッシュ型EEPROM)に関
する。
憶装置に関し、特に電気的に書込み及び消去可能な不揮
発性半導体記憶装置(フラッシュ型EEPROM)に関
する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の不揮発性半導体記憶装置
は、図3に示すように、データを記憶するためのメモリ
セルアレイ312と、外部アドレス信号を入力とし、内
部アドレス信号を出力とするアドレスバッファ306
と、アドレスバッファ306の出力である内部アドレス
信号により任意のワード線Xnを選択するXデコーダー
311と、アドレス信号により任意のビット線を選択す
るY選択トランジスタ群310と、Xデコーダー311
とY選択トランジスタ群310とによって選択されたメ
モリセルのデータを増幅するセンスアンプ309と、こ
のセンスアンプ309の出力をデータ入出力端子に出力
するためのI/Oバッファ307と、Xデコーダー31
1とY選択トランジスタ群310によって選択されたメ
モリセルにデータ入出力端子301より入力されたデー
タを書込むための書込み回路308と、チップイネーブ
ル信号、出力イネーブル信号及びデータ書込み用電源
(Vpp電源)を入力とし、アドレスバッファ306、
Xデコーダー311、Y選択トランジスタ群310、セ
ンスアンプ309、書込み回路308、I/Oバッファ
307の動作を制御する内部制御信号を出力とする制御
回路313と、から構成されている。
は、図3に示すように、データを記憶するためのメモリ
セルアレイ312と、外部アドレス信号を入力とし、内
部アドレス信号を出力とするアドレスバッファ306
と、アドレスバッファ306の出力である内部アドレス
信号により任意のワード線Xnを選択するXデコーダー
311と、アドレス信号により任意のビット線を選択す
るY選択トランジスタ群310と、Xデコーダー311
とY選択トランジスタ群310とによって選択されたメ
モリセルのデータを増幅するセンスアンプ309と、こ
のセンスアンプ309の出力をデータ入出力端子に出力
するためのI/Oバッファ307と、Xデコーダー31
1とY選択トランジスタ群310によって選択されたメ
モリセルにデータ入出力端子301より入力されたデー
タを書込むための書込み回路308と、チップイネーブ
ル信号、出力イネーブル信号及びデータ書込み用電源
(Vpp電源)を入力とし、アドレスバッファ306、
Xデコーダー311、Y選択トランジスタ群310、セ
ンスアンプ309、書込み回路308、I/Oバッファ
307の動作を制御する内部制御信号を出力とする制御
回路313と、から構成されている。
【0003】次に、この従来の不揮発性半導体記憶装置
のデータ読み出し時の動作について説明する。
のデータ読み出し時の動作について説明する。
【0004】従来の不揮発性半導体記憶装置では、デー
タはメモリセルのしきい値電圧の高さにより記憶され
る。
タはメモリセルのしきい値電圧の高さにより記憶され
る。
【0005】図4は、不揮発性半導体記憶装置のデータ
読み出し回路として電流増幅型のセンスアンプの構成を
示したものである。図4を参照して、いま、入力アドレ
スに対応してワード線X1、Y選択トランジスタ403
が選択されたとすると、メモリセルトランジスタ406
のゲートに電源電圧VCCが印加され、そのドレインは
電流比較器401に接続される。この時、メモリセルト
ランジスタ406が未書込み状態であれば、そのしきい
値電圧は電源電圧VCC(5V)に比べ十分低く(1〜
2V程度)、メモリセルトランジスタは導通状態とな
り、電流比較器401より、ビット(bit)線1に電
流Inが流れる。
読み出し回路として電流増幅型のセンスアンプの構成を
示したものである。図4を参照して、いま、入力アドレ
スに対応してワード線X1、Y選択トランジスタ403
が選択されたとすると、メモリセルトランジスタ406
のゲートに電源電圧VCCが印加され、そのドレインは
電流比較器401に接続される。この時、メモリセルト
ランジスタ406が未書込み状態であれば、そのしきい
値電圧は電源電圧VCC(5V)に比べ十分低く(1〜
2V程度)、メモリセルトランジスタは導通状態とな
り、電流比較器401より、ビット(bit)線1に電
流Inが流れる。
【0006】これに対して、メモリセルが書込み後の状
態であれば、そのしきい値電圧は、電源電圧VCC(5
V)よりも高くなり(9V以上)、このためゲートに電
源電圧印加時において、メモリセルは非導通状態とな
り、ビット線1の電流Inは0となる(電流は流れな
い)。なお、電流比較器401は、ビット線1〜mのY
選択トランジスタで選択されたビット線に流れる電流
を、基準電流発生器402にて生成された基準電流Ir
と比較し比較結果によりセンスアンプ出力Soutを出力
するもので、基準電流発生器402は、メモリセルトラ
ンジスタ406等の同等のメモリセルトランジスタ41
0(ダミーセル)と、ゲートが電源に接続されたn型M
OSトランジスタ405と、から構成される。
態であれば、そのしきい値電圧は、電源電圧VCC(5
V)よりも高くなり(9V以上)、このためゲートに電
源電圧印加時において、メモリセルは非導通状態とな
り、ビット線1の電流Inは0となる(電流は流れな
い)。なお、電流比較器401は、ビット線1〜mのY
選択トランジスタで選択されたビット線に流れる電流
を、基準電流発生器402にて生成された基準電流Ir
と比較し比較結果によりセンスアンプ出力Soutを出力
するもので、基準電流発生器402は、メモリセルトラ
ンジスタ406等の同等のメモリセルトランジスタ41
0(ダミーセル)と、ゲートが電源に接続されたn型M
OSトランジスタ405と、から構成される。
【0007】したがって、メモリセルトランジスタのデ
ータ読み出しは、メモリセルトランジスタのしきい値が
十分高いか否か、換言すればメモリセルトランジスタが
導通状態か否かによって判定される。
ータ読み出しは、メモリセルトランジスタのしきい値が
十分高いか否か、換言すればメモリセルトランジスタが
導通状態か否かによって判定される。
【0008】しかし、書込み状態(非導通状態)にある
メモリセルトランジスタ406のデータを読み出すと
き、同一ビット線1にあるメモリセルトランジスタ40
8が一括消去時に過剰消去(over erase)さ
れ、そのしきい値が負(0V以下)の状態である場合に
は、非選択のワード線Xnに接続されたメモリセルトラ
ンジスタ408は導通状態であり、電流Inが流れ、メ
モリセルトランジスタ406のデータ読み出しが正常に
行なわれない。
メモリセルトランジスタ406のデータを読み出すと
き、同一ビット線1にあるメモリセルトランジスタ40
8が一括消去時に過剰消去(over erase)さ
れ、そのしきい値が負(0V以下)の状態である場合に
は、非選択のワード線Xnに接続されたメモリセルトラ
ンジスタ408は導通状態であり、電流Inが流れ、メ
モリセルトランジスタ406のデータ読み出しが正常に
行なわれない。
【0009】そこで、例えば米国特許(USP)第4,
841,482号には、どのビット線上に、過剰消去セ
ルトランジスタが存在するかを判定するため、ワード線
X1からXnまで全て非選択(0V)にし、Y選択トラン
ジスタ群403をオンさせ、電流比較器401よりビッ
ト線1に電流Inが流れるか否かを判定し、ビット線1
に過剰消去セルトランジスタが1ヶでも存在すれば電流
Inが流れるため、過剰消去セルトランジスタの存在を
検出することができる。
841,482号には、どのビット線上に、過剰消去セ
ルトランジスタが存在するかを判定するため、ワード線
X1からXnまで全て非選択(0V)にし、Y選択トラン
ジスタ群403をオンさせ、電流比較器401よりビッ
ト線1に電流Inが流れるか否かを判定し、ビット線1
に過剰消去セルトランジスタが1ヶでも存在すれば電流
Inが流れるため、過剰消去セルトランジスタの存在を
検出することができる。
【0010】さらに、過剰消去セルを検出するだけでは
なく、積極的に過剰消去状態を解消するようにした構成
も提案されている(例えば米国特許第5,237,53
5号参照)。この場合には上述の過剰消去セルの検出方
法により検出されたビット線上のすべてのメモリセルト
ランジスタに対して、過剰消去状態を解消するために、
弱い書込みを行なうものである。
なく、積極的に過剰消去状態を解消するようにした構成
も提案されている(例えば米国特許第5,237,53
5号参照)。この場合には上述の過剰消去セルの検出方
法により検出されたビット線上のすべてのメモリセルト
ランジスタに対して、過剰消去状態を解消するために、
弱い書込みを行なうものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来の過剰消去セル判
定の読み出し方法は、過剰消去セルトランジスタが存在
してもビット線単位でしか判定できなかった。
定の読み出し方法は、過剰消去セルトランジスタが存在
してもビット線単位でしか判定できなかった。
【0012】また、過剰消去セルトランジスタのしきい
値電圧を上げるためには、過剰消去セルが存在するビッ
ト線上の全てのメモリセルトランジスタに弱い書き込み
をすることが必要とされ、このため過剰消去状態ではな
いメモリセルトランジスタのしきい値電圧を上げてしま
うという問題があった。
値電圧を上げるためには、過剰消去セルが存在するビッ
ト線上の全てのメモリセルトランジスタに弱い書き込み
をすることが必要とされ、このため過剰消去状態ではな
いメモリセルトランジスタのしきい値電圧を上げてしま
うという問題があった。
【0013】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消しつつ、過剰消去されたセルトランジスタの検出を行
なうことを可能とした電気的に書込み/消去可能な不揮
発性半導体記憶装置を提供することにある。
消しつつ、過剰消去されたセルトランジスタの検出を行
なうことを可能とした電気的に書込み/消去可能な不揮
発性半導体記憶装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電気的に書込み/消去可能な不揮発性
半導体記憶装置は、メモリセルのしきい値を下げる制御
を行った後のメモリセルのしきい値が所望のレベルにあ
るか否かを検出する手段として、メモリセルのソースに
第1の電位を供給する第1の電圧供給手段と、Xデコー
ダーを介して選択されたワード線に第2の電位、非選択
ワード線に第3の電位をそれぞれ供給する第2の電圧供
給回路と、を備えたことを特徴とする。
め、本発明に係る電気的に書込み/消去可能な不揮発性
半導体記憶装置は、メモリセルのしきい値を下げる制御
を行った後のメモリセルのしきい値が所望のレベルにあ
るか否かを検出する手段として、メモリセルのソースに
第1の電位を供給する第1の電圧供給手段と、Xデコー
ダーを介して選択されたワード線に第2の電位、非選択
ワード線に第3の電位をそれぞれ供給する第2の電圧供
給回路と、を備えたことを特徴とする。
【0015】本発明においては、前記第1の電位は0V
と異なる正の電位、前記第2の電位は前記第1の電位と
同等又はこれより高い電位であることを特徴とする。
と異なる正の電位、前記第2の電位は前記第1の電位と
同等又はこれより高い電位であることを特徴とする。
【0016】また、本発明においては、前記第2の電位
を外部より入力された任意の電位より供給することを特
徴とする。
を外部より入力された任意の電位より供給することを特
徴とする。
【0017】さらに、本発明においては、前記第3の電
位を0Vとすることを特徴とする。
位を0Vとすることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。図1は本発明の実施の形態
の構成をブロック図にて示したものである。
を参照して以下に説明する。図1は本発明の実施の形態
の構成をブロック図にて示したものである。
【0019】図1を参照して、従来の不揮発性半導体記
憶装置のデータ読み出し回路(図4参照)に加えて、電
源電圧から変化させた電圧を、メモリセルソース線、X
デコーダー311を介して選択されたワード線に印加す
る電圧供給回路101、102を備えている。
憶装置のデータ読み出し回路(図4参照)に加えて、電
源電圧から変化させた電圧を、メモリセルソース線、X
デコーダー311を介して選択されたワード線に印加す
る電圧供給回路101、102を備えている。
【0020】例えば、メモリセルトランジスタ406の
データを読み出す場合は、入力アドレス信号により、X
デコーダー311にて選択されたワード線X1に電源電
圧VCCを印加し、メモリセルソース線は電圧供給回路
101によりGNDレベルに固定され、Y選択トランジ
スタ403をオンさせ読み出しを行なう。
データを読み出す場合は、入力アドレス信号により、X
デコーダー311にて選択されたワード線X1に電源電
圧VCCを印加し、メモリセルソース線は電圧供給回路
101によりGNDレベルに固定され、Y選択トランジ
スタ403をオンさせ読み出しを行なう。
【0021】この時、ドレインは電流比較器401に接
続され、メモリセル406が未書込み状態であれば、し
きい値電圧は電源電圧VCC(5V)に比べ十分低く
(1〜2V程度)、メモリセルは導通状態となり、電流
比較器401よりビット線1に電流Inが流れる。
続され、メモリセル406が未書込み状態であれば、し
きい値電圧は電源電圧VCC(5V)に比べ十分低く
(1〜2V程度)、メモリセルは導通状態となり、電流
比較器401よりビット線1に電流Inが流れる。
【0022】これに対して、書込み状態であれば、その
しきい値電圧は電源電圧よりも高く(9V以上)、メモ
リセルは非導通状態となり電流Inは0となる。
しきい値電圧は電源電圧よりも高く(9V以上)、メモ
リセルは非導通状態となり電流Inは0となる。
【0023】次に、過剰消去セルか否かの判定読み出し
を行なう場合には、メモリセルソース線に電圧供給回路
101にて生成された電圧(例えば3V)を印加し、X
デコーダー311にて選択されたワード線X1には電圧
供給回路102にて生成された電圧(例えば3V)を印
加し、メモリセルトランジスタ406のゲートとソース
の電位差を0Vにし、読み出しを行なう。もし、メモリ
セルトランジスタ406が過剰消去により導通状態(し
きい値電圧が0V以下)にあるならば、電流比較器40
1より電流Inが流れ、これによりメモリセルトランジ
スタ406が過剰消去セルと判定できる。
を行なう場合には、メモリセルソース線に電圧供給回路
101にて生成された電圧(例えば3V)を印加し、X
デコーダー311にて選択されたワード線X1には電圧
供給回路102にて生成された電圧(例えば3V)を印
加し、メモリセルトランジスタ406のゲートとソース
の電位差を0Vにし、読み出しを行なう。もし、メモリ
セルトランジスタ406が過剰消去により導通状態(し
きい値電圧が0V以下)にあるならば、電流比較器40
1より電流Inが流れ、これによりメモリセルトランジ
スタ406が過剰消去セルと判定できる。
【0024】このとき、他の非選択ワード線は0Vと
し、メモリセルトランジスタのゲートとソースの電位差
を−3Vとし、同一ビット線上の非選択メモリセルトラ
ンジスタの中に過剰消去セルが存在していたとしても、
過剰消去セルを擬似的に非導通状態としておくことがで
きる。
し、メモリセルトランジスタのゲートとソースの電位差
を−3Vとし、同一ビット線上の非選択メモリセルトラ
ンジスタの中に過剰消去セルが存在していたとしても、
過剰消去セルを擬似的に非導通状態としておくことがで
きる。
【0025】このときのワード線、ビット線、セルソー
スの電位を通常読み出し時と比較した結果を表1に示
す。
スの電位を通常読み出し時と比較した結果を表1に示
す。
【0026】
【表1】
【0027】通常読み出し時には、選択ワード線が5
V、非選択ワード線は0V、セルソースVXSは共に0
Vとし、ビット線のプリチャージ電位は1Vとなる。過
剰消去セル判定読み出し時には、選択ワード線が3V、
非選択ワード線は0V、セルソースVXSは共に3Vと
し、ビット線のプリチャージ電位は4Vとされる。
V、非選択ワード線は0V、セルソースVXSは共に0
Vとし、ビット線のプリチャージ電位は1Vとなる。過
剰消去セル判定読み出し時には、選択ワード線が3V、
非選択ワード線は0V、セルソースVXSは共に3Vと
し、ビット線のプリチャージ電位は4Vとされる。
【0028】さらに、電圧供給回路1と電圧供給回路2
の出力電圧を組み合わせることにより、過剰消去セルの
判定レベルを0Vだけでなく2V〜0Vまで設定するこ
とができる。
の出力電圧を組み合わせることにより、過剰消去セルの
判定レベルを0Vだけでなく2V〜0Vまで設定するこ
とができる。
【0029】次に、本発明の第2の実施形態を図2を参
照して説明する。
照して説明する。
【0030】本発明の第2の実施の形態の基本的な動作
は前記第1の実施形態と同じであるが、メモリセルソー
ス線には電圧供給回路1で生成された電圧(例えば3
V)を印加し、選択されたワード線には、電圧供給回路
2で生成された電圧(例えば4V)を印加し、ゲートと
ソースの電位差を1Vとし読み出しを行ない、しきい値
電圧が1V以下であれば導通状態にあり電流Inが流れ
る。
は前記第1の実施形態と同じであるが、メモリセルソー
ス線には電圧供給回路1で生成された電圧(例えば3
V)を印加し、選択されたワード線には、電圧供給回路
2で生成された電圧(例えば4V)を印加し、ゲートと
ソースの電位差を1Vとし読み出しを行ない、しきい値
電圧が1V以下であれば導通状態にあり電流Inが流れ
る。
【0031】この読み出しを行なうことで製品としての
マージンチェックが可能になる。このときのワード線に
印加する電圧は、外部端子にて印加された任意の電圧が
電圧供給回路2を介してワード線に印加される。
マージンチェックが可能になる。このときのワード線に
印加する電圧は、外部端子にて印加された任意の電圧が
電圧供給回路2を介してワード線に印加される。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、過
剰消去セル判定の読み出し時にメモリセルソース線に電
圧を印加し、選択されたセルトランジスタが過剰消去セ
ルか否かの判定が可能になる。また、過剰消去セルトラ
ンジスタが特定されることにより、その過剰消去セルの
みの弱い書込みが可能になるため、同一ビット線上の他
のセルトランジスタのしきい値電圧を上げることがな
い。さらに、過剰消去セルを正常のしきい値電圧まで戻
すことにより、正常の読み出しが可能になるという効果
を有する。
剰消去セル判定の読み出し時にメモリセルソース線に電
圧を印加し、選択されたセルトランジスタが過剰消去セ
ルか否かの判定が可能になる。また、過剰消去セルトラ
ンジスタが特定されることにより、その過剰消去セルの
みの弱い書込みが可能になるため、同一ビット線上の他
のセルトランジスタのしきい値電圧を上げることがな
い。さらに、過剰消去セルを正常のしきい値電圧まで戻
すことにより、正常の読み出しが可能になるという効果
を有する。
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図2】本発明の第2の実施の形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図3】不揮発性半導体記憶装置の従来例のブロック図
である。
である。
【図4】従来の電流増幅形センスアンプの例を示す図で
ある。
ある。
403〜405 n型MOSトランジスタ 406〜410 メモリセルトランジスタ 401 電流比較器 402 基準電流発生器 301 データ入出力端子 302 Vpp端子 303 CE ̄(反転)端子 304 OE ̄(反転)端子 305 アドレス端子 306 アドレスバッファ 307 I/Oバッファ 308 書込み回路 309 センスアンプ 310 Y選択トランジスタ群 311 Xデコーダー 312 メモリセルアレイ
Claims (5)
- 【請求項1】ゲートがワード線に接続されドレインがビ
ット線に接続されたメモリセルトランジスタの過剰消去
状態を判定する読み出し時に、メモリセルトランジスタ
のソースに共通に所定の正電圧からなる第1の所定の電
圧を印加し、選択ワード線に所定の正電圧からなる第2
の電圧を印加するという具合に通常読み出し時に電圧を
可変させて印加する手段を備えたことを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。 - 【請求項2】電気的に書込み及び消去可能な不揮発性半
導体記憶装置において、 メモリセルのしきい値を下げる制御を行った後のメモリ
セルのしきい値が所望のレベルにあるか否かを検出する
手段として、 メモリセルのソースに第1の電位を供給する第1の電圧
供給手段と、 Xデコーダーを介して選択されたワード線に第2の電
位、非選択ワード線に第3の電位をそれぞれ供給する第
2の電圧供給回路と、 を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 【請求項3】前記第1の電位は0Vと異なる正の電位、
前記第2の電位は前記第1の電位と同等又はこれより高
い電位であることを特徴とする請求項2記載の不揮発性
半導体記憶装置。 - 【請求項4】前記第2の電位を外部より入力された任意
の電位より供給することを特徴とする請求項2記載の不
揮発性半導体記憶装置。 - 【請求項5】前記第3の電位を0Vとすることを特徴と
する請求項2〜4のいずれか一に記載の不揮発性半導体
記憶装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14224196A JPH09306191A (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 不揮発性半導体記憶装置 |
| KR1019970019099A KR100249418B1 (ko) | 1996-05-13 | 1997-05-13 | 과소거될지 여부를 각각 점검하는 메모리 셀용 진단 포텐셜 발생기를 갖는 비휘발성 반도체 기억장치 |
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