JPS58215794A - 不揮発性メモリ装置 - Google Patents

不揮発性メモリ装置

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JPS58215794A
JPS58215794A JP57098307A JP9830782A JPS58215794A JP S58215794 A JPS58215794 A JP S58215794A JP 57098307 A JP57098307 A JP 57098307A JP 9830782 A JP9830782 A JP 9830782A JP S58215794 A JPS58215794 A JP S58215794A
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memory device
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宣幸 田中
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G11C16/349—Arrangements for evaluating degradation, retention or wearout, e.g. by counting erase cycles
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Memory System (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は不揮鏑性メモリ装置、特に電気的にプログラム
可能な半導体不揮発生メモリ装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体不揮発性メモリはＭＯ８形ＦＥＴを利用して蓄積
電荷の量により２値情報を記憶させるようにしたもので
、電源心圧を印加しなくても記憶内容を保持できるとい
う特徴を有する。
かかる不揮発性メモリには種々のものがあるが。
今までのところ、いわゆるＵＶ−ＥＰＲＯＭ　（Ｕｌｔ
ｒａ　Ｖｌｏｌｅｔ−Ｅｒａｓａｂｌｅ　＆＋’Ｐｒｏ
ｇｒａｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）が多く使用されている０こ
の［ＪＶ−ＥＰＲＯＭは記憶内容を消去するのに紫外線
を照射して行うものであるが、僅込み、消去に際しては
回路から朋外さなければならないという不都合がある。
そこで最近脚光を浴びているのがＥＥＦＲＯＭ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　＆　Ｐｒｏｇ
ｒａｍａｂｌｅＲＯＭ　）である。このＫＥＰＲＯＭは
実装の状態のまま別途設けた曹込み、消去装置によシ自
由に消去書込みを行うことができるという長所を有して
いるため、記憶内容の変更が頻発するようなシステム、
例えば金銭登録機などには最適である。
一方、ＥＥＦＲＯＭ　は通常のスタティックＲＡＭと組
み合わせて構成される不揮発性ＲＡＭにも用いられる。
この不揮発性ＲＡＭは同容量のスタティックＲＡＭとＥ
ＥＰＲＯＭとで構成され、′電源投入中において通常の
ＲＡＭとして動作させ、′電源のしゃ断面前にスタティ
ックＲＡ、　Ｍに格納されている内容を−ｆｉＥＦＰＲ
ＯＭへ移してそのまま保持しておべ、電源の再投入後に
Ｅ　ＥＰＲＯＭ側から再びスタティックＲＡＭへ戻すよ
うにして不揮発性を確保するものである。
かかるＦ２ＥＦＲＯＭが有する問題点は、書込みに際し
て高′疏圧を印加する必要があるため記憶内容の変更、
すなわちプログラム回数が制限されることである。現在
のところ、プログラム回数の限度は一般に１０００〜１
００００回程度であるとされている。
使用に際してはこの制限回数を絶対に守らなければなら
ない。限度を越えた場合の記憶内容はその信頼性におい
て全く保証の限シではないからである０ ここで、ＥＥＰＲＯＭの動作原理ならびにプログラム回
数が制限される理由について説明する。第１図は・代表
的なＥＥＰＲＯＭの１セルについての断面図であり、（
ａ）はプログラムの書込時の状態、（ｂ）は消去時の状
態をそれぞれ示している。第１図において、Ｐ形Ｓｔ基
板ＩＯ上には第１層ポリシリコンの第１成極１１、第２
層ポリシリコンのフローティングゲート１２、第３層ポ
リシリコンの第２電極（書込み、消去用）がＳｔＯ，絶
縁層１４とともに設けられている。フローティングゲー
ト１２は第１′蹴極１１と第２′［を極１３との間にフ
ローティング（すなわち、浮遊）状態で配置されている
。
プログラムする場合（第１図（ａ）参照）、第１′電極
１１を０（Ｖ：）又はアース電位に固定し、第２電４１
＠、ｔ３に正の旨′岐位十Ｖを印加する。このとき　フ
ローティングゲート１７の′Ｉ戎位も第２′１Ｅ極１３
との静電結合により正の畠ｔｉ’ｔ；位十Ｖまで上昇す
る。すると、フローティングゲート１２と第１電極１１
との間に高電界が発生し、トンネル効果により第１電極
１１からフローティングゲート１２に向って電子が移動
し、その電子はフローティングゲート１２に補獲される
。電子が十分に補獲された状態で第２電極１３の電位１
ｏ（Ｖ〕に戻し、プログラム動作を終了する。この状態
ではフローティングゲート１２の電位は負の電位となっ
ている。電子を補獲しているからである。
次に、消去する場合（第１図（ｂ）参照）について述べ
る。まず、このセルはすでにプログラムされ、フローテ
ィングゲート１２には電子が補獲されているものとする
。第１離極１１を０〔ｖ〕に固定し、フローティングゲ
ート１２をｏ（Ｖ）とし、第２電極１３に＋Ｖの電圧を
印加する。すると、フローティングゲ−）１２と第２眠
極１３との間に高電界が発生し、フローティングゲート
１２に補獲されていた電子はトンネル効果によりＳＩ絶
縁層１４を抜けて第２電極１３へ追い出される。捕獲電
子が存在しなくなった状態で消去動作は終了【７、第２
電極１３を０〔ｖ〕に戻す。
以上かられかるように、フローティングゲート１２に電
子が補獲されて負の電位になっている状態がプログラム
状態であり、その逆が消去状態である。これら２つの状
態がメモリ外部での信号論理型１“、′０“に対応する
。ただし、プログラム状態が論理型１“となるか、消去
状態が１０“となるかは一義的には定まらない。周辺装
置との関係で決まるものだからである。
以上のＥＥＰＲＯＭにおいて、プログラム回数が制限さ
れる原因はグログラムに際して第２電極１３に高電圧を
印加し、トンネル効果により第１Ｉｌｌ、極１１からフ
ローティングゲート１２に電子を移動させることにある
。つまり、電子は第１′電極１１とフローティングゲー
）１２間のＳｉｎ、絶縁層を突抜けて移動するためにス
トレスが加わり、絶縁層が劣化しまうからである。なお
、誹に消去状態にあるセルに消去動作を加えたり、既に
書込状態にあるセルに引込動作を行ってもセルにはそれ
ほどのストレスは加わらないので劣化の発生割合はきわ
めて少ない。
このよりなＥＥＰＲＯＭをプログラムの変更がひんばん
に行われるシステムに使用した場合に記憶内容を消失す
るおそれがあることは先に述べた通りである。従来では
システムの使用期間等から適当に判断し、しかるべき時
期にＥＥＦＲＯＭを交換するという対策を講じていた０
しかし、このような使い方には信頼性という面で不安が
残り、妥轟々ものではない−すなわち、システムがユー
ザに出荷された後の部品の交換は好ましいことでは左く
、場合によっては交換が困難りこともありうる。
また、交換に要する手間、費用も高額なものとなる。
〔発明の目的〕
そこで、本発明は不揮発性メモリの交換回数を極力減少
し、信頼性を向上しつるメモリ装置を提供することを目
的とする。
〔発明の概侠〕
上記目的を達成するために１本発明によるメモリ装置は
、当該メモリが用いられるシステムに必要とされる記憶
容量の複数倍の記憶容量を有する不揮発性メモリを用意
し、このメモリを前記必要記憶容礒ごとのブロックに記
憶エリアを分割し、−の単位ブロックが当該メモリに規
定された所定のプログラム書込回数に達しだとき他の単
位ブロックに順次切換えるようにし、プログラム書込回
数に達したことを知るために各単位ブロックに当該単位
ブロックへのプログラム書込回数を記憶する専用ロケー
ションが設けられている点に特徴を有する。
〔発明の効果〕
かかる構成を有する本発明によれば、プログラム書込回
数が限定回数に瞳するごとにメモリチップを交換する必
要がなく、また各専用ロケーションにより限定回数を知
ることができるので記憶内容を消失するようなことがな
く信頼性を確保しうる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。
まず、前提として、最近の半導体メモリはＥｇＰＲＯＭ
に限らず、１チップ当りの容量が急激に増加してきてお
り、チップ当りの価格はｔｔ’ｔレベルではチップ当り
の記憶容量に比例するものではなく、小容肴でも人容は
でもチップ当りの単価はさほど大きな差はない０したが
って、システムに必要とされる容量よりも入手できるＥ
ＥＰＲＯＭの１チツプ尚りの容量がはるかに大きなこと
はよくあることである０そこで、このような余った容量
を有効に利用することをも可能としたものである。
第２図はシステムに要求される各紙の２倍以上の芥潰を
有するＥＥＰＲＯＭを用いた場合の例である。記憶エリ
アは第１のブロック１と第２のブロック２とに分割され
ている。分割方向は語方向に２分割とする。しだがって
、単位プロ°ツクである第１のブロック１、第２のブロ
ック２はそれぞれシステムに要求される単位容量以上の
容量を有している。
第１、第２のブロック１．２にはそれぞれ当該メモリに
対するプログラム書込回数を格納しておくだめの専用ロ
ケーション３．４が割当てられている。専用ロケーショ
ン３．４のビット数は当該メモリのプログラム書込回数
の限度値に対応する数とし、対応するメモリセルを割当
てて専用ロケーション３．４をそれぞれ構成する０ 次に動作を説明する。まず、要約すれば、最初に第１の
ブロック１を用い、そのプログラム書込回数が規定値に
達すると、切換えて第２のブロック２を使用する。第２
のブロック２のプログラム書込回数が規定値に達すると
、当該ＥＥＰＲＯＭは交換しなければならない。
プログラム語込回数が規定値に達したか否かは専用ロケ
ーション３．４に格納されたカウント値により知ること
ができる。すなわち、予め専用ロケーション３に初期値
（例えば兎０“）をセットしておく。それ以後、第１ブ
ロツク１へのプログラムの書込みが発生するごとに専用
ロケーション２を読出してその格納値を１インクリメン
トし、その１直を再び専用ロケーション３に格納する。
次いで、専用ロケーション３以外の記憶エリアにプログ
ラムを書込む。なお、インクリメント動作を先にするか
、′鋳込みを先（（するかは設計上の問題である。
ところで、ＥＥＰＲＯＭｆＣ１ｄ１語単位で消去、書込
み（つまり、内容変更）が可能な第１のタイプと、消去
は全語でしかできず書込みのみ１鎖車位に可能な第２の
タイプとがある。
第１のタイプのＥＥＰＲＯＭの場合、例えば第１のブロ
ック１の使用中における未使用領域である第２のブロッ
ク２は１鎖車位で内容変更できるため全く劣化されない
、したがって、例えば当該ＥＥＰＲＯＭに規定されるプ
ログラム回数が５０００回とすると、第１のブロック１
で５０００回、第２のブロック２で５０００回の合計１
００００回のプログラム変更が可能となる。
第２のタイプのＥＥＰＲＯＭの場合、書込み時において
は１鎖車位で行われるため劣化は生じないが、消去時に
は全語（すなわち、第１、第２の両ブロック１．２同時
に）行われるため、未使用領域である第２のブロック２
も消去動作が行われるので厳密にいえば若干の劣化はあ
りうる。しかし消去時の劣化Ｊ／′ｉ書込み時の劣化に
比べて著しく少ないものである。例えば、当該ＥＥＦＲ
ＯＭに規定されるプログラム回数が５０００回とすると
、第１のブロック１で５０００回、第２のブロック２で
は第１のブロック１での消去動作を考慮して４０００回
とすると、合計９０００回のプログラム変更が可能とな
る。
第３図は通常のＲＡＭとＥＥＦＲＯＭとを組み合せて構
成した不揮発性ＲＡＭに本発明を適用した例を示すブロ
ック図である。第３図において、５はＲＡＭを示してお
り、第１のブロック６と第２のブロック７に分割されて
おり、各ブロック６゜７はＥＥＰＲＯＭ＋７）第１ブロ
ツク１、第２ブロツク２にそれぞれ対応する記憶容量を
有しているものとする。また各ブロック６．７にはそれ
ぞれ専用ロケーション８．９が設けられている。ＲＡ　
Ｍ　５　Ｆ１通常のシステム動作において、各種情報が
書込まれたり、読出されたりするもので、例えばシステ
ムの′電源ＯＦＦ時にＲＡＭ５からその内容をＥＥＰＲ
ＯＭ側ヘスドアして保持する。
まず、第１のブロック６と１との関係で使用するものと
する。専用ロケーション８には予め初期値（例えば％０
　’）にセットされる。いま、ＲＡＭ５からその格納内
容をＥＥＰＲＯＭ側ヘスドアしようとする場合、そのス
トアする直前にＲＡＭ５の専用ロケーション８を読み出
す。読出された一専用ロケーション８の内容を１インク
リメントしたのち再度専用ロケーション８に書込む。専
用ロケーション８の更新されたら、ＲＡＭ５の内容をＥ
ＥＦＲＯＭの第１ブロツク１へそっくり書込む０このと
き、専用ロケーション８の内容も専用ロケーション３に
博込まれることはいうまでもない。
次に、再びＲＡＭ５を使用する場合には、ＥＥＰＲＯＭ
の格納内容をそっくりそのままＲＡＭ５側に書込む（リ
コールという。）。
このようなプログラムの変更動作が規定回数に達すると
、次に使用される領域が第１のブロック６．１の関係か
ら７．２の関係に切換えられ、上述と同様の動作が行わ
れる０ 以上の不揮発性ＲＡＭについても、使用されるＥＥＰＲ
ＯＭが消去、甫込みに関して前述した第１のタイプ、第
２のタイプの場合を考１ばしなければならない。第１の
タイプについては消去、書込みが１鎖車位で行われるの
で未使用領域の劣化は生じないから考えなくてよい。第
２のタイプの場合、若干の劣化があるが、プログラム回
数の限度値を少な目に設定すれば問題は々い。最も問題
となるのは、消去、書込みのいずれも全語で行われるよ
うな場合である。そのような場合にはＲＡＭ５の未使用
領域である第２のブロック６の全てに値嘔０“を書込ん
でおき、ストア時にこの′０＃を曹込むようにしておく
ことで劣化を抑制することができる。
〔発明の変形例〕
（１）上述した各実施例ではプログラムの１寸込み発生
毎に専用ロケーション３，４又は８．９の内容を順次１
インクリメントすることで更新するものとしたが、予め
初期値として当該ＥＥＰＲＯＭに保証される最大プログ
ラム回数をプリセットしておき、プログラムの変更毎に
その内容を１デクリメントするようにしてもよい。その
ようにした場合、当該ＥＥＰＲＯＭは残り例回プログラ
ム変更が可能かを知ることができる０また規定プログラ
ム回数に達した場合に何らかの表示（例えば、ＣＲＴデ
イスプレイ、ランプに表示する等）を行なって知らしめ
るようにしたり、情報の消失を積極的に防止するために
プログラムの変更を禁止するようにしてもよい。
（２）　　ＥＥ　Ｐ　ＲＯＭは２分割するものとして説
明したが、記憶すべき情報とＥＥＰＲＯＭＩチップ当知
容量との関知容量り、さらに３分割、４分割と複数に分
割してもよい。その場合には上記した実施例の構成を分
割数に応じて増加させればよい０（３）マた、Ｅ　Ｆｌ
：Ｐ　ＲＯＭは１チツプであるとの前提で説明したが、
それぞれ独立したＥｇＰＲＯＭを複数用い、各チップを
本発明にいうブロックと対応させて構成してもよい。そ
の場合には、消去、書込みを単独にすることができるの
で、未使用領域の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は一般的な［ＦＲＯＭの１セルについての断面図
で、（ａ）はプログラムの書込状態、（ｂ）は消去状態
を示す図、 第２図は本発明によるメモリ装置の実施例を示すブロッ
ク図、 第３図は他の実施例を示すブロック図である。 １・・・第１のブロック、２・・・第２のブロック、３
・・・専用ロケーション、４・・・専用ロケーション、
５・・・ＲＡＭ、６・・・第１のブロック、７・・・第
２のブロック、８・・・専用ロケーション、９・・・専
用ロケーション。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 眠気的にプログラム可能な不揮発性メモリ装置において
    、当該メモリ装置が用いられるシステムに必要な記憶容
    置を有する単位ブロックの記憶エリアを複数備え、−の
    単位ブロックが当該メモリ装置に規定されたプログラム
    書込回数に達したとき他の単位ブロックに順次切換える
    ようにし、各単位ブロックには当該単位ブロックへのプ
    ログラム書込回数を記憶する専用ロケーションが設ケラ
    れていることを特徴とする不揮発性メモリ装置。
JP57098307A 1982-06-08 1982-06-08 不揮発性メモリ装置 Granted JPS58215794A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57098307A JPS58215794A (ja) 1982-06-08 1982-06-08 不揮発性メモリ装置

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JP57098307A JPS58215794A (ja) 1982-06-08 1982-06-08 不揮発性メモリ装置

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Publication Number Publication Date
JPS58215794A true JPS58215794A (ja) 1983-12-15
JPH0552000B2 JPH0552000B2 (ja) 1993-08-04

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ID=14216264

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