JP2006338789A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Minekazu Ono
峰和 小野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory device having high data holding characteristics and a high-speed reading operation. <P>SOLUTION: In this flash memory, an address is sequentially designated by a predetermined number of times Nmax at every supply of a power supply voltage, the retention checking of the memory cell transistor MC of each address is carried out, and a memory cell transistor MC where a threshold voltage is reduced is reprogrammed. Thus, as compared with the conventional case of performing retention checking in each reading operation, a high speed of the reading operation is achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、しきい値電圧の変化によってデータを記憶するメモリセルトランジスタを備えた不揮発性半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device including a memory cell transistor that stores data according to a change in threshold voltage.

近年、フラッシュメモリのような不揮発性半導体記憶装置では、メモリセルトランジスタの微細化、高集積化に伴い、データ保持が非常に困難になってきている。たとえばフラッシュメモリでは、メモリセルトランジスタのフローティングゲートに負電荷を注入するとメモリセルトランジスタのしきい値電圧が上昇してデータ“0”が記憶され、フローティングゲートから負電荷を引き抜くとメモリセルトランジスタのしきい値電圧が低下してデータ“1”が記憶される。しかし、フローティングゲートに注入された負電荷が時間の経過とともに徐々に放出されてメモリセルトランジスタのしきい値電圧が低下し、データが“0”から“1”に変化してしまうという問題がある。   In recent years, in a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory, data retention has become very difficult with miniaturization and high integration of memory cell transistors. For example, in a flash memory, when a negative charge is injected into the floating gate of the memory cell transistor, the threshold voltage of the memory cell transistor rises to store data “0”, and when the negative charge is extracted from the floating gate, the memory cell transistor is turned off. The threshold voltage decreases and data “1” is stored. However, there is a problem that the negative charge injected into the floating gate is gradually released over time, the threshold voltage of the memory cell transistor is lowered, and the data changes from “0” to “1”. .

そこで、読出動作時に、通常の読出電圧をコントロールゲートに印加してデータを読み出すとともに、通常の読出電圧よりも高い電圧をコントロールゲートに印加してデータを読出し、読み出した2つのデータの論理が異なる場合はそのメモリトランジスタのしきい値電圧が低下していると判断して再プログラムを行なう方法が提案された(たとえば特許文献1参照)。
特開昭62−128097号公報
Therefore, during a read operation, a normal read voltage is applied to the control gate to read data, and a voltage higher than the normal read voltage is applied to the control gate to read data, and the logic of the two read data is different. In such a case, a method has been proposed in which the threshold voltage of the memory transistor is judged to be lowered and reprogramming is performed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 62-128097

しかし、従来の方法では、読出動作を行なう毎に、データを2回読出して比較し、比較結果に応じて再プログラムを行なっていたので、読出動作が遅くなるという問題があった。   However, in the conventional method, each time a read operation is performed, data is read twice and compared, and reprogramming is performed in accordance with the comparison result.

それゆえに、この発明の主たる目的は、データ保持特性が高く、読出動作が速い不揮発性半導体記憶装置を提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device having a high data retention characteristic and a fast read operation.

この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、それぞれに固有のアドレスが割当てられた複数のメモリセルトランジスタを含むメモリセルアレイと、リテンションチェックを開始するアドレスを記憶する第1のレジスタと、リテンションチェックモード時に、第1のレジスタに記憶されたアドレスから予め定められた数のアドレスを順次指定するデコーダと、デコーダによって指定されたアドレスのメモリセルトランジスタのゲートに通常の読出電圧である第1の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出すとともに、第1の電圧と該メモリセルトランジスタがプログラムされたときのしきい値電圧との間の第2の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出す読出回路と、第1および第2の電圧を印加して読み出した2つの記憶データの論理レベルを比較し、一致していない場合は不一致信号を出力する比較回路と、デコーダによって最後に指定されたアドレスの次のアドレスをリテンションチェックを開始するアドレスとして第1のレジスタに書込む第1の書込回路を備えたものである。   A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a memory cell array including a plurality of memory cell transistors each assigned a unique address, a first register for storing an address for starting a retention check, and a retention check mode. A decoder that sequentially designates a predetermined number of addresses from the addresses stored in the first register, and a first voltage that is a normal read voltage is applied to the gate of the memory cell transistor at the address designated by the decoder Then, the storage data of the memory cell transistor is read, and a second voltage between the first voltage and the threshold voltage when the memory cell transistor is programmed is applied to Read circuit for reading stored data, and apply first and second voltages The logic levels of the two read storage data are compared, and if they do not match, a comparison circuit that outputs a mismatch signal, and the address next to the address last specified by the decoder as the first address to start the retention check The first write circuit for writing to the first register is provided.

また、この発明に係る他の不揮発性半導体記憶装置は、複数のメモリセルトランジスタを含むメモリセルアレイと、電源電圧が投入されたことに応じて、複数のメモリセルトランジスタを順次指定するデコーダと、デコーダによって指定されたメモリセルトランジスタのゲートに通常の読出電圧である第1の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出すとともに、第1の電圧と該メモリセルトランジスタがプログラムされたときのしきい値電圧との間の第2の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出す読出回路と、第1および第2の電圧を印加して読み出した2つの記憶データの論理レベルを比較し、一致していない場合は不一致信号を出力する比較回路を備えたものである。   Another nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a memory cell array including a plurality of memory cell transistors, a decoder for sequentially designating a plurality of memory cell transistors in response to power supply voltage being applied, and a decoder When the first voltage, which is a normal read voltage, is applied to the gate of the memory cell transistor designated by the above to read the stored data of the memory cell transistor, and when the first voltage and the memory cell transistor are programmed A read circuit for reading the stored data of the memory cell transistor by applying a second voltage between the threshold voltages of the two and the logic of the two stored data read by applying the first and second voltages A comparison circuit that compares the levels and outputs a mismatch signal if they do not match is provided.

この発明に係る不揮発性半導体記憶装置では、リテンションチェックを開始するアドレスを記憶するレジスタを設け、リテンションチェックモード時に、レジスタに記憶されたアドレスから予め定められた数のアドレスのメモリセルトランジスタのリテンションチェックを行ない、リテンションチェックが終了した次のアドレスをリテンションチェックを開始するアドレスとしてレジスタに書込む。したがって、リテンションチェックモードが設定される毎に、所定数のメモリセルトランジスタのリテンションチェックをまとめて行なうので、読出動作毎にリテンションチェックを行なっていた従来に比べ、読出動作の高速化を図ることができる。また、リテンションチェックを行なうアドレスの数を適切に設定することにより、リテンションチェックの時間が長くなり過ぎることを防止することができる。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a register for storing an address for starting a retention check is provided, and in the retention check mode, a retention check of memory cell transistors having a predetermined number of addresses from the address stored in the register is provided. The next address after the retention check is completed is written to the register as an address for starting the retention check. Therefore, every time the retention check mode is set, the retention check of a predetermined number of memory cell transistors is performed collectively, so that the read operation can be speeded up compared to the conventional case where the retention check is performed for each read operation. it can. In addition, by appropriately setting the number of addresses for which the retention check is performed, it is possible to prevent the retention check time from becoming too long.

また、この発明に係る他の不揮発性半導体記憶装置では、電源投入時にリテンションチェックを行なうので、読出動作毎にリテンションチェックを行なっていた従来に比べ、読出動作の高速化を図ることができる。   In another nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, since the retention check is performed when the power is turned on, the speed of the read operation can be increased as compared with the conventional case where the retention check is performed for each read operation.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1によるフラッシュメモリの全体構成を示すブロック図である。図1において、このフラッシュメモリは、メモリセルアレイ1、アドレスデコーダ2、制御回路3、センス電圧印加回路4、センス回路5、比較回路6、およびレジスタ7を備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a flash memory according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the flash memory includes a memory cell array 1, an address decoder 2, a control circuit 3, a sense voltage application circuit 4, a sense circuit 5, a comparison circuit 6, and a register 7.

メモリセルアレイ1は、複数行複数列に配置された複数のメモリセルトランジスタを含む。各メモリセルトランジスタには、固有のアドレス信号が割当てられている。メモリセルトランジスタは、2層ゲート構造の周知のものであり、フローティングゲートとコントロールゲートを有する。図2に示すように、フローティングゲートに負電荷を注入するとメモリセルトランジスタのしきい値電圧がVTH1からVTH0に上昇してデータ“0”が記憶され、フローティングゲートから負電荷を引き抜くとメモリセルトランジスタのしきい値電圧がVTH0からVTH1に低下してデータ“1”が記憶される。   Memory cell array 1 includes a plurality of memory cell transistors arranged in a plurality of rows and columns. A unique address signal is assigned to each memory cell transistor. The memory cell transistor has a well-known two-layer gate structure, and has a floating gate and a control gate. As shown in FIG. 2, when a negative charge is injected into the floating gate, the threshold voltage of the memory cell transistor rises from VTH1 to VTH0 to store data “0”, and when the negative charge is extracted from the floating gate, the memory cell transistor Is reduced from VTH0 to VTH1, and data "1" is stored.

図1に戻ってアドレスデコーダ2は、外部から与えられたアドレス信号ADD、または制御回路3から与えられたアドレス信号ADDに従って、メモリセルアレイ1に含まれる複数のメモリセルトランジスタのうちのいずれかのメモリセルトランジスタを指定する。   Returning to FIG. 1, the address decoder 2 is connected to any one of a plurality of memory cell transistors included in the memory cell array 1 in accordance with an address signal ADD given from the outside or an address signal ADD given from the control circuit 3. Specifies the cell transistor.

制御回路3は、外部から与えられた制御信号CNTおよび書込データ信号DIに従ってフラッシュメモリ全体を制御する。消去動作時は、アドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタのコントロールゲート−ソース間に負の高電圧を印加してフローティングゲートの負電荷を引く抜く。プログラム動作時は、アドレスデコーダ2によって指定され、かつ書込データ信号DIが“0”のメモリセルトランジスタのコントロールゲート−ソース間に正の高電圧を印加してフローティングゲートに負電荷を注入する。読出動作時は、センス電圧印加回路4およびセンス回路5を制御して、アドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタの記憶データを読出す。   The control circuit 3 controls the entire flash memory according to a control signal CNT and a write data signal DI given from the outside. During the erase operation, a negative high voltage is applied between the control gate and the source of the memory cell transistor designated by the address decoder 2 to pull out the negative charge of the floating gate. During the program operation, a positive high voltage is applied between the control gate and the source of the memory cell transistor designated by the address decoder 2 and the write data signal DI is “0” to inject negative charges into the floating gate. In the read operation, sense voltage application circuit 4 and sense circuit 5 are controlled to read the data stored in the memory cell transistor designated by address decoder 2.

図3は、読出動作に関連する部分を示す回路ブロック図である。図3において、メモリセルアレイ1の複数のメモリセルトランジスタMCのうちのアドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタMCのコントロールゲートはセンス電圧印加回路4の出力ノードに接続され、そのソースは接地電位GNDのラインに接続され、そのドレインは抵抗素子8を介して電源電位VCCのラインに接続されるとともにセンス回路5の入力ノードに接続される。   FIG. 3 is a circuit block diagram showing portions related to the read operation. In FIG. 3, the control gate of the memory cell transistor MC designated by the address decoder 2 among the plurality of memory cell transistors MC of the memory cell array 1 is connected to the output node of the sense voltage application circuit 4, and the source thereof is the ground potential GND. The drain is connected to the line of the power supply potential VCC via the resistance element 8 and to the input node of the sense circuit 5.

センス電圧印加回路4は、読出動作時に、アドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタMCのコントロールゲートに上記VTH1とVTH0の間の所定の電位V1(図2参照)を印加する。メモリセルトランジスタMCのしきい値電圧がVTH1の場合はしきい値電流ITHよりも大きな電流が流れてメモリセルトランジスタMCのドレインは「L」レベルになり、センス回路5は読出データ信号DOを「H」レベル(“1”)にする。メモリセルトランジスタMCのしきい値電圧がVTH0の場合はしきい値電流ITHよりも小さな電流が流れてメモリセルトランジスタMCのドレインは「H」レベルになり、センス回路5は読出データ信号DOを「L」レベル(“0”)にする。   The sense voltage application circuit 4 applies a predetermined potential V1 (see FIG. 2) between the VTH1 and VTH0 to the control gate of the memory cell transistor MC designated by the address decoder 2 during the read operation. When the threshold voltage of the memory cell transistor MC is VTH1, a current larger than the threshold current ITH flows, the drain of the memory cell transistor MC becomes “L” level, and the sense circuit 5 sets the read data signal DO to “ Set to “H” level (“1”). When the threshold voltage of the memory cell transistor MC is VTH0, a current smaller than the threshold current ITH flows, the drain of the memory cell transistor MC becomes “H” level, and the sense circuit 5 sets the read data signal DO to “ Set to “L” level (“0”).

メモリセルトランジスタMCのフローティングゲートに注入された負電荷は時間の経過とともに徐々に放出され、メモリセルトランジスタMCのしきい値電圧が低下してデータが“0”から“1”に変化してしまう。そこで、このフラッシュメモリでは、電源電圧が投入される毎にリテンションチェックモードが実行される。   The negative charge injected into the floating gate of the memory cell transistor MC is gradually released over time, and the threshold voltage of the memory cell transistor MC decreases and the data changes from “0” to “1”. . Therefore, in this flash memory, the retention check mode is executed every time the power supply voltage is turned on.

図1に戻って、レジスタ7には、リテンションチェックを開始するアドレスを示す信号ADDSと、1回のリテンションチェックモードでチェックするアドレスの数Nmaxが格納されている。制御回路3は、リテンションチェックモード時は、アドレス信号ADDSを順次インクリメントしてNmax個のアドレス信号ADDをアドレスデコーダ2に与えた後、次回にリテンションチェックを開始するアドレスを示す信号ADDSをレジスタ7に格納する。なお、レジスタ7は、メモリセルアレイ1の一部で構成してもよいし、他の不揮発性メモリで構成してもよい。   Returning to FIG. 1, the register 7 stores a signal ADDS indicating an address at which a retention check is started and the number Nmax of addresses to be checked in one retention check mode. In the retention check mode, the control circuit 3 sequentially increments the address signal ADDS to provide Nmax address signals ADD to the address decoder 2, and then adds a signal ADDS indicating an address for starting the next retention check to the register 7. Store. The register 7 may be constituted by a part of the memory cell array 1 or may be constituted by another nonvolatile memory.

アドレスデコーダ2は、制御回路3から与えられるアドレス信号ADDに従ってメモリセルトランジスタMCを指定する。センス電圧印加回路4は、アドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタMCのコントロールゲートに通常の読出電位V1を与えた後、V1とVTH0の間の読出電位V2を与える。センス回路5は、各メモリセルトランジスタMCについて、V1,V2に応じた読出データ信号DO1,DO2を比較回路6に与える。もし、プログラムしたメモリセルトランジスタMCのしきい値電圧がVTH0から低下してV1とV2の間にある場合は、読出データ信号DO1,DO2はそれぞれ「L」レベル,「H」レベルになる。   Address decoder 2 designates memory cell transistor MC in accordance with address signal ADD supplied from control circuit 3. Sense voltage application circuit 4 provides normal read potential V1 to the control gate of memory cell transistor MC designated by address decoder 2, and then applies read potential V2 between V1 and VTH0. Sense circuit 5 supplies read data signals DO1, DO2 corresponding to V1, V2 to comparison circuit 6 for each memory cell transistor MC. If the threshold voltage of programmed memory cell transistor MC falls from VTH0 and is between V1 and V2, read data signals DO1 and DO2 are at "L" level and "H" level, respectively.

比較回路6は、図4に示すように、NチャネルMOSトランジスタ11,12およびEX−ORゲート13を含む。NチャネルMOSトランジスタ11は、入力ノードN10とEX−ORゲート13の一方入力ノードN11との間に接続され、そのゲートは信号RC1を受ける。NチャネルMOSトランジスタ12は、入力ノードN10とEX−ORゲート13の他方入力ノードN12との間に接続され、そのゲートは信号RC2を受ける。   Comparison circuit 6 includes N channel MOS transistors 11 and 12 and an EX-OR gate 13 as shown in FIG. N-channel MOS transistor 11 is connected between input node N10 and one input node N11 of EX-OR gate 13, and its gate receives signal RC1. N-channel MOS transistor 12 is connected between input node N10 and the other input node N12 of EX-OR gate 13, and its gate receives signal RC2.

入力ノードN10に読出データ信号DO1が与えられている期間に信号RC1が所定時間だけ「H」レベルにされ、ノードN11に読出データ信号DO1がラッチされる。また、入力ノードN10に読出データ信号DO2が与えられている期間に信号RC2が所定時間だけ「H」レベルにされ、ノードN12に読出データ信号DO2がラッチされる。EX−ORゲート13は、データ信号DO1,DO2の論理レベルが一致している場合は信号PRを「L」レベルにし、データ信号DO1,DO2の論理レベルが一致していない場合は信号PRを「H」レベルにする。   During a period when read data signal DO1 is applied to input node N10, signal RC1 is set to "H" level for a predetermined time, and read data signal DO1 is latched at node N11. Further, the signal RC2 is set to the “H” level for a predetermined time during the period when the read data signal DO2 is applied to the input node N10, and the read data signal DO2 is latched at the node N12. The EX-OR gate 13 sets the signal PR to the “L” level when the logic levels of the data signals DO1 and DO2 match, and sets the signal PR to “L” when the logic levels of the data signals DO1 and DO2 do not match. Set to “H” level.

制御回路3は、信号PRが「L」レベルの場合は次のアドレス信号ADDをアドレスデコーダ2に与え、信号PRが「H」レベルの場合は、そのメモリセルトランジスタMCの再プログラムを行なった後に次のアドレス信号ADDをアドレスデコーダ2に与える。   The control circuit 3 gives the next address signal ADD to the address decoder 2 when the signal PR is at “L” level, and after reprogramming the memory cell transistor MC when the signal PR is at “H” level. The next address signal ADD is supplied to the address decoder 2.

図5は、このフラッシュメモリのリテンションチェック動作を示すフローチャートである。図5において電源電圧が投入されると、ステップS1において制御回路3は、フラッシュメモリの読出動作が可能な状態になるまで待機する。ステップS2において制御回路3は、リテンションチェックを開始するアドレスを示す信号ADDSとリテンションチェックの最大回数Nmaxとをレジスタ7から読出し、アドレス信号ADDをADDSにセットし、リテンションチェックの回数Nを1にセットする。   FIG. 5 is a flowchart showing the retention check operation of the flash memory. When the power supply voltage is turned on in FIG. 5, the control circuit 3 stands by in step S1 until the flash memory can be read. In step S2, the control circuit 3 reads the signal ADDS indicating the address at which the retention check is started and the maximum number Nmax of the retention check from the register 7, sets the address signal ADD to ADDS, and sets the number N of the retention check to 1. To do.

Nmaxは、リテンションチェック時間が電源電圧投入時におけるフラッシュメモリのセットアップ時間内に収まり、かつ複数回の電源投入で全メモリセルトランジスタMCのリテンションチェックが終了するように設定される。また、メモリセルアレイ1が複数のメモリブロックに分割されている場合は、電源電圧が投入される毎に1つのメモリブロックのリテンションチェックが行なわれるようにしてもよい。   Nmax is set so that the retention check time is within the setup time of the flash memory when the power supply voltage is turned on, and the retention check of all the memory cell transistors MC is completed when the power is turned on a plurality of times. Further, when the memory cell array 1 is divided into a plurality of memory blocks, a retention check of one memory block may be performed every time the power supply voltage is turned on.

制御回路3で生成されたアドレス信号ADDはアドレスデコーダ2に与えられる。アドレスデコーダ2は、アドレス信号ADDに従って、メモリセルアレイ1のうちいずれかのメモリセルトランジスタMCを指定する。ステップS3において、アドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタMCのコントロールゲートにV1が印加され、データ信号DO1が読み出されて比較回路6にラッチされる。次いでステップS4において、そのメモリセルトランジスタMCのコントロールゲートにV2が印加され、データ信号DO2が読み出されて比較回路6にラッチされる。   Address signal ADD generated by control circuit 3 is applied to address decoder 2. The address decoder 2 designates one of the memory cell transistors MC in the memory cell array 1 according to the address signal ADD. In step S3, V1 is applied to the control gate of the memory cell transistor MC designated by the address decoder 2, and the data signal DO1 is read and latched in the comparison circuit 6. Next, in step S4, V2 is applied to the control gate of the memory cell transistor MC, and the data signal DO2 is read and latched in the comparison circuit 6.

ステップS5において比較回路6によってデータ信号DO1とDO2の論理レベルが一致しているか否かが判別され、一致していない場合はステップS6において、そのメモリセルトランジスタMCの再プログラムが行なわれ、一致している場合はステップS7に進む。メモリセルトランジスタMCの再プログラムにより、V2よりも低くなっていたしきい値電圧が再びVTH0に設定される。   In step S5, the comparison circuit 6 determines whether or not the logic levels of the data signals DO1 and DO2 match. If they do not match, the memory cell transistor MC is reprogrammed in step S6 to match. If yes, go to Step S7. By reprogramming the memory cell transistor MC, the threshold voltage which has been lower than V2 is set to VTH0 again.

ステップS7において制御回路3は、リテンションチェックした回数Nが最大回数Nmaxに等しいか否かを判別し、N=Nmaxでない場合はステップS8においてアドレス信号ADDをインクリメントするとともに、リテンションチェックした回数NをインクリメントしてステップS3に戻り、N=Nmaxである場合はステップS9において次回にリテンションチェックを開始するアドレスADDS=ADD+1をレジスタ7に格納してリテンションチェックモードを終了し、スタンバイモードに入る。   In step S7, the control circuit 3 determines whether or not the number N of retention checks is equal to the maximum number Nmax. If N = Nmax is not satisfied, the address signal ADD is incremented and the number N of retention checks is incremented in step S8. Returning to step S3, if N = Nmax, the address ADDS = ADD + 1 at which the next retention check is started is stored in the register 7 in step S9, the retention check mode is terminated, and the standby mode is entered.

この実施の形態1では、互いに異なる2つの読出電位V1,V2をメモリセルトランジスタMCのコントロールゲートに印加してデータ信号DO1,DO2を読出し、データ信号DO1とDO2の論理レベルが一致しない場合はそのメモリセルトランジスタMCの再プログラムを行なう。したがって、図6に示すように、しきい値電圧VTHがV2よりも低くなったメモリセルトランジスタMC(図6で斜線が施された部分)のしきい値電圧を再度VTH0にセットすることができ、データ保持特性の向上を図ることができる。   In the first embodiment, two different read potentials V1 and V2 are applied to the control gate of the memory cell transistor MC to read the data signals DO1 and DO2, and if the logic levels of the data signals DO1 and DO2 do not match, Reprogram the memory cell transistor MC. Therefore, as shown in FIG. 6, the threshold voltage of the memory cell transistor MC (the hatched portion in FIG. 6) whose threshold voltage VTH is lower than V2 can be set to VTH0 again. The data retention characteristics can be improved.

また、電源投入時にリテンションチェックを行なうので、外部から操作すること無くデータ保持特性の向上を図ることができる。また、電源投入時にNmax個のメモリセルトランジスタMCのリテンションチェックをまとめて行なうので、読出動作毎にリテンションチェックを行なっていた従来に比べ、読出動作の高速化を図ることができる。また、リテンションチェックが電源投入時のセットアップ時間内に終了するようにNmaxを設定するので、セットアップ時間が長くなることもない。   In addition, since the retention check is performed when the power is turned on, the data retention characteristics can be improved without any external operation. Further, since the Nmax number of memory cell transistors MC are collectively checked when the power is turned on, the reading operation can be performed at higher speed than the conventional case where the retention check is performed for each reading operation. Further, since Nmax is set so that the retention check is completed within the setup time when the power is turned on, the setup time does not increase.

なお、この実施の形態1では、電源投入時にリテンションチェックモードが設定されたが、外部コマンド信号によってリテンションチェックモードを設定してもよい。   In the first embodiment, the retention check mode is set when the power is turned on, but the retention check mode may be set by an external command signal.

また、フラッシュメモリは、NAND型でもよいし、NOR型でもよいし、AND型でもよい。また、しきい値電圧が変化することによってデータを記憶するメモリであれば、フラッシュメモリに限らず、どのようなメモリでもよい。   The flash memory may be a NAND type, a NOR type, or an AND type. Further, as long as the memory stores data by changing the threshold voltage, not only the flash memory but also any memory may be used.

また、NチャネルMOSトランジスタ11,12でデータ信号DO1,DO2をラッチしたが、ラッチ回路はどのような構成のものでもよい。また、2番目のデータ信号DO2のラッチ回路(NチャネルMOSトランジスタ12)を省略してもよい。   Further, although the data signals DO1 and DO2 are latched by the N channel MOS transistors 11 and 12, the latch circuit may have any configuration. Further, the latch circuit (N-channel MOS transistor 12) for the second data signal DO2 may be omitted.

[実施の形態2]
図7は、この発明の実施の形態2によるフラッシュメモリの全体構成を示すブロック図であって、図1と比較される図である。図7を参照して、このフラッシュメモリが図1のフラッシュメモリと異なる点は、再プログラムの必要なメモリセルトランジスタMCのアドレスを示す信号ADDを格納するためのレジスタ14が追加されている点である。レジスタ14は、ステータスリード時に、再プログラムが必要なメモリセルトランジスタMCが存在することを示すアラーム信号ALを出力する。なお、レジスタ14は、メモリセルアレイ1の一部で構成してもよいし、他の不揮発性メモリで構成してもよい。
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a block diagram showing the overall configuration of the flash memory according to the second embodiment of the present invention, and is a diagram compared with FIG. Referring to FIG. 7, this flash memory is different from the flash memory of FIG. 1 in that a register 14 for storing a signal ADD indicating the address of the memory cell transistor MC that needs to be reprogrammed is added. is there. The register 14 outputs an alarm signal AL indicating that there is a memory cell transistor MC that needs to be reprogrammed at the time of status reading. Note that the register 14 may be constituted by a part of the memory cell array 1 or may be constituted by another nonvolatile memory.

制御回路3は、メモリセルトランジスタMCから読み出したデータ信号VO1とVO2の論理レベルが一致しない場合は、そのメモリセルトランジスタMCのアドレスを示す信号ADDをレジスタ14に格納する。また、制御回路3は、外部制御信号CNTなどによってメモリセルトランジスタMCの再プログラムが指示されると、レジスタ14から読み出したアドレス信号ADDをアドレスデコーダ2に与え、アドレスデコーダ2によって指定されたメモリセルトランジスタMCの再プログラムを行なう。   When the logical levels of the data signals VO1 and VO2 read from the memory cell transistor MC do not match, the control circuit 3 stores a signal ADD indicating the address of the memory cell transistor MC in the register 14. When the reprogramming of the memory cell transistor MC is instructed by the external control signal CNT or the like, the control circuit 3 gives the address signal ADD read from the register 14 to the address decoder 2 and the memory cell designated by the address decoder 2 Reprogram transistor MC.

図8は、このフラッシュメモリのリテンション動作を示すフローチャートであって、図5と対比される図である。図8を参照して、ステップS6においてメモリセルトランジスタMCの再プログラムを行なう代わりにそのメモリセルトランジスタMCのアドレスを示す信号ADDをレジスタ14に格納する。また、ステップS10においてアラーム信号ALを出力する。   FIG. 8 is a flowchart showing the retention operation of the flash memory, which is compared with FIG. Referring to FIG. 8, instead of reprogramming memory cell transistor MC in step S6, signal ADD indicating the address of memory cell transistor MC is stored in register 14. In step S10, the alarm signal AL is output.

この実施の形態2では、メモリセルトランジスタMCから読み出したデータ信号VO1とVO2の論理レベルが一致しない場合は、そのメモリセルトランジスタMCのアドレスを示す信号ADDをレジスタ14に格納しておき、そのメモリセルトランジスタMCの再プログラムは別の期間に行なう。したがって、リテンションチェック時間の短縮化を図ることができる。   In the second embodiment, when the logic levels of the data signals VO1 and VO2 read from the memory cell transistor MC do not match, the signal ADD indicating the address of the memory cell transistor MC is stored in the register 14 and the memory The reprogramming of the cell transistor MC is performed in another period. Therefore, the retention check time can be shortened.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態1によるフラッシュメモリの全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of a flash memory according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 図1に示したメモリセルアレイに含まれるメモリセルトランジスタの記憶動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a memory operation of a memory cell transistor included in the memory cell array shown in FIG. 1. 図1に示したフラッシュメモリの読出動作を説明するための回路ブロック図である。FIG. 2 is a circuit block diagram for explaining a read operation of the flash memory shown in FIG. 1. 図1に示した比較回路の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a comparison circuit illustrated in FIG. 1. 図1に示したフラッシュメモリのリテンションチェック動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a retention check operation of the flash memory shown in FIG. 図1に示したフラッシュメモリの効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the flash memory shown in FIG. この発明の実施の形態2によるフラッシュメモリの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the flash memory by Embodiment 2 of this invention. 図7に示したフラッシュメモリのリテンションチェック動作を示すフローチャートである。8 is a flowchart showing a retention check operation of the flash memory shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 メモリセルアレイ、2 アドレスデコーダ、3 制御回路、4 センス電圧印加回路、5 センス回路、6 比較回路、7,14 レジスタ、MC メモリセルトランジスタ、11,12 NチャネルMOSトランジスタ、13 EX−ORゲート。   1 memory cell array, 2 address decoder, 3 control circuit, 4 sense voltage application circuit, 5 sense circuit, 6 comparison circuit, 7 and 14 registers, MC memory cell transistor, 11 and 12 N channel MOS transistor, and 13 EX-OR gate.

Claims (6)

不揮発性半導体記憶装置であって、
それぞれに固有のアドレスが割当てられた複数のメモリセルトランジスタを含むメモリセルアレイ、
リテンションチェックを開始するアドレスを記憶する第1のレジスタ、
リテンションチェックモード時に、前記第1のレジスタに記憶されたアドレスから予め定められた数のアドレスを順次指定するデコーダ、
前記デコーダによって指定されたアドレスのメモリセルトランジスタのゲートに通常の読出電圧である第1の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出すとともに、前記第1の電圧と該メモリセルトランジスタがプログラムされたときのしきい値電圧との間の第2の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出す読出回路、
前記第1および第2の電圧を印加して読み出した2つの記憶データの論理レベルを比較し、一致していない場合は不一致信号を出力する比較回路、および
前記デコーダによって最後に指定されたアドレスの次のアドレスを前記リテンションチェックを開始するアドレスとして前記第1のレジスタに書込む第1の書込回路を備える、不揮発性半導体記憶装置。
A non-volatile semiconductor memory device,
A memory cell array including a plurality of memory cell transistors each assigned a unique address;
A first register for storing an address for starting a retention check;
A decoder that sequentially designates a predetermined number of addresses from the addresses stored in the first register during the retention check mode;
The first voltage, which is a normal read voltage, is applied to the gate of the memory cell transistor at the address specified by the decoder to read the stored data of the memory cell transistor, and the first voltage and the memory cell transistor A read circuit that reads a stored data of the memory cell transistor by applying a second voltage between the threshold voltage and when the memory cell transistor is programmed,
A comparison circuit that compares the logical levels of the two stored data read by applying the first and second voltages and outputs a mismatch signal when they do not match, and the address of the address last specified by the decoder A non-volatile semiconductor memory device comprising: a first write circuit that writes a next address to the first register as an address for starting the retention check.
さらに、前記不一致信号に応答して該メモリセルトランジスタの再プログラムを行なうプログラム回路を備える、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a program circuit that reprograms the memory cell transistor in response to the mismatch signal. さらに、再プログラムを行なうべきメモリセルトランジスタのアドレスを記憶する第2のレジスタ、および
前記不一致信号に応答して、該メモリセルトランジスタのアドレスを再プログラムを行なうべきメモリセルのアドレスとして前記第2のレジスタに書込む第2の書込回路を備える、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
And a second register for storing an address of the memory cell transistor to be reprogrammed, and in response to the mismatch signal, the address of the memory cell transistor as the address of the memory cell to be reprogrammed. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a second write circuit for writing to the register.
さらに、再プログラムが指示されたことに応じて、前記第2のレジスタに記憶されたアドレスのメモリセルトランジスタの再プログラムを行なうプログラム回路を備える、請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, further comprising a program circuit that reprograms the memory cell transistor at the address stored in the second register in response to an instruction to reprogram. さらに、電源電圧が投入されたことに応じて前記リテンションチェックモードを設定する設定回路を備える、請求項1から請求項4までのいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a setting circuit that sets the retention check mode in response to a power supply voltage being turned on. 不揮発性半導体記憶装置であって、
複数のメモリセルトランジスタを含むメモリセルアレイ、
電源電圧が投入されたことに応じて、前記複数のメモリセルトランジスタを順次指定するデコーダ、
前記デコーダによって指定されたメモリセルトランジスタのゲートに通常の読出電圧である第1の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出すとともに、前記第1の電圧と該メモリセルトランジスタがプログラムされたときのしきい値電圧との間の第2の電圧を印加して該メモリセルトランジスタの記憶データを読出す読出回路、および
前記第1および第2の電圧を印加して読み出した2つの記憶データの論理レベルを比較し、一致していない場合は不一致信号を出力する比較回路を備える、不揮発性半導体記憶装置。
A non-volatile semiconductor memory device,
A memory cell array including a plurality of memory cell transistors;
A decoder for sequentially designating the plurality of memory cell transistors in response to power supply voltage being applied;
The first voltage, which is a normal read voltage, is applied to the gate of the memory cell transistor designated by the decoder to read the stored data of the memory cell transistor, and the first voltage and the memory cell transistor are programmed. A read circuit for reading the stored data of the memory cell transistor by applying a second voltage between the threshold voltage and the two voltages read by applying the first and second voltages A nonvolatile semiconductor memory device comprising a comparison circuit that compares the logical levels of stored data and outputs a mismatch signal if they do not match.
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