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JP2004241045A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents

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JP2004241045A
JP2004241045A JP2003029113A JP2003029113A JP2004241045A JP 2004241045 A JP2004241045 A JP 2004241045A JP 2003029113 A JP2003029113 A JP 2003029113A JP 2003029113 A JP2003029113 A JP 2003029113A JP 2004241045 A JP2004241045 A JP 2004241045A
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JP
Japan
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memory cell
write
pulse
address
gate
Prior art date
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JP2003029113A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinaga Okamoto
吉永 岡本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】従来、ベリファイ完了となる書き込み・消去時間(パルス印加回数)は不揮発性半導体記憶装置ごとに異なるため、不揮発性半導体記憶装置を同時に2個以上測定する場合には、装置外のハードウェア・ソフトウェア構成が複雑になる。
【解決手段】書き込み・消去・リバース動作といったベリファイを伴ってメモリセルの閾値を変化させる動作に関して、ゲート21とゲート制御回路22を設け、ゲート制御回路22は、ベリファイ未成功の場合はゲート21を通してパルスP1をメモリセルアレイ1の該当アドレスのメモリセルに印加するが、書き込み完了判定部23によってベリファイ成功を検出したときは、その書き込み完了信号P3に応答してゲート21を閉じ、メモリセルへのパルス印加を禁止する。
【選択図】 図1
Conventionally, a write / erase time (number of pulse applications) at which verification is completed differs for each nonvolatile semiconductor memory device. Therefore, when two or more nonvolatile semiconductor memory devices are measured simultaneously, hardware outside the device is required. -The software configuration becomes complicated.
A gate 21 and a gate control circuit 22 are provided for an operation such as a write / erase / reverse operation for changing a threshold value of a memory cell accompanied by a verify operation. The pulse P1 is applied to the memory cell at the corresponding address in the memory cell array 1. When the write completion determination unit 23 detects a successful verification, the gate 21 is closed in response to the write completion signal P3, and the pulse to the memory cell is output. Prohibit application.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートからなるメモリセル構造を有し、浮遊ゲートに蓄積される電荷量によりメモリセルの閾値電圧を変化させることができる不揮発性半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
不揮発性半導体記憶装置におけるメモリセルは、半導体基板上に第1の絶縁膜を介して電荷を蓄積する浮遊ゲートと、浮遊ゲート上に第2の絶縁膜を介して配置された制御ゲートと、浮遊ゲートの両側の半導体基板上に形成されたソース・ドレイン領域とを備え、電気的に書き込み・消去が可能となっている。このようなメモリセルがマトリクス状に配置された不揮発性半導体記憶装置において、書き込み・消去といったメモリセルの閾値電圧を変化させる各動作時には、基準となる時間(回数)の間、書き込み・消去動作を実行した後、メモリセルの閾値電圧が予め設定されている閾値電圧まで到達したか否かをベリファイ判定手段によって検出し、未到達の場合には再び書き込み・消去動作を実行してベリファイ判定手段により検出するという一連の動作を規定の回数実行することにより書き込み・消去動作を完了させる。
【0003】
図8は従来技術における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。メモリセルアレイ1は、制御ゲートと浮遊ゲートを具備するメモリセルがマトリクス状に配置されて構成されている。メモリセルの制御ゲートは行方向のワード線に接続されており、行デコーダ2により選択される。メモリセルのドレインはビット線に接続されており、列デコーダ3の選択信号によりスイッチング動作するYゲート4に接続されている。Yゲート4は選択信号に応じてセンスアンプ5またはデータラッチ6を介してデータ入出力バッファ7に接続され、さらに入出力ポート51に接続されている。コマンドデコーダ9によって制御されるセンスアンプ5の駆動時には、センスアンプ5の出力はデータ入出力バッファ7を介してアウトプットステータス8に記憶され、ベリファイ出力ポート52に出力される。メモリセルのソースはソース線に接続されており、ソース線の選択はソースセレクタ10によって行われる。行デコーダ2、列デコーダ3、ソースセレクタ10はアドレス入力ポート53から入力されるアドレス信号をデコードするアドレスデコーダ11により制御される。電源Vddは昇圧生成器12に接続されており、昇圧生成器12で生成された高電圧はソースセレクタ10を介してメモリセルのソース線に、また、行デコーダ2を介してメモリセルのワード線に供給される。書き込みパルス入力ポート54、リセットポート55、モード設定ポート56の各信号はコマンドデコーダ9に伝達されており、主たる内部制御信号の生成はコマンドデコーダ9が行っている。
【0004】
書き込み動作時において、入出力ポート51よりデータ入出力バッファ7に与えられたデータは一旦、データラッチ6に記憶され、さらにYゲート4を介して書き込み対象となるメモリセルのビット線を選択する。書き込み対象となるメモリセルのワード線、ソース線はそれぞれ行デコーダ2、ソースセレクタ10により選択され、書き込みパルス入力ポート54からの書き込みパルスP1がアクティブとなる時間の分だけメモリセルの浮遊ゲートに電子が注入されることにより書き込み動作が行われる。
【0005】
書き込み動作の完了判定は、書き込み動作後の書き込みベリファイ動作によって行われる。この場合、行デコーダ2、ソースセレクタ10によって選択されたメモリセルのセル電流がビット線に流れ、Yゲート4を介してセンスアンプ5により判定される。判定結果はデータ入出力バッファ7を介して入出力ポート51に伝達されるとともに、アウトプットステータス8により前述の記憶されたデータラッチ6の値と比較され、両者の結果が一致した場合は書き込み完了信号P2が“1”になり、書き込み完了となる。両者の結果が一致しない場合には書き込み完了信号P2は“0”のままであり、書き込み完了とはならない。書き込みが完了していない場合には再度書き込み動作が実施される。
【0006】
書き込み動作と書き込みベリファイ動作は所定の回数繰り返されるが、最大の回数書き込みを行った後でも書き込みが完了しない場合には、書き込み不可能と判定する。
【0007】
消去動作時においては、一般的に、ソースセレクタ10および行デコーダ2によって選択されるメモリセルの浮遊ゲートから電子放出のための電界が印加されることにより実施され、消去動作の終了判定は消去ベリファイ動作により行われる。消去ベリファイ動作は書き込みベリファイ動作と同様の動作であるが、ワード線に印加される電圧、センスアンプ5に接続される負荷回路、およびデータラッチ6のデータが“1”に初期化されることが異なる。消去動作と消去ベリファイ動作との関係は前述の書き込み動作と書き込みベリファイ動作との関係と同様である。
【0008】
メモリセルの消去の場合、製造条件により消去完了時にメモリセルの閾値電圧が負の状態となる場合が存在する。このようなメモリセルが存在すると、そのメモリセルの電流は読み出し動作等で常にビット線に電流を流すことになるので、同一ビット線上に存在する“0”データ状態のメモリセルの電流とはセンスアンプ5で区別することができず、データの読み出しを誤る原因となる。そのため、弱い書き込みを行い、メモリセルの閾値電圧を負の状態から正の状態に移すリバース動作が必要となる。リバース動作は負の閾値を持つメモリセルにのみ作用させるため、ワード線、ビット線の電位を書き込み動作時よりも低くして行われる。この場合、選択されたワード線、ビット線に接続される全てのメモリセルに一定の電位が印加されるため、メモリセルの閾値電圧が僅かながら変化する可能性がある。そこで、必要最小限の時間の分だけリバース動作を行う。リバース動作の完了判定は、書き込みベリファイ動作と同様のリバースベリファイ動作で行う。ただし、ワード線の印加電圧、センスアンプ5に接続される負荷回路、およびデータラッチ6のデータが“0”に初期化される。
【0009】
図9は従来技術の不揮発性半導体記憶装置の書き込み時の動作を示すフローチャートである。図9において、書き込みが完了したか否かの判定はベリファイにおいて実施される。実際に書き込みが完了となるまでに必要となる書き込みパルス幅の総和は、不揮発性半導体記憶装置を製造するときの製造条件等により大きく影響を受け、メモリセルごとに異なる。また、必要となる最小のパルス幅以上に書き込みを行うと、メモリセルの閾値を必要以上に変化させることになる。そのため、その分、内部電界が規定以上に大きくなる等の記憶保持上の悪影響が生じる。そこで従来の技術においては、ベリファイにおける条件分岐処理を装置外部のハードウェア・ソフトウェアを用いて実現していた。
【0010】
【特許文献1】
特開平10−125092号公報(第4〜5頁、図1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
第1の課題として、従来の不揮発性半導体記憶装置ではベリファイ完了となる書き込み・消去時間は上記の理由により不揮発性半導体記憶装置ごとに異なるが、不揮発性半導体記憶装置を同時に2個以上測定する場合には、装置外部のハードウェア・ソフトウェア構成が複雑なものになってしまうという問題がある。そこで、本発明は、複数の不揮発性半導体記憶装置を同時測定する場合の書き込み・消去動作を装置内部における回路構成で容易に実現することを第1の目的とする。
【0012】
第2の課題として、従来の不揮発性半導体記憶装置では製造条件の違いによる装置ごとに異なる書き込み・消去回数が把握できないという問題がある。そこで本発明は、複数装置の同時測定においても不揮発性半導体記憶装置ごとの書き込み・消去回数の取得を実現することを第2の目的とする。
【0013】
第3の課題として、装置ごとに書き込み・消去回数が異なっているにもかかわらず、製品仕様により決定されている最大回数において書き込み・消去を行うため、書き込み・消去時間が不揮発性半導体記憶装置の特性によって決められる書き込み・消去時間よりも長くなるという課題がある。そこで本発明は、書き込み・消去時間の短縮を図ることを第3の目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は次のような手段を講じる。
【0015】
第1の解決手段として、本発明による不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルアレイの各メモリセルに対してパルスを印加し、前記メモリセルに流れる電流の検出に基づいてベリファイ判定を行い、ベリファイ成功時に完了信号を出力する不揮発性半導体記憶装置であって、前記メモリセルアレイに対する前記パルスの入力経路に介挿されたゲートと、前記ゲートをパルス印加初期には導通させかつ前記完了信号に基づいて前記ゲートを閉じるゲート制御回路とを備えている。ここで、前記のパルスは、書き込みパルスの場合もあるし、消去パルスの場合もある。
【0016】
この構成による作用は次のとおりである。ゲート制御回路はパルス印加初期にゲートを導通させて書き込みまたは消去のためのパルスをメモリセルに印加し、ベリファイを行う。一度でもベリファイにより書き込みまたは消去が完了したと判定された場合には完了信号が出力され、この完了信号によってゲート制御回路はゲートを閉じる。したがって、それ以降はパルスを発生させてもメモリセルには伝達されない。次アドレスの書き込みまたは消去の最初には再びゲートを導通させて書き込みまたは消去の動作を開始する。
【0017】
上記のゲートおよびゲート制御回路は不揮発性半導体記憶装置の内部に設けられているものであり、ベリファイ完了となる書き込み・消去時間が異なる不揮発性半導体記憶装置を同時に2個以上測定する場合に、共通のソフトウエアによって同時測定しても、ベリファイ成功した方の記録装置に対してはパルスの印加は停止し、未成功の記録装置に対してはそのままベリファイ動作を続行する。したがって、メモリセルに対する実際のパルス印加の回数は必要最小限のものとなり、しかも、ソフトウェア、ハードウェアをともに簡素化することができる。リバース・リバースベリファイ動作についても同様である。
【0018】
第2の解決手段として、本発明による不揮発性半導体記憶装置は、上記第1の解決手段において、さらに、前記ゲートを通ったパルスをカウントし、前記完了信号によってリセットされるカウンタと、前記パルスの初期印加でリセットされ、前記カウンタによるカウント値の最大値を保持するレジスタと、前記レジスタに保持されている最大カウント値を外部に出力する出力手段とを備えるものである。
【0019】
この構成による作用は次のとおりである。ゲートを通ったパルスはメモリセルに対して有効動作を行うパルスであるが、このゲートを通った有効パルスをカウンタでカウントし、その最大カウント値をレジスタに保持する。カウンタはアドレス単位でリセットされるが、レジスタは最大カウント値を保持する。
【0020】
この最大カウント値は、次のようなものである。1つのメモリセルの1つずつに、ベリファイ成功までのパルス数がある。アドレスを更新して次々のメモリセルにパルスを印加していく過程で、各メモリセルでのベリファイ成功までのパルス数がn,n,n…のように推移したとき、n,n,n…のうちの最大カウント値をレジスタに保持する。したがって、メモリセルアレイの最終アドレスに達した後もレジスタには最大カウント値が保持されている。この最大カウント値を外部に取り出すことができる。この測定終了段階での最大カウント値は、通常、製品仕様により決定されている最大回数よりも小さくなる。
【0021】
複数の不揮発性半導体記憶装置を同時測定する場合、前記のカウント動作、最大カウント値保持動作は複数装置間で互いに独立した状態で行われる。したがって、測定終了段階での最大カウント値は、装置ごとの特有の状態を反映することになる。この解決手段を用いることにより、不揮発性半導体記憶装置ごとの書き込み・消去回数を正しく取得することができる。
【0022】
第3の解決手段として、本発明による不揮発性半導体記憶装置は、上記の第2の解決手段において、前記メモリセルアレイは、通常セクタと情報セクタとに分割されており、前記レジスタに保持された最大書き込み回数を前記情報セクタに格納した上で、次のパルス印加に際して、前記情報セクタに格納されている前記最大書き込み回数を読み出して書き込みパルスのループ回数最大値として設定するものである。
【0023】
この構成による作用は次のとおりである。最大書き込み回数として、メモリセルアレイの情報セクタに記憶されている履歴上の最大書き込み回数を読み出して利用するが、その最大書き込み回数は実測で得られた必要最小限の書き込み回数であって、それはあらかじめ製品仕様により決定されている最大書き込み回数よりは小さくなっている。したがって、書き込みのループ回数をさらに削減することができ、結果として、書き込み動作をより高速に行うことができる。
【0024】
そして、複数の不揮発性半導体記憶装置の同時測定時においては、それぞれの最大書き込み回数のうちの最も大きい最大書き込み回数をループ回数最大値として設定する。これにより、複数装置での必要最小限の書き込み回数で測定することができる。
【0025】
第4の解決手段として、本発明による不揮発性半導体記憶装置は、上記の第2の解決手段において、前記メモリセルアレイは、通常セクタと情報セクタとに分割されており、さらに、消去パルスの初期印加でリセットされ、最大消去回数相応時のメモリセルのアドレスを保持するアドレスレジスタを備え、最終アドレス後に、前記レジスタに保持された最大消去回数を前記情報セクタに格納し、前記アドレスレジスタが指示する前記最大消去回数相応時のアドレスを前記セクタに格納した上で、次の消去パルスの印加に際して、前記情報セクタに格納されている前記最大消去回数を読み出して消去パルス印加のループ回数最大値として設定するとともに、前記情報セクタに格納されている前記最大消去回数対応のアドレスを読み出してベリファイ判定の代表アドレスとして設定するものである。
【0026】
この構成による作用は次のとおりである。最大消去回数として、メモリセルアレイの情報セクタに記憶されている履歴上の最大消去回数を読み出して利用するが、その最大消去回数は実測で得られた必要最小限の消去回数であって、それはあらかじめ製品仕様により決定されている最大消去回数よりは小さくなっている。したがって、消去のループ回数をさらに削減することができ、結果として、消去動作をより高速に行うことができる。加えて、ベリファイ判定は、代表アドレスのメモリセルにおいて行うことにより、正確にして高速なベリファイ判定を行うことができる。
【0027】
そして、複数の不揮発性半導体記憶装置の同時測定時においては、それぞれの最大消去回数のうちの最も大きい最大消去回数をループ回数最大値として設定する。これにより、複数装置での必要最小限の消去回数で測定することができる。
【0028】
すなわち、消去動作を著しく簡略化することができるとともに、消去時間の短縮を図ることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる不揮発性半導体記憶装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0030】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。図1において、aは回路主部、20は制御回路、21はゲート、22はゲート制御回路である。回路主部aは従来技術の図8における回路と共通のものである。したがって、同一部分に同一符号を付すにとどめ、詳しい説明は省略する。制御回路20はゲート21とゲート制御回路22とからなっている。回路主部aにおけるコマンドデコーダ9に対して書き込みパルスP1を入力する経路に制御回路20のゲート21が挿入されている。ゲート制御回路22は書き込みパルスP1および書き込み完了判定部23からの書き込み完了信号P3を入力し、ゲート21の開閉を制御する。書き込み完了判定部23はアウトプットステータス8に相当するものである。
【0031】
書き込みパルスP1が入力されると、ゲート制御回路22がアクティブとなってゲート21を導通状態にセットし、書き込みパルスP1がゲート21を通って書き込みパルスP1aとなり、回路主部aのコマンドデコーダ9に与えられる。これにより、メモリセルアレイ1における現在アドレスのメモリセルに対する書き込みが行われ、次いで、書き込みベリファイが行われる。メモリセルに対する書き込みが成功しなければ、書き込み完了判定部23の状態は反転せず、したがって、ゲート制御回路22は同じ状態を保ち、ゲート21も導通状態を保つ。ゲート21が導通しているので、次の書き込みパルスP1がコマンドデコーダ9に与えられる。一方、メモリセルに対する書き込みが成功すると、書き込み完了判定部23の状態が反転し、書き込み完了信号P3によってゲート制御回路22が反転するため、ゲート21が非導通状態に切り換えられる。したがって、次の書き込みパルスP1が入力されてきても、コマンドデコーダ9には与えられず、現在アドレスのメモリセルに対するそれ以上の書き込み・書き込みベリファイ動作は行われない。
【0032】
図2は第1の不揮発性半導体記憶装置100と第2の不揮発性半導体記憶装置200を同時に測定する場合を示す。第1の不揮発性半導体記憶装置100と第2の不揮発性半導体記憶装置200との同一アドレスのメモリセルに対する書き込み・書き込みベリファイ動作を行っているとする。すなわち、同一アドレスに対して書き込みパルスP1を共通に与えるものとする。
【0033】
2つの記憶装置100,200のうち第1の不揮発性半導体記憶装置100が先に書き込み成功したとする。この場合、第1の不揮発性半導体記憶装置100においては、ゲート21が非導通に切り換えられたのに対して、第2の不揮発性半導体記憶装置200においては、まだ書き込み成功していないのでゲート21は導通状態を保ち、書き込みパルスP1が引き続きメモリセルに印加される。第2の不揮発性半導体記憶装置200において、上記のアドレスのメモリセルに対する書き込みが成功すると、その書き込み完了判定部23が反転し、ゲート制御回路22を介してゲート21が非導通状態に切り換えられる。
【0034】
1つのアドレスに対する書き込み・書き込みベリファイ動作の回数が//あらかじめ製品仕様により決定されている最大回数に達すると、次のアドレスに切り換えられる。これにより、両記憶装置100,200のゲート制御回路22,22はともにリセットされ、ゲート21,21はともに導通状態に復帰する。
【0035】
図3は上記の書き込み・書き込みベリファイ動作を制御するソフトウェアのフローチャートである。ステップS1において、メモリセルアレイ1における初期アドレスを設定し、ステップS2において、データラッチ6に書き込みデータを設定する。ステップS3において、書き込み回数の変数を初期化し、ステップS4において、書き込みパルスP1を発生する。次いで、ステップS5において、書き込み回数の変数をインクリメントし、ステップS6において、書き込み回数が最大書き込み回数に達したか否かを判断する。達していなければ、ステップS4に戻って同様の処理を繰り返すが、最大書き込み回数に達したときはステップS7に進んで、アドレスをインクリメントし、次のアドレスに進む。そして、ステップS8で最終アドレスに達したか否かを判断し、達していなければステップS2に戻るが、最終アドレスに達したときはステップS9に進む。ステップS9において、書き込みベリファイを実行し、その結果、書き込み成功しているときはステップS10に進んで、書き込み動作の正常終了の処理を行い、逆に書き込み成功していないときはステップS11に進んで、書き込み動作の異常終了の処理を実行する。
【0036】
上記において、ステップS2〜S9は、アドレス単位で最大回数まで書き込み・書き込みベリファイ動作を実施し、アドレスを最終アドレスまでインクリメントし、最後に書き込みベリファイを行うことを意味している。従来技術との差異は、書き込みベリファイを最終段階で行うことである。書き込み成功の成否にかかわらず、同一アドレスに対して最大回数まで書き込みパルスの送出を行う。ただし、メモリセルに印加するかは別である。書き込み成功するまではゲート21を導通状態に保つが、一度でも書き込み成功するとゲート21を非導通状態に切り換えて、書き込みパルスのメモリセルへの印加は停止する。
【0037】
両記憶装置100,200を共通のソフトウエアによって同時測定しても、書き込み成功した方の記録装置に対しては書き込みパルスP1の印加は停止し、未成功の記録装置に対してはそのまま書き込み・書き込みベリファイ動作を続行する。したがって、メモリセルに対する書き込みパルスの印加は必要最小限のものとなり、しかも、ソフトウェア、ハードウェアをともに簡素化することができる。
【0038】
消去・消去ベリファイ動作およびリバース・リバースベリファイ動作についても同様の動作・フローで制御することができる。
【0039】
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。図4において、24はカウンタ、25は比較回路、26は転送回路、27はレジスタ、28はバッファである。その他の構成については実施の形態1の場合の図1と同様であるので、同一部分に同一符号を付すにとどめ、説明を省略する。
【0040】
初期アドレスのメモリセルに対する書き込み・書き込みベリファイ動作が開始されると、カウンタ24およびレジスタ27がリセットされ、カウンタ24はゲート21を通った書き込みパルスP1aのカウントアップを開始する。カウンタ24によるカウント値は比較回路25および転送回路26に与えられる。比較回路25はカウンタ24からのカウント値とレジスタ27からの最大カウント値とを比較し、前者の方が大きいときに限り転送回路26に転送指令を与える。転送回路26は転送指令を受けると、カウンタ24からのカウント値をレジスタ27に転送する。したがって、レジスタ27には最終アドレスに至るまでの間において、カウンタ24でカウントされたゲート21を通った書き込みパルスP1aのカウント値の最大値が保持される。このレジスタ27による最大カウント値はバッファ28を介し出力ポート57から外部のCPUに送出される。
【0041】
カウンタ24は、書き込み完了判定部23からの書き込み完了信号P3によりカウントアップを停止する。すなわち、カウンタ24は、書き込み成功に達するまでの書き込み回数をカウントする。また、カウンタ24は、次アドレスの更新によりリセットされるが、レジスタ27はリセットされない。したがって、測定終了までレジスタ27には最大カウント値が保持される。測定終了後にレジスタ27の最大カウント値を読み出すことにより、その不揮発性半導体記憶装置の最大書き込み回数を確認することができる。
【0042】
消去・消去ベリファイ動作およびリバース・リバースベリファイ動作についても同様の動作となる。
【0043】
(実施の形態3)
図5は本発明の実施の形態3における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。図5において、29はアドレスレジスタである。また、回路主部aにおけるメモリセルアレイ1が論理上複数の領域に分割され、通常セクタ1aと情報セクタ1bとになっている。通常セクタ1aは複数あり、情報セクタ1bは少なくとも1つ必要である。アドレスレジスタ29の入力側にアドレス信号が入力され、出力側にデータ入出力バッファ7が接続され、アドレスレジスタ29に対する制御信号が比較回路25から出力されている。その他は図4と同じ構成である。
【0044】
実施の形態2で説明したように、書き込み動作を行うときには、最大カウント値はレジスタ27に保持される。本実施の形態においては、最初の書き込み終了時に、レジスタ27からバッファ28を介して出力された最大カウント値をCPUがメモリセルアレイ1の情報セクタ1bに書き込む。その動作は次のように行われる。
【0045】
アドレスレジスタ29はゲート21を通った書き込みパルスP1aの1つ目でクリアされ、比較回路25からの転送指令に同期して、そのときのアドレス信号を保持する。CPUは、全アドレスへの書き込み・書き込みベリファイ終了時に、データ入出力バッファ7を制御して、情報セクタ1bにレジスタ27からの最大カウント値を書き込む。これにより、最大カウント値を情報セクタ1bにおいて不揮発的に記憶することができる。また、電源投入後であれば、いつでも情報セクタ1bから最大カウント値を読み出して利用することができる。
【0046】
図6は実施の形態3の不揮発性半導体記憶装置の書き込みの動作を示すフローチャートである。ステップS21において、メモリセルアレイ1の情報セクタ1bに記憶されている最大書き込み回数を読み出し、変数wmaxに代入する。ステップS22において、メモリセルアレイ1における初期アドレスを設定し、ステップS23において、データラッチ6に書き込みデータを設定する。ステップS24において、書き込み回数の変数を初期化し、ステップS25において、書き込みパルスP1を発生する。次いで、ステップS26において、書き込み回数の変数をインクリメントし、ステップS27において、書き込み回数がステップS21で設定した最大書き込み回数wmaxに達したか否かを判断する。達していなければ、ステップS25に戻って同様の処理を繰り返すが、最大書き込み回数に達したときはステップS28に進んで、アドレスをインクリメントし、次のアドレスに進む。そして、ステップS29で最終アドレスに達したか否かを判断し、達していなければステップS23に戻るが、最終アドレスに達したときはステップS30に進む。ステップS30において、書き込みベリファイを実行し、その結果、書き込み成功しているときはステップS31に進んで、書き込み動作の正常終了の処理を行い、逆に書き込み成功していないときはステップS32に進んで、書き込み動作の異常終了の処理を実行する。
【0047】
この制御方式によれば、ステップS27で用いる最大書き込み回数として、メモリセルアレイ1の情報セクタ1bに記憶されている履歴上の最大書き込み回数を読み出して利用するが、その最大書き込み回数は実測で得られた必要最小限の書き込み回数であって、それはあらかじめ製品仕様により決定されている最大書き込み回数よりは小さくなっている。したがって、ステップS25〜S27のループ回数を実施の形態1の場合よりも削減することができ、結果として、書き込み動作をより高速に行うことができる。
【0048】
そして、複数の不揮発性半導体記憶装置の同時測定時においては、それぞれの最大書き込み回数のうちの最も大きい最大書き込み回数をループ回数最大値として設定する。これにより、複数装置での必要最小限の書き込み回数で測定することができる。
【0049】
本実施の形態における方式は、リバース動作・リバースベリファイ動作にも利用できる。消去動作を行うときには、前述したように不揮発性半導体記憶装置の最大消去回数はレジスタ27に記憶されており、また、最大消去回数を必要とするアドレス値は、アドレスレジスタ29に記憶されている。
【0050】
具体的には、アドレスレジスタ29はゲート21を通った消去パルスP1aの1つ目でクリアされ、比較回路25からの転送指令に同期して、そのときのアドレス信号を保持する。CPUは、全アドレスへの消去・消去ベリファイ終了時に、アドレスレジスタ29およびデータ入出力バッファ7を制御して、アドレスレジスタ29が示すアドレスを情報セクタ1bに書き込む。また、レジスタ27からの最大カウント値も書き込む。これにより、最大消去回数および最大消去回数に対応したアドレスを情報セクタ1bにおいて不揮発的に記憶することができる。また、電源投入後であれば、いつでも情報セクタ1bから最大消去回数および対応するアドレスを読み出して利用することができる。
【0051】
図7は実施の形態3の不揮発性半導体記憶装置の消去の動作を示すフローチャートである。ステップS41において、メモリセルアレイ1の情報セクタ1bに記憶されている最大消去回数を読み出し、変数emaxに代入する。ステップS42において、メモリセルアレイ1における消去アドレスの読み出しと設定とを行い、ステップS43において、消去回数の変数を初期化し、ステップS44において、消去パルスを発生する。次いで、ステップS45において、消去回数の変数をインクリメントし、ステップS46において、消去回数がステップS41で設定した最大消去回数emaxに達したか否かを判断する。達していなければ、ステップS44に戻って同様の処理を繰り返すが、最大消去回数に達したときはステップS47に進んで、消去ベリファイを実行し、その結果、消去成功しているときはステップS48に進んで、消去動作の正常終了の処理を行い、逆に消去成功していないときはステップS49に進んで、消去動作の異常終了の処理を実行する。
【0052】
この制御方式によれば、消去動作を著しく簡略化することができるとともに、消去時間の短縮を図ることができる。
【0053】
そして、複数の不揮発性半導体記憶装置の同時測定時においては、それぞれの消去回数のうち最も大きい消去回数値を代表値として用いることにより、前述と同様の効果が期待できる。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の不揮発性半導体記憶装置を共通のソフトウエアによって同時測定しても、ベリファイ成功した方の記録装置に対してはパルスの印加は停止し、未成功の記録装置に対してはそのままベリファイ動作を続行することにより、相対的に早くベリファイ成功する方の不揮発性半導体記憶装置に対してパルス印加回数の制御を行う必要はなく、同時測定の複数の不揮発性半導体記憶装置それぞれに対して最適なパルス印加を行え、同時測定に関するハードウェア・ソフトウェア構成を大幅に簡略化することが可能となる。
【0055】
また、書き込み回数や消去回数について、不揮発性半導体記憶装置ごとに異なる特性値を容易に取得でき、ロット傾向の把握や歩留り解析に役立つ。
【0056】
さらに、不揮発性半導体記憶装置ごとに異なる書き込み・消去回数を個別に最適化した状態で書き込み・消去等を実施できるため、書き換え時間の大幅な短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1において2つの不揮発性半導体記憶装置を同時に測定する場合を示す概略構成図
【図3】本発明の実施の形態1における不揮発性半導体記憶装置の書き込み・書き込みベリファイ動作を示すフローチャート
【図4】本発明の実施の形態2における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図
【図5】本発明の実施の形態3における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態3における不揮発性半導体記憶装置の書き込み・書き込みベリファイ動作を示すフローチャート
【図7】本発明の実施の形態3における不揮発性半導体記憶装置の消去・消去ベリファイ動作を示すフローチャート
【図8】従来技術における不揮発性半導体記憶装置の構成を示すブロック図
【図9】従来技術の不揮発性半導体記憶装置の書き込み・書き込みベリファイ動作を示すフローチャート
【符号の説明】
1 メモリセルアレイ
1a 通常セクタ
1b 情報セクタ
2 行デコーダ
3 列デコーダ
4 Yゲート
5 センスアンプ
6 データラッチ
7 データ入出力バッファ
8 アウトプットステータス
9 コマンドデコーダ
10 ソースセレクタ
11 アドレスデコーダ
12 昇圧生成器
20 制御回路
21 ゲート
22 ゲート制御回路
23 書き込み完了判定部
24 カウンタ
25 比較回路
26 転送回路
27 レジスタ
28 バッファ
29 アドレスレジスタ
51 入出力ポート
52 ベリファイ出力ポート
53 アドレス入力ポート
54 書き込みパルス入力ポート
55 リセットポート
56 モード設定ポート
57 出力ポート
100 第1の不揮発性半導体記憶装置
200 第2の不揮発性半導体記憶装置
a 回路主部
P1 書き込みパルス
P1a ゲートを通った書き込みパルス
P2 書き込み完了信号
P3 書き込み完了判定部からの書き込み完了信号
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a memory cell structure including a floating gate and a control gate, and capable of changing a threshold voltage of a memory cell according to an amount of charge stored in the floating gate.
[0002]
[Prior art]
A memory cell in a non-volatile semiconductor memory device includes a floating gate that stores charge on a semiconductor substrate via a first insulating film, a control gate disposed on the floating gate via a second insulating film, and a floating gate. It has source / drain regions formed on the semiconductor substrate on both sides of the gate, and can be electrically written / erased. In a nonvolatile semiconductor memory device in which such memory cells are arranged in a matrix, at the time of each operation of changing the threshold voltage of a memory cell such as writing and erasing, the writing and erasing operations are performed for a reference time (number of times). After the execution, the verify determination means detects whether the threshold voltage of the memory cell has reached a preset threshold voltage. If the threshold voltage has not been reached, the write / erase operation is executed again and the verify determination means The write / erase operation is completed by executing a series of operations of detecting a predetermined number of times.
[0003]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the related art. The memory cell array 1 is configured by arranging memory cells each having a control gate and a floating gate in a matrix. The control gate of the memory cell is connected to a word line in the row direction, and is selected by the row decoder 2. The drain of the memory cell is connected to a bit line, and is connected to a Y gate 4 that performs a switching operation according to a selection signal of the column decoder 3. The Y gate 4 is connected to a data input / output buffer 7 via a sense amplifier 5 or a data latch 6 according to a selection signal, and further connected to an input / output port 51. When the sense amplifier 5 driven by the command decoder 9 is driven, the output of the sense amplifier 5 is stored in the output status 8 via the data input / output buffer 7 and output to the verify output port 52. The source of the memory cell is connected to the source line, and the source line is selected by the source selector 10. The row decoder 2, the column decoder 3, and the source selector 10 are controlled by an address decoder 11 that decodes an address signal input from an address input port 53. The power supply Vdd is connected to the boost generator 12, and the high voltage generated by the boost generator 12 is applied to the source line of the memory cell via the source selector 10 and to the word line of the memory cell via the row decoder 2. Supplied to The signals of the write pulse input port 54, the reset port 55, and the mode setting port 56 are transmitted to the command decoder 9, and the main internal control signal is generated by the command decoder 9.
[0004]
At the time of a write operation, data provided from the input / output port 51 to the data input / output buffer 7 is temporarily stored in the data latch 6, and further selects a bit line of a memory cell to be written via the Y gate 4. The word line and the source line of the memory cell to be written are selected by the row decoder 2 and the source selector 10, respectively, and the electron is applied to the floating gate of the memory cell for the time during which the write pulse P1 from the write pulse input port 54 becomes active. Is injected to perform a write operation.
[0005]
The completion of the write operation is determined by a write verify operation after the write operation. In this case, the cell current of the memory cell selected by the row decoder 2 and the source selector 10 flows through the bit line, and is determined by the sense amplifier 5 via the Y gate 4. The determination result is transmitted to the input / output port 51 via the data input / output buffer 7 and is compared with the stored value of the data latch 6 by the output status 8. If the results match, the write is completed. The signal P2 becomes "1", and the writing is completed. If the results do not match, the write completion signal P2 remains "0", and the write is not completed. If the writing has not been completed, the writing operation is performed again.
[0006]
The write operation and the write verify operation are repeated a predetermined number of times. If the write operation is not completed even after the maximum number of write operations, it is determined that the write operation is not possible.
[0007]
Generally, the erase operation is performed by applying an electric field for emitting electrons from the floating gate of the memory cell selected by the source selector 10 and the row decoder 2, and the end of the erase operation is determined by the erase verify. It is performed by operation. The erase verify operation is similar to the write verify operation except that the voltage applied to the word line, the load circuit connected to the sense amplifier 5, and the data in the data latch 6 are initialized to "1". different. The relationship between the erase operation and the erase verify operation is the same as the relationship between the write operation and the write verify operation described above.
[0008]
In the case of erasing a memory cell, there is a case where the threshold voltage of the memory cell becomes negative at the completion of erasing due to manufacturing conditions. When such a memory cell exists, the current of the memory cell always flows through the bit line in a read operation or the like. Therefore, the current of the memory cell in the “0” data state existing on the same bit line is sensed. It cannot be distinguished by the amplifier 5 and causes an error in data reading. Therefore, a reverse operation of performing weak writing and shifting the threshold voltage of the memory cell from a negative state to a positive state is required. The reverse operation is performed only on memory cells having a negative threshold value, so that the potential of the word line and the bit line is set lower than that in the write operation. In this case, since a constant potential is applied to all the memory cells connected to the selected word line and bit line, the threshold voltage of the memory cell may slightly change. Therefore, the reverse operation is performed for the minimum necessary time. The determination of the completion of the reverse operation is performed by a reverse verify operation similar to the write verify operation. However, the voltage applied to the word line, the load circuit connected to the sense amplifier 5, and the data in the data latch 6 are initialized to "0".
[0009]
FIG. 9 is a flowchart showing an operation at the time of writing in the conventional nonvolatile semiconductor memory device. In FIG. 9, the determination as to whether or not the writing has been completed is performed in the verification. The sum of the write pulse widths required until the writing is actually completed is greatly affected by the manufacturing conditions when manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device, and differs for each memory cell. Further, when writing is performed with the minimum pulse width or more, the threshold value of the memory cell is changed more than necessary. As a result, adverse effects on memory retention, such as an increase in the internal electric field beyond a specified level, occur. Therefore, in the prior art, conditional branch processing in verification has been realized using hardware and software outside the apparatus.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-10-125092 (pages 4 to 5, FIG. 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As a first problem, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, the write / erase time for completing the verification differs for each nonvolatile semiconductor memory device for the above-described reason, but when two or more nonvolatile semiconductor memory devices are measured simultaneously. However, there is a problem that the hardware / software configuration outside the device becomes complicated. Therefore, it is a first object of the present invention to easily realize a write / erase operation for simultaneous measurement of a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices by a circuit configuration inside the device.
[0012]
As a second problem, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, there is a problem that the number of times of writing / erasing cannot be determined for each device due to a difference in manufacturing conditions. Accordingly, a second object of the present invention is to realize acquisition of the number of times of writing / erasing for each nonvolatile semiconductor memory device even in simultaneous measurement of a plurality of devices.
[0013]
The third problem is that, despite the fact that the number of times of writing / erasing differs for each device, writing / erasing is performed at the maximum number of times determined by the product specifications. There is a problem that the writing / erasing time is longer than the writing / erasing time determined by the characteristics. Accordingly, a third object of the present invention is to shorten the write / erase time.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention takes the following measures.
[0015]
As a first solution, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention applies a pulse to each memory cell of a memory cell array, performs a verify determination based on detection of a current flowing through the memory cell, A non-volatile semiconductor memory device that outputs a completion signal, wherein the gate is inserted into an input path of the pulse to the memory cell array, the gate is turned on at an initial stage of pulse application, and the gate is controlled based on the completion signal. And a gate control circuit that closes the gate. Here, the pulse may be a write pulse or an erase pulse.
[0016]
The operation of this configuration is as follows. The gate control circuit conducts verification at the beginning of the pulse application by applying a pulse for writing or erasing to the memory cell by conducting the gate. If it is determined that the writing or erasing has been completed even once, a completion signal is output, and the gate control circuit closes the gate according to the completion signal. Therefore, even after that, even if a pulse is generated, it is not transmitted to the memory cell. At the beginning of writing or erasing the next address, the gate is turned on again to start the writing or erasing operation.
[0017]
The gate and the gate control circuit described above are provided inside the nonvolatile semiconductor memory device, and are commonly used when two or more nonvolatile semiconductor memory devices having different write / erase times at which verification is completed are simultaneously measured. Even if the simultaneous measurement is performed by the software described above, the application of the pulse is stopped to the recording device that has been successfully verified, and the verification operation is continued as it is for the recording device that has not been successfully verified. Therefore, the actual number of times of pulse application to the memory cell is minimized, and both software and hardware can be simplified. The same applies to the reverse / reverse verify operation.
[0018]
As a second solution, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is the nonvolatile semiconductor memory device according to the first solution, further comprising: counting a pulse passing through the gate; resetting the counter by the completion signal; It is provided with a register that is reset by the initial application and holds the maximum count value of the counter, and an output unit that outputs the maximum count value held in the register to the outside.
[0019]
The operation of this configuration is as follows. The pulse passing through the gate is a pulse for performing an effective operation on the memory cell. The valid pulse passing through the gate is counted by a counter, and the maximum count value is held in a register. The counter is reset in address units, but the register holds the maximum count value.
[0020]
The maximum count value is as follows. Each one of the memory cells has the number of pulses until the verification is successful. In the process of updating the address and applying pulses to successive memory cells, the number of pulses until the verification succeeds in each memory cell becomes n 1 , N 2 , N 3 When it changes like…, n 1 , N 2 , N 3 ... is held in the register. Therefore, even after reaching the last address of the memory cell array, the register holds the maximum count value. This maximum count value can be taken out. The maximum count value at the end of the measurement is usually smaller than the maximum number determined by the product specifications.
[0021]
When simultaneously measuring a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices, the counting operation and the maximum count value holding operation are performed independently of each other by a plurality of devices. Therefore, the maximum count value at the end of measurement reflects a state unique to each device. By using this solution, the number of times of writing / erasing for each nonvolatile semiconductor memory device can be correctly obtained.
[0022]
As a third solution, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, in the second solution, the memory cell array is divided into a normal sector and an information sector, and After the number of times of writing is stored in the information sector, when the next pulse is applied, the maximum number of times of writing stored in the information sector is read out and set as the maximum value of the number of loops of the write pulse.
[0023]
The operation of this configuration is as follows. As the maximum number of times of writing, the maximum number of times of writing in the history stored in the information sector of the memory cell array is read and used. The maximum number of times of writing is the minimum number of times of writing obtained by actual measurement, which is It is smaller than the maximum number of times of writing determined by the product specification. Therefore, the number of write loops can be further reduced, and as a result, the write operation can be performed at higher speed.
[0024]
Then, at the time of simultaneous measurement of a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices, the largest maximum number of times of each of the maximum number of times of writing is set as the maximum number of times of loop. As a result, measurement can be performed with a minimum number of necessary writing times in a plurality of devices.
[0025]
As a fourth solution, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, in the above second solution, the memory cell array is divided into a normal sector and an information sector. An address register that holds the address of the memory cell corresponding to the maximum number of erases, stores the maximum number of erases held in the register in the information sector after the final address, and the address register indicates After the address corresponding to the maximum number of erasures is stored in the sector, when the next erasure pulse is applied, the maximum number of erasures stored in the information sector is read out and set as the maximum number of erasure pulse application loops. At the same time, the address corresponding to the maximum number of erasures stored in the information sector is read out and verified. It is set as the representative address Lee determination.
[0026]
The operation of this configuration is as follows. As the maximum number of erasures, the maximum number of erasures in the history stored in the information sector of the memory cell array is read and used. The maximum number of erasures is the minimum number of erasures required by actual measurement. It is smaller than the maximum number of erasures determined by the product specifications. Therefore, the number of erase loops can be further reduced, and as a result, the erase operation can be performed at higher speed. In addition, by performing the verify determination on the memory cell at the representative address, accurate and high-speed verify determination can be performed.
[0027]
Then, at the time of simultaneous measurement of a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices, the largest maximum number of erasures among the maximum number of erasures is set as the maximum number of loop times. As a result, measurement can be performed with a minimum number of necessary erasures in a plurality of devices.
[0028]
That is, the erasing operation can be significantly simplified, and the erasing time can be shortened.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a is a circuit main part, 20 is a control circuit, 21 is a gate, and 22 is a gate control circuit. The circuit main part a is common to the circuit in FIG. 8 of the prior art. Therefore, the same reference numerals are given to the same portions, and the detailed description is omitted. The control circuit 20 includes a gate 21 and a gate control circuit 22. The gate 21 of the control circuit 20 is inserted in the path for inputting the write pulse P1 to the command decoder 9 in the circuit main part a. The gate control circuit 22 receives the write pulse P1 and the write completion signal P3 from the write completion determination unit 23, and controls opening and closing of the gate 21. The write completion determining section 23 corresponds to the output status 8.
[0031]
When the write pulse P1 is input, the gate control circuit 22 becomes active and sets the gate 21 to the conductive state. The write pulse P1 becomes the write pulse P1a through the gate 21, and is transmitted to the command decoder 9 of the circuit main part a. Given. As a result, writing to the memory cell at the current address in the memory cell array 1 is performed, and then write verification is performed. If the writing to the memory cell is not successful, the state of the write completion determination unit 23 is not inverted, so that the gate control circuit 22 keeps the same state and the gate 21 keeps the conduction state. Since the gate 21 is conducting, the next write pulse P1 is given to the command decoder 9. On the other hand, when the writing to the memory cell is successful, the state of the write completion determination unit 23 is inverted, and the gate control circuit 22 is inverted by the write completion signal P3, so that the gate 21 is switched to the non-conductive state. Therefore, even if the next write pulse P1 is input, it is not supplied to the command decoder 9, and no further write / write verify operation is performed on the memory cell at the current address.
[0032]
FIG. 2 shows a case where the first nonvolatile semiconductor memory device 100 and the second nonvolatile semiconductor memory device 200 are measured at the same time. It is assumed that the first nonvolatile semiconductor memory device 100 and the second nonvolatile semiconductor memory device 200 are performing write / write verify operations on memory cells at the same address. That is, the write pulse P1 is commonly applied to the same address.
[0033]
It is assumed that the first non-volatile semiconductor storage device 100 of the two storage devices 100 and 200 has succeeded in writing first. In this case, in the first non-volatile semiconductor storage device 100, the gate 21 is switched to non-conduction, whereas in the second non-volatile semiconductor storage device 200, the writing has not been successful yet. Keeps the conductive state, and the write pulse P1 is continuously applied to the memory cell. In the second nonvolatile semiconductor memory device 200, when the writing of the above-mentioned address to the memory cell is successful, the write completion determining section 23 is inverted, and the gate 21 is switched to the non-conductive state via the gate control circuit 22.
[0034]
When the number of write / write verify operations for one address reaches the maximum number determined in advance by the product specification, switching to the next address is performed. As a result, the gate control circuits 22, 22 of both storage devices 100, 200 are both reset, and the gates 21, 21 both return to the conductive state.
[0035]
FIG. 3 is a flowchart of software for controlling the write / write verify operation. In step S1, an initial address in the memory cell array 1 is set, and in step S2, write data is set in the data latch 6. In step S3, a variable of the number of times of writing is initialized, and in step S4, a writing pulse P1 is generated. Next, in step S5, the variable of the number of times of writing is incremented, and in step S6, it is determined whether or not the number of times of writing has reached the maximum number of times of writing. If the number has not reached, the process returns to step S4 to repeat the same processing. However, when the maximum number of times of writing has been reached, the process proceeds to step S7, the address is incremented, and the process proceeds to the next address. Then, in step S8, it is determined whether or not the final address has been reached. If not, the process returns to step S2, but if the final address has been reached, the process proceeds to step S9. In step S9, a write verify is executed. As a result, when the writing is successful, the process proceeds to step S10, and the process of the normal end of the writing operation is performed. On the other hand, when the writing is not successful, the process proceeds to step S11. Then, a process of abnormal termination of the write operation is executed.
[0036]
In the above description, steps S2 to S9 mean that the write / write verify operation is performed up to the maximum number of times for each address, the address is incremented to the last address, and the write verify is performed last. The difference from the prior art is that the write verification is performed at the final stage. Regardless of the success or failure of the writing, the writing pulse is transmitted to the same address up to the maximum number of times. However, whether the voltage is applied to the memory cell is different. The gate 21 is kept conductive until the writing is successful, but once the writing is successful, the gate 21 is switched to the non-conductive state, and the application of the write pulse to the memory cell is stopped.
[0037]
Even if the two storage devices 100 and 200 are measured simultaneously by common software, the application of the write pulse P1 is stopped to the recording device that has succeeded in writing, and the write / write operation is directly performed on the unsuccessful recording device. The write verify operation is continued. Therefore, the application of the write pulse to the memory cell is minimized, and the software and hardware can both be simplified.
[0038]
The erase / erase verify operation and the reverse / reverse verify operation can be controlled by the same operation and flow.
[0039]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, 24 is a counter, 25 is a comparison circuit, 26 is a transfer circuit, 27 is a register, and 28 is a buffer. Other configurations are the same as those in FIG. 1 in the first embodiment, and therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0040]
When the write / write verify operation for the memory cell at the initial address is started, the counter 24 and the register 27 are reset, and the counter 24 starts counting up the write pulse P1a passing through the gate 21. The count value of the counter 24 is given to the comparison circuit 25 and the transfer circuit 26. The comparison circuit 25 compares the count value from the counter 24 with the maximum count value from the register 27, and gives a transfer command to the transfer circuit 26 only when the former is larger. Upon receiving the transfer command, the transfer circuit 26 transfers the count value from the counter 24 to the register 27. Therefore, the register 27 holds the maximum value of the count value of the write pulse P1a passing through the gate 21 counted by the counter 24 until reaching the final address. The maximum count value of the register 27 is sent from the output port 57 to the external CPU via the buffer 28.
[0041]
The counter 24 stops counting up according to the write completion signal P3 from the write completion determination unit 23. That is, the counter 24 counts the number of times of writing until the writing is successfully completed. The counter 24 is reset by updating the next address, but the register 27 is not reset. Therefore, the register 27 holds the maximum count value until the measurement is completed. By reading the maximum count value of the register 27 after the measurement is completed, the maximum number of times of writing in the nonvolatile semiconductor memory device can be confirmed.
[0042]
The same applies to the erase / erase verify operation and the reverse / reverse verify operation.
[0043]
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 29 denotes an address register. Further, the memory cell array 1 in the circuit main part a is logically divided into a plurality of areas, and is usually a sector 1a and an information sector 1b. Usually, there are a plurality of sectors 1a, and at least one information sector 1b is required. An address signal is input to the input side of the address register 29, the data input / output buffer 7 is connected to the output side, and a control signal for the address register 29 is output from the comparison circuit 25. Other configurations are the same as those in FIG.
[0044]
As described in the second embodiment, when performing the write operation, the maximum count value is held in the register 27. In the present embodiment, at the end of the first writing, the CPU writes the maximum count value output from the register 27 via the buffer 28 to the information sector 1b of the memory cell array 1. The operation is performed as follows.
[0045]
The address register 29 is cleared by the first write pulse P1a passing through the gate 21, and holds the address signal at that time in synchronization with a transfer command from the comparison circuit 25. The CPU controls the data input / output buffer 7 to write the maximum count value from the register 27 to the information sector 1b at the end of write / write verify to all addresses. Thus, the maximum count value can be stored in the information sector 1b in a nonvolatile manner. Further, the maximum count value can be read from the information sector 1b and used at any time after the power is turned on.
[0046]
FIG. 6 is a flowchart showing a write operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. In step S21, the maximum number of times of writing stored in the information sector 1b of the memory cell array 1 is read, and the variable w max Substitute for In step S22, an initial address in the memory cell array 1 is set, and in step S23, write data is set in the data latch 6. In step S24, a variable of the number of times of writing is initialized, and in step S25, a writing pulse P1 is generated. Next, in step S26, the variable of the number of writes is incremented, and in step S27, the number of writes is equal to the maximum number of writes w set in step S21. max It is determined whether or not has been reached. If the number has not reached, the process returns to step S25 to repeat the same processing. However, if the maximum number of times of writing has been reached, the process proceeds to step S28, the address is incremented, and the process proceeds to the next address. Then, it is determined in step S29 whether or not the last address has been reached. If not, the process returns to step S23, but if the last address has been reached, the process proceeds to step S30. In step S30, a write verify operation is performed. As a result, when the writing is successful, the process proceeds to step S31, and the process of the normal end of the writing operation is performed. When the writing is not successful, the process proceeds to step S32. Then, a process of abnormal termination of the write operation is executed.
[0047]
According to this control method, the maximum number of writes in the history stored in the information sector 1b of the memory cell array 1 is read and used as the maximum number of writes used in step S27, and the maximum number of writes is obtained by actual measurement. Is the minimum required number of times of writing, which is smaller than the maximum number of times of writing determined in advance by product specifications. Therefore, the number of loops in steps S25 to S27 can be reduced as compared with the first embodiment, and as a result, the write operation can be performed at higher speed.
[0048]
Then, at the time of simultaneous measurement of a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices, the largest maximum number of times of each of the maximum number of times of writing is set as the maximum number of times of loop. As a result, measurement can be performed with a minimum number of necessary writing times in a plurality of devices.
[0049]
The method according to the present embodiment can be used for a reverse operation and a reverse verify operation. When the erasing operation is performed, the maximum number of erasures of the nonvolatile semiconductor memory device is stored in the register 27 as described above, and the address value requiring the maximum number of erasures is stored in the address register 29.
[0050]
Specifically, the address register 29 is cleared by the first erase pulse P1a passing through the gate 21, and holds the address signal at that time in synchronization with a transfer command from the comparison circuit 25. The CPU controls the address register 29 and the data input / output buffer 7 to write the address indicated by the address register 29 into the information sector 1b at the end of erasure / erase verification for all addresses. Also, the maximum count value from the register 27 is written. As a result, the maximum erase count and the address corresponding to the maximum erase count can be stored in the information sector 1b in a nonvolatile manner. Also, after power-on, the maximum number of times of erasure and the corresponding address can be read from the information sector 1b and used at any time.
[0051]
FIG. 7 is a flowchart showing an erasing operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. In step S41, the maximum number of erasures stored in the information sector 1b of the memory cell array 1 is read, and a variable e max Substitute for In step S42, reading and setting of an erase address in the memory cell array 1 are performed. In step S43, a variable of the number of erases is initialized, and in step S44, an erase pulse is generated. Next, in step S45, the variable of the number of times of erasing is incremented. In step S46, the number of times of erasing is equal to the maximum number of times of erasing e set in step S41. max It is determined whether or not has been reached. If the number has not reached, the process returns to step S44 to repeat the same processing. However, if the maximum number of erasures has been reached, the process proceeds to step S47 to execute erasure verification. Then, the process of terminating the erase operation normally is performed. If the erase operation has not been successful, the process proceeds to step S49 to execute the process of terminating the erase operation abnormally.
[0052]
According to this control method, the erasing operation can be significantly simplified, and the erasing time can be shortened.
[0053]
At the time of simultaneous measurement of a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices, the same effect as described above can be expected by using the largest erase count value among the respective erase counts as a representative value.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when a plurality of nonvolatile semiconductor memory devices are simultaneously measured by common software, the application of the pulse is stopped to the recording device that has been successfully verified, and the pulse application is stopped for the recording device that has not been successfully verified. In other words, by continuing the verify operation as it is, there is no need to control the number of times of pulse application to the nonvolatile semiconductor memory device that succeeds in verifying relatively quickly. Optimum pulse application can be performed, and the hardware and software configuration for simultaneous measurement can be greatly simplified.
[0055]
In addition, it is possible to easily obtain different characteristic values for the number of times of writing and the number of times of erasing for each nonvolatile semiconductor memory device, which is useful for grasping a lot tendency and analyzing a yield.
[0056]
Further, since writing / erasing can be performed in a state where the number of times of writing / erasing different for each nonvolatile semiconductor memory device is individually optimized, rewriting time can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a case where two non-volatile semiconductor storage devices are simultaneously measured in the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a flowchart showing a write / write verify operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a write / write verify operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a flowchart illustrating an erase / erase verify operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the related art.
FIG. 9 is a flowchart showing a write / write verify operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device;
[Explanation of symbols]
1 Memory cell array
1a Normal sector
1b Information sector
2 row decoder
3 column decoder
4 Y gate
5 sense amplifier
6 Data latch
7 Data input / output buffer
8 Output status
9 Command decoder
10. Source selector
11 Address decoder
12 Boost generator
20 control circuit
21 Gate
22 Gate control circuit
23 Write Completion Judgment Unit
24 counter
25 Comparison circuit
26 transfer circuit
27 registers
28 buffers
29 Address Register
51 I / O ports
52 Verify output port
53 Address input port
54 Write pulse input port
55 Reset port
56 Mode setting port
57 output port
100 First nonvolatile semiconductor memory device
200 Second nonvolatile semiconductor memory device
a Circuit main part
P1 write pulse
P1a Write pulse through gate
P2 write completion signal
P3 Write completion signal from write completion determination unit

Claims (4)

メモリセルアレイの各メモリセルに対してパルスを印加し、前記メモリセルに流れる電流の検出に基づいてベリファイ判定を行い、ベリファイ成功時に完了信号を出力する不揮発性半導体記憶装置であって、前記メモリセルアレイに対する前記パルスの入力経路に介挿されたゲートと、前記ゲートをパルス印加初期には導通させかつ前記完了信号に基づいて前記ゲートを閉じるゲート制御回路とを備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A non-volatile semiconductor memory device that applies a pulse to each memory cell of a memory cell array, performs a verify determination based on detection of a current flowing through the memory cell, and outputs a completion signal when the verification is successful; And a gate control circuit that conducts the gate at an initial stage of pulse application and closes the gate based on the completion signal. Semiconductor storage device. さらに、前記ゲートを通ったパルスをカウントし、前記完了信号によってリセットされるカウンタと、
前記パルスの初期印加でリセットされ、前記カウンタによるカウント値の最大値を保持するレジスタと、
前記レジスタに保持されている最大カウント値を外部に出力する出力手段とを備える請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A counter that counts pulses passing through the gate and is reset by the completion signal;
A register that is reset by the initial application of the pulse and holds a maximum value of the count value of the counter;
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: an output unit that outputs a maximum count value held in said register to outside.
前記メモリセルアレイは、通常セクタと情報セクタとに分割されており、
前記レジスタに保持された最大書き込み回数を前記情報セクタに格納した上で、次のパルス印加に際して、前記情報セクタに格納されている前記最大書き込み回数を読み出して書き込みパルスのループ回数最大値として設定することを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The memory cell array is divided into normal sectors and information sectors,
After the maximum number of write times stored in the register is stored in the information sector, at the time of the next pulse application, the maximum number of write times stored in the information sector is read out and set as the maximum number of write pulse loop times. 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein:
前記メモリセルアレイは、通常セクタと情報セクタとに分割されており、
さらに、消去パルスの初期印加でリセットされ、最大消去回数相応時のメモリセルのアドレスを保持するアドレスレジスタを備え、
最終アドレス後に、前記レジスタに保持された最大消去回数を前記情報セクタに格納し、前記アドレスレジスタが指示する前記最大消去回数相応時のアドレスを前記セクタに格納した上で、次の消去パルスの印加に際して、前記情報セクタに格納されている前記最大消去回数を読み出して消去パルス印加のループ回数最大値として設定するとともに、前記情報セクタに格納されている前記最大消去回数対応のアドレスを読み出してベリファイ判定の代表アドレスとして設定することを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The memory cell array is divided into normal sectors and information sectors,
Furthermore, an address register that is reset by the initial application of the erase pulse and holds the address of the memory cell corresponding to the maximum erase count is provided.
After the last address, the maximum number of erasures held in the register is stored in the information sector, the address corresponding to the maximum number of erasures indicated by the address register is stored in the sector, and then the next erase pulse is applied. At this time, the maximum number of erases stored in the information sector is read and set as the maximum value of the number of loops of erase pulse application, and an address corresponding to the maximum number of erases stored in the information sector is read to perform a verify judgment. 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the non-volatile semiconductor memory device is set as a representative address.
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