JP2006313644A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体メモリに係り、特に電気的消去・再書込み可能な半導体メモリ(EEPROM)に関するもので、例えばNOR型フラッシュメモリに使用されるものである。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory, and more particularly to an electrically erasable / rewritable semiconductor memory (EEPROM), for example, used for a NOR flash memory.
浮遊ゲートおよび制御ゲートの積層ゲート構造を有し、浮遊ゲートに蓄積される電子の数を変えることによって"0" データ、"1" データを不揮発的に記憶するメモリセルのアレイを有するEEPROMの一例として、一括消去可能なNOR型フラッシュメモリがある。 An example of an EEPROM having a stacked gate structure of a floating gate and a control gate, and having an array of memory cells for storing “0” data and “1” data in a nonvolatile manner by changing the number of electrons accumulated in the floating gate There is a NOR flash memory that can be erased in a batch.
図24(a)乃至(c)は、NOR型フラッシュメモリのメモリセル単体の一例について平面パターンおよび断面構造を概略的に示しており、図24(a)は平面パターン図、図24(b)は同図(a)中のB-B'線に沿う断面図、図24(c)は同図(a)中のC-C'線に沿う断面図である。 24A to 24C schematically show a plane pattern and a cross-sectional structure of an example of a single memory cell of the NOR type flash memory. FIG. 24A is a plane pattern diagram, and FIG. FIG. 24 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 24A, and FIG. 24C is a cross-sectional view taken along line CC ′ in FIG.
図24(a)乃至(c)において、1aはP型半導体基板、1bは前記P型基板上に形成されたN型ウエル、1cは前記N型ウエル上に形成されたセル領域形成用のP型ウエルであり、このP型ウエル1c上にセルアレイが形成されている。 24A to 24C, 1a is a P-type semiconductor substrate, 1b is an N-type well formed on the P-type substrate, and 1c is a P for forming a cell region formed on the N-type well. A cell array is formed on the P-type well 1c.
2は素子分離絶縁膜、3はゲート酸化膜、4はセルの浮遊ゲート、5はセルの制御ゲート、6は浮遊ゲート−制御ゲート間絶縁膜、7は層間絶縁膜、8はビット線、9はセルのドレイン領域(n型拡散領域)、10はセルのソース領域(n型拡散領域、ソース線)、11はビット線コンタクト部を示す。 2 is an element isolation insulating film, 3 is a gate oxide film, 4 is a cell floating gate, 5 is a cell control gate, 6 is a floating gate-control gate insulating film, 7 is an interlayer insulating film, 8 is a bit line, 9 Denotes a cell drain region (n-type diffusion region), 10 denotes a cell source region (n-type diffusion region, source line), and 11 denotes a bit line contact portion.
上記構成のセルは、ドレイン9、ソース10、浮遊ゲート4および制御ゲート5を有し、浮遊ゲート4に蓄えられた電荷の量を異ならせることでデータを記憶する。
The cell having the above-described configuration includes the
図25は、図24(a)乃至(c)に示したメモリセルの複数個がマトリクス状に配置されたメモリセルアレイの一例を示す。 FIG. 25 shows an example of a memory cell array in which a plurality of the memory cells shown in FIGS. 24A to 24C are arranged in a matrix.
各メモリセルMC00〜MCn0、MC01〜MCn1、…、MC0m〜MCnmは、そのゲート電極が複数のワード線WL0 〜WLn のうち1つのワード線に接続され、ドレイン電極が複数のビット線BL0 〜BLm のうち1つのビット線に接続され、ソース電極がソース線SLに接続されている。 Each of the memory cells MC00 to MCn0, MC01 to MCn1,..., MC0m to MCnm has a gate electrode connected to one word line of the plurality of word lines WL0 to WLn and a drain electrode connected to the plurality of bit lines BL0 to BLm. One of the bit lines is connected, and the source electrode is connected to the source line SL.
NOR型フラッシュメモリには、データ書込み/データ読み出し時に、外部との間で複数ビットのデータを同時に入出力するようにした複数ビット構成のものがあり、その一例としてビット幅が16の16ビット構成が知られている。 The NOR type flash memory has a multi-bit configuration in which a plurality of bits of data are input / output simultaneously with the outside at the time of data writing / reading. As an example, a 16-bit configuration having a bit width of 16 It has been known.
複数ビット構成のNOR型フラッシュメモリは、同一セルアレイブロックを複数列単位でN区分し、データ読み出し/データ書込み時に、同じ行選択信号によりN区分のメモリセルを選択し、列選択信号によりN区分のメモリセルから各1個ずつメモリセルを選択することにより、N個のメモリセルを同時に選択するように構成される。 The NOR-type flash memory having a plurality of bits has the same cell array block divided into N units in units of multiple columns, and when reading / writing data, N-segment memory cells are selected by the same row selection signal, and N-segment memory cells are selected by the column selection signal. By selecting one memory cell from each memory cell, N memory cells are selected simultaneously.
図26は、複数ビット構成のNOR型フラッシュメモリにおけるセルアレイブロックの一部と関連する周辺回路の一部を示している。 FIG. 26 shows a part of a peripheral circuit related to a part of a cell array block in a NOR flash memory having a multi-bit configuration.
ビット線は例えば4本毎のグループBL1 〜BL15、…に区分され、各グループBL1 〜BL15、…の4本のビット線の各一端側に対応して列選択トランジスタCSの各一端が接続され、この4個の列選択トランジスタCSの各他端が一括されて接続され、共通ビット線となっている。そして、上記共通ビット線は、ビット線電位クランプ用トランジスタCTを介してビット線負荷トランジスタLT、センスアンプSA、書込みトランジスタWTなどに接続されている。 The bit lines are divided into groups BL1 to BL15,..., For example, and each one end of the column selection transistor CS is connected to each one end side of the four bit lines of each group BL1 to BL15,. The other ends of the four column selection transistors CS are connected together to form a common bit line. The common bit line is connected to a bit line load transistor LT, a sense amplifier SA, a write transistor WT, and the like via a bit line potential clamping transistor CT.
なお、複数ビット構成のNOR型フラッシュメモリにおいては、図25中の各ビット線BL0 〜BL15、BL16〜BLm は、図26に示した各グループBL1 〜BL15、…の4本のビット線のうちの各1本を示している。 In the NOR type flash memory having a plurality of bits, each bit line BL0 to BL15, BL16 to BLm in FIG. 25 is one of the four bit lines of each group BL1 to BL15,. Each one is shown.
一方、NOR型フラッシュメモリにおいては、あるメモリセルに対してデータの書き換えを行う際に、そのセルとビット線あるいはワード線を共有する他のセルが半選択状態になってデータ状態が変化する現象(データ書き換え時のディスターブ)を防止するために、消去を行うブロック単位毎にワード線/ビット線を切り離すように構成される。 On the other hand, in the NOR flash memory, when data is rewritten in a certain memory cell, the other cell sharing the bit line or word line with the cell becomes half-selected and the data state changes. In order to prevent (disturbance during data rewriting), the word line / bit line is separated for each block unit to be erased.
消去を行うブロック単位は、一般的には512Kビットであり、例えば1Kワード線×512ビット線構成あるいは512ワード線×1Kビット線構成のセルアレイブロックが採用される。 A block unit to be erased is generally 512K bits, and for example, a cell array block having a 1K word line × 512 bit line configuration or a 512 word line × 1K bit line configuration is employed.
次に、NOR型フラッシュメモリにおけるデータ書込み・読み出し・消去動作を説明する。 Next, data write / read / erase operations in the NOR flash memory will be described.
(1)データ書込み時にメモリセルMC00〜MC015 が選択された場合、これらのメモリセルMC00〜MC015 が共有する選択ワード線WL0 にはVpp(10V程度の電圧)が印加され、その他の非選択ワード線WL1 〜WLn は0Vにされる。 (1) When memory cells MC00 to MC015 are selected at the time of data writing, Vpp (voltage of about 10 V) is applied to the selected word line WL0 shared by these memory cells MC00 to MC015, and other unselected word lines WL1 to WLn are set to 0V.
上記選択メモリセルMC00〜MC015 に接続されている選択ビット線BL0 〜BL15に印加されるビット線電圧は、書込みデータに依存するものであり、"0" データを書き込むビット線にはVdp(5V程度の電圧)が印加され、"1" データを書き込むビット線には0Vが印加される。ソース線SLは0Vにされる。 The bit line voltage applied to the selected bit lines BL0 to BL15 connected to the selected memory cells MC00 to MC015 depends on the write data, and Vdp (about 5V) is applied to the bit line for writing "0" data. And 0V is applied to the bit line for writing “1” data. The source line SL is set to 0V.
これにより、選択メモリセルMC00〜MC015 のうち、"0" データを書き込む選択メモリセルは、ゲートがVpp、ドレインがVdpであり、ソースからドレインに移動する電子の中には高エネルギーを持つものがあって、これがゲート方向の電界によって浮遊ゲートに到達するものがある。こうして、浮遊ゲート中の電子の数が相対的に少ない"1" データ状態は電子の数の相対的に多い"0" データ状態に変わる。 As a result, among the selected memory cells MC00 to MC015, the selected memory cell to which "0" data is written has a gate of Vpp and a drain of Vdp, and some of the electrons moving from the source to the drain have high energy. Some of them reach the floating gate by the electric field in the gate direction. Thus, the “1” data state with a relatively small number of electrons in the floating gate changes to a “0” data state with a relatively large number of electrons.
ゲート・ドレイン電圧関係が上記以外であるメモリセル(非選択メモリセルおよび"1" データを書き込む選択メモリセル)ではドレイン電流が流れず、メモリセルのデータは変わらない。 In the memory cells (non-selected memory cells and selected memory cells to which “1” data is written) whose gate-drain voltage relationship is other than the above, the drain current does not flow and the data in the memory cells does not change.
(2)データ読み出し時にメモリセルMC00〜MC015 が選択された場合、これらのメモリセルが共有する選択ワード線WL0 にはVcc(5V程度の電圧)が印加され、その他の非選択ワード線WL1 〜WLn は0Vにされる。 (2) When memory cells MC00 to MC015 are selected at the time of data reading, Vcc (voltage of about 5V) is applied to the selected word line WL0 shared by these memory cells, and the other unselected word lines WL1 to WLn Is set to 0V.
上記選択メモリセルMC00〜MC015 に接続されている選択ビット線BL0 〜BL15に印加されるビット線電圧は、ビット線電位クランプ用トランジスタによりVd (1V程度の電圧)に設定され、非選択のビット線には0Vが印加される。ソース線SLは0Vにされる。 The bit line voltage applied to the selected bit lines BL0 to BL15 connected to the selected memory cells MC00 to MC015 is set to Vd (a voltage of about 1 V) by the bit line potential clamping transistor, and the unselected bit line 0V is applied to. The source line SL is set to 0V.
この際、選択メモリセルMC00〜MC015 のうち、"1" データ状態のメモリセルの閾値電圧はVccより低く、"0" データ状態のメモリセルの閾値電圧はVccより高いので、"1" セルでは電流が流れ、"0" セルでは電流が流れない。この電流に応じた電圧をセンスアンプでセンスすることによって、"0" データと"1" データを読み出すことができる。 At this time, among the selected memory cells MC00 to MC015, the threshold voltage of the memory cell in the “1” data state is lower than Vcc, and the threshold voltage of the memory cell in the “0” data state is higher than Vcc. Current flows, but no current flows in the "0" cell. “0” data and “1” data can be read by sensing a voltage corresponding to this current with a sense amplifier.
(3)データの消去(一種のデータの書き込み)時は、選択されたセルアレイブロックに対して一括に行われる。この場合、消去の対象となるブロックのソース線SLに消去電圧を印加する方法と、消去の対象となるブロックのセルウエルに消去電圧を印加する方法がある。 (3) When data is erased (a kind of data is written), the selected cell array blocks are collectively performed. In this case, there are a method of applying an erase voltage to the source line SL of the block to be erased and a method of applying an erase voltage to the cell well of the block to be erased.
前者の消去方法は、消去の対象となるブロックにおける全てのワード線を0Vあるいはそれ以下にし、ソース線SLに高い消去電圧を印加する。これにより、消去対象となるブロックにおける全てのメモリセルにおいて、ソース領域と浮遊ゲートのオーバーラップ部のゲート酸化膜に高電界がかかり、浮遊ゲート中の電子はトンネリングによってソース領域に抜けるので、全てのメモリセルのデータは"1" になる。 In the former erasing method, all word lines in the block to be erased are set to 0 V or lower, and a high erasing voltage is applied to the source line SL. As a result, in all the memory cells in the block to be erased, a high electric field is applied to the gate oxide film in the overlap portion of the source region and the floating gate, and electrons in the floating gate are released to the source region by tunneling. The data in the memory cell is “1”.
なお、非選択のセルアレイブロックでは、ワード線は全て0V、ソース線SLが0Vであるので、メモリセルのデータは消えない。 In the non-selected cell array block, the word lines are all 0V and the source line SL is 0V, so the data in the memory cells is not erased.
後者の消去方法は、消去の対象となるブロックにおける全てのワード線を0Vにし、P型ウエルおよびN型ウエルに高い消去電圧を印加する。これにより、消去対象となるブロックにおける全てのメモリセルにおいて、ウエルと浮遊ゲートの間のゲート酸化膜に高電界がかかり、浮遊ゲート中の電子はウエルに抜けるので、全てのメモリセルのデータは"1" になる。 In the latter erasing method, all word lines in the block to be erased are set to 0 V, and a high erasing voltage is applied to the P-type well and the N-type well. As a result, in all the memory cells in the block to be erased, a high electric field is applied to the gate oxide film between the well and the floating gate, and the electrons in the floating gate escape to the well. 1 ".
なお、非選択のセルアレイブロックでは、ワード線は全て0V、ウエルが0Vであるので、メモリセルのデータは消えない。 In the non-selected cell array block, all the word lines are 0V and the well is 0V, so the data in the memory cell is not erased.
ところで、上記したように電源電圧(5V程度)より高い書込み用電圧・消去用電圧を必要とするフラッシュメモリの使用電源を単一化して単一電源のフラッシュメモリを実現するために、チップ上に書込み電圧用昇圧回路、消去電圧用昇圧回路が設けられている。 By the way, in order to realize a flash memory of a single power source by unifying the power source used for the flash memory that requires a higher programming voltage and erasing voltage than the power source voltage (about 5 V) as described above, A write voltage booster circuit and an erase voltage booster circuit are provided.
これらの昇圧回路に所要の電流供給能力を持たせるように実現するために必要なパターン面積とその動作に伴う消費電流は、書込み・消去電圧と電源電圧の比に依存する。 The pattern area necessary for realizing these booster circuits to have a required current supply capability and the current consumed by the operation depend on the ratio of the write / erase voltage and the power supply voltage.
フラッシュメモリの低電圧化が要求される一方、書込み・消去電圧が低下できない場合、昇圧回路で必要とするパターン面積は増大し、その結果、消費電流も増加してしまう。 When the voltage of the flash memory is required to be lowered, but the write / erase voltage cannot be lowered, the pattern area required for the booster circuit increases, and as a result, the current consumption also increases.
しかし、従来のNOR型フラッシュメモリにおいては、書込み電圧用昇圧回路の面積と消費電流の増大をまねいており、その理由を以下に述べる。 However, in the conventional NOR type flash memory, the area of the write voltage booster circuit and the current consumption are increased, and the reason will be described below.
図27は各メモリセルMCiの書込み時間対閾値電圧変化特性、図28は書込み時間対書込み電流(ドレイン電流)変化特性を示している。 FIG. 27 shows the write time vs. threshold voltage change characteristic of each memory cell MCi, and FIG. 28 shows the write time vs. write current (drain current) change characteristic.
図27、図28の特性から分かるように、書込み初期には、メモリセルの閾値電圧は低いのでドレイン電流は多い(初期値は450μA)。 As can be seen from the characteristics of FIGS. 27 and 28, at the initial stage of writing, the threshold voltage of the memory cell is low, so the drain current is large (the initial value is 450 μA).
従来の書込み方法は、同一セルアレイブロックの複数のメモリセルに対してビット幅分の書込みビットを同時に書き込むものであり、選択メモリセルの全てに"0" データを書き込む場合には特に大きな書込み電流が流れるので、この電流を十分に供給するために書込み電圧用昇圧回路で必要とする面積と消費電流の増大をまねいている。 The conventional writing method is to simultaneously write a write bit of a bit width to a plurality of memory cells in the same cell array block. When writing "0" data to all selected memory cells, a particularly large write current is required. Therefore, the area and current consumption required for the write voltage booster circuit to sufficiently supply this current are increased.
書込み電圧用昇圧回路の面積と消費電流を低減する方法として、例えば図29に示す書込み信号のように、書込みビットを2区分して書込みを単純に時分割して行うことによって、書込み電圧用昇圧回路の面積と消費電流を半減する方法が考えられる。 As a method for reducing the write voltage booster circuit area and current consumption, for example, as shown in the write signal shown in FIG. 29, the write bit is divided into two and the write is simply performed in a time-sharing manner. A method of halving the circuit area and current consumption can be considered.
即ち、前記したようなビット幅16のNOR型フラッシュメモリにおいて、一度に書き込むビット数をビット幅の半分(8)に減らして書込み電圧用昇圧回路に必要な電流供給能力を半減する方法が考えられるが、書込み時間が倍増してしまうという問題がある。 That is, in the NOR flash memory having the bit width of 16 as described above, a method of reducing the number of bits written at a time to half (8) of the bit width and halving the current supply capability necessary for the write voltage booster circuit can be considered. However, there is a problem that the writing time is doubled.
また、従来のNOR型フラッシュメモリにおいては、消去電圧用昇圧回路の面積と消費電流の増大をまねいており、その理由を以下に述べる。 Further, in the conventional NOR type flash memory, the area of the erase voltage booster circuit and the current consumption are increased, and the reason will be described below.
図30は各メモリセルMCiの消去時間対閾値電圧変化特性、図31は消去時間対消去電流(ソース電流)変化特性を示している。 FIG. 30 shows the erase time vs. threshold voltage change characteristic of each memory cell MCi, and FIG. 31 shows the erase time vs. erase current (source current) change characteristic.
図30、図31の特性から分かるように、消去初期には、メモリセルの閾値電圧は高く、トンネル酸化膜中の電界が高いので、バンド間トンネル電流は多い(最大4mA)。 As can be seen from the characteristics of FIGS. 30 and 31, in the initial stage of erasing, the threshold voltage of the memory cell is high and the electric field in the tunnel oxide film is high, so that the band-to-band tunnel current is large (maximum 4 mA).
従来は、上記バンド間トンネリング電流を十分に供給するために、消去電圧用の昇圧回路の供給電流が前記バンド間トンネル電流の初期値に相当する最大4mAとなるように、消去電圧用の昇圧回路の大きさが決められていたので、消去電圧用昇圧回路で必要とする面積と消費電流の増大をまねいている。 Conventionally, in order to sufficiently supply the band-to-band tunneling current, the boost voltage circuit for erase voltage is set so that the supply current of the boost circuit for erase voltage is a maximum of 4 mA corresponding to the initial value of the band-to-band tunnel current. Therefore, the area and current consumption required for the erase voltage booster circuit are increased.
この場合、消去サイズは、仕様によって512Kビットと決められているので、従来の一括消去方式では必要な供給電流を下げることはできなかった。 In this case, since the erase size is determined to be 512 K bits according to the specification, the necessary supply current cannot be reduced in the conventional batch erase method.
一方、従来のNOR型フラッシュメモリにおいて、データの書込み時に同一のセルアレイブロック内の複数個のメモリセルを同時に選択して同時に書込む場合、同時書込みされるセルのドレイン電流(書込み電流)が各セルに共通のソース線SLに集まるので、同時に書込むビット数を増やすと、共通ソース線SLの寄生抵抗によってソース線電位が上昇し、同時書込み可能な最大ビット数は書込み可能な臨界ソース電圧Vc によって決まり、一度に書込めるビット数が制限されるという問題があり、この点について以下に述べる。 On the other hand, in a conventional NOR flash memory, when a plurality of memory cells in the same cell array block are simultaneously selected and written at the same time when data is written, the drain current (write current) of the simultaneously written cells is set to each cell. When the number of bits to be simultaneously written is increased, the source line potential is increased by the parasitic resistance of the common source line SL, and the maximum number of bits that can be simultaneously written depends on the writable critical source voltage Vc. There is a problem that the number of bits that can be written at one time is limited, and this point will be described below.
図32は、従来のNOR型フラッシュメモリにおけるセルアレイブロックの一部、カラムゲート(列選択トランジスタおよびブロック選択トランジスタ)の一例を概略的に示す。 FIG. 32 schematically shows an example of a part of a cell array block and column gates (column selection transistors and block selection transistors) in a conventional NOR type flash memory.
セルアレイブロックは、複数のメモリセルMCが行列状に配列されている(ここでは、図示の簡略のため、代表的に一行分のセルのみ示している)。そして、同一行のメモリセルの各制御ゲートに共通にワード線WLiが接続され、同一カラムのメモリセルの各一端に共通にビット線BLiが接続されており、換言すれば、同一行あるいは同一カラムの任意の2つのメモリセルはワード線またはビット線を共有している。 In the cell array block, a plurality of memory cells MC are arranged in a matrix (here, for simplification of illustration, only one row of cells is representatively shown). The word lines WLi are commonly connected to the control gates of the memory cells in the same row, and the bit lines BLi are commonly connected to one ends of the memory cells in the same column. In other words, the same row or the same column is connected. Any two of the memory cells share a word line or a bit line.
各ビット線には、列選択トランジスタおよびブロック選択トランジスタが直列に接続されており、所定の複数本のビット線毎に各ブロック選択トランジスタの一端に共通にデータ線DLが接続されている。 A column selection transistor and a block selection transistor are connected in series to each bit line, and a data line DL is commonly connected to one end of each block selection transistor for each of a plurality of predetermined bit lines.
このようなNOR型フラッシュメモリにおいて、データの読み出し/書込み/消去時には、前記セルアレイブロック内のメモリセルの1個または複数個を同時に選択する。 In such a NOR flash memory, at the time of data reading / writing / erasing, one or a plurality of memory cells in the cell array block are simultaneously selected.
同時書込み対象のメモリセルは、同一のセルアレイブロック内にあり、選択カラムに対応するカラム選択信号およびブロック選択信号を“H”とする。 The memory cells to be simultaneously written are in the same cell array block, and the column selection signal and the block selection signal corresponding to the selected column are set to “H”.
この場合、データ書込み時には同時書込みされるセルのドレイン電流(書込み電流)が共通ソース線SLに集まるので、同一セルアレイブロック内で同時に書込むビット数を増やすと、共通ソース線SLの寄生抵抗Rs によってソース線電位が上昇し、同時書込み可能な最大ビット数は書込み可能な臨界ソース電圧Vc によって決まり、一度に書込めるビット数が制限される。 In this case, since the drain currents (write currents) of simultaneously written cells are collected in the common source line SL at the time of data writing, if the number of bits to be simultaneously written in the same cell array block is increased, the parasitic resistance Rs of the common source line SL As the source line potential rises, the maximum number of bits that can be simultaneously written is determined by the writable critical source voltage Vc, and the number of bits that can be written at one time is limited.
つまり、同時に書込むビット数が多過ぎると、メモリセルのソース電位が上昇し、ドレイン電流が流れにくくなってしまい、その結果、書込み特性が悪化してしまうからである。 That is, if there are too many bits to be written at the same time, the source potential of the memory cell rises and it becomes difficult for the drain current to flow, and as a result, the write characteristics deteriorate.
また、メモリセルが形成されているP型ウエルの抵抗によって、書込み動作で発生するホールが流れにくくなり、P型ウエルの電位が上昇してパンチスルーを引き起こしてしまうからである。 Further, the resistance of the P-type well in which the memory cell is formed makes it difficult for holes generated in the write operation to flow, and the potential of the P-type well rises to cause punch-through.
従って、書換えテストをする場合、消去はセルアレイブロック一括で行われるのでビット当たりの消去時間は短いが、同時に書込めるビット数の制約からビット当たりの書込み時間は長くなり、これに伴うテスト時間の増加はテストコストの上昇を招くことを意味する。 Therefore, when performing a rewrite test, erasure is performed in a batch of cell array blocks, so the erase time per bit is short, but the write time per bit becomes longer due to restrictions on the number of bits that can be written simultaneously, and this increases the test time. Means an increase in test costs.
上記したように従来の不揮発性半導体メモリは、同一セルアレイブロックの複数のメモリセルに対してビット幅分の書込みビットを同時に書き込む際、選択メモリセルの全てに"0" データを書き込む場合には特に大きな書込み電流が流れるので、この電流を十分に供給するために書込み電圧用昇圧回路で必要とする面積と消費電流の増大をまねいてしまうという問題があった。 As described above, the conventional nonvolatile semiconductor memory is particularly useful when writing “0” data to all of the selected memory cells when simultaneously writing the write bits corresponding to the bit width to a plurality of memory cells in the same cell array block. Since a large write current flows, there is a problem in that the area and current consumption required for the write voltage booster circuit to sufficiently supply this current are increased.
また、従来の一括消去方式では必要な供給電流が大きくなり、消去電圧用昇圧回路で必要とする面積と消費電流が大きくなってしまうという問題があった。 In addition, the conventional batch erase method has a problem that a required supply current increases, and an area and current consumption required for the booster circuit for erase voltage increase.
また、同時に書込めるビット数の制約からテスト時間は長くなり、その結果、テストコストが上昇してしまうという問題があった。 In addition, the test time becomes longer due to the restriction on the number of bits that can be written simultaneously, and as a result, the test cost increases.
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、複数のセルアレイブロック内の複数のメモリセルに同時にデータの書込みを行うことができる不揮発性半導体メモリを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory capable of simultaneously writing data to a plurality of memory cells in a plurality of cell array blocks.
本発明の不揮発性半導体メモリは、複数の不揮発性のメモリセルと複数のワード線と複数のビット線を備えたセルアレイブロックを複数有するメモリコア部と、1つのセルアレイブロック内の複数のメモリセルについて同時にデータを消去し、複数のセルアレイブロック内の複数のメモリセルに同時にデータを書込む手段とを具備することを特徴とする。 The nonvolatile semiconductor memory according to the present invention includes a memory core unit having a plurality of cell array blocks each including a plurality of nonvolatile memory cells, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines, and a plurality of memory cells in one cell array block. Means for simultaneously erasing data and simultaneously writing data to a plurality of memory cells in a plurality of cell array blocks.
本発明の不揮発性半導体メモリは、複数の不揮発性のメモリセルと複数のワード線と複数のビット線を備えたセルアレイブロックを複数有するメモリコア部と、前記セルアレイブロックのカラムアドレスを指定するカラムアドレスデコーダと、前記セルアレイブロックのアドレスを指定するブロックアドレスデコーダと、データ書込み時に書込みデータに応じた電圧を出力する書込み負荷回路と、前記ワード線を選択するロウデコーダとを具備し、前記ビット線は前記カラムアドレスと前記ブロックアドレスとによって選択され、前記ブロックアドレスデコーダにより前記複数のセルアレイブロックが同時に選択され、前記複数のビット線に前記書込み負荷回路から出力される前記電圧が供給されてデータ書込みが行われることを特徴とする。 A nonvolatile semiconductor memory according to the present invention includes a memory core portion having a plurality of cell array blocks each including a plurality of nonvolatile memory cells, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines, and a column address for designating a column address of the cell array block A decoder, a block address decoder for designating an address of the cell array block, a write load circuit for outputting a voltage according to write data at the time of data write, and a row decoder for selecting the word line, The column address and the block address are selected, and the plurality of cell array blocks are simultaneously selected by the block address decoder, and the voltage output from the write load circuit is supplied to the plurality of bit lines to write data. Characterized in that it is done
本発明の不揮発性半導体メモリによれば、複数のセルアレイブロック内の複数のメモリセルに同時にデータの書込みを行うことができる。 According to the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, data can be simultaneously written into a plurality of memory cells in a plurality of cell array blocks.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、NOR型フラッシュメモリにおけるデータ書込みに関する本発明の特徴について説明する。 First, features of the present invention relating to data writing in a NOR flash memory will be described.
図27に示したメモリセルの書込み時間対閾値電圧変化特性、図28に示したメモリセルの書込み時間対書込み電流変化特性から分かるように、書込み初期には、メモリセルの閾値電圧は低いのでドレイン電流は多いが、書込みが進行するにつれてドレイン電流は減っていく。また、ドレイン電流の初期値は450μA、書込み開始から2μs後のドレイン電流は225μAであり、書込み開始から10μs後の閾値電圧は6.5V("0" データ)である。
As can be seen from the write time vs. threshold voltage change characteristic of the memory cell shown in FIG. 27 and the write time vs. write current change characteristic of the memory cell shown in FIG. 28, the threshold voltage of the memory cell is low at the initial stage of writing. Although the current is large, the drain current decreases as writing progresses. The initial value of the drain current is 450 μA, the drain current 2 μs after the start of writing is 225 μA, and the
そこで、本発明の書込み方法では、データの書込みに際して、同時に選択される複数のメモリセルをN(≧2)区分し、各区分のメモリセルを単位としてそれぞれ第1の時間ずつシリアルに書き込む第1の書込み期間(例えばメモリセルの書込み電流が初期値から例えばほぼ半減するまでの時間)と2区分以上のメモリセルを単位としてそれぞれ第2の時間ずつシリアルに書き込む第2の書込み期間(好ましくは第1の時間より長い時間)とに分けてデータを書き込むことを特徴とするものである。 Therefore, in the writing method of the present invention, when data is written, a plurality of memory cells selected at the same time are divided into N (≧ 2), and the first writing is performed serially for each first time in units of memory cells of each section. Write period (for example, the time until the write current of the memory cell is almost halved from the initial value) and a second write period (preferably the first write period) for each second time in units of two or more memory cells. The data is written separately in a time longer than one time).
即ち、書込みが進行するにつれて書込みビット数を増やすように工夫したシーケンスにしたがって書き込むことにより、書込み時間を短縮するものである。 That is, the writing time is shortened by writing according to a sequence designed to increase the number of write bits as the write progresses.
<第1実施例>
第1実施例に係る16ビット構成のNOR型フラッシュメモリは、図24乃至図26を参照して前述した従来例のNOR型フラッシュメモリと比べて、基本的な構成は同じである。
<First embodiment>
The NOR-type flash memory having a 16-bit configuration according to the first embodiment has the same basic configuration as the NOR-type flash memory of the conventional example described above with reference to FIGS.
即ち、セルアレイブロック(1個分)は図25に示すような基本構成を有しており、データ書込みに際して、同一セルアレイブロック中の複数のワード線のうち任意の1つのワード線を選択するとともに複数のビット線のうちの複数グループの各1本のビット線を同時に選択するためのセル選択回路(ワード線選択回路、カラム選択回路)が設けられている。 That is, the cell array block (for one) has a basic configuration as shown in FIG. 25, and when writing data, an arbitrary one word line is selected from a plurality of word lines in the same cell array block and a plurality of word lines are selected. A cell selection circuit (word line selection circuit, column selection circuit) for simultaneously selecting one bit line of each of a plurality of groups of the bit lines is provided.
そして、図26に示すように、セルアレイブロック内の複数グループのビット線(つまり、各グループの複数のビット線が共通接続された共通ビット線)に、読み出し時ビット電位クランプ用トランジスタCT、負荷トランジスタLT、書込みトランジスタWT、センスアンプSAなどが接続されている。 As shown in FIG. 26, a bit potential clamping transistor CT and a load transistor at the time of reading are connected to a plurality of groups of bit lines in the cell array block (that is, a common bit line in which a plurality of bit lines of each group are commonly connected). LT, a write transistor WT, a sense amplifier SA, and the like are connected.
本実施例では、前述した従来例のNOR型フラッシュメモリと比べて、書込み制御パルス信号を生成する回路および書込み制御方法(シーケンス)が異なるので、この点を中心に以下に説明する。 In the present embodiment, the circuit for generating the write control pulse signal and the write control method (sequence) are different from those of the above-described NOR type flash memory, and this point will be mainly described below.
図1は、第1実施例に係るNOR型フラッシュメモリの書込み制御パルス信号φ6 〜φ9 を生成するための動作波形の一例を示している。 FIG. 1 shows an example of operation waveforms for generating the write control pulse signals .phi.6 to .phi.9 of the NOR type flash memory according to the first embodiment.
図2(a)〜(d)および図3(a)〜(c)は、図1中に示した各種信号を生成するための回路例を示している。 FIGS. 2A to 2D and FIGS. 3A to 3C show circuit examples for generating various signals shown in FIG.
図2(a)のPGM発生回路は、NANDゲートNA群およびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されてなり、クロック信号φ1 〜φ4 および書込み信号WEに基づいてパルス幅26μsのイネーブル制御信号PGMを生成する。 In the PGM generation circuit of FIG. 2A, a NAND circuit NA group and an inverter IV group constitute a predetermined logic circuit, and an enable control signal PGM having a pulse width of 26 .mu.s based on the clock signals .phi.1 to .phi.4 and the write signal WE. Is generated.
図2(b)のφ1 生成回路は、NANDゲートNAおよびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されてなり、イネーブル制御信号PGMに基づいてパルス幅2μsのクロック信号φ1 を生成する。 The .phi.1 generation circuit of FIG. 2 (b) has a predetermined logic circuit constituted by the NAND gate NA and the inverter IV group, and generates a clock signal .phi.1 having a pulse width of 2 .mu.s based on the enable control signal PGM.
図2(c)のφ5 生成回路では、NANDゲートNA群、遅延ゲートDLおよびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されてなり、クロック信号φ1 およびイネーブル制御信号PGMに基づいてパルス幅24μsのクロック信号φ5 を生成する。 In the φ5 generation circuit of FIG. 2 (c), a NAND gate NA group, a delay gate DL and an inverter IV group constitute a predetermined logic circuit, and a clock having a pulse width of 24 μs based on the clock signal φ1 and the enable control signal PGM. A signal φ5 is generated.
図2(d)のバイナリカウンタ回路は、3段接続された分周回路DEV、NANDゲートNAおよびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されている。そして、イネーブル制御信号PGMの反転信号によって各分周回路DEVをリセットし、クロック信号φ1 、φ5 をNAND処理した信号の相補信号入力を分周し、初段分周回路でパルス幅が4μsのクロック信号φ2 を生成し、次段分周回路でパルス幅が8μsのクロック信号φ3 を生成し、最終段分周回路からクロック信号φ4 を取り出す。 In the binary counter circuit of FIG. 2 (d), a predetermined logic circuit is configured by the frequency divider DEV, NAND gate NA, and inverter IV group connected in three stages. Then, each frequency divider DEV is reset by the inverted signal of the enable control signal PGM, the complementary signal input of the NAND signal of the clock signals φ1 and φ5 is frequency-divided, and the clock signal having a pulse width of 4 μs is obtained by the first-stage frequency divider. φ2 is generated, a clock signal φ3 having a pulse width of 8 μs is generated by the next stage frequency divider, and the clock signal φ4 is taken out from the final frequency divider.
図3(a)の回路は、NANDゲートNA群およびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されてなり、信号φ1 、φ3 〜φ5 に基づいて図1に示したような所望の書込み制御パルス信号φ6 を生成する。 In the circuit of FIG. 3A, a predetermined logic circuit is constituted by a NAND gate NA group and an inverter IV group, and a desired write control pulse signal as shown in FIG. 1 is based on the signals .phi.1, .phi.3 to .phi.5. Generate φ6.
図3(b)の回路は、NORゲートNR群およびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されてなり、信号φ1 〜φ5 に基づいて図1に示したような所望の書込み制御パルス信号φ7 を生成する。 In the circuit of FIG. 3B, a predetermined logic circuit is constituted by the NOR gate NR group and the inverter IV group, and a desired write control pulse signal .phi.7 as shown in FIG. 1 is generated based on the signals .phi.1 to .phi.5. Generate.
図3(c)の回路は、NANDゲートNA群、NORゲートNRおよびインバータIV群により所定のロジック回路が構成されてなり、信号φ1 〜φ4 に基づいて図1に示したような所望の書込み制御パルス信号φ8 、φ9 を生成する。 In the circuit of FIG. 3C, a NAND gate NA group, a NOR gate NR, and an inverter IV group constitute a predetermined logic circuit, and desired write control as shown in FIG. 1 is performed based on the signals .phi.1 to .phi.4. Pulse signals φ8 and φ9 are generated.
上記第1実施例のNOR型フラッシュメモリの書込み動作に際しては、16ビット幅のデータ書込みに際して、メモリセルを4区分し、まず、4ビット単位で第1の書込み期間(メモリセルの書込み電流が初期値450μAから例えばほぼ半減するまでの時間、本例では2μs)ずつシリアルに書き込むが、その後は、前記4ビット単位の例えば2倍の8ビット単位で前記第1の書込み期間より長い第2の書込み期間(第1の書込み期間だけ書込まれたメモリセルの閾値電圧が所定値に達するまでの時間、本例では8μs)ずつシリアルに書き込んでいく。
In the writing operation of the NOR type flash memory of the first embodiment, the memory cell is divided into four when writing 16-bit width data. First, the first writing period (the initial writing current of the memory cell is in units of 4 bits). For example, the time from the
ここで、書込み電圧用の昇圧回路の面積と消費電流を低減させるために供給電流が1.8mAの昇圧回路を使用した場合、書込み時間の合計は、1.8mA/450μA×2μs+1.8mA/225μA×8μs=24μsで済む。 Here, when a booster circuit with a supply current of 1.8 mA is used to reduce the area and current consumption of the booster circuit for write voltage, the total write time is 1.8 mA / 450 μA × 2 μs + 1.8 mA / 225 μA. × 8 μs = 24 μs is sufficient.
これに対して、図29を参照して前述したような書込み方法にしたがって、書込みビットを4ビット単位に区分して単純に時分割して書き込むと、書込み時間の合計は1.8mA/450μA×10μs=40μsだけかかる。 On the other hand, according to the writing method as described above with reference to FIG. 29, when the write bits are divided into units of 4 bits and simply time-divisionally written, the total write time is 1.8 mA / 450 μA × It takes 10 μs = 40 μs.
即ち、上記第1実施例によれば、書込み電圧用昇圧回路の面積と消費電流を低減させるとともに、書込み時間を大幅に短縮することが可能になる。 That is, according to the first embodiment, it is possible to reduce the area and current consumption of the write voltage booster circuit and to greatly shorten the write time.
なお、実際の書込み動作に際して、図26中の書込みトランジスタWTを駆動するために使用される書込み信号は、図1中に示した書込み制御パルス信号φ6 〜φ9 と、書込みブロックを選択指定するブロック選択信号と、書込みデータ("0" データあるいは"1" データ)との論理積をとって生成される。 In the actual write operation, the write signal used to drive the write transistor WT in FIG. 26 includes the write control pulse signals φ6 to φ9 shown in FIG. Generated by ANDing the signal and write data ("0" data or "1" data).
即ち、上記第1実施例のNOR型フラッシュメモリによれば、書込みの進行につれて書込みビット数の分割数を減らしていく(書込みビット数を増やしていく)ことによって、書込み電圧用の昇圧回路からの限られた供給電流を効率良く分配し、分割数を固定していた従来の方法に比べて書込み時間を短縮することができる。 That is, according to the NOR type flash memory of the first embodiment, the number of write bits divided as the write progresses is decreased (the number of write bits is increased), thereby increasing the voltage from the booster circuit for the write voltage. Compared with the conventional method in which the limited supply current is efficiently distributed and the number of divisions is fixed, the writing time can be shortened.
上記第1実施例を拡張して一般的に表現すると、複数のワード線と、複数のビット線と、ソース線と、それぞれゲート電極、ドレイン電極、ソース電極を有し、前記ゲート電極は前記複数のワード線のうちの1つのワード線に接続され、前記ドレイン電極は前記複数のビット線のうちの1つのビット線に接続され、前記ソース電極は前記ソース線に接続された複数の不揮発性のメモリセルと、データの書込みに際して、前記複数のワード線のうち任意の1つのワード線を選択するとともに前記複数のビット線のうちの複数グループの各1本のビット線を同時に選択するセル選択回路と、前記複数グループのビット線にそれぞれ接続された複数のトランジスタと、前記セル選択回路により同時に選択される複数のメモリセルに対して複数ビットのデータを書き込む時に、書込みの進行につれて書込みビット数を増やしていく書込み手段とを具備することを特徴とする。 In general terms, the first embodiment is expanded to include a plurality of word lines, a plurality of bit lines, a source line, and a gate electrode, a drain electrode, and a source electrode, respectively. Of the plurality of bit lines, the drain electrode is connected to one bit line of the plurality of bit lines, and the source electrode is connected to the plurality of nonvolatile lines connected to the source line. Memory cell and cell selection circuit for selecting any one word line among the plurality of word lines and simultaneously selecting each one bit line of a plurality of groups among the plurality of bit lines at the time of data writing A plurality of transistors connected to the plurality of groups of bit lines, and a plurality of bits for a plurality of memory cells simultaneously selected by the cell selection circuit. Data when writing, characterized by comprising a writing means for gradually increasing the number of write bit progresses write.
次に、NOR型フラッシュメモリにおけるデータ消去に関する本発明の特徴について説明する。 Next, features of the present invention relating to data erasure in a NOR flash memory will be described.
図30および図31の特性では、バンド間トンネル電流の初期値は4mAであるが、消去が進行するにつれてバンド間トンネル電流は減っていき、消去開始から2ms後のバンド間トンネル電流は1mAであり、消去開始から10ms後の閾値電圧は3V("1" データ)である。 30 and 31, the initial value of the band-to-band tunneling current is 4 mA. However, the band-to-band tunneling current decreases as erasing progresses, and the band-to-band tunneling current 2 ms after the start of erasing is 1 mA. The threshold voltage after 10 ms from the start of erasure is 3V ("1" data).
以下に示すデータ消去に関する各実施例のNOR型フラッシュメモリにおけるデータ消去動作は、消去ビット数を512Kビットに固定していた従来の方法に比べて、消去対象ビット数を減らす、あるいは、消去開始直後には消去ビット数を少なくし、消去の進行に従って消去ビット数を増やしていくことにより、消去電圧用昇圧回路の面積と消費電流を低減することを特徴とする。 The data erasing operation in the NOR flash memory of each embodiment relating to data erasing described below reduces the number of bits to be erased or immediately after the start of erasing compared to the conventional method in which the number of erasing bits is fixed to 512 Kbits. Is characterized by reducing the area and current consumption of the erase voltage booster circuit by decreasing the number of erase bits and increasing the number of erase bits as the erase progresses.
このような制御は、ロウアドレスプリデコード信号の複数を同時に選択状態にすることによってロウデコーダブロックを同時に選択状態にする手段を用いて実現できる。 Such control can be realized using means for simultaneously selecting a row decoder block by simultaneously selecting a plurality of row address predecode signals.
<第2実施例>
第2実施例では、512Kビット(64Kバイト)のビット容量を有するセルアレイブロックMCAのデータの消去に際して、ロウデコーダおよび複数のワード線をN(≧2)区分し、各区分をシリアルに選択して消去することにより、消去電流のピークを分散し、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を小さくするものである。
<Second embodiment>
In the second embodiment, when erasing data of a cell array block MCA having a bit capacity of 512 Kbits (64 Kbytes), the row decoder and a plurality of word lines are divided into N (≧ 2), and each division is selected serially. By erasing, the peak of the erasing current is dispersed, and the area necessary for the erasing voltage booster circuit is reduced.
図4は、第2実施例に係るNOR型フラッシュメモリにおける1本のソース線を共有する1つのセルアレイブロックMCAおよびそれに対応するロウデコーダアレイの構成の一例を示す。 FIG. 4 shows an example of the configuration of one cell array block MCA sharing one source line and the corresponding row decoder array in the NOR type flash memory according to the second embodiment.
図4中のセルアレイブロックMCAは、i x j 個のメモリセルと、i 本のビット線BL0 〜BL(i-1) とj 本のワード線WL0 〜WL(j-1) と1本のソース線SLとからなる。 The cell array block MCA in FIG. 4 includes ixj memory cells, i bit lines BL0 to BL (i-1), j word lines WL0 to WL (j-1), and one source line SL. It consists of.
ここで、i=1024、j=512、つまり、上記セルアレイブロックMCAは512ワード線×1Kビット線構成であり、それぞれ8Kバイトのビット容量を有する8つのサブセルアレイブロックMCAB0〜MCAB7から構成されており、各サブセルアレイブロックMCAB0〜MCAB7は、1024本のビット線BL0 〜BL(i-1) と1本のソース線SLを共有する。
Here, i = 1024, j = 512, that is, the cell array block MCA has a 512 word line × 1K bit line configuration, and is composed of eight sub cell array blocks MCAB0 to MCAB7 each having a bit capacity of 8K bytes. Each of the sub-cell array blocks MCAB0 to
ロウデコーダアレイRDAは、前記8つのサブセルアレイブロックMCAB0〜MCAB7に対応して設けられた8つのロウデコーダブロックRDB0〜RDB7から構成されている。 The row decoder array RDA is composed of eight row decoder blocks RDB0 to RDB7 provided corresponding to the eight sub cell array blocks MCAB0 to MCAB7.
各ロウデコーダブロックRDB0〜RDB7は、それぞれ8個のロウデコーダRDを有し、ロウデコーダアレイの全体では64個のロウデコーダRDを有し、各ロウデコーダRDは、プリデコーダ信号GAm 、GBn 、VCGl (m= 0〜7 、n= 0〜7 、l= 0-7)をデコードする。 Each of the row decoder blocks RDB0 to RDB7 has 8 row decoders RD, and the row decoder array has 64 row decoders RD as a whole, and each row decoder RD has predecoder signals GAm, GBn, VCGl. (M = 0 to 7, n = 0 to 7, l = 0-7) is decoded.
図5は、図4中のロウデコーダRDの1個分を代表的に示しており、プリデコーダ信号GAm 、GBn が入力するNANDゲートNAと、このNANDゲートNAの出力が入力するレベルシフタLSと、このレベルシフタLSの出力が入力する8個のワード線ドライバWLD0 〜WLD7 とを有し、ワード線ドライバ電圧源として信号VCGl (l= 0-7)が印加される。 FIG. 5 representatively shows one of the row decoders RD in FIG. 4, a NAND gate NA to which predecoder signals GAm and GBn are input, a level shifter LS to which an output of the NAND gate NA is input, The level shifter LS has eight word line drivers WLD0 to WLD7 to which the output of the level shifter LS is inputted, and a signal VCGl (l = 0-7) is applied as a word line driver voltage source.
このロウデコーダRDにおいて、レベルシフタLSの初段のNMOS入力型のCMOS差動回路はVSWノード(例えばVSW=3V)と接地ノードとの間に接続されており、次段のPMOS入力型のCMOS差動回路はVSWノードとVBBノード(VBB=−7.5Vの負電圧)との間に接続されており、ワード線ドライバWLD0 〜WLD7 は、ワード線ドライバ電圧源(VCGl )と接地ノードとの間に接続されている。 In this row decoder RD, the first stage NMOS input type CMOS differential circuit of the level shifter LS is connected between a VSW node (for example, VSW = 3V) and a ground node, and the next stage PMOS input type CMOS differential circuit. The circuit is connected between a VSW node and a VBB node (negative voltage of VBB = −7.5V), and the word line drivers WLD0 to WLD7 are connected between the word line driver voltage source (VCGl) and the ground node. It is connected.
このロウデコーダRDは、プリデコーダ信号GAm 、GBn 、VCGl に基づいて8本のワード線WLmnl (l= 0-7)の駆動信号を生成し、ロウデコーダアレイの全体では、m,n,l の組み合わせによって512本のワード線WLmnl の駆動信号を選択的に生成することが可能である。 This row decoder RD generates drive signals for the eight word lines WLmnl (l = 0-7) based on the predecoder signals GAm, GBn, VCGl. The entire row decoder array has m, n, l. Depending on the combination, it is possible to selectively generate drive signals for 512 word lines WLmnl.
この場合、消去時には、後述するようにワード線ドライバ電圧源信号VCGl としてVBBが供給され、プリデコーダ信号GAm 、GBn により選択された選択ロウデコーダブロックの各ロウデコーダRDの出力電位はVBBになり、選択されなかった非選択ロウデコーダブロックの各ロウデコーダRDの出力電位は0Vになる。 In this case, at the time of erasing, VBB is supplied as the word line driver voltage source signal VCGl as will be described later, and the output potential of each row decoder RD of the selected row decoder block selected by the predecoder signals GAm and GBn becomes VBB. The output potential of each row decoder RD of the unselected row decoder block that has not been selected is 0V.
図6(a)は、図5中のプリデコーダ信号VCGl を生成するVCGl プリデコーダ回路の一例を示している。 FIG. 6A shows an example of a VCGl predecoder circuit that generates the predecoder signal VCGl in FIG.
このVCGl プリデコーダ回路は、相補的な内部ロウアドレス信号RA0 〜RA8 、/RA0 〜/RA8 の一部であるRA0 〜RA2 、/RA0 〜/RA2 および消去モード信号/ERAが入力するNANDゲートNAと、このNANDゲートNAの出力が入力するレベルシフタLSと、このレベルシフタLSの出力が入力するCMOSインバータ(ドライバ)IVとを有する。 This VCGl predecoder circuit includes a NAND gate NA to which RA0 to RA2, / RA0 to / RA2 which are part of complementary internal row address signals RA0 to RA8, / RA0 to / RA8 and an erase mode signal / ERA are input. The level shifter LS receives the output of the NAND gate NA and the CMOS inverter (driver) IV receives the output of the level shifter LS.
このVCGl プリデコーダ回路において、レベルシフタLSは図6中のレベルシフタLSと同様であり、CMOSインバータIVはVSWノードとVBBノードとの間に接続されている。 In this VCGl predecoder circuit, the level shifter LS is the same as the level shifter LS in FIG. 6, and the CMOS inverter IV is connected between the VSW node and the VBB node.
このVCGl プリデコーダ回路は、消去モード信号/ERAが非活性状態(“H”レベル)の時(読み出し/書込み時)にはRA0 〜RA2 、/RA0 〜/RA2 をデコードしてプリデコーダ信号VCGl を出力する。これに対して、消去モード信号/ERAが活性状態(“L”レベル)の時にはプリデコーダ信号VCGl としてVBBを出力する。 This VCGl predecoder circuit decodes RA0 to RA2 and / RA0 to / RA2 to decode the predecoder signal VCGl when the erase mode signal / ERA is inactive ("H" level) (during read / write). Output. In contrast, when the erase mode signal / ERA is in the active state ("L" level), VBB is output as the predecoder signal VCGl.
図6(b)は、図5中のプリデコーダ信号GAm を生成するためのGAm プリデコーダ回路の一例を示している。 FIG. 6B shows an example of a GAm predecoder circuit for generating the predecoder signal GAm in FIG.
このGAm プリデコーダ回路は、相補的な内部ロウアドレス信号RA3 〜RA5 、/RA3 〜/RA5 が入力するNANDゲートNA1と、このNANDゲートNA1の出力および消去モード信号/ERAが入力するNANDゲートNA2とを有する。 This GAm predecoder circuit includes a NAND gate NA1 to which complementary internal row address signals RA3 to RA5, / RA3 to / RA5 are input, a NAND gate NA2 to which an output of the NAND gate NA1 and an erase mode signal / ERA are input. Have
このGAm プリデコーダ回路は、消去モード信号/ERAが非活性状態(“H”レベル)の時(読み出し/書込み時)にはRA3 〜RA5 、/RA3 〜/RA5 をデコードしてプリデコーダ信号GAm を出力する。これに対して、消去モード信号/ERAが活性状態(“L”レベル)の時にはプリデコーダ信号GAm として“H”レベルを出力する。 This GAm predecoder circuit decodes RA3 to RA5 and / RA3 to / RA5 to decode the predecoder signal GAm when the erase mode signal / ERA is inactive ("H" level) (during read / write). Output. On the other hand, when the erase mode signal / ERA is in the active state ("L" level), the "H" level is output as the predecoder signal GAm.
図6(c)は、図5中のプリデコーダ信号GBn を生成するためのGBn プリデコーダ回路の一例を示している。 FIG. 6C shows an example of a GBn predecoder circuit for generating the predecoder signal GBn in FIG.
このGBn プリデコーダ回路は、相補的な内部ロウアドレス信号RA6 〜RA8 、/RA6 〜/RA8 が入力するNANDゲートNA3と、このNANDゲートNA3の出力が入力するインバータIV1とを有する。 This GBn predecoder circuit has a NAND gate NA3 to which complementary internal row address signals RA6 to RA8, / RA6 to / RA8 are input, and an inverter IV1 to which the output of this NAND gate NA3 is input.
このGBn プリデコーダ回路は、RA6 〜RA8 、/RA6 〜/RA8 をデコードしてプリデコーダ信号GBn を出力する。この場合、消去時には、後述するように上記信号RA6 〜RA8 、/RA6 〜/RA8 としてチップ内部のバイナリカウンタ回路で発生された3ビットのバイナリ信号が供給されるので、プリデコーダ信号GBn は、前記8つのロウデコーダブロックRDB0〜RDB7を択一的に選択するためのロウデコーダブロック選択信号としての機能を果たす。 This GBn predecoder circuit decodes RA6 to RA8, / RA6 to / RA8 and outputs a predecoder signal GBn. In this case, at the time of erasure, since the 3-bit binary signal generated by the binary counter circuit in the chip is supplied as the signals RA6 to RA8 and / RA6 to / RA8 as described later, the predecoder signal GBn is It functions as a row decoder block selection signal for alternatively selecting eight row decoder blocks RDB0 to RDB7.
図7(a)は、図6(a)、(b)中の内部ロウアドレス信号RA0 〜RA5 、/RA0 〜/RA5 を生成する回路の1個分を代表的に示している。 FIG. 7A representatively shows one circuit for generating internal row address signals RA0 to RA5, / RA0 to / RA5 in FIGS. 6A and 6B.
この回路は、アドレス信号Ai(i=0 〜5)が二段のインバータIV2、IV3を経てRAi(i=0 〜5)になり、さらにインバータIV4により反転されて/RAi(i=0 〜5)になる。 In this circuit, the address signal Ai (i = 0 to 5) is changed to RAi (i = 0 to 5) through the two-stage inverters IV2 and IV3, and is further inverted by the inverter IV4, / RAi (i = 0 to 5). )become.
図7(b)は、図6(c)中の内部ロウアドレス信号RA6 〜RA8 、/RA6 〜/RA8 を生成する回路の1個分を代表的に示している。 FIG. 7B representatively shows one circuit for generating internal row address signals RA6 to RA8 and / RA6 to / RA8 in FIG. 6C.
この回路は、アドレス信号Ai(i=6,7,8)が一端に入力するCMOSトランスファゲートTG1と、クロック信号ECLKi(i=6,7,8)が一端に入力するCMOSトランスファゲートTG2と、これらの2つのトランスファゲートの各他端の一括接続ノードに接続されたインバータIV5とを有し、上記2つのトランスファゲートTG1、TG2は相補的な消去モード信号ERA、/ERAにより相補的にスイッチ制御される。 This circuit includes a CMOS transfer gate TG1 to which an address signal Ai (i = 6, 7, 8) is input at one end, a CMOS transfer gate TG2 to which a clock signal ECLKi (i = 6, 7, 8) is input at one end, And an inverter IV5 connected to a collective connection node at each other end of the two transfer gates. The two transfer gates TG1 and TG2 are complementarily switched by complementary erase mode signals ERA and / ERA. Is done.
この回路は、相補的な消去モード信号ERA、/ERAが非活性状態の時(読み出し/書込み時)には、一方のトランスファゲートTG1がオンになり、Ai およびその反転信号がRAi 、/RAi となって出力する。 In this circuit, when the complementary erase mode signals ERA, / ERA are inactive (read / write), one transfer gate TG1 is turned on, and Ai and its inverted signal are RAi, / RAi and Output.
これに対して、相補的な消去モード信号ERA、/ERAが活性状態の時には、他方のトランスファゲートTG2がオンになってクロック信号ECLKi およびその反転信号がRAi 、/RAi となって出力する。 On the other hand, when the complementary erase mode signals ERA and / ERA are in the active state, the other transfer gate TG2 is turned on and the clock signal ECLKi and its inverted signal are output as RAi and / RAi.
図7(c)は、図7(b)中のクロック信号ECLKi(i=6,7,8)を供給するバイナリカウンタBCを示している。 FIG. 7C shows a binary counter BC that supplies the clock signal ECLKi (i = 6, 7, 8) in FIG. 7B.
このバイナリカウンタBCは、クロック信号ECLK6 を分周してクロック信号ECLK7 、ECLK8 を発生する。 The binary counter BC divides the clock signal ECLK6 to generate clock signals ECLK7 and ECLK8.
図8は、図4に示した第2実施例のNOR型フラッシュメモリにおけるセルアレイブロックMCAの消去動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 8 shows an example of signal waveforms related to the erase operation of the cell array block MCA in the NOR flash memory of the second embodiment shown in FIG.
消去モードに入ると、図6(b)のGAm プリデコーダ回路はプリデコーダ信号GAm として“H”レベルを出力し、図6(c)のGBn プリデコーダ回路は、RA6 〜RA8 、/RA6 〜/RA8 入力として供給される3ビットのバイナリ信号をプリデコーダした信号GBn (択一的に“H”レベルになる走査信号)を出力する。したがって、プリデコーダ信号GAm とプリデコーダした信号GBn とによって8つのロウデコーダブロックRDB0〜RDB7を択一的にシリアルに選択する。 When the erase mode is entered, the GAm predecoder circuit of FIG. 6 (b) outputs the "H" level as the predecoder signal GAm, and the GBn predecoder circuits of FIG. 6 (c) have RA6 to RA8, / RA6 to / RA. A signal GBn (a scanning signal that alternatively becomes "H" level) is output by predecoding the 3-bit binary signal supplied as the RA8 input. Therefore, the eight row decoder blocks RDB0 to RDB7 are alternatively selected serially by the predecoder signal GAm and the predecoded signal GBn.
また、消去モード時には、図6(a)のVCGl プリデコーダ回路はワード線電圧源信号VCGl としてVBBを供給するので、各ロウデコーダブロックRDB0〜RDB7のうちの1つの選択ロウデコーダブロックの各ロウデコーダRDの出力はVBBになり、残りの非選択のロウデコーダブロックの各ロウデコーダRDの出力は非選択電位(0V)になる。 In the erase mode, the VCGl predecoder circuit shown in FIG. 6A supplies VBB as the word line voltage source signal VCGl. Therefore, each row decoder of one selected row decoder block among the row decoder blocks RDB0 to RDB7. The output of RD becomes VBB, and the output of each row decoder RD of the remaining non-selected row decoder blocks becomes the non-selection potential (0 V).
また、消去電圧用昇圧回路(図示せず)から供給されるソース線電圧VSLは、消去動作の開始から終了まで6.5Vにされる。この結果、サブセルアレイブロックMCAB0からMCAB7までシリアルに消去されていく。 The source line voltage VSL supplied from the erase voltage booster circuit (not shown) is set to 6.5 V from the start to the end of the erase operation. As a result, the sub-cell array blocks MCABO to MCAB7 are erased serially.
即ち、まず、第1のサブセルアレイブロックMCAB0の全てのワード線(第1のワード線ブロック)は−7.5Vにされ、その他のサブセルアレイブロックMCAB1〜MCAB7のワード線の全ては0Vにされる。このような動作が、第8のサブセルアレイブロックMCAB7のワード線(第8のワード線ブロック)までシリアルに繰り返されて消去動作が終了する。 That is, first, all the word lines (first word line block) of the first sub-cell array block MCABO are set to -7.5V, and all the word lines of the other sub-cell array blocks MCAB1 to MCAB7 are set to 0V. . Such an operation is repeated serially up to the word line (eighth word line block) of the eighth sub-cell array block MCB7, and the erase operation is completed.
この場合、図31に示した消去特性から分かるように、1つのワード線ブロックを−7.5Vにする時間T1 を10msにすると、全消去時間は80ms(10ms×8)になる。 In this case, as can be seen from the erasing characteristics shown in FIG. 31, when the time T1 for setting one word line block to -7.5 V is 10 ms, the total erasing time is 80 ms (10 ms × 8).
また、ソース線SLをバイアスする消去電圧用昇圧回路の供給電流ISLの波形は、8つのサブセルアレイブロックMCAB0〜MCAB7のシリアルな消去動作に対応して8つのピークに分散できるので、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を減らすことが可能となる。 Further, the waveform of the supply current ISL of the booster circuit for erasing voltage for biasing the source line SL can be dispersed into eight peaks corresponding to the serial erasing operation of the eight sub-cell array blocks MCAB0 to MCAB7. The area required for the circuit can be reduced.
上記第2実施例を拡張して一般的に表現すると、512Kビットのセルアレイブロックのデータの消去に際して、ロウデコーダおよび複数のワード線をそれぞれ第1乃至第N(≧2)のロウデコーダブロックおよび第1乃至第Nのワード線ブロックにN分割し、前記第1乃至第Nのワード線ブロックを個別に選択して第1乃至第Nの消去動作に時分割してデータ消去を行う消去手段を具備し、前記消去手段は、前記第1乃至第Nのワード線ブロックのうちから選択した選択ワード線ブロックに対応する選択ロウデコーダブロック内の全てのロウデコーダを選択状態にするようにプリデコード信号を選択論理にして選択ワード線ブロックの全てのワード線の電位をソース線電位に対して第1の負電圧にし、かつ前記選択ロウデコーダブロックを除く非選択ロウデコーダブロック内の全てのロウデコーダを非選択状態にするように前記プリデコード信号を非選択論理にして前記選択ワード線ブロックを除く非選択ワード線ブロックの全てのワード線の電位をソース線電位に対して第1の負電圧より絶対値の小さい第2の電圧に設定することを特徴とするものである。 In general terms, the second embodiment is expanded, and when erasing data of a 512 Kbit cell array block, the row decoder and the plurality of word lines are respectively connected to the first to Nth (≧ 2) row decoder blocks and the first. Erasing means for dividing data into 1 to Nth word line blocks, selecting the first to Nth word line blocks individually, and erasing data by time division into first to Nth erase operations. The erasing unit outputs a predecode signal so as to select all the row decoders in the selected row decoder block corresponding to the selected word line block selected from the first to Nth word line blocks. The selection logic is set so that the potentials of all the word lines in the selected word line block are the first negative voltage with respect to the source line potential, and the selected row decoder block is The predecode signal is set to a non-selection logic so that all the row decoders in the non-selected row decoder block are in a non-selected state, and the potentials of all the word lines in the non-selected word line block except the selected word line block are set. The second voltage having an absolute value smaller than the first negative voltage with respect to the source line potential is set.
<第3実施例>
第3実施例は、図4乃至図8に示した第2実施例と比べて、構成はほぼ同様であるが、消去動作に係る信号波形の印加シーケンスが異なる。
<Third embodiment>
The configuration of the third embodiment is substantially the same as that of the second embodiment shown in FIGS. 4 to 8, but the signal waveform application sequence related to the erase operation is different.
図9は、第3実施例に係るセルアレイブロックMCAの消去動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 9 shows an example of signal waveforms related to the erase operation of the cell array block MCA according to the third embodiment.
消去動作の前半は、サブセルアレイブロックMCAB0〜MCAB7を2ブロックずつに4区分し、図8に示した消去動作に準じて各区分をシリアルに選択する。この場合、選択したワード線ブロックを−10Vにする時間を図8中のT1 (=10ms)より短いT2 (例えば2ms)とするように制御する。 In the first half of the erasing operation, the sub-cell array blocks MCB0 to MCB7 are divided into four sections each having two blocks, and each section is selected serially according to the erasing operation shown in FIG. In this case, the time for setting the selected word line block to −10 V is controlled to be T2 (for example, 2 ms) shorter than T1 (= 10 ms) in FIG.
そして、上記したようなシリアルな選択が最後の区分のワード線ブロックまで進んだ後、全区分のワード線ブロックを選択状態、即ち、512Kビットセルアレイの全てのワード線を−10Vにする。この場合、図4の消去特性から分かるように、全ワード線を−10Vにする時間T3 は8msでよい。 Then, after the serial selection as described above proceeds to the word line block of the last section, the word line blocks of all sections are selected, that is, all word lines of the 512K bit cell array are set to -10V. In this case, as can be seen from the erase characteristic of FIG. 4, the time T3 for setting all the word lines to -10 V may be 8 ms.
したがって、全消去時間は、2ms×4+8ms=16msとなり、図8に示した消去動作に要する全消去時間80msよりも大幅に短縮される。 Therefore, the total erase time is 2 ms × 4 + 8 ms = 16 ms, which is significantly shorter than the total erase time of 80 ms required for the erase operation shown in FIG.
また、ソース線をバイアスする消去電圧用昇圧回路の供給電流ISLの波形は、各区分のサブセルアレイブロックのシリアルな消去動作および全区分のサブセルアレイブロックの消去動作に対応して5つのピークに分散できるので、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を減らすことが可能となる。 Further, the waveform of the supply current ISL of the erase voltage booster circuit for biasing the source line is distributed in five peaks corresponding to the serial erase operation of the sub-cell array blocks in each section and the erase operation of the sub-cell array blocks in all sections. Therefore, it is possible to reduce the area necessary for the erase voltage booster circuit.
上記第3実施例を拡張して一般的に表現すると、512Kビットのセルアレイブロックのデータの消去に際して、ロウデコーダおよび複数のワード線をそれぞれ第1乃至第N(≧2)のロウデコーダブロックおよび第1乃至第Nのワード線ブロックにN分割し、前記第1乃至第Nのワード線ブロックを個別に選択して第1乃至第Nの消去動作に時分割してデータ消去を行った後、全てのワード線ブロックに対して同時にデータを消去する消去手段を具備し、前記消去手段は、前記第1乃至第Nのワード線ブロックのうちから個別に選択した選択ワード線ブロックのデータを消去する際、選択ワード線ブロックに対応する選択ロウデコーダブロック内の全てのロウデコーダを選択状態にするようにプリデコード信号を選択論理にして選択ワード線ブロックの全てのワード線の電位をソース線電位に対して第1の負電圧にし、かつ前記選択ロウデコーダブロックを除く非選択ロウデコーダブロック内の全てのロウデコーダを非選択状態にするように前記プリデコード信号を非選択論理にして前記選択ワード線ブロックを除く非選択ワード線ブロックの全てのワード線の電位をソース線電位に対して第1の負電圧より絶対値の小さい第2の電圧に設定し、前記全てのワード線ブロックに対して同時にデータを消去する際、全てのロウデコーダブロック内の全てのロウデコーダを選択状態にするように前記プリデコード信号を選択論理にして全てのワード線ブロックの全てのワード線の電位をソース線電位に対して第1の負電圧に設定することを特徴とするものである。 In general terms, the third embodiment can be expanded to erase the row decoder and the plurality of word lines in the first to Nth (≧ 2) row decoder blocks and the first row decoder block when erasing data of the 512 Kbit cell array block. 1 to Nth word line blocks are divided into N, the first to Nth word line blocks are individually selected, and data are erased by time division into first to Nth erase operations, and then all Erasing means for simultaneously erasing the data of the word line blocks, wherein the erasing means erases data of selected word line blocks individually selected from the first to Nth word line blocks. The selected word with the predecode signal as the selection logic so as to select all the row decoders in the selected row decoder block corresponding to the selected word line block. The potentials of all the word lines in the block are set to the first negative voltage with respect to the source line potential, and all the row decoders in the non-selected row decoder block except the selected row decoder block are set in a non-selected state. The predecode signal is set to the non-selection logic, and the potentials of all the word lines in the non-selected word line block except the selected word line block are set to the second voltage having an absolute value smaller than the first negative voltage with respect to the source line potential. When setting and erasing data for all the word line blocks at the same time, all the word lines are set with the predecode signal as a selection logic so as to select all the row decoders in all the row decoder blocks. The potential of all word lines in the block is set to a first negative voltage with respect to the source line potential.
<第4実施例>
図10は、第4実施例に係るNOR型フラッシュメモリのセルアレイブロックMCAとそれに対応するロウデコーダアレイを示す。
<Fourth embodiment>
FIG. 10 shows a cell array block MCA and a corresponding row decoder array of the NOR type flash memory according to the fourth embodiment.
このNOR型フラッシュメモリは、512Kビット(64Kバイト)のビット容量を有するセルアレイブロックMCAを、それぞれ32Kバイトのビット容量を有する2つのサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2に区分する。 In this NOR type flash memory, a cell array block MCA having a bit capacity of 512 Kbits (64 Kbytes) is divided into two sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 each having a bit capacity of 32 Kbytes.
各サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2は、1024本のビット線BL0 〜BL(i-1) を共有し、サブセルアレイブロックMCAB1は、256本のワード線WL0 〜WL(j-1) とワード線方向に沿って設けられた1本のソース線SL1 を有し、サブセルアレイブロックMCAB2は、256本のワード線WLj 〜WL(2j-1)とワード線方向に沿って設けられた1本のソース線SL2 を有する。
Each of the sub-cell array blocks MCAB1 and
また、前記2つのサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2に対応して2つのロウデコーダブロックRDB1、RDB2に区分しており、各ロウデコーダブロックRDB1、RDB2はそれぞれ32個のロウデコーダRDを有し、ロウデコーダアレイの全体では64個のロウデコーダRDを有する。 The row decoder blocks RDB1 and RDB2 are divided into two row decoder blocks RDB1 and RDB2 corresponding to the two sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2, and each of the row decoder blocks RDB1 and RDB2 has 32 row decoders RD. The entire array has 64 row decoders RD.
図11は、図10中のセルアレイブロックMCAの消去動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 11 shows an example of signal waveforms related to the erase operation of the cell array block MCA in FIG.
消去モードに入ると、サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2をシリアルに選択し、ソース線SL1 、SL2 にT1 (=10ms)時間ずつバイアス(例えば6.5V)を印加し、消去開始から終了まで全てのワード線に−10Vを印加する。この結果、サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2がシリアルに消去されていく。 When the erase mode is entered, the sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 are serially selected, and a bias (for example, 6.5 V) is applied to the source lines SL1 and SL2 by T1 (= 10 ms) time, and all words from the erase start to the end Apply -10V to the wire. As a result, the sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 are erased serially.
したがって、消去動作に要する全消去時間は20msになり、ソース線SL1 、SL2 をバイアスする消去電圧用昇圧回路の供給電流ISLの波形は2つのピークに分散できるので、最大供給電流が2mAの消去電圧用昇圧回路を用いることができ、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を減らすことが可能となる。 Therefore, the total erase time required for the erase operation is 20 ms, and the waveform of the supply current ISL of the booster circuit for erase voltage for biasing the source lines SL1 and SL2 can be distributed into two peaks, so that the maximum supply current is 2 mA. The booster circuit can be used, and the area required for the erase voltage booster circuit can be reduced.
図12は、図10中の2本のソース線SL1 、SL2 を選択するためのソースデコーダの一例を示す回路である。 FIG. 12 is a circuit showing an example of a source decoder for selecting the two source lines SL1 and SL2 in FIG.
ロウアドレス信号のうちの最上位ビット信号から生成された相補的な内部ロウアドレス信号RA8 、/RA8 は、それぞれ対応して二入力のNANDゲートNA11、NA12の各一方の入力となり、ブロックアドレス信号BLKADDは上記NANDゲートNA11、NA12の各他方の入力となる。 Complementary internal row address signals RA8 and / RA8 generated from the most significant bit signal of the row address signals respectively correspond to one input of two-input NAND gates NA11 and NA12, and block address signal BLKADD. Is the other input of the NAND gates NA11 and NA12.
上記NANDゲートNA11の出力は、インバータIV11、IV12により反転され、相補的な信号としてソース線ドライバSD1に入力する。また、前記NANDゲートNA12の出力は、インバータIV13、IV14により反転され、相補的な信号としてソース線ドライバSD2に入力する。上記ソース線ドライバSD1、SD2は、それぞれソース線電圧VSWノードとVssノードとの間に接続されているCMOSラッチ回路からなる。 The output of the NAND gate NA11 is inverted by the inverters IV11 and IV12 and input to the source line driver SD1 as a complementary signal. The output of the NAND gate NA12 is inverted by the inverters IV13 and IV14 and input to the source line driver SD2 as a complementary signal. The source line drivers SD1 and SD2 are each composed of a CMOS latch circuit connected between a source line voltage VSW node and a Vss node.
上記ソースデコーダの動作は、消去時に、ブロックアドレス信号BLKADDが“H”レベルになり、相補的な内部ロウアドレス信号RA8 、/RA8 のいずれか一方の“H”レベルによりサブセルアレイブロックMCAB1のソース線SL1 、サブセルアレイブロックMCAB2のソース線SL2 のいずれか一方がソース線電圧VSWになる。一回の消去動作中に信号RA8 、/RA8 が反転し、ソース線SL1 、SL2 はシリアルに選択されてソース線電圧VSWになる。 The operation of the source decoder is as follows. At the time of erasing, the block address signal BLKADD becomes “H” level, and the source line of the sub-cell array block MCAB1 is driven by the “H” level of one of the complementary internal row address signals RA8 and / RA8. Either SL1 or the source line SL2 of the sub-cell array block MCB2 becomes the source line voltage VSW. During one erase operation, the signals RA8 and / RA8 are inverted, and the source lines SL1 and SL2 are serially selected to become the source line voltage VSW.
なお、ブロックアドレス信号BLKADDは、非選択時、あるいは、消去時以外の動作中は“L”レベルになり、2本のソース線SL1 、SL2 は0Vになる。 Note that the block address signal BLKADD becomes “L” level during non-selection or during operations other than erasing, and the two source lines SL1 and SL2 become 0V.
上記第4実施例を拡張して一般的に表現すると、512Kビットのセルアレイブロックのデータの消去に際して、ソース線を第1乃至第N(≧2)の複数本のソース線に分割するとともにロウデコーダおよび複数のワード線をそれぞれ第1乃至第Nのロウデコーダブロックおよび第1乃至第Nのワード線ブロックに分割し、第1の消去動作乃至第Nの消去動作に時分割してデータを消去する消去手段を具備し、前記消去手段は、全てのワード線を所定の電位に設定し、前記第1乃至第Nのソース線のうちから個別に選択した選択ソース線の電位を前記ワード線の電位に対して第1の正電圧にし、かつ前記選択ソース線を除く非選択ソース線の電位を前記ワード線の電位に対して第1の正電圧より絶対値の小さい第2の電圧に設定することを特徴とするものである。 In general terms, the fourth embodiment is expanded to divide a source line into first to Nth (≧ 2) source lines and erase a row decoder when erasing data of a 512 Kbit cell array block. The plurality of word lines are divided into first to Nth row decoder blocks and first to Nth word line blocks, respectively, and data is erased by time division into a first erase operation to an Nth erase operation. An erasing unit is provided, wherein the erasing unit sets all word lines to a predetermined potential, and selects a potential of a selected source line individually selected from the first to Nth source lines as a potential of the word line. And the potential of the non-selected source lines excluding the selected source line is set to a second voltage having an absolute value smaller than the first positive voltage with respect to the potential of the word line. Special It is an.
<第5実施例>
図13は、第5実施例に係るNOR型フラッシュメモリのセルアレイブロックMCAとそれに対応するロウデコーダRDAを示す。
<Fifth embodiment>
FIG. 13 shows a cell array block MCA and a corresponding row decoder RDA of the NOR type flash memory according to the fifth embodiment.
このNOR型フラッシュメモリは、512Kビット(64Kバイト)のビット容量を有するセルアレイブロックを、それぞれ32Kバイトのビット容量を有する2つのサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2に区分する。 In this NOR type flash memory, a cell array block having a bit capacity of 512 Kbits (64 Kbytes) is divided into two sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 each having a bit capacity of 32 Kbytes.
各サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2は512本のワード線WL0 〜WL(j-1) を共有し、サブセルアレイブロックMCAB1は、256本のビット線BL0 〜BL(i-1) とビット線方向に沿って設けられた1本のソース線SL1 を有し、サブセルアレイブロックMCAB2は、256本のビット線BLi 〜BL(2i-1)とビット線方向に沿って設けられた1本のソース線SL2 を有する。 Each of the sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 shares 512 word lines WL0 to WL (j-1), and the sub-cell array block MCAB1 extends along the bit line direction with 256 bit lines BL0 to BL (i-1). The sub cell array block MCAB2 includes 256 bit lines BLi to BL (2i-1) and one source line SL2 provided along the bit line direction. Have.
図14は、図13中のセルアレイブロックMCAの消去動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 14 shows an example of signal waveforms related to the erase operation of the cell array block MCA in FIG.
消去モードに入ると、最初はサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2をシリアルに選択し、ソース線SL1 、SL2 にT2 (<T1 )時間ずつバイアス (例えば6.5V)を印加し、バンド間電流が減った後はソース線SL1 、SL2 に同時にバイアスをT3 時間印加し、消去開始から終了まで全てのワード線に−10Vを印加する。 When the erase mode is entered, the sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 are first selected serially, and a bias (for example, 6.5 V) is applied to the source lines SL1 and SL2 by T2 (<T1) time, thereby reducing the interband current. After that, a bias is simultaneously applied to the source lines SL1 and SL2 for T3 time, and -10V is applied to all word lines from the start to the end of erasing.
この場合、最大供給電流が2mAの消去電圧用昇圧回路を備えている場合には、図31に示した特性から分かるように、T2 =2ms、T3 =8msとすることができる。 In this case, when an erasing voltage boosting circuit with a maximum supply current of 2 mA is provided, as can be seen from the characteristics shown in FIG. 31, T2 = 2 ms and T3 = 8 ms can be obtained.
この結果、サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2の全消去時間は、2ms×2+8ms=12msとなり、図11に示した消去動作に要する全消去時間20msよりも大幅に短縮される。 As a result, the total erase time of the sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 is 2 ms × 2 + 8 ms = 12 ms, which is significantly shorter than the total erase time 20 ms required for the erase operation shown in FIG.
また、ソース線SL1 、SL2 をバイアスする消去電圧用昇圧回路の供給電流ISLの波形は、各区分のサブセルアレイブロックのシリアルな消去動作および全区分のサブセルアレイブロックの消去動作に対応して3つのピークに分散できるので、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を減らすことが可能となる。 The waveform of the supply current ISL of the erase voltage booster circuit for biasing the source lines SL1 and SL2 has three waveforms corresponding to the serial erase operation of the sub-cell array blocks in each section and the erase operation of the sub-cell array blocks in all sections. Since it can be dispersed in the peak, it is possible to reduce the area required for the boosting circuit for erasing voltage.
図15は、図13中の2本のソース線SL1 、SL2 を選択するためのソースデコーダの一例を示す回路である。 FIG. 15 is a circuit showing an example of a source decoder for selecting the two source lines SL1 and SL2 in FIG.
カラムアドレス信号のうちの最上位ビット信号から生成された相補的な内部カラムアドレス信号CA9 、/CA9 は、それぞれ対応して二入力のNANDゲートNA1、NA2の各一方の入力となり、ブロックアドレス信号BLKADDは上記NANDゲートNA11、NA12の各他方の入力となる。上記NANDゲートNA11の出力は、インバータIV11、IV12により反転され、相補的な信号としてソース線ドライバSD1に入力する。また、前記NANDゲートNA12の出力は、インバータIV13、IV14により反転され、相補的な信号としてソース線ドライバSD2に入力する。上記ソース線ドライバSD1、SD2は、それぞれソース線電圧VSWノードとVssノードとの間に接続されているCMOSラッチ回路からなる。 Complementary internal column address signals CA9 and / CA9 generated from the most significant bit signal of the column address signals respectively correspond to one input of two-input NAND gates NA1 and NA2, and block address signal BLKADD. Is the other input of the NAND gates NA11 and NA12. The output of the NAND gate NA11 is inverted by the inverters IV11 and IV12 and input to the source line driver SD1 as a complementary signal. The output of the NAND gate NA12 is inverted by the inverters IV13 and IV14 and input to the source line driver SD2 as a complementary signal. The source line drivers SD1 and SD2 are each composed of a CMOS latch circuit connected between a source line voltage VSW node and a Vss node.
上記ソースデコーダの動作は、消去時に、ブロックアドレス信号BLKADDが“H”レベルになり、相補的なカラムアドレス信号CA9 、/CA9 のいずれか一方の“H”レベルによりサブセルアレイブロックMCAB1のソース線SL1 、サブセルアレイブロックMCAB2のソース線SL2 のいずれか一方がソース線電圧VSWになる。一回の消去動作中に信号RA8 、/RA8 が反転し、ソース線SL1 、SL2 はシリアルに選択されてソース線電圧VSWになる。 In the operation of the source decoder, at the time of erasing, the block address signal BLKADD becomes “H” level, and the source line SL1 of the sub-cell array block MCAB1 is driven by the “H” level of one of the complementary column address signals CA9 and / CA9. One of the source lines SL2 of the sub-cell array block MCAB2 becomes the source line voltage VSW. During one erase operation, the signals RA8 and / RA8 are inverted, and the source lines SL1 and SL2 are serially selected to become the source line voltage VSW.
なお、ブロックアドレス信号BLKADDは、非選択時、あるいは、消去時以外の動作中は“L”レベルになり、2本のソース線SL1 、SL2 は0Vになる。 Note that the block address signal BLKADD becomes “L” level during non-selection or during operations other than erasing, and the two source lines SL1 and SL2 become 0V.
上記第5実施例を拡張して一般的に表現すると、512Kビットのセルアレイブロックのデータの消去に際して、ソース線を第1乃至第N(≧2)の複数本のソース線に分割し、第1乃至第Nのソース線を個別に選択して第1乃至第Nの消去動作に時分割してデータ消去を行った後、全てのメモリセルに対して同時にデータを消去する消去手段を具備し、前記消去手段は、前記第1乃至第Nのソース線のうちから個別に選択してデータを消去する際、全てのロウデコーダを選択状態にするようにプリデコード信号を選択論理にして全てのワード線を所定の電位に設定し、前記第1乃至第Nのソース線のうちから個別に選択した選択ソース線の電位を前記ワード線の電位に対して第1の正電圧にし、かつ前記選択ソース線を除く非選択ソース線の電位を前記ワード線の電位に対して第1の正電圧より絶対値の小さい第2の電圧に設定し、前記全てのメモリセルに対して同時にデータを消去する際、全てのワード線を所定の電位に設定したまま、全てのソース線の電位を前記ワード線の電位に対して第1の正電圧に設定することを特徴とするものである。 When the fifth embodiment is expanded and generally expressed, when erasing data of a 512 Kbit cell array block, the source line is divided into first to Nth (≧ 2) multiple source lines. Erasing means for individually erasing data in all the memory cells after individually erasing data by time-sharing the first to Nth erasing operations by individually selecting the Nth to Nth source lines, The erasing means selects all the word lines using the predecode signal as a selection logic so that all row decoders are selected when erasing data by individually selecting from the first to Nth source lines. The line is set to a predetermined potential, the potential of the selected source line individually selected from the first to Nth source lines is set to a first positive voltage with respect to the potential of the word line, and the selected source Unselected source lines excluding lines When the potential is set to a second voltage whose absolute value is smaller than the first positive voltage with respect to the potential of the word line, and all the memory cells are erased simultaneously, all the word lines are set to a predetermined voltage. The potentials of all the source lines are set to the first positive voltage with respect to the potentials of the word lines while being set to the potentials.
なお、前記第4実施例では、図10に示したセルアレイブロック、ロウデコーダアレイにおいて図14に示した信号波形を用いた消去動作も可能である。 In the fourth embodiment, the erase operation using the signal waveforms shown in FIG. 14 is also possible in the cell array block and row decoder array shown in FIG.
また、前記第5実施例では、図13に示したセルアレイブロック、ロウデコーダアレイにおいて図11に示した信号波形を用いた消去動作も可能である。 In the fifth embodiment, the erase operation using the signal waveforms shown in FIG. 11 is also possible in the cell array block and row decoder array shown in FIG.
<第6実施例>
図16は、第6実施例に係るNOR型フラッシュメモリのセルアレイブロックMCAとそれに対応するロウデコーダアレイを示す。
<Sixth embodiment>
FIG. 16 shows a cell array block MCA of a NOR flash memory according to the sixth embodiment and a corresponding row decoder array.
このNOR型フラッシュメモリは、512Kビット(64Kバイト)のビット容量を有するセルアレイブロックをそれぞれ16Kバイトのビット容量を有する4つのサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2、MCAB3、MCAB4に区分する。 In this NOR type flash memory, a cell array block having a bit capacity of 512 Kbits (64 Kbytes) is divided into four sub-cell array blocks MCAB1, MCAB2, MCAB3, and MCAB4 each having a bit capacity of 16 Kbytes.
第1列の方向に並ぶ2個のサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2は、256本のビット線BL0 〜BL(i-1) と1本のソース線SL1 を共有し、第2列の方向に並ぶ2個のサブセルアレイブロックMCAB3、MCAB4は、256本のビット線BLi 〜BL(2i-1)と1本のソース線SL2 を共有している。 The two sub cell array blocks MCAB1 and MCAB2 arranged in the direction of the first column share 256 bit lines BL0 to BL (i-1) and one source line SL1, and are arranged in the direction of the second column. The sub cell array blocks MCA B3 and MCA B4 share 256 bit lines BLi to BL (2i-1) and one source line SL2.
また、第1行の方向に並ぶ2個のサブセルアレイブロックMCAB1、MCAB3は、256本のワード線WL0 〜WL(j-1) を共有し、第2行の方向に並ぶ2個のサブセルアレイブロックMCAB2、MCAB4は、256本のワード線WLj 〜WL(2j-1)を共有している。 The two sub cell array blocks MCAB1 and MCAB3 arranged in the direction of the first row share 256 word lines WL0 to WL (j-1) and are arranged in the direction of the second row. MCAB2 and MCAB4 share 256 word lines WLj to WL (2j-1).
また、ロウデコーダアレイを、前記2つの行のサブセルアレイブロック(MCAB1、MCAB3)、(MCAB2、MCAB4)に対応して2つのロウデコーダブロックRDB1、RDB2に区分しており、各ロウデコーダブロックRDB1、RDB2はそれぞれ256個のロウデコーダRDを有し、消去時にはブロック選択信号R0 、R1 によって選択・非選択のいずれかにされる。 The row decoder array is divided into two row decoder blocks RDB1, RDB2 corresponding to the sub-cell array blocks (MCAB1, MCAB3), (MCAB2, MCAB4) of the two rows, and each row decoder block RDB1, Each RDB2 has 256 row decoders RD, and is selected or not selected by block selection signals R0 and R1 at the time of erasing.
図17は、図16中のセルアレイブロックMCAの消去動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 17 shows an example of signal waveforms related to the erase operation of the cell array block MCA in FIG.
消去モードに入ると、最初は第1行のサブセルアレイブロック(MCAB1、MCAB3)を選択してワード線WL0 〜WL(j-1) に−10Vを印加し、この状態で、ソース線SL1 、SL2 をシリアルにT1 時間ずつ選択し、選択ソース線にはバイアス(例えば6.5V)を印加し、非選択ソース線には0Vを印加する。この間、非選択ワード線WLj 〜WL(2j-1)には0Vを印加する。 When the erase mode is entered, first, the sub-cell array block (MCAB1, MCAB3) in the first row is selected and -10V is applied to the word lines WL0-WL (j-1). In this state, the source lines SL1, SL2 are applied. Are serially selected every T1 time, a bias (for example, 6.5 V) is applied to the selected source line, and 0 V is applied to the non-selected source line. During this time, 0 V is applied to the unselected word lines WLj to WL (2j-1).
次に、第2行のサブセルアレイブロック(MCAB2、MCAB4)を選択してワード線WLj 〜WL(2j-1)に−10Vを印加し、この状態で、ソース線SL1 、SL2 をシリアルにT1 時間ずつ選択し、選択ソース線にはバイアス(例えば6.5V)を印加し、非選択ソース線には0Vを印加する。この間、非選択ワード線WL0 〜WL(j-1) には0Vを印加する。 Next, the sub-cell array block (MCAB2, MCAB4) in the second row is selected and -10V is applied to the word lines WLj to WL (2j-1). In this state, the source lines SL1 and SL2 are serially connected to the T1 time. Each is selected, a bias (for example, 6.5 V) is applied to the selected source line, and 0 V is applied to the unselected source line. During this time, 0 V is applied to the unselected word lines WL0 to WL (j-1).
この結果、サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB3、MCAB2、MCAB4がシリアルに消去されていく。 As a result, the sub-cell array blocks MCAB1, MCAB3, MCAB2, and MCAB4 are serially erased.
したがって、消去動作に要する全消去時間は40msになり、ソース線SL1 、SL2 をバイアスする消去電圧用昇圧回路の供給電流ISLの波形は4つのピークに分散できるので、最大供給電流が1mAの消去電圧用昇圧回路を用いることができ、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を減らすことが可能となる。 Therefore, the total erase time required for the erase operation is 40 ms, and the waveform of the supply current ISL of the booster circuit for erase voltage for biasing the source lines SL1 and SL2 can be dispersed into four peaks. The booster circuit can be used, and the area required for the erase voltage booster circuit can be reduced.
上記第6実施例を拡張して一般的に表現すると、512Kビットのセルアレイブロックのデータの消去に際して、ワード線を第1乃至第M(≧2)の複数のワード線ブロックに分割するとともにソース線を第1乃至第N(≧2)の複数のソース線に分割し、第1乃至第Mのワード線ブロックの個別選択と第1乃至第Nのソース線の個別選択との組合わせに依存する第(1、1)乃至第(M、N)のブロックを個別に選択して第(1、1)乃至第(M、N)の消去動作に時分割してデータ消去を行う消去手段を具備し、前記消去手段は、選択ワード線ブロックに対応する全てのロウデコーダを選択状態にするようにプリデコード信号を選択論理にして選択ワード線ブロックの全てのワード線を第1の電圧に設定し、非選択ワード線ブロックの全てのワード線を前記第1の電圧より高い第2の電圧に設定し、選択ソース線を前記第1の電圧より高い第3の電圧に設定し、非選択ソース線の電位を前記第3の電圧より低い第4の電圧に設定することを特徴とするものである。 In general terms, the sixth embodiment is expanded to divide a word line into a plurality of first to Mth (≧ 2) word line blocks and a source line when erasing data of a 512 Kbit cell array block. Is divided into a plurality of first to Nth (≧ 2) source lines and depends on a combination of individual selection of the first to Mth word line blocks and individual selection of the first to Nth source lines. Erasing means for individually selecting the (1, 1) to (M, N) blocks and erasing data in a time-sharing manner in the (1, 1) to (M, N) erasing operations. The erasing unit sets all word lines of the selected word line block to the first voltage by using the predecode signal as a selection logic so as to select all the row decoders corresponding to the selected word line block. All unselected word line blocks Is set to a second voltage higher than the first voltage, the selected source line is set to a third voltage higher than the first voltage, and the potential of the unselected source line is set to the third voltage. A lower fourth voltage is set.
<第7実施例>
第7実施例は、図16および図17に示した第6実施例と比べて、構成はほぼ同様であるが、消去動作に係る信号波形の印加シーケンスが異なる。
<Seventh embodiment>
The seventh embodiment has substantially the same configuration as the sixth embodiment shown in FIGS. 16 and 17, but the signal waveform application sequence related to the erase operation is different.
図18は、第7実施例に係るセルアレイブロックMCAの消去動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 18 shows an example of signal waveforms related to the erase operation of the cell array block MCA according to the seventh embodiment.
消去モードに入ると、最初は、図17の消去動作と同様のシーケンスでT2 (<T1 )時間ずつソース線バイアスを印加し、バンド間電流が減った後は、終了までのT3 時間に全てのWL0 〜WL(j-1) 、WLj 〜WL(2j-1)に−10V、全てのSL1 、SL2 にソース線バイアスを印加する。 When the erase mode is entered, first, the source line bias is applied for each time T2 (<T1) in the same sequence as the erase operation of FIG. 17, and after the interband current is reduced, all the time is T3 until the end. -10V is applied to WL0 to WL (j-1) and WLj to WL (2j-1), and a source line bias is applied to all SL1 and SL2.
この場合、最大供給電流が1mAの消去電圧用昇圧回路を備えている場合には、図31に示した特性から分かるように、T2 =2ms、T3 =8msとすることができる。 In this case, when an erasing voltage boosting circuit having a maximum supply current of 1 mA is provided, as can be seen from the characteristics shown in FIG. 31, T2 = 2 ms and T3 = 8 ms can be obtained.
この結果、サブセルアレイブロックMCAB1、MCAB2の全消去時間は、2ms×4+8ms=16msとなり、図17に示した消去動作に要する全消去時間40msよりも大幅に短縮される。 As a result, the total erase time of the sub-cell array blocks MCAB1 and MCAB2 is 2 ms × 4 + 8 ms = 16 ms, which is significantly shorter than the total erase time 40 ms required for the erase operation shown in FIG.
また、ソース線SL1 、SL2 をバイアスする消去電圧用昇圧回路の供給電流ISLの波形は、各区分のサブセルアレイブロックのシリアルな消去動作および全区分のサブセルアレイブロックの消去動作に対応して5つのピークに分散できるので、消去電圧用昇圧回路として必要な面積を減らすことが可能となる。 The waveform of the supply current ISL of the erase voltage booster circuit for biasing the source lines SL1 and SL2 has five waveforms corresponding to the serial erase operation of each sub-cell array block and the erase operation of all sub-cell array blocks. Since it can be dispersed in the peak, it is possible to reduce the area required for the boosting circuit for erasing voltage.
上記第7実施例を拡張して一般的に表現すると、512Kビットのセルアレイブロックのデータの消去に際して、ワード線を第1乃至第M(≧2)の複数のワード線ブロックに分割するとともにソース線を第1乃至第N(≧2)の複数のソース線に分割し、前記第1乃至第Mのワード線ブロックの個別選択と第1乃至第Nのソース線の個別選択との組合わせに依存する第(1、1)乃至第(M、N)のブロックを個別に選択して第(1、1)乃至第(M、N)の消去動作に時分割してデータ消去を行った後、全てのメモリセルに対して同時にデータを消去する消去手段を具備し、前記消去手段は、前記第(1、1)乃至第(M、N)のブロックを個別に選択してデータを消去する際、選択ワード線ブロックに対応する全てのロウデコーダを選択状態にするようにプリデコード信号を選択論理にして選択ワード線ブロックの全てのワード線を第1の電圧に設定し、非選択ワード線ブロックの全てのワード線を前記第1の電圧より高い第2の電圧に設定し、選択ソース線を前記第1の電圧より高い第3の電圧に設定し、非選択ソース線を前記第3の電圧より低い第4の電圧に設定し、前記全てのメモリセルに対して同時にデータを消去する際、全てのワード線を前記第1の電圧に設定し、全てのソース線を前記第3の電圧に設定することを特徴とするものである。 In general terms, the seventh embodiment is expanded to divide a word line into a plurality of first to Mth (≧ 2) word line blocks and source lines when erasing data of a 512 Kbit cell array block. Is divided into a plurality of first to Nth (≧ 2) source lines and depends on a combination of individual selection of the first to Mth word line blocks and individual selection of the first to Nth source lines. The first (1, 1) to (M, N) blocks to be individually selected and data erasing in a time-sharing manner into the (1, 1) to (M, N) erasing operations, Erasing means for erasing data from all memory cells at the same time is provided, and the erasing means erases data by individually selecting the (1, 1) to (M, N) blocks. Select all row decoders corresponding to the selected word line block. The predecode signal is set to the selection logic so as to be in the state, all the word lines of the selected word line block are set to the first voltage, and all the word lines of the unselected word line block are set to the first voltage higher than the first voltage. The selected source line is set to a third voltage higher than the first voltage, the non-selected source line is set to a fourth voltage lower than the third voltage, and all the memories are set. When simultaneously erasing data from a cell, all word lines are set to the first voltage, and all source lines are set to the third voltage.
次に、NOR型フラッシュメモリにおけるデータ書込みテストに関する本発明の特徴について説明する。 Next, features of the present invention relating to a data write test in a NOR flash memory will be described.
即ち、ここでは、複数のセルアレイブロックを有し、通常のデータ書込み時には前記メモリセルの1個にデータを書込む、または同一セルアレイブロックの複数のメモリセルに同時にデータを書込むが、データ書込みテスト時には複数のセルアレイブロックのメモリセルに同時にデータを書込む。 In other words, here, a plurality of cell array blocks are provided, and during normal data writing, data is written into one of the memory cells, or data is simultaneously written into a plurality of memory cells in the same cell array block. Sometimes data is simultaneously written into the memory cells of a plurality of cell array blocks.
<第8実施例>
図19は、第8実施例に係るNOR型フラッシュメモリの一例を示す。
<Eighth embodiment>
FIG. 19 shows an example of a NOR type flash memory according to the eighth embodiment.
メモリコア部は、メモリセルが配列された2つのセルアレイブロックMCAB0、MCAB1と、上記セルアレイブロックMCA0 、MCA1 に対応して設けられたワード線選択用のロウデコーダRD0 、RD1 、前記セルアレイブロックMCA0 、MCA1 に対応して設けられたビット線選択用のカラムゲートCG0 、CG1 から構成される。 The memory core section includes two cell array blocks MCAB0 and MCAB1 in which memory cells are arranged, and word line selection row decoders RD0 and RD1 provided corresponding to the cell array blocks MCA0 and MCA1, and the cell array blocks MCA0 and MCA1. Bit line selection column gates CG0 and CG1 provided corresponding to the above.
なお、セルアレイブロックMCA0 は、図示を簡略するために、1本のワード線WL0 および1本のビット線BL0 を代表的に示しており、セルアレイブロックMCA1 は、1本のワード線WL1 および1本のビット線BL1 を代表的に示している。 The cell array block MCA0 representatively shows one word line WL0 and one bit line BL0 for simplicity of illustration, and the cell array block MCA1 has one word line WL1 and one bit line BL0. Bit line BL1 is representatively shown.
ブロックアドレスデコーダBADは、アドレスピンAnから入力されるブロックアドレス信号をデコードしてブロック選択信号BA0 、BA1 を出力するものである。 The block address decoder BAD decodes the block address signal input from the address pin An and outputs block selection signals BA0 and BA1.
ウエルドライバWD0 、WD1 は、前記ブロック選択信号BA0 、BA1 によって活性化制御され、セルアレイブロックMCAB0、MCAB1のP型ウエル配線Well0、Well1に所要の電圧を印加するものである。 The well drivers WD0 and WD1 are activated and controlled by the block selection signals BA0 and BA1, and apply required voltages to the P-type well wirings Well0 and Well1 of the cell array blocks MCAB0 and MCAB1.
ロウアドレスデコーダRADは、アドレスピンAnから入力されるロウアドレス信号をデコードして前記ロウデコーダRD0 、RD1 の活性化(イネーブル)・非活性化(ディセーブル)状態を制御するためのロウデコーダ選択信号RA0 、RA1 を出力するものである。 The row address decoder RAD decodes a row address signal input from the address pin An to control a row decoder selection signal for controlling the activation / deactivation state of the row decoders RD0 and RD1. RA0 and RA1 are output.
前記ロウデコーダRD0 、RD1 は、活性化されると、ロウアドレス信号に対応して前記セルアレイブロックMCA0 、MCA1 の特定のワード線を駆動するものである。 When the row decoders RD0 and RD1 are activated, they drive specific word lines of the cell array blocks MCA0 and MCA1 in response to a row address signal.
なお、前記ロウデコーダRD0 、RD1 は、前記ロウデコーダ選択信号RA0 、RA1 だけでなく、さらに前記ブロック選択信号BA0 、BA1 によって活性化(イネーブル)・非活性化(ディセーブル)状態が制御されるように構成されていてもよい。 The row decoders RD0 and RD1 are controlled not only by the row decoder selection signals RA0 and RA1, but also by the block selection signals BA0 and BA1 to be activated / deactivated (disabled). It may be configured.
カラムアドレスデコーダCADは、アドレスピンAnから入力されるカラムアドレス信号をデコードして前記カラムゲートCG0 、CG1 の特定カラムの選択・非選択を制御するためのカラム選択信号CAを出力するものである。 The column address decoder CAD decodes a column address signal input from the address pin An and outputs a column selection signal CA for controlling selection / non-selection of a specific column of the column gates CG0 and CG1.
上記カラムゲートCG0 、CG1 は、対応して前記ブロック選択信号BA0 、BA1 により活性化(イネーブル)・非活性化(ディセーブル)状態が制御され、前記カラム選択信号CAに応じて前記セルアレイブロックMCAB0、MCAB1の特定カラムのビット線を選択するものである。 The column gates CG0 and CG1 are correspondingly activated (enabled) and deactivated (disabled) by the block selection signals BA0 and BA1, and the cell array blocks MCAB0, CG1 and CG1 are controlled according to the column selection signal CA. A bit line of a specific column of MCAB1 is selected.
データ線DLは、前記カラムゲートCG0 、CG1 に共通に接続されており、上記カラムゲートCG0 、CG1 を介して対応して前記セルアレイブロックMCA0 、MCA1 のビット線に接続されている。 The data line DL is commonly connected to the column gates CG0 and CG1, and is connected to the bit lines of the cell array blocks MCA0 and MCA1 through the column gates CG0 and CG1.
センスアンプSAは、データ読み出し時に選択されたメモリセルからデータ線DLに読み出されたセルデータに依存した電圧をセンス増幅するものである。 The sense amplifier SA senses and amplifies a voltage depending on the cell data read from the memory cell selected at the time of data reading to the data line DL.
入出力バッファIOBは、センスアンプSAの出力データを入出力ピンIOから外部に出力するものである。 The input / output buffer IOB outputs the output data of the sense amplifier SA from the input / output pin IO to the outside.
書込み負荷回路PGMLは、データ書込み時に前記入出力ピンIOから入力された書込みデータによって制御され、"0" 書込み時にはデータ線DLを5Vに、"1" 書込み時にはデータ線DLを0Vにバイアスするものである。 The write load circuit PGML is controlled by the write data input from the input / output pin IO at the time of data writing, and biases the data line DL to 5V at the time of writing "0", and the data line DL to 0V at the time of writing "1". It is.
コマンド制御回路CMDは、コントロールピンCTLおよび前記入出力ピンIOピンの入力によって、書込み・消去・読み出しなどの各動作モードが指定され、前記ロウアドレスデコーダRADおよびカラムアドレスデコーダCADにモード制御信号を出力するものである。 The command control circuit CMD designates each operation mode such as write / erase / read by the input of the control pin CTL and the input / output pin IO pin, and outputs a mode control signal to the row address decoder RAD and the column address decoder CAD. To do.
書込み高電圧切換回路SWは、通常の書込み時には書込み昇圧回路WBの昇圧出力を選択し、書込みテスト時には書込みテスト用外部端子TESTに外部から印加される書込み高電圧を選択し、所要の内部回路へ供給するものである。 The write high voltage switching circuit SW selects the boost output of the write booster circuit WB during normal writing, and selects the write high voltage applied from the outside to the write test external terminal TEST during the write test, to the required internal circuit. To supply.
図20は、図19中の2つのセルアレイブロックMCA0 、MCA1 と、2つのカラムゲート(列選択トランジスタおよびブロック選択トランジスタ)の一例を概略的に示す。 FIG. 20 schematically shows an example of the two cell array blocks MCA0 and MCA1 and two column gates (column selection transistor and block selection transistor) in FIG.
ここでは、図示を簡略化するため、セルアレイブロックMCA0 は、同一行の2個のセルと、同一行のセルの各制御ゲートに共通に連なるワード線WL0 と、同一カラムのセルに共通に連なるビット線を代表的に示しており、あるカラムの1個のセルにCell0 、ビット線にBL0 の符号を付している。
Here, for simplification of illustration, the cell array block MCA0 includes two cells in the same row, a word line WL0 that is commonly connected to each control gate of the cells in the same row, and a bit that is commonly connected to cells in the same column. A line is representatively shown, and a
そして、上記セルアレイブロックMCA0 に対応するカラムゲートは、カラム選択信号Y0 、Yn により選択される2カラム分を代表的に示しており、各カラムはビット線に直列に列選択トランジスタCSおよびブロック選択信号BA0 により選択されるブロック選択トランジスタBSが接続されている。 The column gate corresponding to the cell array block MCA0 representatively shows two columns selected by the column selection signals Y0 and Yn. Each column is in series with the bit line and includes a column selection transistor CS and a block selection signal. A block selection transistor BS selected by BA0 is connected.
同様に、セルアレイブロックMCA1 は、同一行の2個のセルと、同一行のセルの各制御ゲートに共通に連なるワード線WL1 と、同一カラムのセルに共通に連なるビット線を代表的に示しており、あるカラムの1個のセルにCell1 、ビット線にBL1 の符号を付している。 Similarly, the cell array block MCA1 representatively shows two cells in the same row, a word line WL1 commonly connected to each control gate of the cells in the same row, and a bit line commonly connected to cells in the same column. One cell of a column is labeled Cell1 and the bit line is labeled BL1.
そして、上記セルアレイブロックMCA1 に対応するカラムゲートは、カラム選択信号Y0 、Yn により選択される2カラム分を代表的に示しており、各カラムはビット線に直列に列選択トランジスタCSおよびブロック選択信号BA1 により選択されるブロック選択トランジスタBSが接続されている。 The column gate corresponding to the cell array block MCA1 representatively shows two columns selected by the column selection signals Y0 and Yn. Each column is in series with the bit line and includes a column selection transistor CS and a block selection signal. A block selection transistor BS selected by BA1 is connected.
図21は、図19の回路における2つのロウデコーダRD0 、RD1 を選択制御するために設けられたロウメインデコーダRMDと、2つのセルアレイブロックMCA0 、MCA1 と、2つのカラムゲート(列選択トランジスタおよびブロック選択トランジスタ)CG0 、CG1 の一例を概略的に示す。 FIG. 21 shows a row main decoder RMD provided to select and control two row decoders RD0 and RD1 in the circuit of FIG. 19, two cell array blocks MCA0 and MCA1, and two column gates (column selection transistors and blocks). An example of select transistors CG0 and CG1 is schematically shown.
ここでは、図示を簡略化するため、セルアレイブロックMCAB0は、一行、一列分のセルCell0 と、ワード線(サブワード線)のうちの1本WL0 と、ビット線のうちの1本BL0 を代表的に示している。 Here, for simplification of illustration, the cell array block MCAB0 typically includes cells Cell0 for one row and column, one WL0 of word lines (sub-word lines), and one BL0 of bit lines. Show.
カラムゲートCG0 は、上記ビット線BL0 に直列に接続されている列選択トランジスタCSおよびブロック選択トランジスタBSを代表的に示している。 The column gate CG0 representatively shows the column selection transistor CS and the block selection transistor BS connected in series to the bit line BL0.
そして、ロウデコーダRD0 は、1本のブロック選択信号線(カラムゲート選択信号線)BA0 と、このブロック選択信号線BA0 と前記セルアレイブロックMCA0 の各サブワード線との間にそれぞれ対応して挿入接続されたCMOSトランスファゲート(代表的に1個のみ示している)TGと、前記セルアレイブロックMCA0 の各サブワード線と接地ノードとの間に各対応して挿入接続されたノイズキャンセラー用のNMOSトランジスタNTとを有する。 The row decoder RD0 is inserted and connected correspondingly to one block selection signal line (column gate selection signal line) BA0 and the block selection signal line BA0 and each sub word line of the cell array block MCA0. A CMOS transfer gate (typically only one) TG and a noise canceller NMOS transistor NT inserted correspondingly between each sub-word line of the cell array block MCA0 and the ground node. Have.
同様に、セルアレイブロックMCAB1は、一行、一列分のセルCell1 と、ワード線(サブワード線)のうちの1本WL1 と、ビット線のうちの1本BL1 を代表的に示している。 Similarly, the cell array block MCAB1 representatively shows one row, one column of cells Cell1, one word line (subword line) WL1, and one bit line BL1.
カラムゲートCG1 は、上記ビット線BL1 に直列に接続されている列選択トランジスタCSおよびブロック選択トランジスタBSを代表的に示している。 The column gate CG1 representatively shows the column selection transistor CS and the block selection transistor BS connected in series to the bit line BL1.
そして、ロウデコーダRD1 は、1本のブロック選択信号線(カラムゲート選択信号線)BA1と、このブロック選択信号線BA1と前記セルアレイブロックMCA1 の各ワード線との間にそれぞれ対応して挿入接続されたCMOSトランスファゲート(代表的に1個のみ示している)TGと、前記セルアレイブロックMCAB0の各サブワード線と接地ノードとの間に各対応して挿入接続されたノイズキャンセラー用のNMOSトランジスタNTとを有する。 The row decoder RD1 is inserted and connected correspondingly to one block selection signal line (column gate selection signal line) BA1 and the block selection signal line BA1 and each word line of the cell array block MCA1. A CMOS transfer gate (typically only one) TG, and a noise canceller NMOS transistor NT inserted correspondingly between each sub-word line of the cell array block MCABO and the ground node. Have.
ロウメインデコーダRMDは、2ビットの内部ロウアドレス信号RAi、RAjをデコードし、そのデコード出力(相補的なロウメインデコード信号Mij、/Mij)により2つのセルアレイブロックMCA0 、MCA1 における各対応するサブワード線に挿入接続されているCMOSトランスファゲートTGを選択制御し、一方のロウメインデコード信号/Mijにより2つのセルアレイブロックMCA0 、MCA1 のサブワード線に各対応して接続されたノイズキャンセラー用のNMOSトランジスタNTを駆動制御する。 The row main decoder RMD decodes the 2-bit internal row address signals RAi and RAj, and outputs the corresponding sub word lines in the two cell array blocks MCA0 and MCA1 according to the decoded output (complementary row main decode signals Mij and / Mij). The CMOS transfer gate TG inserted and connected to the memory cell is selectively controlled, and a noise canceller NMOS transistor NT connected to each of the sub-word lines of the two cell array blocks MCA0 and MCA1 is selected by one row main decode signal / Mij. Drive control.
上記第8実施例のNOR型フラッシュメモリにおいては、データの読み出し/書込み/消去時には、一方のセルアレイブロックMCA0 またはMCA1 内のセルの1個または複数個を同時に選択し、書込みテスト時には、前記2つのセルアレイブロックMCA0 、MCA1 内のセルの1個または複数個を同時に選択するように制御される。 In the NOR flash memory of the eighth embodiment, one or a plurality of cells in one cell array block MCA0 or MCA1 are simultaneously selected when reading / writing / erasing data, and the two Control is performed to simultaneously select one or more of the cells in the cell array blocks MCA0 and MCA1.
図22は、図21の回路の動作のうち、通常の書込み動作/書込みテスト動作に係る信号波形の一例を示している。 FIG. 22 shows an example of a signal waveform related to a normal write operation / write test operation among the operations of the circuit of FIG.
第8実施例に係るNOR型フラッシュメモリの通常の書込み動作では、ブロックアドレス信号BA0 、BA1 は一方が選択、他方が非選択状態に制御される。これにより、選択状態の一方のブロック内のセルが選択され、非選択状態の他方のブロックのセルは全て非選択状態にある。 In the normal write operation of the NOR flash memory according to the eighth embodiment, one of the block address signals BA0 and BA1 is controlled and the other is controlled to be in a non-selected state. As a result, the cells in one block in the selected state are selected, and the cells in the other block in the non-selected state are all in the non-selected state.
即ち、通常の書込み時に、例えばセルアレイブロックMCA0 のセルCell0 が書込み対象のセルである場合には、前記セルアレイブロックMCA0 を選択するために、ブロック選択信号BA0 は活性状態(“H”)になるが、他のブロック選択信号BA1 は非活性状態(“L”)になる。 That is, during normal writing, for example, when the cell Cell0 of the cell array block MCA0 is a cell to be written, the block selection signal BA0 is activated ("H") to select the cell array block MCA0. The other block selection signal BA1 becomes inactive ("L").
そして、前記セルCell0 のゲートを選択するために、ロウメインデコード信号Mijのうちでサブワード線WL0 、WL1 に対応する信号M00は“H”になるが、それ以外の信号Mijは“L”となる。この場合、サブワード線WL0 は前記ブロック選択信号BA0 が“H”であるので選択されるが、サブワード線WL1 は前記ブロック選択信号BA1 が“L”であるので選択されない。 In order to select the gate of the cell Cell0, the signal M00 corresponding to the sub word lines WL0 and WL1 among the row main decode signals Mij is "H", but the other signals Mij are "L". . In this case, the sub word line WL0 is selected because the block selection signal BA0 is "H", but the sub word line WL1 is not selected because the block selection signal BA1 is "L".
また、前記セルCell0 のドレインを選択するために、カラム選択信号のうちで前記ビット線BL0 に対応する信号Y0 は活性状態(“H”)になるが、それ以外の信号は非活性状態(“L”)になる。 In order to select the drain of the cell Cell0, the signal Y0 corresponding to the bit line BL0 among the column selection signals is activated ("H"), but other signals are inactivated ("" L ").
つまり、2つのセルアレイブロックMCAB0、MCAB1の同一カラムアドレスのビット線(本例ではBL0 、BL1 )のうち、セルアレイブロックMCA0 のビット線BL0 はブロック選択信号BA0 およびカラム選択信号Y0 によって選択されてデータ線DLに接続されるが、セルアレイブロックMCA1 のビット線BL1 は選択されない。 That is, among the bit lines (BL0, BL1 in this example) of the same column address of the two cell array blocks MCAB0, MCAB1, the bit line BL0 of the cell array block MCA0 is selected by the block selection signal BA0 and the column selection signal Y0. Although connected to DL, the bit line BL1 of the cell array block MCA1 is not selected.
したがって、セルアレイブロックMCA0 における選択ビット線BL0 に接続されている選択セルCell0 は、ドレインが書込み負荷回路PGMLによってバイアスされ、ゲート(サブワード線WL0 )が選択されているので、データを書込むことができる。 Therefore, since the drain of the selected cell Cell0 connected to the selected bit line BL0 in the cell array block MCA0 is biased by the write load circuit PGML and the gate (sub word line WL0) is selected, data can be written. .
一方、書込みテスト時には、ブロック選択信号BA0 、BA1 はそれぞれ選択状態にされ、ロウデコーダRD0 、RD1 はロウデコーダ選択信号RA0 、RA1 によってそれぞれ活性化され、ロウアドレス信号に対応してセルアレイブロックMCA0 、MCA1 の同一行のサブワード線(本例ではWL0 、WL1 )を選択する。 On the other hand, in the write test, the block selection signals BA0 and BA1 are selected, the row decoders RD0 and RD1 are activated by the row decoder selection signals RA0 and RA1, respectively, and the cell array blocks MCA0 and MCA1 corresponding to the row address signal. Are selected in the same row (in this example, WL0, WL1).
また、2つのセルアレイブロックMCA0 、MCA1 の同一カラムアドレスのビット線(本例ではBL0 、BL1 )は、ブロック選択信号BA0 およびカラム選択信号Y0 によって選択されるとともにブロック選択信号BA1 およびカラム選択信号Y0 によって選択され、それぞれデータ線DLに接続される。 The bit lines (BL0 and BL1 in this example) of the two cell array blocks MCA0 and MCA1 are selected by the block selection signal BA0 and the column selection signal Y0 and also by the block selection signal BA1 and the column selection signal Y0. Each is selected and connected to a data line DL.
したがって、セルアレイブロックMCA0 、MCA1 における選択ビット線BL0 、BL1 に接続されている選択セルCell0 、Cell1 は、それぞれドレインが書込み負荷回路PGMLによってバイアスされ、ゲート(サブワード線WL0 、WL1 )が選択されているので、それぞれテストデータを同時に書込むことができる。 Therefore, the drains of the selected cells Cell0 and Cell1 connected to the selected bit lines BL0 and BL1 in the cell array blocks MCA0 and MCA1 are biased by the write load circuit PGML and the gates (sub-word lines WL0 and WL1) are selected. So you can write the test data at the same time.
この時、各アレイブロックMCAB0、MCAB1毎に、ウエルドライバWD0 、WD1 からウエル配線Well0、Well1(ソース線やウエル線)に0Vが供給されているので、ソース線電位の浮きやウエル電位の浮きの問題は生じない。 At this time, 0 V is supplied from the well drivers WD0 and WD1 to the well wiring Well0 and Well1 (source line and well line) for each array block MCAB0 and MCAB1, so that the source line potential floats and the well potential floats. There is no problem.
その結果、従来と比べて同時書込みが可能なビット数を増やすことができるので、書込みテスト時間をブロックの数に反比例して短縮できる。従って、大容量メモリでより顕著になる書込みテスト時間の増加を抑えることが可能となる。 As a result, the number of bits that can be simultaneously written can be increased as compared with the conventional case, so that the write test time can be reduced in inverse proportion to the number of blocks. Therefore, it is possible to suppress an increase in the write test time that becomes more noticeable in a large-capacity memory.
図23は、上記第8実施例に係るNOR型フラッシュメモリにおける同時書込みビット数と臨界ソース線電圧Vc との関係を実線で示し、比較のために従来のNOR型フラッシュメモリにおける同時書込みビット数と臨界ソース線電圧Vc との関係を点線で示している。 FIG. 23 shows the relationship between the number of simultaneously written bits and the critical source line voltage Vc in the NOR type flash memory according to the eighth embodiment by a solid line. For comparison, the number of simultaneously written bits in the conventional NOR type flash memory is shown in FIG. The relationship with the critical source line voltage Vc is indicated by a dotted line.
図23から分かるように、第8実施例のNOR型フラッシュメモリによれば、同時書込みするメモリセルのセルアレイブロック数を複数(N)倍に拡大させるので、同時に書込み可能なビット数を従来例のビット数BのN倍に増やすことができるようになり、書込みテスト時間を短縮することができる。 As can be seen from FIG. 23, according to the NOR type flash memory of the eighth embodiment, the number of cell array blocks of memory cells to be simultaneously written is increased by a plurality (N) times. The number of bits B can be increased to N times, and the write test time can be shortened.
また、単一ブロック中の同時書込みビット数を増やすだけでなく、複数ブロックを同時に選択する(この場合、ブロック選択信号BA0 、BA1 をそれぞれ “H”にする)ことによって、臨界ソース線電圧Vc に達する同時書込みビット数をブロック数倍に増加させることができる。 In addition to increasing the number of simultaneous write bits in a single block, a plurality of blocks are simultaneously selected (in this case, the block selection signals BA0 and BA1 are set to “H”), whereby the critical source line voltage Vc is set. The number of simultaneous write bits reached can be increased by a factor of the number of blocks.
なお、第8実施例はNOR型フラッシュメモリを例にとって説明したが、テスト時間がより重要になる多値メモリやこれらの不揮発性メモリを混載するロジックデバイスにも有効である。また、書込みテスト動作に限ることなく、通常の書込み動作において複数のセルアレイブロックへの同時書込みを行うことも可能になる。 Although the eighth embodiment has been described by taking the NOR type flash memory as an example, it is also effective for a multi-value memory in which the test time becomes more important and a logic device in which these nonvolatile memories are mounted. Further, it is possible to perform simultaneous writing to a plurality of cell array blocks in a normal write operation without being limited to the write test operation.
BLi …ビット線、CS…列選択トランジスタ、CT…ビット線電位クランプ用トランジスタ、DL…データ線、LT…ビット線負荷トランジスタ、SA…センスアンプ、WT…書込みトランジスタ。 BLi ... bit line, CS ... column selection transistor, CT ... bit line potential clamping transistor, DL ... data line, LT ... bit line load transistor, SA ... sense amplifier, WT ... write transistor.
Claims (2)
1つのセルアレイブロック内の複数のメモリセルについて同時にデータを消去し、複数のセルアレイブロック内の複数のメモリセルに同時にデータを書込む手段
とを具備することを特徴とする不揮発性半導体メモリ。 A memory core unit having a plurality of cell array blocks each including a plurality of nonvolatile memory cells, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines;
A nonvolatile semiconductor memory comprising: means for simultaneously erasing data from a plurality of memory cells in one cell array block and simultaneously writing data to the plurality of memory cells in the plurality of cell array blocks.
前記セルアレイブロックのカラムアドレスを指定するカラムアドレスデコーダと、
前記セルアレイブロックのアドレスを指定するブロックアドレスデコーダと、
データ書込み時に書込みデータに応じた電圧を出力する書込み負荷回路と、
前記ワード線を選択するロウデコーダとを具備し、
前記ビット線は前記カラムアドレスと前記ブロックアドレスとによって選択され、
前記ブロックアドレスデコーダにより前記複数のセルアレイブロックが同時に選択され、前記複数のビット線に前記書込み負荷回路から出力される前記電圧が供給されてデータ書込みが行われることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。 A memory core unit having a plurality of cell array blocks each including a plurality of nonvolatile memory cells, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines;
A column address decoder for designating a column address of the cell array block;
A block address decoder for designating an address of the cell array block;
A write load circuit that outputs a voltage corresponding to the write data when writing data; and
A row decoder for selecting the word line;
The bit line is selected by the column address and the block address,
The nonvolatile semiconductor memory, wherein the plurality of cell array blocks are simultaneously selected by the block address decoder, and data is written by supplying the voltage output from the write load circuit to the plurality of bit lines.
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