JP3226677B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory deviceInfo
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- G11C2211/5621—Multilevel programming verification
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気的書替え可能な不
揮発性半導体記憶装置(EEPROM)に係わり、特に
1つのメモリセルに1ビットより多い情報を記憶させる
多値記憶を行うEEPROMに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM), and more particularly to an EEPROM which performs multi-value storage in which more than one bit of information is stored in one memory cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】EEPROMの1つとして、高集積化が
可能なNAND型EEPROMが知られている。これ
は、複数のメモリセルをそれらのソース,ドレインを隣
接するもの同士で共用する形で直列接続し1単位として
ビット線に接続するものである。メモリセルは通常、電
荷蓄積層と制御ゲートが積層されたFETMOS構造を
有する。メモリセルアレイは、p型基板又はn型基板に
形成されたp型ウェル内に集積形成される。NANDセ
ルのドレイン側は選択ゲートを介してビット線に接続さ
れ、ソース側はやはり選択ゲートを介して共通ソース線
に接続される。メモリセルの制御ゲートは、行方向に連
続的に配設されてワード線となる。2. Description of the Related Art As one type of EEPROM, a NAND type EEPROM which can be highly integrated is known. In this method, a plurality of memory cells are connected in series in such a manner that their sources and drains are shared by adjacent ones, and are connected to bit lines as one unit. The memory cell usually has a FETMOS structure in which a charge storage layer and a control gate are stacked. The memory cell array is integrally formed in a p-type well formed on a p-type substrate or an n-type substrate. The drain side of the NAND cell is connected to a bit line via a selection gate, and the source side is also connected to a common source line via a selection gate. The control gates of the memory cells are arranged continuously in the row direction to form word lines.
【0003】このNANDセル型EEPROMの動作
は、次の通りである。データ書き込みは、ビット線から
最も離れた位置のメモリセルから順に行う。選択された
メモリセルの制御ゲートには高電圧Vpp(=20V程
度)を印加し、それよりビット線側にあるメモリセルの
制御ゲート及び選択ゲートには中間電圧Vppm(=1
0V程度)を印加し、ビット線にはデータに応じて0V
又は中間電圧Vm(=8V程度)を与える。ビット線に
0Vが与えられた時、その電位は選択メモリセルのドレ
インまで転送されて、電荷畜積層に電子注入が生じる。
これにより、選択されたメモリセルのしきい値は正方向
にシフトする。この状態を例えば“1”とする。ビット
線にVmが与えられた時は電子注入が実効的に起こら
ず、従ってしきい値は変化せず、負に止まる。この状態
は消去状態で“0”とする。データ書き込みは制御ゲー
トを共有するメモリセルに対して同時に行われる。The operation of this NAND cell type EEPROM is as follows. Data writing is performed sequentially from the memory cell located farthest from the bit line. The high voltage Vpp (= about 20 V) is applied to the control gate of the selected memory cell, and the intermediate voltage Vppm (= 1) is applied to the control gate and the selection gate of the memory cell on the bit line side from the high voltage Vpp.
0V) and apply 0V to the bit line according to the data.
Alternatively, an intermediate voltage Vm (= about 8 V) is applied. When 0 V is applied to the bit line, the potential is transferred to the drain of the selected memory cell, and electron injection occurs in the charge storage layer.
As a result, the threshold value of the selected memory cell shifts in the positive direction. This state is, for example, “1”. When Vm is applied to the bit line, electron injection does not occur effectively, so that the threshold value does not change and remains negative. This state is "0" in the erase state. Data writing is performed simultaneously on the memory cells sharing the control gate.
【0004】データ消去は、NANDセル内の全てのメ
モリセルに対して同時に行われる。即ち全ての制御ゲー
トを0Vとし、p型ウェルを20Vとする。このとき選
択ゲート,ビット線,ソース線も20Vにされる。これ
により、全てのメモリセルで電荷蓄積層の電子がp型ウ
ェルに放出され、しきい値は負方向にシフトする。[0004] Data erasure is performed simultaneously for all memory cells in a NAND cell. That is, all control gates are set to 0V, and the p-type well is set to 20V. At this time, the selection gate, bit line and source line are also set to 20V. As a result, in all the memory cells, electrons in the charge storage layer are emitted to the p-type well, and the threshold value shifts in the negative direction.
【0005】データ読み出しは、選択されたメモリセル
の制御ゲートを0Vとし、それ以外のメモリセルの制御
ゲート及び選択ゲートを電源電位Vcc(例えば5V)
として、選択メモリセルで電流が流れるか否かを検出す
ることにより行われる。For data reading, the control gate of the selected memory cell is set to 0 V, and the control gates and select gates of the other memory cells are set to the power supply potential Vcc (for example, 5 V).
This is performed by detecting whether or not a current flows in the selected memory cell.
【0006】読み出し動作の制約から、“1”書き込み
後のしきい値は0VからVccの間に制御しなければな
らない。このため書き込みベリファイが行われ、“1”
書き込み不足のメモリセルのみを検出し、“1”書き込
み不足のメモリセルに対してのみ再書き込みが行われる
よう再書き込みデータを設定する(ビット毎ベリファ
イ)。“1”書き込み不足のメモリセルは、選択された
制御ゲートを例えば0.5V(ベリファイ電圧)にして
読み出すこと(ベリファイ読み出し)で検出される。Due to the restrictions on the read operation, the threshold value after writing "1" must be controlled between 0 V and Vcc. Therefore, the write verify is performed, and "1"
Only the memory cells with insufficient writing are detected, and rewriting data is set so that rewriting is performed only on the memory cells with insufficient writing of “1” (bit-by-bit verification). A memory cell with insufficient writing of “1” is detected by setting the selected control gate to, for example, 0.5 V (verify voltage) and reading (verify read).
【0007】つまり、メモリセルのしきい値が0Vに対
してマージンを持って、0.5V以上になっていない
と、選択メモリセルで電流が流れ、“1”書き込み不足
と検出される。“0”書き込み状態にするメモリセルで
は当然電流が流れるため、このメモリセルが“1”書き
込み不足と誤認されないよう、メモリセルを流れる電流
を補償するベリファイ回路と呼ばれる回路が設けられ
る。このベリファイ回路によって高速に書き込みベリフ
ァイは実行される。That is, if the threshold value of the memory cell is not 0.5 V or more with a margin with respect to 0 V, a current flows in the selected memory cell and it is detected that "1" is insufficiently written. Since a current naturally flows in the memory cell set to the "0" write state, a circuit called a verify circuit for compensating the current flowing through the memory cell is provided so that the memory cell is not mistaken for "1" write shortage. This verify circuit executes write verify at high speed.
【0008】書き込み動作と書き込みベリファイを繰り
返しながらデータ書き込みをすることで、個々のメモリ
セルに対して書き込み時間が最適化され、“1”書き込
み後のしきい値は0VからVccの間に制御される。By performing data writing while repeating the write operation and the write verify, the write time is optimized for each memory cell, and the threshold value after “1” write is controlled between 0 V and Vcc. You.
【0009】このNANDセル型EEPROMで、多値
記憶を実現するため、例えば書き込み後の状態を
“0”,“1”,“2”の3つにすることを考える。
“0”書き込み状態はしきい値が負、“1”書き込み状
態はしきい値が例えば0Vから1/2Vcc、“2”書
き込み状態はしきい値が1/2VccからVccまでと
する。従来のベリファイ回路では、“0”書き込み状態
にするメモリセルを、“1”又は“2”書き込み不足の
メモリセルと誤認されることを防ぐことはできる。In order to realize multi-value storage in this NAND cell type EEPROM, for example, it is considered that the state after writing is set to three states "0", "1", and "2".
The "0" write state has a negative threshold value, the "1" write state has a threshold value of, for example, 0 V to 1/2 Vcc, and the "2" write state has a threshold value of 1/2 Vcc to Vcc. In the conventional verify circuit, it is possible to prevent a memory cell to be written into "0" from being erroneously recognized as a memory cell with insufficient writing of "1" or "2".
【0010】しかしながら、従来のベリファイ回路は多
値記憶用でないため、“2”書き込み状態にするメモリ
セルで、そのしきい値が、“1”書き込み不足か否かを
検出するためのベリファイ電圧以上で1/2Vcc以下
の書き込み不足状態である場合、“1”書き込み不足か
否かを検出する時にメモリセルで電流が流れず書き込み
十分と誤認されてしまうという難点があった。However, since the conventional verify circuit is not for multi-value storage, the threshold value of the memory cell to be set to the "2" write state is higher than the verify voltage for detecting whether the "1" write is insufficient. In the case of a write shortage of V Vcc or less, there is a problem that when detecting whether or not write “1” is insufficient, a current does not flow in the memory cell and it is erroneously recognized that write is sufficient.
【0011】また、書き込み不足の誤認を防止して多値
の書き込みベリファイを行うには、“1”書き込み十分
となったメモリセルに対し、“2”書き込み状態にする
メモリセルには再書き込みを行い、“2”書き込み不足
で状態であるか否かを検出してベリファイ書き込みを行
うようにすればよい。しかしこの場合、“2”書き込み
状態にするメモリセルに対しても“1”書き込みの後に
“2”書き込み状態にするので、書き込みに時間がかか
り書き込み速度が遅くなる。In order to perform multi-level write verification while preventing misunderstanding of insufficient writing, rewriting is performed for memory cells that have been sufficiently written for “1” and for memory cells that are to be written to “2”. Then, it is sufficient to detect whether or not the state of “2” writing is insufficient and perform the verify writing. However, in this case, the "2" write state is also set for the memory cell to be set to the "2" write state after the "1" write, so that it takes a long time to write and the write speed becomes slow.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のN
ANDセル型EEPROMに多値記憶させ、従来のベリ
ファイ回路でビット毎ベリファイを行おうとすると、誤
ベリファイが生じるという問題があった。As described above, the conventional N
When multi-value storage is performed in an AND cell type EEPROM and bit-by-bit verification is performed by a conventional verification circuit, there is a problem that erroneous verification occurs.
【0013】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、多値の情報を記憶する
ことができ、かつ誤ベリファイを招くことなく書き込み
ベリファイ動作の高速化をはかり得るEEPROMを提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to store multi-valued information and to speed up the write verify operation without causing erroneous verify. An object of the present invention is to provide a programmable EEPROM.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、次のような構成を採用している。即ち、本
発明(請求項1)は、多値データを記憶可能な不揮発性
半導体記憶装置において、電気的書き替えを可能とし3
以上の複数の記憶状態を持たせたメモリセルがマトリク
ス状に配置されたメモリセルアレイと、複数のメモリセ
ルの書き込み動作状態を制御するデータを一時記憶する
ための複数の書き込みデータ回路と、同時にメモリセル
アレイ中の複数のメモリセルにそれぞれ対応する書き込
みデータ回路の内容に応じて書き込み動作を行うための
書き込み手段と、同時に複数のメモリセルの書き込み動
作後の状態を確認するための書き込みベリファイ手段
と、書き込みデータ回路の内容とメモリセルの書き込み
動作後の状態から書き込み不十分のメモリセルに対して
のみ再書き込みを行うように、書き込みデータ回路の内
容を更新する手段とを備え、書き込みデータ回路の内容
に基づく書き込み動作と、書き込みベリファイと、書き
込みデータ回路の内容更新を、メモリセルが所定の書き
込み状態になるまで繰り返しながら行うことにより電気
的にデータ書き込みを行うことを特徴とする。The present invention employs the following configuration to solve the above-mentioned problems. That is, according to the present invention (claim 1), in a nonvolatile semiconductor memory device capable of storing multi-value data, electrical rewriting is enabled and
A memory cell array in which memory cells having a plurality of storage states are arranged in a matrix, a plurality of write data circuits for temporarily storing data for controlling a write operation state of the plurality of memory cells, and a memory Write means for performing a write operation according to the contents of the write data circuits respectively corresponding to the plurality of memory cells in the cell array, and write verify means for simultaneously confirming a state of the plurality of memory cells after the write operation; Means for updating the contents of the write data circuit so that rewriting is performed only on the insufficiently written memory cells from the contents of the write data circuit and the state after the write operation of the memory cells, Write operation, write verify, and write data Updates, memory cells and performing the electrical data writing by performing repeatedly until a predetermined write state.
【0015】また、本発明(請求項2)は、電気的書き
替えを可能としたメモリセルがマトリクス状に配置され
たメモリセルアレイを有し、1つのメモリセルに3以上
の複数の記憶状態として任意のデータ“i”(i=0,
1,〜,n−1;n≧3)を持たせ多値記憶し、データ
“0”に対応する記憶状態は消去状態である不揮発性半
導体記憶装置において、センスアンプとして機能し、セ
ンスした情報をメモリセルの書き込み動作状態を制御す
るデータとして記憶する機能を兼ね備えた複数のデータ
回路と、同時にメモリセルアレイ中の複数のメモリセル
にそれぞれ対応するデータ回路の内容に応じて書き込み
動作を行うための書き込み手段と、同時に複数のメモリ
セルの書き込み動作後の状態がデータ“i”の記憶状態
になっているか否かを確認するための第iの書き込みベ
リファイ手段と(i=1,2,〜,n−1)、データ回
路の内容とメモリセルの書き込み動作後の状態から書き
込み不十分のメモリセルに対してのみ再書き込みを行う
ようにデータ回路の内容を、データ“i”となるべきメ
モリセルに対応するデータ回路について一括更新する第
iのデータ回路内容一括更新手段(i=1,〜,n−
1)と、第iの書き込みベリファイ手段による記憶状態
の確認と第iのデータ回路内容一括更新手段による一括
更新を、データ“1”からデータ“n−1”に関してn
−1回行い、複数のデータ回路全てについて内容更新す
るデータ回路内容更新手段とを備え、第iのデータ回路
内容一括更新手段は、第iの書き込みベリファイ手段に
よりメモリセルの書き込み動作後の状態が出力されるビ
ット線電位のうち、データ“i”(i≧1)となるべき
メモリセルに対応するビット線電位が再書き込みデータ
としてセンス/記憶され、データ“i”以外の状態とな
るべきメモリセルに対応するビット線電位はデータ回路
の内容を保持するようセンス/記憶されるよう、メモリ
セルの書き込み動作後の状態が出力されるビット線の電
位をデータ回路の内容に応じて修正し、ビット線電位が
修正されるまではデータ回路のデータ記憶状態を保持
し、修正されたビット線電位を保持したままデータ回路
をセンスアンプとして動作させ、データ回路の内容をデ
ータ“i”となるべきメモリセルに対応するデータ回路
について一括更新を行い、データ回路の内容に基づく書
き込み動作とデータ回路内容更新を、メモリセルが所定
の書き込み状態になるまで繰り返しながら行うことによ
り電気的にデータ書き込みを行うことを特徴とする。The present invention (claim 2) has a memory cell array in which electrically rewritable memory cells are arranged in a matrix, and one memory cell has three or more storage states. Arbitrary data "i" (i = 0,
1, .about., N-1; n.gtoreq.3) and stores multi-valued data, and the storage state corresponding to data "0" is an erased state. For simultaneously performing a write operation according to the contents of the data circuits respectively corresponding to the plurality of memory cells in the memory cell array. Writing means; and i-th write verifying means for confirming whether or not the state of the plurality of memory cells after the write operation is the storage state of the data “i” at the same time; and (i = 1, 2,. n-1) The data circuit is designed to rewrite only the insufficiently written memory cells from the contents of the data circuit and the state after the write operation of the memory cells. Contents, i-th data circuit content batch update means for collectively updating the data circuit corresponding to the memory cell to the data "i" (i = 1, ~, n-
1) and the confirmation of the storage state by the i-th write verifying means and the batch updating by the i-th data circuit content batch updating means are performed on the data "1" to the data "n-1" by n
And a data circuit content updating means for updating the contents of all of the plurality of data circuits by one time. The i-th data circuit content batch updating means changes the state of the memory cell after the write operation by the i-th write verify means. Among the output bit line potentials, the bit line potential corresponding to the memory cell to be data "i" (i ≧ 1) is sensed / stored as rewrite data, and the memory to be in a state other than data "i" The bit line potential corresponding to the cell is sensed / stored so as to retain the contents of the data circuit, and the potential of the bit line from which the state after the write operation of the memory cell is output is corrected according to the contents of the data circuit. Until the bit line potential is corrected, the data storage state of the data circuit is maintained, and the data circuit is used as a sense amplifier while maintaining the corrected bit line potential. The operation is performed, the contents of the data circuit are updated collectively with respect to the data circuit corresponding to the memory cell to be data “i”, and the write operation and the data circuit content update based on the contents of the data circuit are performed in a predetermined write state. It is characterized in that data writing is performed electrically by repeatedly performing until data writing.
【0016】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) データ回路は、書き込み動作時にデータ回路に記憶
されているデータに応じてメモリセルの書き込み動作状
態を制御し、メモリセルの状態を所定の書き込み状態に
なるよう変化させるか、又はメモリセルの状態を書き込
み動作前の状態に保持するかを制御すること。 (2) 第iのデータ回路内容一括更新手段は、データ
“i”の書き込み状態になるべきメモリセルに対応する
データ回路について、メモリセルをデータ“i”の書き
込み状態になるよう変化させるよう制御するデータが記
憶されているデータ回路に対応するメモリセルがデータ
“i”の書き込み状態に達している場合は、データ回路
のデータをメモリセルの状態を書き込み動作前の状態に
保持するよう制御するデータに変更し、メモリセルをデ
ータ“i”の書き込み状態になるよう変化させるよう制
御するデータが記憶されているデータ回路に対応するメ
モリセルがデータ“i”の書き込み状態に達していない
場合は、メモリセルの状態をデータ“i”の書き込み状
態になるよう変化させるよう制御するデータをデータ回
路に設定し、データ回路にメモリセルの状態を書き込み
動作前の状態に保持するよう制御するデータが記憶され
ている場合は、メモリセルの状態を書き込み動作前の状
態に保持するよう制御するデータをデータ回路に設定
し、第iのデータ回路内容一括更新手段は、データ
“i”以外の書き込み状態になるべきメモリセルに対応
するデータ回路については変更しないこと。 (3) メモリセルは半導体層上に電荷蓄積層と制御ゲート
を積層形成して構成され、メモリセルは3以上の複数の
記憶状態として任意のデータ“i”(i=0,1,〜,
n−1;n≧3)をしきい値の大きさで多値記憶し、第
iの書き込みベリファイ手段によって制御ゲートに所定
の第iのベリファイ電位を印加し、データ“i”状態に
なるべきメモリセルのしきい値が所望のしきい値である
か否かをベリファイすること。 (4) データ“0”に対応する記憶状態は消去状態であっ
て、データ“n−1”状態に対応するしきい値はデータ
“0”状態に対応するしきい値と最も差が大きく、デー
タ“1”,“2”,〜,“i”,〜,“n−2”状態に
対応するしきい値はデータ“0”状態に対応するしきい
値からデータ“n−1”状態に対応するしきい値の間の
値であって、データ“0”状態に対応するしきい値から
近い順にデータ“1”,“2”,〜,“i”,〜,“n
−2”状態に対応するしきい値はなっていて、第iの書
き込みベリファイ手段によってメモリセルの書き込み後
の状態が出力されるビット線電位の中で、データ回路の
内容がメモリセルの状態を書き込み動作前の状態に保持
するよう制御するデータであるものに対応するビット線
の電位のみを、データ回路でセンスした場合にメモリセ
ルの状態を書き込み動作前の状態に保持するよう制御す
るデータとなるような第1の補正ビット線電位に設定す
る第1のビット線電位設定回路を備え、第i(1≦i≦
n−2)の書き込みベリファイ手段によってメモリセル
の書き込み後の状態が出力されるビット線電位のうち、
データ“j”(i+1≦j)状態になるべきメモリセル
に対応するビット線の中で、データ回路の内容がメモリ
セルの状態をデータ“j”の書き込み状態になるよう変
化させるよう制御するデータとなっているものに対応す
るビット線電位のみを、データ回路でセンスした場合に
メモリセルの状態をデータ“j”書き込み状態になるよ
う変化させるよう制御するデータとなるような第2の補
正ビット線電位に設定する第jのビット線電位設定回路
を備え、データ回路内容更新のため、第iの書き込みベ
リファイによりメモリセルの書き込み動作後の状態が出
力されるビット線の電位をデータ回路の内容に応じて第
1,i+1,i+2,〜,n−1のビット線電位設定回
路によって修正すること。 (5) データ回路は、メモリセルの状態を書き込み動作前
の状態に保持するよう制御するか否かを情報として記憶
する第1のデータ記憶部と、第1のデータ記憶部の情報
がメモリセルの状態を書き込み動作前の状態に保持する
よう制御しない情報の場合メモリセルが記憶すべき書き
込み状態“i”(i=1,2,〜,n−1)を示す情報
を記憶する第2のデータ記憶部と、から構成され、第1
のデータ記憶部は、データ回路内容更新のためデータ回
路の内容に応じて第1,i+1,i+2,〜,n−1の
ビット線電位設定回路によって修正された、第iの書き
込みベリファイによりメモリセルの書き込み動作後の状
態が出力されるビット線の電位を、センス/記憶する機
能を兼ね備えること。 (6) 第1のデータ記憶部の情報がメモリセルの状態を書
き込み動作前の状態に保持するよう制御する情報である
場合、書き込み動作時にビット線に書き込み防止ビット
線電圧を出力する書き込み防止ビット線電圧出力回路
と、第1のデータ記憶部の情報がメモリセルの状態を書
き込み動作前の状態に保持するよう制御しない情報の場
合、第2のデータ記憶部のメモリセルが記憶すべき書き
込み状態“i”(i=1,2,〜,n−1)を示す情報
に応じて第iの書き込み時のビット線電圧を出力する第
iの書き込みビット線電圧出力回路とを備えたこと。 (7) 第1のビット線電位設定回路と書き込み防止ビット
線電圧出力回路は共通の第1のビット線電圧制御回路で
あって、その入力電圧は、書き込み時はその出力が書き
込み防止ビット線電圧となるような電圧でありデータ回
路内容更新時はその出力が第1の補正ビット線電位とな
るような電圧であり、第j(j=2,3,〜,n−1)
のビット線電位設定回路と第jの書き込みビット線電圧
出力回路は共通の第jのビット線電圧制御回路であっ
て、その入力電圧は、書き込み時はその出力が第jの書
き込みビット線電圧となるような電圧でありデータ回路
内容更新時はその出力が第2の補正ビット線電位となる
ような電圧であること。 (8) メモリセルは半導体層上に電荷蓄積層と制御ゲート
が積層形成され構成され、複数個づつ直列接続されNA
NDセル構造を形成していること。 (9) メモリセルは半導体層上に電荷蓄積層と制御ゲート
が積層形成され構成され、NORセル構造を形成してい
ること。Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The data circuit controls the write operation state of the memory cell according to the data stored in the data circuit at the time of the write operation, and changes the state of the memory cell to a predetermined write state, or Control whether or not to maintain the state before the write operation. (2) The i-th data circuit content batch updating means controls the data circuit corresponding to the memory cell to be written with data “i” so as to change the memory cell to be in the data “i” write state. When the memory cell corresponding to the data circuit storing the data to be written has reached the write state of the data "i", the data of the data circuit is controlled so as to hold the state of the memory cell at the state before the write operation. In the case where the memory cell corresponding to the data circuit storing data for controlling data to be changed to the data and controlling the memory cell to be in the state of writing the data “i” has not reached the state of writing the data “i”, Setting data to be controlled to change the state of the memory cell so as to be in a state of writing data “i” in the data circuit; In the case where data for controlling the state of the memory cell to be held in the state before the write operation is stored in the data circuit, the data for controlling to hold the state of the memory cell in the state before the write operation is set in the data circuit, The i-th data circuit content batch updating means does not change the data circuit corresponding to the memory cell to be in the write state other than the data “i”. (3) The memory cell is formed by stacking a charge storage layer and a control gate on a semiconductor layer, and the memory cell can store any data “i” (i = 0, 1,.
(n-1; n ≧ 3) is stored in multi-values with the magnitude of the threshold value, and a predetermined i-th verify potential is applied to the control gate by the i-th write verify means, and the data should be in the “i” state. Verifying whether the threshold value of the memory cell is a desired threshold value; (4) The storage state corresponding to the data “0” is the erased state, and the threshold value corresponding to the data “n−1” state has the largest difference from the threshold value corresponding to the data “0” state. The threshold value corresponding to the data "1", "2", ..., "i", ..., "n-2" state changes from the threshold value corresponding to the data "0" state to the data "n-1" state. Data "1", "2",..., "I",..., "N" in the order from the threshold value corresponding to the data "0" state.
The threshold value corresponding to the -2 "state is set, and the contents of the data circuit change the state of the memory cell among the bit line potentials at which the state after writing of the memory cell is output by the i-th write verifying means. When only the potential of the bit line corresponding to the data that is controlled to be held in the state before the write operation is sensed by the data circuit, the data is controlled to hold the state of the memory cell in the state before the write operation. A first bit line potential setting circuit for setting the first corrected bit line potential to be i-th (1 ≦ i ≦
Of the bit line potentials at which the state after writing of the memory cell is output by the write verifying means of n-2),
Data for controlling the contents of the data circuit to change the state of the memory cell to the state of writing the data "j" in the bit line corresponding to the memory cell to be in the state of data "j" (i + 1.ltoreq.j). A second correction bit which becomes data for controlling the state of the memory cell to change to the state of writing data "j" when only the bit line potential corresponding to the above is sensed by the data circuit. A j-th bit line potential setting circuit for setting the line potential to the bit line potential at which the state after the write operation of the memory cell is output by the i-th write verify in order to update the data circuit content; In accordance with the first, i + 1, i + 2,..., N−1 bit line potential setting circuits. (5) The data circuit includes a first data storage unit that stores, as information, whether or not to control the state of the memory cell to be maintained in a state before the write operation, and information in the first data storage unit that is stored in the memory cell. Is not controlled to hold the state before the write operation, the second state in which the memory cell stores the information indicating the write state “i” (i = 1, 2,..., N−1) to be stored. A data storage unit;
Of the data storage unit is updated by the first, i + 1, i + 2,..., N-1 bit line potential setting circuits according to the contents of the data circuit for updating the contents of the data circuit. And a function of sensing / storing the potential of the bit line to which the state after the write operation is output. (6) If the information in the first data storage unit is information for controlling the state of the memory cell to be maintained in a state before the write operation, a write-protect bit that outputs a write-protect bit line voltage to the bit line during the write operation In the case where the line voltage output circuit and the information in the first data storage unit are not controlled to hold the state of the memory cell in the state before the write operation, the write state to be stored in the memory cell in the second data storage unit An i-th write bit line voltage output circuit for outputting a bit line voltage at the time of the i-th write operation according to information indicating “i” (i = 1, 2, to n−1). (7) The first bit line potential setting circuit and the write protection bit line voltage output circuit are a common first bit line voltage control circuit. When the data circuit content is updated, the voltage is such that its output becomes the first correction bit line potential, and the j-th (j = 2, 3,..., N−1)
The bit line potential setting circuit and the j-th write bit line voltage output circuit are a common j-th bit line voltage control circuit. And a voltage whose output becomes the second correction bit line potential when the data circuit contents are updated. (8) The memory cell is formed by stacking a charge storage layer and a control gate on a semiconductor layer.
An ND cell structure is formed. (9) The memory cell is formed by stacking a charge storage layer and a control gate on a semiconductor layer to form a NOR cell structure.
【0017】[0017]
【作用】本発明に係わる多値(n値)記憶型EEPRO
Mは、ベリファイ読み出し動作をn−1個の基本動作サ
イクルから行われるよう構成される。消去状態を“0”
とし多値レベルをメモリセルのしきい値の低い順に
“0”,“1”,〜,“i”,〜,“n−1”とする
と、i番目のサイクルでは“i”書き込みが十分か否か
だけをベリファイするよう構成される。このため、選択
された制御ゲートに、“i”書き込み不十分であればメ
モリセルで電流が流れるように、i番目のサイクルで所
定のiレベルのベリファイ電圧を印加するベリファイ電
位発生回路を備え、ビット線の電圧を検知することで書
き込み十分か否かを検出するセンスアンプを備える。i
番目のサイクルで、“0”,〜,“iー1”書き込みを
するメモリセルのビット線は、既に書き込み十分と検出
されていればメモリセルの電流は補償され、書き込み不
十分であると検出されていればメモリセルの電流は補償
されないよう第1のベリファイ回路が設けられる。i番
目のサイクルで、“i+1”,〜,“n−1”書き込み
をするメモリセルのビット線は、既に書き込み十分と検
出されていれば第1のベリファイ回路によりメモリセル
の電流は補償され、書き込み不十分であると検出されて
いればメモリセルの電流が流れたようにビット線電圧を
設定する第2のベリファイ回路が設けられる。The multi-value (n-value) storage type EEPROM according to the present invention
M is configured to perform a verify read operation from n-1 basic operation cycles. Erase state is “0”
Assuming that the multi-level levels are “0”, “1”,..., “I”,..., “N−1” in ascending order of the threshold value of the memory cell, whether the “i” write is sufficient in the i-th cycle It is configured to verify only whether or not. For this reason, a verify potential generating circuit for applying a predetermined i-level verify voltage in the i-th cycle so that a current flows through the memory cell if "i" writing is insufficient for the selected control gate, A sense amplifier is provided for detecting whether or not writing is sufficient by detecting the voltage of the bit line. i
In the third cycle, the bit lines of the memory cells to which "0",..., "I-1" are written are compensated for the current of the memory cells if it is already detected that the writing is sufficient, and detected that the writing is insufficient. If so, a first verify circuit is provided so that the current of the memory cell is not compensated. In the i-th cycle, the bit line of the memory cell to which "i + 1",..., "n-1" is to be written is compensated for by the first verify circuit if the write operation has already been detected. If it is detected that writing is insufficient, a second verify circuit for setting a bit line voltage as if a current of a memory cell has flown is provided.
【0018】また、書き込み十分か否かをデータとして
記憶する第1のレジスタと、書き込む多値レベルが
“1”,〜,“n−1”のうちのいずれかを記憶する第
2のレジスタを備え、第1のレジスタは書き込み十分か
否かを検出するセンスアンプの機能も兼ね備える。さら
に所望の書き込み状態に達していないメモリセルがあれ
ば、そのメモリセルのみに再書き込みが行われるよう、
所望の書き込み状態に応じて書き込み時のビット線電圧
を出力するビット線書き込み電圧出力回路を備えたこと
を特徴としている。Further, a first register for storing whether data is sufficiently written or not and a second register for storing any one of the multi-valued levels "1" to "n-1" are stored. The first register also has a function of a sense amplifier for detecting whether or not writing is sufficient. Further, if there is a memory cell that has not reached the desired write state, rewriting is performed only on that memory cell,
A bit line write voltage output circuit for outputting a bit line voltage at the time of writing according to a desired write state is provided.
【0019】本発明においては、多値データ書き込みを
行った後、個々のメモリセルの書き込み状態がその所望
の多値レベル状態に達しているか否かが検出される。そ
して、所望の多値レベルに達していないメモリセルがあ
れば、そのメモリセルのみに再書き込みが行われるよ
う、所望の書き込み状態に応じて書き込み時のビット線
電圧が出力される。この書き込み動作とベリファイ読み
出しを繰り返し、全てのメモリセルが所望の書き込み状
態に達していることを確認したらデータ書き込みを終了
する。In the present invention, after performing the multi-level data write, it is detected whether or not the write state of each memory cell has reached the desired multi-level level state. If there is a memory cell that does not reach a desired multi-value level, a bit line voltage at the time of writing is output according to a desired writing state so that rewriting is performed only on that memory cell. This write operation and verify read are repeated, and when it is confirmed that all the memory cells have reached the desired write state, the data write ends.
【0020】このようにして本発明によれば、1回の書
き込み時間を短くして、書き込み状態の進行の程度をチ
ェックしながら小刻みに書き込み動作を繰り返すことに
よって、最終的にデータ書き込みが終了したメモリセル
のしきい値を小さくすることを、高速に行うことができ
る。As described above, according to the present invention, one write time is shortened, and the write operation is repeated little by little while checking the progress of the write state. Decreasing the threshold value of the memory cell can be performed at high speed.
【0021】[0021]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の第1の実施例に係わるNAND
セル型EEPROMの概略構成を示すブロック図であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a NAND according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a cell type EEPROM.
【0022】メモリセルアレイ1に対して、読み出し/
書き込み時のビット線を制御するためのビット線制御回
路2と、ワード線電位を制御するためのワード線駆動回
路7が設けられる。ビット線制御回路2,ワード線駆動
回路7は、それぞれカラム・デコーダ3,ロウ・デコー
ダ8によって選択される。ビット線制御回路2は、デー
タ入出力線(IO線)を介して入出力データ変換回路5
と読み出しデータ/書き込みデータのやり取りを行う。
入出力データ変換回路5は、読み出されたメモリセルの
多値情報を外部に出力するため2値情報に変換し、外部
から入力された書き込みデータの2値情報をメモリセル
の多値情報に変換する。入出力データ変換回路5は、外
部とのデータ入出力を制御するデータ入出力バッファ6
に接続される。データ書き込み終了検知回路4はデータ
書き込みが終了したか否かを検知する。For the memory cell array 1,
A bit line control circuit 2 for controlling a bit line at the time of writing and a word line drive circuit 7 for controlling a word line potential are provided. The bit line control circuit 2 and the word line drive circuit 7 are selected by a column decoder 3 and a row decoder 8, respectively. The bit line control circuit 2 includes an input / output data conversion circuit 5 via a data input / output line (IO line).
And read data / write data are exchanged.
The input / output data conversion circuit 5 converts the read multi-value information of the memory cell into binary information for outputting to the outside, and converts the binary information of the write data input from outside into the multi-value information of the memory cell. Convert. The input / output data conversion circuit 5 includes a data input / output buffer 6 for controlling data input / output with the outside.
Connected to. The data write end detection circuit 4 detects whether the data write has ended.
【0023】図2,図3は、メモリセルアレイ1とビッ
ト線制御回路2の具体的な構成を示している。メモリセ
ルM1 〜M8 と選択トランジスタS1 ,S2 で、NAN
D型セルを構成する。NAND型セルの一端はビット線
BLに接続され、他端は共通ソース線Vsと接続され
る。選択ゲートSG1 ,SG2 、制御ゲートCG1 〜C
G8 は、複数個のNAND型セルで共有され、1本の制
御ゲートを共有するメモリセルはページを構成する。メ
モリセルはそのしきい値Vtでデータを記憶し、Vtが
0V以下である場合“0”データ、Vtが0V以上1.
5V以下の場合“1”データ、Vtが1.5V以上電源
電圧以下の場合“2”データとして記憶する。1つのメ
モリセルで3つの状態を持たせ、2つのメモリセルで9
通りの組み合わせができる。この内、8通りの組み合わ
せを用いて、2つのメモリセルで3ビット分のデータを
記憶する。この実施例では、制御ゲートを共有する隣合
う2つのメモリセルの組で3ビット分のデータを記憶す
る。また、メモリセルアレイ1は専用のpウェル上に形
成されている。FIGS. 2 and 3 show a specific configuration of the memory cell array 1 and the bit line control circuit 2. FIG. With the memory cells M1 to M8 and the selection transistors S1 and S2, NAN
Construct a D-type cell. One end of the NAND type cell is connected to the bit line BL, and the other end is connected to the common source line Vs. Select gates SG1 and SG2, control gates CG1 to CG
G8 is shared by a plurality of NAND cells, and a memory cell sharing one control gate constitutes a page. The memory cell stores data at the threshold value Vt. When Vt is 0 V or less, "0" data, and when Vt is 0 V or more.
The data is stored as "1" data when the voltage is 5 V or less, and as "2" data when Vt is 1.5 V or more and the power supply voltage or less. One memory cell has three states, and two memory cells have 9 states.
There are different combinations. Of these, eight combinations are used to store 3-bit data in two memory cells. In this embodiment, a set of two adjacent memory cells sharing a control gate stores 3-bit data. The memory cell array 1 is formed on a dedicated p-well.
【0024】クロック同期式インバータCI1 ,CI2
とCI3 ,CI4 でそれぞれフリップ・フロップを構成
し、書き込み/読み出しデータをラッチする。また、こ
れらはセンス・アンプとしても動作する。クロック同期
式インバータCI1 ,CI2で構成されるフリップ・フ
ロップは、「“0”書き込みをするか、“1”又は
“2”書き込みをするか」、を書き込みデータ情報とし
てラッチし、メモリセルが「“0”の情報を保持してい
るか、“1”又は“2”の情報を保持しているか」、を
読み出しデータ情報としてラッチする。クロック同期式
インバータCI3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロ
ップは、「“1”書き込みをするか、“2”書き込みを
するか」、を書き込みデータ情報としてラッチし、メモ
リセルが「“2”の情報を保持しているか、“0”又は
“1”の情報を保持しているか」、を読み出しデータ情
報としてラッチする。Clock synchronous inverters CI1 and CI2
, CI3 and CI4 form flip-flops, respectively, and latch write / read data. They also operate as sense amplifiers. The flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI1 and CI2 latches "whether to write" 0 "or" 1 "or" 2 "" as write data information, and the memory cell " Whether the information “0” is held or the information “1” or “2” is held ”is latched as read data information. The flip-flop composed of the clock synchronous inverters CI3 and CI4 latches "whether" 1 "write or" 2 "write" as write data information, and the memory cell is "2". Whether information is held or whether “0” or “1” is held ”is latched as read data information.
【0025】nチャネルMOSトランジスタの内で、Q
n1 は、プリチャージ信号PREが“H”となると電圧
VPRをビット線に転送する。Qn2 は、ビット線接続信
号BLCが“H”となってビット線と主要なビット線制
御回路を接続する。Qn3 〜Qn6 ,Qn9 〜Qn12
は、上述のフリップ・フロップにラッチされているデー
タに応じて、電圧VBLH ,VBLM ,VBLL を選択的にビ
ット線に転送する。Qn7 ,Qn8 はそれぞれ信号SA
C2 ,SAC1 が“H”となることでフリップ・フロッ
プとビット線を接続する。Qn13は、フリップ・フロッ
プにラッチされている1ページ分のデータが全て同じか
否かを検出するために設けられる。Qn14,Qn15とQ
n16,Qn17はそれぞれカラム選択信号CSL1 ,CS
L2 が“H”となって、対応するフリップ・フロップと
データ入出力線IOA,IOBを選択的に接続する。Q of the n-channel MOS transistors
n1 transfers the voltage VPR to the bit line when the precharge signal PRE becomes "H". Qn2 connects the bit line to the main bit line control circuit when the bit line connection signal BLC becomes "H". Qn3 to Qn6, Qn9 to Qn12
Selectively transfers the voltages VBLH, VBLM and VBLL to the bit lines according to the data latched in the flip-flop. Qn7 and Qn8 are signals SA, respectively.
When C2 and SAC1 become "H", the flip-flop is connected to the bit line. Qn13 is provided for detecting whether or not all the data for one page latched in the flip-flop are the same. Qn14, Qn15 and Q
n16 and Qn17 are column selection signals CSL1 and CS, respectively.
L2 changes to "H" to selectively connect the corresponding flip-flop to the data input / output lines IOA and IOB.
【0026】なお、図3においてインバータ部分を図1
9(a)に示すように省略して示しているが、これは図
19(b)に示す回路構成となっている。次に、このよ
うに構成されたEEPROMの動作を図4〜図6に従っ
て説明する。図4は読み出し動作のタイミング、図5は
書き込み動作のタイミング、図6はベリファイ読み出し
動作のタイミングを示している。いずれも制御ゲートC
G4が選択された場合を例に示してある。In FIG. 3, the inverter part is shown in FIG.
Although it is omitted as shown in FIG. 9A, it has the circuit configuration shown in FIG. 19B. Next, the operation of the EEPROM configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 shows the timing of the read operation, FIG. 5 shows the timing of the write operation, and FIG. 6 shows the timing of the verify read operation. In each case, control gate C
The case where G4 is selected is shown as an example.
【0027】読み出し動作は、2つの基本サイクルで実
行される。読み出し第1サイクルは、まず電圧VPRが電
源電圧Vccとなってビット線はプリチャージされ、プリ
チャージ信号PREが“L”となってビット線はフロー
ティングにされる。続いて、選択ゲートSG1 ,SG2
、制御ゲートCG1 〜CG3 、CG5 〜CG8 はVcc
とされる。同時に制御ゲートCG4 は1.5Vにされ
る。選択されたメモリセルのVtが1.5V以上の場合
のみ、つまりデータ“2”が書き込まれている場合の
み、そのビット線は“H”レベルのまま保持される。The read operation is performed in two basic cycles. In the first read cycle, first, the voltage VPR becomes the power supply voltage Vcc, the bit line is precharged, and the precharge signal PRE becomes "L", and the bit line is floated. Subsequently, select gates SG1, SG2
, Control gates CG1 to CG3, CG5 to CG8 are Vcc
It is said. At the same time, the control gate CG4 is set to 1.5V. Only when Vt of the selected memory cell is 1.5 V or higher, that is, only when data “2” is written, the bit line is kept at “H” level.
【0028】この後、センス活性化信号SEN2 ,SE
N2Bがそれぞれ“L”,“H”、ラッチ活性化信号LA
T2 ,LAT2Bがそれぞれ“L”,“H”となって、ク
ロック同期式インバータCI3 ,CI4 で構成されるフ
リップ・フロップはリセットされる。信号SAC2 が
“H”となってクロック同期式インバータCI3 ,CI
4 で構成されるフリップ・フロップとビット線は接続さ
れ、まずセンス活性化信号SEN2 ,SEN2Bがそれぞ
れ“H”,“L”となってビット線電位がセンスされた
後、ラッチ活性化信号LAT2 ,LAT2Bがそれぞれ
“H”,“L”となり、クロック同期式インバータCI
3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロップに、
「“2”データか、1”又は“0”データか」の情報が
ラッチされる。Thereafter, sense activation signals SEN2, SE
N2B is "L" and "H" respectively, and the latch activation signal LA
T2 and LAT2B become "L" and "H", respectively, and the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI3 and CI4 is reset. The signal SAC2 becomes "H" and the clock synchronous inverters CI3, CI
4 and the bit line are connected. First, the sense activation signals SEN2 and SEN2B become "H" and "L", respectively, and the bit line potential is sensed. Then, the latch activation signals LAT2 and LAT2B becomes "H" and "L", respectively, and the clock synchronous inverter CI
3 and CI4 flip flop,
The information “whether“ 2 ”data, 1” or “0” data is latched.
【0029】読み出し第2サイクルは読み出し第1サイ
クルと、選択制御ゲートCG4 の電圧が1.5Vでなく
0Vであること、信号SEN2 ,SEN2B,LAT2 ,
LAT2B,SAC2 の代わりに信号SEN1 ,SEN1
B,LAT1 ,LAT1B,SAC1 が出力されることが
違う。よって、読み出し第2サイクルでは、クロック同
期式インバータCI1 ,CI2 で構成されるフリップ・
フロップに、「“0”データか、“1”又は“2”デー
タか」の情報がラッチされる。The second read cycle includes the first read cycle, the fact that the voltage of the selection control gate CG4 is 0 V instead of 1.5 V, and the signals SEN2, SEN2B, LAT2,
Instead of LAT2B and SAC2, signals SEN1 and SEN1
The difference is that B, LAT1, LAT1B, and SAC1 are output. Therefore, in the second read cycle, the flip-flop composed of the clock synchronous inverters CI1 and CI2 is used.
The information “whether“ 0 ”data,“ 1 ”or“ 2 ”data” is latched in the flop.
【0030】以上説明した2つの読み出しサイクルによ
って、メモリセルに書き込まれたデータが読み出され
る。データ書き込みに先だってメモリセルのデータは消
去され、メモリセルのしきい値Vtは0V以下となって
いる。消去はpウェル、共通ソース線Vs、選択ゲート
SG1 ,SG2 を20Vにし、制御ゲートCG1 〜CG
8 を0Vとして行われる。The data written in the memory cell is read by the two read cycles described above. Prior to data writing, the data in the memory cell is erased, and the threshold value Vt of the memory cell is 0 V or less. For erasing, the p-well, the common source line Vs, and the selection gates SG1 and SG2 are set to 20 V, and
8 is set to 0V.
【0031】書き込み動作では、まずプリチャージ信号
PREが“L”となってビット線がフローティングにさ
れる。選択ゲートSG1 がVcc、制御ゲートCG1 〜C
G8がVccとされる。選択ゲートSG2 は書き込み動作
中0Vである。同時に、信号VRFY1 ,VRFY2 ,
FIM,FIHがVccとなる。“0”書き込みの場合
は、クロック同期式インバータCI1 ,CI2 で構成さ
れるフリップ・フロップに、クロック同期式インバータ
CI1 の出力が“H”になるようにデータがラッチされ
ているため、ビット線はVccにより充電される。“1”
又は“2”書き込みの場合は、ビット線は0Vである。In the write operation, first, the precharge signal PRE becomes "L", and the bit line is floated. The selection gate SG1 is at Vcc and the control gates CG1 to CG
G8 is set to Vcc. The select gate SG2 is at 0 V during the write operation. At the same time, the signals VRFY1, VRFY2,
FIM and FIH become Vcc. In the case of writing "0", since the data is latched in the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI1 and CI2 so that the output of the clock synchronous inverter CI1 becomes "H", the bit line is It is charged by Vcc. “1”
Alternatively, in the case of "2" write, the bit line is at 0V.
【0032】続いて、選択ゲートSG1 、制御ゲートC
G1 〜CG8 、信号BLC、信号VRFY1 と電圧VS
Aが10V、電圧VBLH が8V、電圧VBLM が1Vとな
る。“1”書き込みの場合は、クロック同期式インバー
タCI3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロップに、
クロック同期式インバータCI3 の出力が“H”になる
ようにデータがラッチされているため、ビット線BLに
は1Vが印加される。“2”書き込みの場合はビット線
は0V、“0”書き込みの場合は8Vとなる。この後、
選択された制御ゲートCG4 が20Vとされる。Subsequently, the selection gate SG1 and the control gate C
G1 to CG8, signal BLC, signal VRFY1 and voltage VS
A is 10V, voltage VBLH is 8V, and voltage VBLM is 1V. In the case of writing "1", the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI3 and CI4
Since the data is latched so that the output of the clock synchronous inverter CI3 becomes "H", 1 V is applied to the bit line BL. In the case of "2" writing, the bit line is at 0V, and in the case of "0" writing, it is at 8V. After this,
The selected control gate CG4 is set to 20V.
【0033】“1”又は“2”書き込みの場合は、ビッ
ト線BLと制御ゲートCG4 の電位差によって電子がメ
モリセルの電荷蓄積層に注入され、メモリセルのしきい
値は上昇する。“1”書き込みの場合は、“2”書き込
みに比較してメモリセルの電荷蓄積層に注入すべき電荷
量を少なくしなければならないため、ビット線BLを1
Vにして制御ゲートCG4 との電位差を19Vに緩和し
ている。但し、この電位差の緩和はなくとも実施可能で
ある。“0”書き込み時は、ビット線電圧8Vによって
メモリセルのしきい値は実効的には変わらない。In the case of writing "1" or "2", electrons are injected into the charge storage layer of the memory cell due to the potential difference between the bit line BL and the control gate CG4, and the threshold value of the memory cell rises. In the case of “1” write, the amount of charge to be injected into the charge storage layer of the memory cell must be reduced as compared with “2” write, so that the bit line BL is set to 1
V to reduce the potential difference from the control gate CG4 to 19V. However, the present invention can be implemented without easing the potential difference. At the time of writing "0", the threshold value of the memory cell is not effectively changed by the bit line voltage of 8V.
【0034】書き込み動作の終了時は、まず選択ゲート
SG1 、制御ゲートCG1 〜CG8を0Vとし、”0”
書き込み時のビット線BLの電圧8Vは遅れて0Vにリ
セットされる。この順序が反転すると一時的に“2”又
は“1”書き込み動作の状態ができて、“0”書き込み
時に間違ったデータを書いてしまうからである。At the end of the write operation, first, the selection gate SG1 and the control gates CG1 to CG8 are set to 0V, and "0" is set.
The voltage 8V of the bit line BL at the time of writing is reset to 0V with a delay. This is because if this order is reversed, a state of a "2" or "1" write operation is temporarily created, and incorrect data is written when "0" is written.
【0035】書き込み動作後に、メモリセルの書き込み
状態を確認し書き込み不足のメモリセルにのみ追加書き
込みを行うため、ベリファイ読み出しが行われる。ベリ
ファイ読み出し中は、電圧VBLH はVcc、VBLL は0
V、FIMは0Vである。After the write operation, the verify read is performed to check the write state of the memory cell and perform additional write only to the memory cell with insufficient write. During the verify read, the voltage VBLH is Vcc and VBLL is 0.
V and FIM are 0V.
【0036】ベリファイ読み出しは、2つの基本サイク
ルから実行される。この基本サイクルは読み出し第2サ
イクルに似ている。違うのは、選択された制御ゲートC
G4の電圧と、信号VRFY1 ,VRFY2 ,FIHが
出力されることである(ベリファイ読み出し第1サイク
ルではVRFY1 のみ)。信号VRFY1 ,VRFY2
,FIHは、選択ゲートSG1 ,SG2 、制御ゲート
CG1 〜CG8 が0Vにリセットされた後で信号SEN
1 ,SEN1B,LAT1 ,LAT1Bがそれぞれ“L”,
“H”,“L”,“H”になる前に出力される。言い替
えると、ビット線の電位がメモリセルのしきい値によっ
て決定した後で、クロック同期式インバータCI1 ,C
I2 で構成されるフリップ・フロップがリセットされる
前である。選択された制御ゲートCG4 の電圧は、読み
出し時の1.5V(第1サイクル)、0V(第2サイク
ル)に対応して、2V(第1サイクル)、0.5V(第
2サイクル)と、0.5Vのしきい値マージンを確保す
るために高くしてある。The verify read is executed from two basic cycles. This basic cycle is similar to the second read cycle. The difference is that the selected control gate C
That is, the voltage of G4 and the signals VRFY1, VRFY2, and FIH are output (only VRFY1 in the first cycle of verify reading). Signals VRFY1, VRFY2
, FIH output the signal SEN after the selection gates SG1 and SG2 and the control gates CG1 to CG8 are reset to 0V.
1, SEN1B, LAT1, LAT1B are “L”,
It is output before it becomes “H”, “L”, or “H”. In other words, after the potential of the bit line is determined by the threshold value of the memory cell, the clock synchronous inverters CI1 and C1
Before the flip-flop constituted by I2 is reset. The voltages of the selected control gates CG4 are 2V (first cycle) and 0.5V (second cycle) corresponding to 1.5V (first cycle) and 0V (second cycle) at the time of reading. The height is increased to secure a threshold margin of 0.5V.
【0037】ここでは、クロック同期式インバータCI
1 ,CI2 で構成されるフリップ・フロップにラッチさ
れているデータ(data1)、クロック同期式インバ
ータCI3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロップに
ラッチされているデータ(data2)と選択されたメ
モリセルのしきい値によって決まるビット線BLの電圧
を説明する。data1は「“0”書き込みか、“1”
又は“2”書き込みか」を制御し、“0”書き込みの場
合はQn3は“ON”状態、“1”又は“2”書き込み
の場合はQn6が“ON”状態である。data2は
「“1”書き込みか、“2”書き込みか」を制御し、
“1”書き込みの場合はQn10は“ON”状態、“2”
書き込みの場合はQn11が“ON”状態である。Here, the clock synchronous inverter CI
1 and CI2, the data (data1) latched in the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI3 and CI4, and the data (data2) latched in the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI3 and CI4. The voltage of the bit line BL determined by the threshold will be described. data1 is “0” write or “1”
Or "2" write ". In the case of" 0 "write, Qn3 is in the" ON "state, and in the case of" 1 "or" 2 "write, Qn6 is in the" ON "state. data2 controls “whether“ 1 ”write or“ 2 ”write”
In the case of "1" write, Qn10 is in "ON" state, "2"
In the case of writing, Qn11 is in the "ON" state.
【0038】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トCG4 が2Vになるとメモリセルによってビット線電
位は“L”となる。その後信号VRFY1 が“H”とな
ることでビット線BLは“H”となる。In the first verify-read cycle when "0" data is written (initial write data is "0"), since the data of the memory cell is "0", when the control gate CG4 becomes 2V, the bit line is set by the memory cell. The potential becomes "L". After that, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL becomes "H".
【0039】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“1”となるはずであるから
メモリセルのしきい値は1.5V以下で、制御ゲートC
G4 が2Vになるとメモリセルによってビット線電位は
“L”となる。その後信号VRFY1 が“H”となるこ
とで、既に“1”書き込み十分でdata1が“0”書
き込みを示している場合ビット線BLは“H”(図6の
(1) )、さもなくばビット線BLは“L”(図6の(2)
)となる。In the first verify-read cycle when "1" data is written (initial write data is "1"), the data of the memory cell should be "1". Below, control gate C
When G4 becomes 2V, the bit line potential becomes "L" by the memory cell. After that, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL becomes "H" (FIG. 6) when "1" has already been sufficiently written and data1 indicates "0" write.
(1)), otherwise, the bit line BL is "L" ((2) in FIG. 6).
).
【0040】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“2”となっていない
(“2”書き込み不十分)場合、制御ゲートCG4 が2
Vになるとメモリセルによってビット線電位は“L”と
なる(図6の(5) )。選択メモリセルが“2”書き込み
十分になっている場合、制御ゲートCG4 が2Vになっ
てもビット線電位は“H”のままである(図6の(3)
(4))。図6の(3) は既に“2”書き込み十分でdat
a1が“0”書き込みを示している場合である。この場
合、信号VRFY1 が“H”となることで、電圧VBHに
よってビット線BLは再充電される。In the first verify-read cycle when "2" data is written (initial write data is "2"), if the data of the selected memory cell is not "2"("2" write is insufficient), the control is performed. Gate CG4 is 2
When it becomes V, the bit line potential becomes "L" by the memory cell ((5) in FIG. 6). When "2" is sufficiently written in the selected memory cell, the bit line potential remains "H" even when the control gate CG4 becomes 2V ((3) in FIG. 6).
(Four)). (3) of FIG.
This is the case where a1 indicates “0” writing. In this case, the bit line BL is recharged by the voltage VBH when the signal VRFY1 becomes "H".
【0041】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トCG4 が0.5Vになるとメモリセルによってビット
線電位は“L”となる。その後、信号VRFY1 が
“H”となることでビット線BLは“H”となる。In the second verify-read cycle when "0" data is written (initial write data is "0"), the data in the memory cell is "0". The bit line potential becomes "L". Thereafter, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL becomes "H".
【0042】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“1”となっていない
(“1”書き込み不十分)場合、制御ゲートCG4 が
0.5Vになるとメモリセルによってビット線電位は
“L”となる(図6の(8) )。選択メモリセルが“1”
書き込み十分になっている場合、制御ゲートCG4 が
0.5Vになってもビット線電位は“H”のままである
(図6の(6)(7))。図6の(6) は既に“1”書き込み十
分でdata1が“0”書き込みを示している場合であ
る。この場合信号VRFY1 が“H”となることで、電
圧VBHによってビット線BLは再充電される。In the second verify-read cycle at the time of writing “1” data (initial write data is “1”), if the data of the selected memory cell is not “1” (“1” write is insufficient), control is performed. When the gate CG4 becomes 0.5 V, the bit line potential becomes "L" by the memory cell ((8) in FIG. 6). Selected memory cell is "1"
When writing is sufficient, the bit line potential remains "H" even when the control gate CG4 becomes 0.5 V (FIGS. 6 (6) (7)). FIG. 6 (6) shows a case where "1" has already been sufficiently written and data1 indicates "0" write. In this case, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL is recharged by the voltage VBH.
【0043】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“2”となるはずであるから
メモリセルのしきい値が0.5V以上であれば“2”書
き込み十分でも不十分でも、制御ゲートCG4 が0.5
Vになってもビット線電位は“H”のままである(図6
の(9)(10) )。“2”書き込み不十分でメモリセルのし
きい値が0.5V以下の場合、ビット線は“L”になる
(図6の(11))。In the second verify-read cycle when "2" data is written (the initial write data is "2"), the data of the memory cell should be "2". If this is the case, the control gate CG4 is set to 0.5
V, the bit line potential remains "H" (FIG. 6).
(9) (10)). When "2" is insufficiently written and the threshold value of the memory cell is 0.5 V or less, the bit line becomes "L" ((11) in FIG. 6).
【0044】その後、信号VRFY1 ,VRFY2 ,F
IHが“H”となることで、既に“2”書き込み十分で
data1が“0”書き込みを示している場合ビット線
BLは“H”(図6の(9) )、さもなくばビット線BL
は“L”(図6の(10)(11))となる。このベリファイ読
み出し動作によって、書き込みデータとメモリセルの書
き込み状態から再書き込みデータが下記の(表1)のよ
うに設定される。Thereafter, the signals VRFY1, VRFY2, F
When IH is set to "H", the bit line BL is set to "H" ((9) in FIG. 6) if "2" has already been sufficiently written and data1 indicates "0", otherwise the bit line BL
Becomes "L" ((10) (11) in FIG. 6). By this verify read operation, rewrite data is set as shown in the following (Table 1) from the write data and the write state of the memory cell.
【0045】[0045]
【表1】 (表1)から分かるように、“1”書き込み不足のメモ
リセルのみ再度“1”書き込みが行われ、“2”書き込
み不足のメモリセルにのみ再度“2”書き込みが行われ
るようになっている。また、全てのメモリセルでデータ
書き込みが十分になると、全てのカラムのQn13が
“OFF”となり、信号PENDBによってデータ書き
込み終了情報が出力される。[Table 1] As can be seen from (Table 1), "1" writing is performed again only on memory cells where "1" writing is insufficient, and "2" writing is performed again only on memory cells where "2" writing is insufficient. . When data writing is sufficient in all memory cells, Qn13 in all columns is turned "OFF", and data write end information is output by the signal PENDB.
【0046】図7はデータの入出力動作タイミングを示
しており、(a)はデータ入力タイミング、(b)はデ
ータ出力タイミングである。外部からのデータ入力3サ
イクルの後、入出力データ変換回路5によって、ビット
線制御回路2に入力するデータが発生され入力される。
外部からの3ビット分のデータ(X1 ,X2 ,X3 )
は、2つのメモリセルのデータ(Y1 ,Y2 )に変換さ
れ、実効的にはビット線制御回路2のクロック同期式イ
ンバータCI1 ,CI2 で構成されるレジスタR1 とC
I3 ,CI4 で構成されるレジスタR2 に、データ入出
力線IOA,IOBを介して変換データが設定される。
レジスタR1 ,R2 にラッチされている読み出しデータ
は、データ入出力線IOA,IOBを介して入出力デー
タ変換回路5に転送され変換されて出力される。図3に
見られるカラム選択信号CSL1iとCSL2iを同一信号
にして、そのかわりIOA,IOBを2系統に分けて同
一カラムの2つのレジスタを同時にアクセスすることも
容易に可能で、アクセス時間を短くするためには効果的
である。FIGS. 7A and 7B show data input / output operation timing. FIG. 7A shows data input timing, and FIG. 7B shows data output timing. After three cycles of external data input, the input / output data conversion circuit 5 generates and inputs data to be input to the bit line control circuit 2.
3-bit data from outside (X1, X2, X3)
Are converted into data (Y1, Y2) of two memory cells, and are effectively registers R1 and C2 composed of clock synchronous inverters CI1 and CI2 of the bit line control circuit 2.
Conversion data is set in a register R2 composed of I3 and CI4 via data input / output lines IOA and IOB.
The read data latched by the registers R1 and R2 are transferred to the input / output data conversion circuit 5 via the data input / output lines IOA and IOB, converted and output. It is also possible to make the column selection signals CSL1i and CSL2i shown in FIG. 3 the same signal, and instead divide the IOA and IOB into two systems to simultaneously access two registers in the same column simultaneously, thereby shortening the access time. In order to be effective.
【0047】下記の(表2)はデータ入力時の、外部か
らの3ビット分のデータ(X1 ,X2 ,X3 )、メモリ
セルの2つのデータ(Y1 ,Y2 )とY1 ,Y2 それぞ
れに対応するレジスタR1 ,R2 のデータの関係を示し
ている。The following Table 2 corresponds to three bits of external data (X1, X2, X3), two data of memory cells (Y1, Y2), and Y1, Y2 at the time of data input. The relationship between the data in the registers R1 and R2 is shown.
【0048】[0048]
【表2】 [Table 2]
【0049】レジスタのデータはデータ転送時の入出力
線IOAの電圧レベルで表現してある。データ入出力線
IOBはIOAの反転信号であるため省略してある。下
記の(表3)は、データ出力時のそれである。The data of the register is represented by the voltage level of the input / output line IOA at the time of data transfer. The data input / output line IOB is omitted because it is an inverted signal of IOA. The following (Table 3) is that at the time of data output.
【0050】[0050]
【表3】 この実施例では同じデータに対して、入力時のIOAの
レベルと出力時のIOAのレベルが反転するようになっ
ている。[Table 3] In this embodiment, the level of the IOA at the time of input and the level of the IOA at the time of output are inverted for the same data.
【0051】メモリセルの2つデータ(Y1 ,Y2 )の
9つの組み合わせのうち1つは余るため、これを例えば
ポインタ情報などファイル管理情報に利用することは可
能である。ここではポインタ情報をセルデータ(Y1 ,
Y2 )=(2,2)に対応させている。Since one of the nine combinations of the two data (Y 1, Y 2) of the memory cell remains, it can be used for file management information such as pointer information. Here, the pointer information is stored in the cell data (Y1,
Y2) = (2,2).
【0052】図8は、EEPROMをコントロールする
マイクロプロセッサなどから見たときの、データ書き込
みの単位であるページの概念を示している。ここでは1
ページをNバイトとしていて、マイクロプロセッサなど
から見たときのアドレス(論理アドレス)を表示してい
る。例えば、領域1(論理アドレス0〜n)だけしか書
き込みデータが入力されないとき、n=3m+2(m=
0,1,2,…)であれば常に(X1 ,X2 ,X3 )が
揃うので問題ない。n=3mの場合はX1 しか入力され
ないので、EEPROM内部でX2 =0,X3 =0を発
生して(X1 ,X2 ,X3 )を入出力データ変換回路5
に入力する。n=3m+1の場合はX3=0を内部で発
生する。このnがNと等しいときも同様である。FIG. 8 shows the concept of a page, which is a unit of data writing, as viewed from a microprocessor or the like controlling the EEPROM. Here 1
The page has N bytes, and an address (logical address) as viewed from a microprocessor or the like is displayed. For example, when write data is input only to the area 1 (logical addresses 0 to n), n = 3m + 2 (m = 3m + 2)
0, 1, 2,...), There is no problem since (X1, X2, X3) are always aligned. When n = 3 m, only X1 is input, so that X2 = 0, X3 = 0 is generated inside the EEPROM and (X1, X2, X3) is input to the input / output data conversion circuit 5.
To enter. When n = 3m + 1, X3 = 0 is generated internally. The same applies when n is equal to N.
【0053】領域1にデータ書き込みを行った(領域2
の書き込みデータは全て“0”)後、追加的に領域2に
データ書き込みを行う場合、領域1の部分を読み出して
そのデータに領域2の部分の書き込みデータを追加して
入力すればよい。或いは、領域1の部分を読み出して、
領域2の先頭アドレスn+1=3mの場合は領域1のデ
ータを全て“0”、n+1=3m+2の場合アドレスn
−1、nのデータをX1 ,X2 としてアドレスn+1の
データX3 に追加し領域1のアドレスn−2までのデー
タを全て“0”、n+1=3m+1の場合アドレスnの
データをX1 としてアドレスn+1、n+2のデータX
2 ,X3 に追加し領域1のアドレスn−1までのデータ
を全て“0”、としてもよい。これらの動作は、EEP
ROM内部で自動的に行うことも容易である。この追加
データ書き込みが可能となるよう、(表2)及び(表
3)に示してあるように(X1 ,X2 ,X3 )と(Y1
,Y2 )の関係は組まれている。(表2)及び(表
3)に示してある(X1 ,X2 ,X3 )と(Y1 ,Y2
)の関係は1つの例であってこれに限るものではな
い。また、領域は3以上でも同様に追加データ書き込み
は行える。Data was written to area 1 (area 2
In the case where data is additionally written to the area 2 after all the write data "0"), it is sufficient to read the area 1 and add the write data of the area 2 to the data. Alternatively, read the portion of area 1 and
If the start address n + 1 = 3m of the area 2, all data in the area 1 is “0”, and if n + 1 = 3m + 2, the address n
The data of -1 and n are added to the data X3 of the address n + 1 as X1 and X2, and all the data up to the address n-2 of the area 1 are "0". In the case of n + 1 = 3m + 1, the data of the address n is X1 and the address n + 1, Data X of n + 2
2 and X3, all data up to the address n-1 of the area 1 may be set to "0". These operations are based on the EEP
It is also easy to perform this automatically inside the ROM. (X1, X2, X3) and (Y1) as shown in (Table 2) and (Table 3) so that the additional data can be written.
, Y2) are established. (X1, X2, X3) and (Y1, Y2) shown in (Table 2) and (Table 3).
The relationship in parentheses) is one example and is not limited to this. Further, additional data can be written in the same manner even when the area is three or more.
【0054】図9(a)は、データ書き込みアルゴリズ
ムを示している。データロード後、書き込み、ベリファ
イ読み出しと書き込み終了検出動作が繰り返し行われ
る。点線の中はEEPROM内で自動的に行われる。FIG. 9A shows a data writing algorithm. After data loading, writing, verify reading, and writing end detection are repeatedly performed. The operation within the dotted line is performed automatically in the EEPROM.
【0055】図9(b)は、追加データ書き込みアルゴ
リズムを示している。読み出しとデータロード後、ベリ
ファイ読み出し、書き込み終了検出と書き込み動作が繰
り返し行われる。点線の中はEEPROM内で自動的に
行われる。データロード後にベリファイ読み出しが行わ
れるのは、既に“1”或いは“2”が書き込まれている
ところに書き込みが行われないようにするためである。
そうないと過剰書き込みされる場合が生じる。FIG. 9B shows an additional data writing algorithm. After reading and data loading, verify reading, writing end detection, and writing operation are repeatedly performed. The operation within the dotted line is performed automatically in the EEPROM. The reason why the verify read is performed after the data load is to prevent the write from being performed where “1” or “2” has already been written.
Otherwise, overwriting may occur.
【0056】図10は、このように構成されたEEPR
OMでの、メモリセルのしきい値の書き込み特性を示し
ている。“1”データが書き込まれるメモリセルと
“2”データが書き込まれるメモリセルは同時に書き込
みが行われ、それぞれ独立に書き込み時間が制御され
る。下記の(表4)に、消去、書き込み、読み出し、ベ
リファイ読み出し時のメモリセルアレイ各部の電位を示
す。FIG. 10 shows the EEPR constructed as described above.
The write characteristics of the threshold value of the memory cell in the OM are shown. The memory cells to which "1" data is written and the memory cells to which "2" data are written are written at the same time, and the writing time is controlled independently. The following (Table 4) shows the potential of each part of the memory cell array at the time of erasing, writing, reading and verify reading.
【0057】[0057]
【表4】 [Table 4]
【0058】図11は、本発明の第2の実施例における
NORセル型EEPROMの、メモリセルアレイ1とビ
ット線制御回路2の具体的な構成を示している。メモリ
セルM10のみで、NOR型セルを構成する。NOR型セ
ルの一端はビット線BLに接続され、他端は共通接地線
と接続される。1本の制御ゲートWLを共有するメモリ
セルMはページを構成する。メモリセルMはそのしきい
値Vtでデータを記憶し、VtがVcc以上である場合
“0”データ、VtがVcc以下2.5V以上の場合
“1”データ、Vtが2.5V以下0V以上の場合
“2”データとして記憶する。1つのメモリセルで3つ
の状態を持たせ、2つのメモリセルで9通りの組み合わ
せができる。この内、8通りの組み合わせを用いて、2
つのメモリセルで3ビット分のデータを記憶する。この
実施例では、制御ゲートを共有する隣合う2つのメモリ
セルの組で3ビット分のデータを記憶する。FIG. 11 shows a specific configuration of the memory cell array 1 and the bit line control circuit 2 of the NOR cell type EEPROM according to the second embodiment of the present invention. A NOR type cell is constituted only by the memory cell M10. One end of the NOR type cell is connected to the bit line BL, and the other end is connected to a common ground line. The memory cells M sharing one control gate WL constitute a page. The memory cell M stores data at the threshold value Vt, “0” data when Vt is equal to or higher than Vcc, “1” data when Vt is equal to or lower than Vcc and 2.5 V or higher, and Vt is equal to or lower than 2.5 V and 0 V or higher. Is stored as "2" data. One memory cell has three states, and two memory cells can have nine combinations. Of these, using 8 combinations, 2
One memory cell stores data of 3 bits. In this embodiment, a set of two adjacent memory cells sharing a control gate stores 3-bit data.
【0059】クロック同期式インバータCI5 ,CI6
とCI7 ,CI8 でそれぞれフリップ・フロップを構成
し、書き込み/読み出しデータをラッチする。また、こ
れらはセンス・アンプとしても動作する。クロック同期
式インバータCI5 ,CI6で構成されるフリップ・フ
ロップは、「“0”書き込みをするか、“1”又は
“2”書き込みをするか」、を書き込みデータ情報とし
てラッチし、メモリセルが「“0”の情報を保持してい
るか、“1”又は“2”の情報を保持しているか」、を
読み出しデータ情報としてラッチする。クロック同期式
インバータCI7 ,CI8 で構成されるフリップ・フロ
ップは、「“1”書き込みをするか、“2”書き込みを
するか」、を書き込みデータ情報としてラッチし、メモ
リセルが「“2”の情報を保持しているか、“0”又は
“1”の情報を保持しているか」、を読み出しデータ情
報としてラッチする。Clock synchronous inverters CI5 and CI6
, CI7 and CI8 form flip-flops, respectively, and latch write / read data. They also operate as sense amplifiers. The flip-flop composed of the clock synchronous inverters CI5 and CI6 latches "whether to write" 0 "or" 1 "or" 2 "" as write data information, and the memory cell " Whether the information “0” is held or the information “1” or “2” is held ”is latched as read data information. The flip-flop composed of the clock synchronous inverters CI7 and CI8 latches "whether" 1 "write or" 2 "write" as write data information, and the memory cell is "2". Whether information is held or whether “0” or “1” is held ”is latched as read data information.
【0060】nチャネルMOSトランジスタの内、Qn
18は、プリチャージ信号PREが“H”となると電圧V
PRをビット線に転送する。Qn19は、ビット線接続信号
BLCが“H”となってビット線と主要なビット線制御
回路を接続する。Qn20〜Qn23,Qn25〜Qn28は、
上述のフリップ・フロップにラッチされているデータに
応じて、電圧VBLH ,VBLM ,0Vを選択的にビット線
に転送する。Qn24,Q29はそれぞれ信号SAC2 ,S
AC1 が“H”となることでフリップ・フロップとビッ
ト線を接続する。Qn30は、フリップ・フロップにラッ
チされている1ページ分のデータが全て同じか否かを検
出するために設けられる。Qn31,Qn32とQn33,Q
n34はそれぞれカラム選択信号CSL1 ,CSL2 が
“H”となって、対応するフリップ・フロップとデータ
入出力線IOA,IOBを選択的に接続する。Of the n-channel MOS transistors, Qn
18 is a voltage V when the precharge signal PRE becomes “H”.
Transfer PR to bit line. Qn19 connects the bit line to the main bit line control circuit when the bit line connection signal BLC becomes "H". Qn20 to Qn23 and Qn25 to Qn28 are
The voltages VBLH, VBLM, and 0 V are selectively transferred to the bit lines according to the data latched in the flip-flop. Qn24 and Q29 are signals SAC2 and SAC, respectively.
When AC1 becomes "H", the flip-flop is connected to the bit line. Qn30 is provided for detecting whether or not all data of one page latched in the flip-flop is the same. Qn31, Qn32 and Qn33, Q
In n34, the column selection signals CSL1 and CSL2 become "H", respectively, to selectively connect the corresponding flip-flop to the data input / output lines IOA and IOB.
【0061】次に、このように構成されたEEPROM
の動作を図12〜14に従って説明する。図12は読み
出し動作のタイミング、図13は書き込み動作のタイミ
ング、図14はベリファイ読み出し動作のタイミングを
示している。Next, the EEPROM constructed as described above will be described.
Will be described with reference to FIGS. 12 shows the timing of the read operation, FIG. 13 shows the timing of the write operation, and FIG. 14 shows the timing of the verify read operation.
【0062】読み出し動作は、2つの基本サイクルで実
行される。読み出し第1サイクルは、まず電圧VPRが電
源電圧Vccとなってビット線はプリチャージされ、プリ
チャージ信号PREが“L”となってビット線はフロー
ティングにされる。続いて、制御ゲートWLは2.5V
にされる。選択されたメモリセルのVtが2.5V以下
の場合のみ、つまりデータ“2”が書き込まれている場
合のみ、そのビット線は“L”レベルになる。The read operation is executed in two basic cycles. In the first read cycle, first, the voltage VPR becomes the power supply voltage Vcc, the bit line is precharged, and the precharge signal PRE becomes "L", and the bit line is floated. Subsequently, the control gate WL is set to 2.5 V
To be. Only when Vt of the selected memory cell is 2.5 V or less, that is, only when data “2” is written, the bit line goes to “L” level.
【0063】この後、センス活性化信号SEN2 ,SE
N2Bがそれぞれ“L”,“H”、ラッチ活性化信号LA
T2 ,LAT2Bがそれぞれ“L”,“H”となって、ク
ロック同期式インバータCI7 ,CI8 で構成されるフ
リップ・フロップはリセットされる。信号SAC2 が
“H”となってクロック同期式インバータCI7 ,CI
8 で構成されるフリップ・フロップとビット線は接続さ
れ、まずセンス活性化信号SEN2 ,SEN2Bがそれぞ
れ“H”,“L”となってビット線電位がセンスされた
後、ラッチ活性化信号LAT2 ,LAT2Bがそれぞれ
“H”,“L”となり、クロック同期式インバータCI
7 ,CI8 で構成されるフリップ・フロップに、
「“2”データか、“1”又は“0”データか」の情報
がラッチされる。Thereafter, sense activation signals SEN2, SE
N2B is "L" and "H" respectively, and the latch activation signal LA
T2 and LAT2B become "L" and "H", respectively, and the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI7 and CI8 is reset. The signal SAC2 becomes "H" and the clock synchronous inverters CI7 and CI7
8 and the bit line are connected. First, the sense activation signals SEN2 and SEN2B become "H" and "L", respectively, and the bit line potential is sensed. Then, the latch activation signals LAT2 and LAT2B becomes "H" and "L", respectively, and the clock synchronous inverter CI
7 and CI8 flip-flop,
Information “whether“ 2 ”data,“ 1 ”or“ 0 ”data” is latched.
【0064】読み出し第2サイクルは読み出し第1サイ
クルと、選択制御ゲートWLの電圧が2.5VでなくV
ccであること、信号SEN2 ,SEN2B,LAT2 ,L
AT2B,SAC2 の代わりに信号SEN1 ,SEN1B,
LAT1 ,LAT1B,SAC1 が出力されることが違
う。よって、読み出し第2サイクルでは、クロック同期
式インバータCI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フ
ロップに、「“0”データか、“1”又は“2”データ
か」の情報がラッチされる。The second read cycle is the same as the first read cycle, except that the voltage of the selection control gate WL is V instead of 2.5 V.
cc, the signals SEN2, SEN2B, LAT2, L
Instead of AT2B and SAC2, signals SEN1, SEN1B,
The difference is that LAT1, LAT1B, and SAC1 are output. Therefore, in the second read cycle, the information of "whether" 0 "data," 1 "or" 2 "data is latched in the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI5 and CI6.
【0065】以上説明した2つの読み出しサイクルによ
って、メモリセルに書き込まれたデータが読み出され
る。データ書き込みに先だってメモリセルのデータは消
去され、メモリセルのしきい値VtはVcc以上となって
いる。消去は、制御ゲートWLを20Vとしビット線を
0Vにして行われる。The data written in the memory cell is read by the two read cycles described above. Prior to data writing, the data in the memory cell is erased, and the threshold value Vt of the memory cell is higher than Vcc. Erasing is performed by setting the control gate WL to 20V and the bit line to 0V.
【0066】書き込み動作では、まずプリチャージ信号
PREが“L”となってビット線がフローティングにさ
れる。信号VRFY1 ,VRFY2 ,FIM,FILが
Vccとなる。“2”書き込みの場合は、クロック同期式
インバータCI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロ
ップに、クロック同期式インバータCI5 の出力が
“H”になるようにデータがラッチされているため、ビ
ット線は0Vである。“1”又は“2”書き込みの場合
は、ビット線はVccに充電される。In the write operation, first, the precharge signal PRE becomes "L", and the bit line is floated. The signals VRFY1, VRFY2, FIM and FIL become Vcc. In the case of writing "2", since the data is latched in the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI5 and CI6 so that the output of the clock synchronous inverter CI5 becomes "H", the bit line is 0V. In the case of "1" or "2" writing, the bit line is charged to Vcc.
【0067】続いて、信号BLC,VRFY2 ,FI
M,FILと電圧VSAが10V、電圧VBLH が8V、電
圧VBLM が7Vとなる。“1”書き込みの場合は、クロ
ック同期式インバータCI7 ,CI8 で構成されるフリ
ップ・フロップに、クロック同期式インバータCI7 の
出力が“H”になるようにデータがラッチされているた
め、ビット線BLには7Vが印加される。“2”書き込
みの場合はビット線は8V、“0”書き込みの場合は0
Vとなる。この後、選択された制御ゲートWLが−12
Vとされる。Subsequently, the signals BLC, VRFY2, FI
M, FIL and voltage VSA are 10V, voltage VBLH is 8V, and voltage VBLM is 7V. In the case of writing "1", since the data is latched in the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI7 and CI8 so that the output of the clock synchronous inverter CI7 becomes "H", the bit line BL Is applied with 7V. In the case of "2" write, the bit line is 8 V, and in the case of "0" write, 0 V
V. After this, the selected control gate WL becomes -12
V.
【0068】“1”又は“2”書き込みの場合は、ビッ
ト線BLと制御ゲートWLの電位差によって電子がメモ
リセルの電荷蓄積層から放出され、メモリセルのしきい
値は下降する。“1”書き込みの場合は、“2”書き込
みに比較してメモリセルの電荷蓄積層から放出すべき電
荷量を少なくしなければならないため、ビット線BLを
7Vにして制御ゲートWLとの電位差を19Vに緩和し
ている。“0”書き込み時は、ビット線電圧0Vによっ
てメモリセルのしきい値は実効的には変わらない。In the case of "1" or "2" writing, electrons are emitted from the charge storage layer of the memory cell due to the potential difference between the bit line BL and the control gate WL, and the threshold value of the memory cell decreases. In the case of "1" write, the amount of charge to be released from the charge storage layer of the memory cell must be reduced as compared with "2" write. It has eased to 19V. At the time of writing “0”, the threshold value of the memory cell is not effectively changed by the bit line voltage 0V.
【0069】書き込み動作後に、メモリセルの書き込み
状態を確認し書き込み不足のメモリセルにのみ追加書き
込みを行うため、ベリファイ読み出しが行われる。ベリ
ファイ読み出し中は、電圧VBLH はVcc、FIMは0V
である。After the write operation, the verify read is performed to check the write state of the memory cell and perform additional write only to the memory cell with insufficient write. During the verify read, the voltage VBLH is Vcc and FIM is 0V
It is.
【0070】ベリファイ読み出しは、2つの基本サイク
ルから実行される。この基本サイクルは読み出し第2サ
イクルに似ている。違うのは、選択された制御ゲートW
Lの電圧と、信号VRFY1 ,VRFY2 ,FIHが出
力されることである(ベリファイ読み出し第1サイクル
ではVRFY1 のみ)。信号VRFY1 ,VRFY2,
FIHは、制御ゲートWLが0Vにリセットされた後で
信号SEN1 ,SEN1B,LAT1 ,LAT1Bがそれぞ
れ“L”,“H”,“L”,“H”になる前に出力され
る。言い替えると、ビット線の電位がメモリセルのしき
い値によって決定した後で、クロック同期式インバータ
CI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロップがリセ
ットされる前である。選択された制御ゲートWLの電圧
は、読み出し時の2.5V(第1サイクル)、Vcc(第
2サイクル)に対応して、2V(第1サイクル)、4V
(第2サイクル)と、しきい値マージンを確保するため
に低くしてある。The verify read is executed from two basic cycles. This basic cycle is similar to the second read cycle. The difference is that the selected control gate W
That is, the voltage of L and the signals VRFY1, VRFY2, and FIH are output (only VRFY1 in the first cycle of the verify read). The signals VRFY1, VRFY2,
FIH is output before the signals SEN1, SEN1B, LAT1, and LAT1B become "L", "H", "L", "H" after the control gate WL is reset to 0V. In other words, after the potential of the bit line is determined by the threshold value of the memory cell, but before the flip-flop constituted by the clock synchronous inverters CI5 and CI6 is reset. The voltages of the selected control gate WL are 2 V (first cycle) and 4 V corresponding to 2.5 V (first cycle) and Vcc (second cycle) at the time of reading.
(Second cycle) and lower to ensure a threshold margin.
【0071】ここでは、クロック同期式インバータCI
5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロップにラッチさ
れているデータ(data1)、クロック同期式インバ
ータCI7 ,CI8 で構成されるフリップ・フロップに
ラッチされているデータ(data2)と選択されたメ
モリセルのしきい値によって決まるビット線BLの電圧
を説明する。data1は「“0”書き込みか、“1”
又は“2”書き込みか」を制御し、“0”書き込みの場
合はQn20は“ON”状態、“1”又は“2”書き込み
の場合はQn23が“ON”状態である。data2は
「“1”書き込みか、“2”書き込みか」を制御し、
“1”書き込みの場合はQn26は“ON”状態、“2”
書き込みの場合はQn27が“ON”状態である。Here, the clock synchronous inverter CI
5 and CI6, the data (data1) latched in the flip-flop comprised of the clock synchronous inverters CI7 and CI8, and the data (data2) latched in the flip-flop comprised of the inverters CI7 and CI8. The voltage of the bit line BL determined by the threshold will be described. data1 is “0” write or “1”
Or "2" write ", and in the case of" 0 "write, Qn20 is in the" ON "state, and in the case of" 1 "or" 2 "write, Qn23 is in the" ON "state. data2 controls “whether“ 1 ”write or“ 2 ”write”
In the case of "1" write, Qn26 is in "ON" state, "2"
In the case of writing, Qn27 is in the "ON" state.
【0072】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トWLが2Vになってもビット線電位は“H”のままで
ある。その後信号VRFY1 が“H”となることでビッ
ト線BLは“L”となる。In the first verify-read cycle when "0" data is written (initial write data is "0"), since the data of the memory cell is "0", even if the control gate WL becomes 2V, the bit line potential Remains "H". Thereafter, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL becomes "L".
【0073】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“1”となるはずであるから
メモリセルのしきい値は2.5V以上で、制御ゲートW
Lが2Vになってもビット線電位は“H”のままであ
る。その後信号VRFY1 が“H”となることで、既に
“1”書き込み十分でdata1が“0”書き込みを示
している場合ビット線BLは“L”(図14の(2) )、
さもなくばビット線BLは“H”(図14の(1) )とな
る。In the first verify-read cycle when "1" data is written (initial write data is "1"), the threshold value of the memory cell is 2.5 V since the data of the memory cell should be "1". With the above, the control gate W
Even when L becomes 2V, the bit line potential remains "H". After that, the signal VRFY1 becomes "H", so that "1" has already been sufficiently written and data1 indicates "0" write, and the bit line BL becomes "L" ((2) in FIG. 14).
Otherwise, the bit line BL becomes "H" ((1) in FIG. 14).
【0074】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“2”となっていない
(“2”書き込み不十分)場合、制御ゲートWLが2V
になってもビット線電位は“H”である(図14の(3)
)。選択メモリセルが“2”書き込み十分になってい
る場合、制御ゲートWLが2Vになるとビット線電位は
メモリセルによって“L”となる(図14の(4)(5))。
図14の(5) は既に“2”書き込み十分でdata1が
“0”書き込みを示している場合である。この場合、信
号VRFY1 が“H”となることで、ビット線BLは接
地される。In the first verify-read cycle when writing “2” data (initial write data is “2”), if the data of the selected memory cell is not “2” (“2” write is insufficient), control is performed. Gate WL is 2V
, The bit line potential is still "H" ((3) in FIG. 14).
). When "2" is sufficiently written in the selected memory cell, when the control gate WL becomes 2 V, the bit line potential becomes "L" by the memory cell ((4) (5) in FIG. 14).
FIG. 14 (5) shows a case where "2" has already been sufficiently written and data1 indicates "0" write. In this case, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL is grounded.
【0075】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トCG4 が4Vになってもビット線電位は“H”であ
る。その後、信号VRFY1 が“H”となることでビッ
ト線BLは“L”となる。In the second verify-read cycle at the time of writing "0" data (initial write data is "0"), since the data of the memory cell is "0", even if the control gate CG4 becomes 4V, the bit line potential Is "H". Thereafter, when the signal VRFY1 goes "H", the bit line BL goes "L".
【0076】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“1”となっていない
(“1”書き込み不十分)場合、制御ゲートWLが4V
になってもビット線電位は“H”である(図14の(6)
)。選択メモリセルが“1”書き込み十分になってい
る場合、制御ゲートWLが4Vになるとメモリセルによ
りビット線電位は“L”となる(図14の(7)(8))。図
14の(8) は既に“1”書き込み十分でdata1が
“0”書き込みを示している場合である。この場合、信
号VRFY1 が“H”となることで、ビット線BLは接
地される。In the second verify-read cycle at the time of writing “1” data (initial write data is “1”), if the data of the selected memory cell is not “1” (“1” write is insufficient), control is performed. Gate WL is 4V
, The bit line potential is still "H" ((6) in FIG. 14).
). When "1" is sufficiently written in the selected memory cell, the bit line potential is set to "L" by the memory cell when the control gate WL becomes 4V ((7) (8) in FIG. 14). FIG. 14 (8) shows a case where "1" has already been sufficiently written and data1 indicates "0" write. In this case, when the signal VRFY1 becomes "H", the bit line BL is grounded.
【0077】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“2”となるはずであるから
メモリセルのしきい値が4V以下であれば“2”書き込
み十分でも不十分でも、制御ゲートWLが4Vになると
ビット線電位は“L”となる(図14の(10)(11))。
“2”書き込み不十分でメモリセルのしきい値が4V以
上の場合、ビット線は“H”になる(図14の(9) )。In the second verify-read cycle when writing "2" data (initial write data is "2"), the data in the memory cell should be "2". If there is enough or insufficient writing of “2”, the bit line potential becomes “L” when the control gate WL becomes 4V ((10) (11) in FIG. 14).
When "2" is insufficiently written and the threshold value of the memory cell is 4 V or more, the bit line becomes "H" ((9) in FIG. 14).
【0078】その後、信号VRFY1 ,VRFY2 ,F
IHが“H”となることで、既に“2”書き込み十分で
data1が“0”書き込みを示している場合ビット線
BLは“L”(図14の(11))、さもなくばビット線B
Lは“H”(図14の(9)(10) )となる。Thereafter, the signals VRFY1, VRFY2, F
When IH becomes “H”, the bit line BL becomes “L” ((11) in FIG. 14) if “2” has already been sufficiently written and data1 indicates “0” write; otherwise, the bit line B
L becomes "H" ((9) (10) in FIG. 14).
【0079】このベリファイ読み出し動作によって、書
き込みデータとメモリセルの書き込み状態から再書き込
みデータが、第1の実施例と同様に表1のように設定さ
れる。また、全てのメモリセルでデータ書き込みが十分
になると、全てのカラムのQn30が“OFF”となり、
信号PENDBによってデータ書き込み終了情報が出力
される。By this verify read operation, the rewrite data is set as shown in Table 1 from the write data and the write state of the memory cell as in the first embodiment. Also, when data writing is sufficient in all memory cells, Qn30 in all columns is turned off,
Data write end information is output by the signal PENDB.
【0080】データの入出力動作タイミング、データ書
き込みアルゴリズム、追加データ書き込みアルゴリズム
などは、図7〜9、(表2〜3)に見られるように第1
の実施例と同様である。The data input / output operation timing, the data writing algorithm, the additional data writing algorithm, etc. are the same as those shown in FIGS. 7 to 9 and (Tables 2 to 3).
This is the same as the embodiment.
【0081】図15は、このように構成されたEEPR
OMでの、メモリセルのしきい値の書き込み特性を示し
ている。“1”データが書き込まれるメモリセルと
“2”データが書き込まれるメモリセルは同時に書き込
みが行われ、それぞれ独立に書き込み時間が制御され
る。下記の(表5)は、消去、書き込み、読み出し、ベ
リファイ読み出し時のメモリセルアレイ各部の電位を示
している。FIG. 15 shows the EEPR constructed as described above.
The write characteristics of the threshold value of the memory cell in the OM are shown. The memory cells to which "1" data is written and the memory cells to which "2" data are written are written at the same time, and the writing time is controlled independently. The following (Table 5) shows the potential of each part of the memory cell array at the time of erasing, writing, reading, and verify reading.
【0082】[0082]
【表5】 [Table 5]
【0083】図3,11に示した回路は、例えばそれぞ
れ図16,17のように変形できる。図16は、図3に
見られるQn3 ,Qn4 をpチャネルのMOSトランジ
スタQp1 ,Qp2 に置き換えてある。図17は、図1
1に見られるQn22,Qn23,Qn25〜Qn28をpチャ
ネルのMOSトランジスタQp3 〜Qp8 に置き換えて
ある。このようにすることで、nチャネルMOSトラン
ジスタのしきい値による転送できる電圧の降下を防ぐこ
とができ、この例では、電圧VSAを書き込み時に8Vま
で上げればよく回路を構成するトランジスタの耐圧を下
げることができる。図16のVRFY1Bは図2,3のV
RFY1 の反転信号、図17のVRFY2B,FILB,
FIMBは図11のVRFY2 ,FIL,FIMのそれ
ぞれ反転信号である。The circuits shown in FIGS. 3 and 11 can be modified as shown in FIGS. 16 and 17, for example. In FIG. 16, Qn3 and Qn4 shown in FIG. 3 are replaced by p-channel MOS transistors Qp1 and Qp2. FIG.
Qn22, Qn23, Qn25 to Qn28 in FIG. 1 are replaced by p-channel MOS transistors Qp3 to Qp8. By doing so, it is possible to prevent a drop in the transferable voltage due to the threshold value of the n-channel MOS transistor. In this example, it is sufficient to increase the voltage VSA to 8 V at the time of writing, thereby lowering the withstand voltage of the transistors constituting the circuit. be able to. VRFY1B in FIG. 16 is VRFY in FIGS.
The inverted signal of RFY1, VRFY2B, FILB,
FIMB is an inverted signal of each of VRFY2, FIL, and FIM in FIG.
【0084】図8で、追加データ書き込みについて説明
したが、例えば図18のように追加データ書き込みを容
易にするため、1ページを分割しておくことも1つの有
効な方法である。この例では論理アドレス32番地毎に
メモリセル22個で1つの領域を構成する。これによっ
て領域単位での追加データ書き込みは容易となる。つま
り領域2に追加データ書き込みをする場合、領域2以外
の領域の書き込みデータを全て“0”として、図9
(a)に見られるデータ書き込みアルゴリズムに従って
行えばよい。1つの領域のサイズは図18に示している
以外の大きさでもかまわない。また、1つのメモリセル
に4つ以上の書き込み状態を設定する場合も、本発明の
主旨に従えば可能である。In FIG. 8, writing of additional data has been described. For example, as shown in FIG. 18, dividing one page to facilitate writing of additional data is one effective method. In this example, one area is constituted by 22 memory cells for every 32 logical addresses. This makes it easy to write additional data in area units. That is, when additional data is written in the area 2, all the write data in the area other than the area 2 is set to “0”, and FIG.
This may be performed according to the data writing algorithm shown in FIG. The size of one area may be a size other than that shown in FIG. Further, a case where four or more write states are set in one memory cell is also possible according to the gist of the present invention.
【0085】[0085]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
路面積の増大を抑制しながら、しかも1つのメモリセル
に3つの書き込み状態を設定し、なおかつそれぞれのメ
モリセルのそれぞれの書き込み状態にするまでの書き込
み時間を、書き込みベリファイ制御を行うことによって
独立に最適化し、最終的に書き込まれたメモリセルのし
きい値分布を高速に小さい範囲に収めることを可能とし
たEEPROMを得ることができる。As described above, according to the present invention, three write states are set in one memory cell while an increase in circuit area is suppressed, and each write state of each memory cell is set. By independently performing the write verify control, the write time up to the end of the write operation can be independently optimized, and an EEPROM can be obtained in which the threshold distribution of the finally written memory cells can be quickly reduced to a small range. .
【図1】第1及び第2の実施例に係わるEEPROMの
概略構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an EEPROM according to first and second embodiments.
【図2】第1の実施例におけるメモリセルアレイの具体
的構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a memory cell array in the first embodiment.
【図3】第1の実施例におけるビット線制御回路の具体
的構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of a bit line control circuit according to the first embodiment.
【図4】第1の実施例における読み出し動作を示すタイ
ミング図。FIG. 4 is a timing chart showing a read operation in the first embodiment.
【図5】第1の実施例における書き込み動作を示すタイ
ミング図。FIG. 5 is a timing chart showing a write operation in the first embodiment.
【図6】第1の実施例におけるベリファイ読み出し動作
を示すタイミング図。FIG. 6 is a timing chart showing a verify read operation in the first embodiment.
【図7】第1及び第2の実施例におけるデータの入出力
動作を示すタイミング図。FIG. 7 is a timing chart showing data input / output operations in the first and second embodiments.
【図8】第1及び第2の実施例における書き込み/読み
出し単位のページの概念を示す図。FIG. 8 is a view showing the concept of a page of a write / read unit in the first and second embodiments.
【図9】第1,第2の実施例におけるデータ書き込み及
び追加データ書き込みアルゴリズムを示す図。FIG. 9 is a diagram showing a data write and additional data write algorithm in the first and second embodiments.
【図10】第1の実施例におけるメモリセルの書き込み
特性を示す図。FIG. 10 is a diagram showing write characteristics of a memory cell in the first embodiment.
【図11】第2の実施例におけるメモリセルアレイとビ
ット線制御回路の構成を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a memory cell array and a bit line control circuit in a second embodiment.
【図12】第2の実施例における読み出し動作を示すタ
イミング図。FIG. 12 is a timing chart showing a read operation in the second embodiment.
【図13】第2の実施例における書き込み動作を示すタ
イミング図。FIG. 13 is a timing chart showing a write operation in the second embodiment.
【図14】第2の実施例におけるベリファイ読み出し動
作を示すタイミング図。FIG. 14 is a timing chart showing a verify read operation in the second embodiment.
【図15】第2の実施例におけるメモリセルの書き込み
特性を示す図。FIG. 15 is a diagram showing write characteristics of a memory cell in the second embodiment.
【図16】第1の実施例におけるビット線制御回路の変
形例を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a modification of the bit line control circuit in the first embodiment.
【図17】第2の実施例におけるビット線制御回路の変
形例を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a modification of the bit line control circuit in the second embodiment.
【図18】第1及び第2の実施例における追加データ書
き込みの単位を示す図。FIG. 18 is a diagram showing units of additional data writing in the first and second embodiments.
【図19】図3におけるインバータ部分の回路図。FIG. 19 is a circuit diagram of an inverter part in FIG. 3;
1…メモリセルアレイ 2…ビット線制御回路 3…カラム・デコーダ 4…データ書き込み終了検知回路 5…入出力データ変換回路 6…データ入出力バッファ 7…ワード線駆動回路 8…ロウ・デコーダ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array 2 ... Bit line control circuit 3 ... Column decoder 4 ... Data write end detection circuit 5 ... Input / output data conversion circuit 6 ... Data input / output buffer 7 ... Word line drive circuit 8 ... Row decoder
Claims (21)
マトリクス状に配置されたメモリセルアレイを有し、1
つのメモリセルに3以上の複数の記憶状態にして任意の
データ“i”(i=0,1,〜,n−1;n≧3)を持
たせて多値記憶し、データ“0”に対応する記憶状態は
消去状態である不揮発性半導体記憶装置であって、 センスアンプとしてデータをセンスする機能と、センス
した情報を前記メモリセルアレイ中の複数のメモリセル
の書き込み動作状態を制御するデータとして記憶する機
能を兼ね備えた複数のデータ回路と、 前記複数のメモリセルにそれぞれ対応する前記データ回
路の内容に応じて書き込み動作を行うための書き込み手
段と、 前記複数のメモリセルの書き込み動作後の状態がデータ
“i”の記憶状態になっているか否かを確認するための
第i(i=1,2,〜,n−1)の書き込みベリファイ
手段と、 前記データ回路の内容とメモリセルの書き込み動作後の
状態から書き込み不十分のメモリセルに対してのみ再書
き込みを行うように前記データ回路の内容を、データ
“i”となるべきメモリセルに対応するデータ回路につ
いて一括更新する第i(i=1,2,〜,n−1)のデ
ータ回路内容一括更新手段と、 前記第iの書き込みベリファイ手段による記憶状態の確
認と第iのデータ回路内容一括更新手段による一括更新
を、データ“1”からデータ“n−1”に関してn−1
回行い、前記データ回路全てについて内容更新するデー
タ回路内容更新手段とを備え、 前記第iのデータ回路内容一括更新手段は、第iの書き
込みベリファイ手段によりメモリセルの書き込み動作後
の状態が出力されるビット線電位のうち、データ“i”
(i≧1)となるべきメモリセルに対応するビット線電
位が再書き込みデータとしてセンス/記憶され、データ
“i”以外の状態となるべきメモリセルに対応するビッ
ト線電位はデータ回路の内容を保持するようセンス/記
憶されるよう、メモリセルの書き込み動作後の状態が出
力されるビット線の電位をデータ回路の内容に応じて修
正し、ビット線電位が修正されるまではデータ回路のデ
ータ記憶状態を保持し、修正されたビット線電位を保持
したままデータ回路をセンスアンプとして動作させ、デ
ータ回路の内容をデータ“i”となるべきメモリセルに
対応するものについて一括更新を行い、 前記データ回路の内容に基づく書き込み動作とデータ回
路内容更新を、前記複数のメモリセルが所定の書き込み
状態になるまで繰り返しながら行うことにより電気的に
データ書き込みを行うことを特徴とする不揮発性半導体
記憶装置。A memory cell array in which electrically rewritable memory cells are arranged in a matrix;
One memory cell is stored in a plurality of storage states of three or more and has arbitrary data “i” (i = 0, 1,..., N−1; n ≧ 3) and is multi-valued and stored as data “0”. The corresponding storage state is a nonvolatile semiconductor memory device in an erased state, in which a function of sensing data as a sense amplifier and data for controlling a write operation state of a plurality of memory cells in the memory cell array are used as sensed information. A plurality of data circuits having a function of storing; a write unit for performing a write operation according to the contents of the data circuit corresponding to each of the plurality of memory cells; and a state after the write operation of the plurality of memory cells I-th (i = 1, 2,..., N−1) write verifying means for checking whether or not the data is in a storage state of data “i”; Then, the contents of the data circuit are updated collectively for the data circuit corresponding to the memory cell to be data "i" so that rewriting is performed only for the insufficiently written memory cell from the state after the write operation of the memory cell. (I = 1, 2,..., N-1) data circuit content batch updating means, and a storage state check by the i-th write verification means and a batch update by the i-th data circuit content batch updating means With respect to data “1” to data “n−1”
And a data circuit content updating means for updating the contents of all the data circuits. The i-th data circuit content batch updating means outputs a state after the write operation of the memory cell by the i-th write verify means. Data "i" among the bit line potentials
The bit line potential corresponding to the memory cell to be set to (i ≧ 1) is sensed / stored as the rewrite data, and the bit line potential corresponding to the memory cell to be set to a state other than the data “i” indicates the content of the data circuit. The potential of the bit line from which the state after the write operation of the memory cell is output is corrected according to the contents of the data circuit so as to be sensed / stored so as to be held. The data circuit is operated as a sense amplifier while holding the storage state and the corrected bit line potential, and the contents of the data circuit are updated collectively for the memory cells corresponding to the data "i", A write operation based on the contents of the data circuit and an update of the contents of the data circuit are performed while repeating the plurality of memory cells until a predetermined write state is obtained. A nonvolatile semiconductor memory device electrically writing data.
ータ回路に記憶されているデータに応じて前記のメモリ
セルの書き込み動作状態を制御し、該メモリセルの状態
を所定の書き込み状態になるよう変化させるか、又は該
メモリセルの状態を書き込み動作前の状態に保持するか
を制御し、 前記第iのデータ回路内容一括更新手段は、データ
“i”の書き込み状態になるべきメモリセルに対応する
データ回路について、 メモリセルをデータ“i”の書き込み状態になるよう変
化させるよう制御するデータが記憶されているデータ回
路に対応するメモリセルがデータ“i”の書き込み状態
に達している場合は、データ回路のデータをメモリセル
の状態を書き込み動作前の状態に保持するよう制御する
データに変更し、 メモリセルをデータ“i”の書き込み状態になるよう変
化させるよう制御するデータが記憶されているデータ回
路に対応するメモリセルがデータ“i”の書き込み状態
に達していない場合は、メモリセルの状態をデータ
“i”の書き込み状態になるよう変化させるよう制御す
るデータをデータ回路に設定し、 データ回路にメモリセルの状態を書き込み動作前の状態
に保持するよう制御するデータが記憶されている場合
は、メモリセルの状態を書き込み動作前の状態に保持す
るよう制御するデータをデータ回路に設定し、 かつ前記第iのデータ回路内容一括更新手段は、データ
“i”以外の書き込み状態になるべきメモリセルに対応
するデータ回路については変更しないことを特徴とする
請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The data circuit controls a write operation state of the memory cell according to data stored in the data circuit during a write operation, so that the state of the memory cell becomes a predetermined write state. Controlling whether to change the state of the memory cell or to maintain the state of the memory cell in the state before the write operation, and the i-th data circuit content batch updating means corresponds to the memory cell to be in the write state of data “i”. When the memory cell corresponding to the data circuit storing data for controlling the memory cell to change to the state of writing data "i" has reached the state of writing data "i", Changing the data in the data circuit to data for controlling the state of the memory cell to be maintained in a state before the write operation, If the memory cell corresponding to the data circuit in which the data to be controlled to change to the write state is not reached the write state of data "i", the state of the memory cell is changed to the write state of data "i". If data to be controlled to change to the state is set in the data circuit, and data to control to maintain the state of the memory cell in the state before the write operation is stored in the data circuit, the state of the memory cell is changed. Data to be controlled to be held in a state before the write operation is set in the data circuit, and the i-th data circuit content batch updating means includes a data circuit corresponding to a memory cell other than data "i" to be in a write state. 2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein (i) is not changed.
と制御ゲートを積層形成して構成され、前記3以上の複
数の記憶状態として任意のデータ“i”(i=0,1,
〜,n−1;n≧3)をしきい値の大きさで多値記憶す
るものであり、 前記第iの書き込みベリファイ手段によって制御ゲート
に所定の第iのベリファイ電位を印加し、データ“i”
状態になるべきメモリセルのしきい値が所望のしきい値
であるか否かをベリファイすることを特徴とする請求項
2記載の不揮発性半導体記憶装置。3. The memory cell according to claim 1, wherein a charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor layer, and an arbitrary data "i" (i = 0, 1,
, N−1; n ≧ 3) in a multi-valued manner with the magnitude of the threshold value. A predetermined i-th verify potential is applied to the control gate by the i-th write verify means, and the data “ i "
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein whether or not the threshold value of the memory cell to be brought into the state is a desired threshold value is verified.
態であって、前記データ“n−1”状態に対応するしき
い値はデータ“0”状態に対応するしきい値と最も差が
大きく、データ“1”,“2”,〜,“i”,〜,“n
−2”状態に対応するしきい値はデータ“0”状態に対
応するしきい値からデータ“n−1”状態に対応するし
きい値の間の値であって、 前記データ“0”状態に対応するしきい値から近い順に
データ“1”,“2”,〜,“i”,〜,“n−2”状
態に対応するしきい値はなっていて、 前記第iの書き込みベリファイ手段によってメモリセル
の書き込み後の状態が出力されるビット線電位の中で、
前記データ回路の内容がメモリセルの状態を書き込み動
作前の状態に保持するよう制御するデータであるものに
対応するビット線の電位のみを、データ回路でセンスし
た場合にメモリセルの状態を書き込み動作前の状態に保
持するよう制御するデータとなるような第1の補正ビッ
ト線電位に設定する第1のビット線電位設定回路を備
え、 前記第i(1≦i≦n−2)の書き込みベリファイ手段
によってメモリセルの書き込み後の状態が出力されるビ
ット線電位のうち、データ“j”(i+1≦j)状態に
なるべきメモリセルに対応するビット線の中で、データ
回路の内容がメモリセルの状態をデータ“j”の書き込
み状態になるよう変化させるよう制御するデータとなっ
ているものに対応するビット線電位のみを、データ回路
でセンスした場合にメモリセルの状態をデータ“j”書
き込み状態になるよう変化させるよう制御するデータと
なるような第2の補正ビット線電位に設定する第jのビ
ット線電位設定回路を備え、 前記データ回路内容更新のため、第iの書き込みベリフ
ァイによりメモリセルの書き込み動作後の状態が出力さ
れるビット線の電位をデータ回路の内容に応じて前記第
1,i+1,i+2,〜,n−1のビット線電位設定回
路によって修正することを特徴とする請求項3記載の不
揮発性半導体記憶装置。4. A storage state corresponding to data "0" is an erased state, and a threshold value corresponding to the data "n-1" state is most different from a threshold value corresponding to the data "0" state. Are large, and data “1”, “2”, ,, “i”, ,, “n
The threshold value corresponding to the data "0" state is a value between the threshold value corresponding to the data "0" state and the threshold value corresponding to the data "n-1" state. , The threshold values corresponding to the data “1”, “2”,..., “I”,..., “N−2” states in order from the closest to the threshold value. The bit line potential at which the state after writing of the memory cell is output by
When the data circuit senses only the potential of a bit line corresponding to data whose contents are data for controlling the state of the memory cell to maintain the state of the memory cell before the write operation, the state of the memory cell is written. A first bit line potential setting circuit for setting a first correction bit line potential to be data to be controlled to maintain the previous state, wherein the i-th (1 ≦ i ≦ n−2) write verify The bit line potential corresponding to the memory cell to be in the data "j" (i + 1.ltoreq.j) state among the bit line potentials from which the state after the writing of the memory cell is output by the means is such that the content of the data circuit is the memory cell. When the data circuit senses only the bit line potential corresponding to the data which is controlled to change the state of the write data to the write state of the data “j”. A j-th bit line potential setting circuit for setting a second correction bit line potential to be data for controlling the state of the memory cell to be changed to a data “j” write state, In order to update the contents, the potential of the bit line from which the state after the write operation of the memory cell is outputted by the i-th write verify is changed according to the contents of the data circuit, by the first, i + 1, i + 2,. 4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the correction is performed by a line potential setting circuit.
き込み動作前の状態に保持するよう制御するか否かを情
報として記憶する第1のデータ記憶部と、第1のデータ
記憶部の情報がメモリセルの状態を書き込み動作前の状
態に保持するよう制御しない情報の場合メモリセルが記
憶すべき書き込み状態“i”(i=1,2,〜,n−
1)を示す情報を記憶する第2のデータ記憶部と、から
構成され、 前記第1のデータ記憶部は、前記データ回路内容更新の
ためデータ回路の内容に応じて前記第1,i+1,i+
2,〜,n−1のビット線電位設定回路によって修正さ
れた、第iの書き込みベリファイによりメモリセルの書
き込み動作後の状態が出力されるビット線の電位を、セ
ンス/記憶する機能を兼ね備えることを特徴とする請求
項4記載の不揮発性半導体記憶装置。5. A first data storage unit for storing, as information, whether or not to control to hold a state of a memory cell in a state before a write operation, and information of the first data storage unit. Is the information that is not controlled to hold the state of the memory cell in the state before the write operation, the write state “i” (i = 1, 2,.
A first data storage unit for storing information indicating 1), wherein the first data storage unit is adapted to update the data circuit contents, and the first, i + 1, i +
A function of sensing / storing the potential of the bit line output by the i-th write verify, the state after the write operation of the memory cell, corrected by the bit line potential setting circuits of 2, to n-1 The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein:
ルの状態を書き込み動作前の状態に保持するよう制御す
る情報である場合、書き込み動作時にビット線に書き込
み防止ビット線電圧を出力する書き込み防止ビット線電
圧出力回路と、 第1のデータ記憶部の情報がメモリセルの状態を書き込
み動作前の状態に保持するよう制御しない情報の場合、
前記第2のデータ記憶部のメモリセルが記憶すべき書き
込み状態“i”(i=1,2,〜,n−1)を示す情報
に応じて第iの書き込み時のビット線電圧を出力する第
iの書き込みビット線電圧出力回路とを備えたことを特
徴とする請求項5記載の不揮発性半導体記憶装置。6. When the information in the first data storage section is information for controlling a state of a memory cell to be maintained in a state before a write operation, a write protection bit line voltage is output to a bit line during a write operation. In the case where the information in the write-prevention bit line voltage output circuit and the first data storage unit is information that is not controlled to hold the state of the memory cell in a state before the write operation,
The bit line voltage at the time of the ith write is output according to the information indicating the write state “i” (i = 1, 2,..., N−1) to be stored in the memory cell of the second data storage unit. 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, further comprising an i-th write bit line voltage output circuit.
3の記憶状態を持つことが可能な複数のメモリセルと、
各々が前記メモリセルのそれぞれに対して設けられ、デ
ータ書き込み中にそれぞれのメモリセルに印加される書
き込み電圧を制御する第1、第2、第3の制御データを
記憶可能な複数のデータ回路と、を備えた不揮発性半導
体記憶装置であって、 前記データ回路は、 前記第1の制御データを記憶している場合は対応するメ
モリセルの記憶状態を検出せず、前記第2の制御データ
を記憶している場合のみ対応するメモリセルが第2の記
憶状態に達したか否かを検出し、前記第3の制御データ
を記憶している場合のみ対応するメモリセルが第3の記
憶状態に達したか否かを検出し、 前記第1の制御データを記憶している場合は第1の制御
データを保持し、前記第2の制御データを記憶している
場合に対応するメモリセルが前記第2の記憶状態に達し
ていると検出したら記憶している第2の制御データを前
記第1の制御データに変更し、前記第3の制御データを
記憶している場合に対応するメモリセルが前記第3の記
憶状態に達していると検出したら記憶している第3の制
御データを前記第1の制御データに変更する、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。7. A plurality of memory cells capable of electrically rewriting and having first, second, and third storage states,
A plurality of data circuits each provided for each of the memory cells and capable of storing first, second, and third control data for controlling a write voltage applied to each memory cell during data writing; The data circuit, when storing the first control data, does not detect a storage state of a corresponding memory cell, and stores the second control data. Only when the data is stored, it is detected whether the corresponding memory cell has reached the second storage state, and only when the third control data is stored, the corresponding memory cell is set to the third storage state. It is detected whether or not the first control data is stored, the first control data is stored, and the memory cell corresponding to the case where the second control data is stored is stored in the memory cell. In the second memory state If it is detected that the second control data is stored, the stored second control data is changed to the first control data, and the memory cell corresponding to the case where the third control data is stored is stored in the third storage state. And changing the stored third control data to the first control data when it is detected that the number has reached the maximum value.
3の記憶状態を持つことが可能な複数のメモリセルと、
各々が前記メモリセルのそれぞれに対して設けられ、デ
ータ書き込み中にそれぞれのメモリセルに印加される書
き込み電圧を制御する第1、第2、第3の制御データを
記憶可能な複数のデータ回路と、を備えた不揮発性半導
体記憶装置であって、 前記データ回路は、 前記第1の制御データを記憶している場合は対応するメ
モリセルの記憶状態を検出せず、前記第2の制御データ
を記憶している場合は対応するメモリセルが第2の記憶
状態に達したか否かのみを検出し、前記第3の制御デー
タを記憶している場合は対応するメモリセルが第3の記
憶状態に達したか否かのみを検出し、 前記第1の制御データを記憶している場合は第1の制御
データを保持し、前記第2の制御データを記憶している
場合に対応するメモリセルが前記第2の記憶状態に達し
ていると検出したら記憶している第2の制御データを前
記第1の制御データに変更し、前記第3の制御データを
記憶している場合に対応するメモリセルが前記第3の記
憶状態に達していると検出したら記憶している第3の制
御データを前記第1の制御データに変更する、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。8. A plurality of memory cells which can be electrically rewritten and have first, second, and third storage states,
A plurality of data circuits each provided for each of the memory cells and capable of storing first, second, and third control data for controlling a write voltage applied to each memory cell during data writing; The data circuit, when storing the first control data, does not detect a storage state of a corresponding memory cell, and stores the second control data. If the third control data is stored, it is detected only whether or not the corresponding memory cell has reached the second storage state. If the third control data is stored, the corresponding memory cell is in the third storage state. Only when the first control data is stored, the first control data is held, and the memory cell corresponding to the case where the second control data is stored is stored. Is the second memory state Is detected, the stored second control data is changed to the first control data, and the memory cell corresponding to the case where the third control data is stored is stored in the third storage data. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein when it is detected that the state has been reached, the stored third control data is changed to the first control data.
タ回路に対応するメモリセルに印加される書き込み電圧
は、メモリセルへの書き込みを抑制することを特徴とす
る請求項7又は8に記載の不揮発性半導体記憶装置。9. write voltage applied to the memory cell corresponding to the data circuit for storing said first control data to claim 7 or 8, characterized in that to suppress writing to the memory cell 14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
ータ回路に対応するメモリセルに印加される書き込み電
圧と、前記第3の制御データを記憶しているデータ回路
に対応するメモリセルに印加される書き込み電圧は、と
もにメモリセルへの書き込みを促進する、ことを特徴と
する請求項7又は8に記載の不揮発性半導体記憶装置。10. A write voltage applied to a memory cell corresponding to a data circuit storing said second control data, and a write voltage applied to a memory cell corresponding to a data circuit storing said third control data. 9. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 7 , wherein both of the applied write voltages promote writing to a memory cell.
ータ回路に対応するメモリセルに印加される書き込み電
圧は、前記第3の制御データを記憶しているデータ回路
に対応するメモリセルに印加される書き込み電圧と異な
る、ことを特徴とする請求項7又は8に記載の不揮発性
半導体記憶装置。11. A write voltage applied to a memory cell corresponding to a data circuit storing said second control data is applied to a memory cell corresponding to a data circuit storing said third control data. 9. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 7 , wherein the applied write voltage is different from the applied write voltage.
MOSフリップフロップから構成されることを特徴とす
る請求項7又は8に記載の不揮発性半導体記憶装置。12. Each of said data circuits comprises two C
9. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7 , wherein said nonvolatile semiconductor memory device comprises a MOS flip-flop.
れている制御データが全て前記第1の制御データである
か否かを検出する制御データ検出回路を備えた、ことを
特徴とする請求項7又は8に記載の不揮発性半導体記憶
装置。13. A control data detecting circuit for detecting whether or not all control data stored in said plurality of data circuits are said first control data. 9. The nonvolatile semiconductor memory device according to 7 or 8 .
を記憶することを特徴とする請求項7又は8に記載の不
揮発性半導体記憶装置。14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein said memory cells store 3-bit data in pairs.
第3の記憶状態を持つことが可能な複数のメモリセル
と、第1の論理レベルあるいは第2の論理レベルのデー
タを記憶する第1および第2の記憶回路から構成され、
各々が前記メモリセルのそれぞれに対して設けられたデ
ータ回路と、を備えた不揮発性半導体記憶装置であっ
て、前記データ回路は、 前記第1の記憶回路が前記第1の論理レベルのデータを
記憶している場合、対応するメモリセルへの書き込みを
抑制し、前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルの
データを記憶している場合、対応するメモリセルへの書
き込みを促進し、 前記第1の記憶回路が前記第1の論理レベルのデータを
記憶している場合、記憶している第1の論理レベルを保
持し、 前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを
記憶しかつ前記第2の記憶回路が前記第1の論理レベル
のデータを記憶している場合、対応するメモリセルが第
2の記憶状態に達したか否かを検出し、第2の記憶状態
に達していると検出したら前記第1の記憶回路に記憶し
ている前記第2の論理レベルのデータを前記第1の論理
レベルのデータに変更し、 前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを
記憶しかつ前記第2の記憶回路が前記第2の論理レベル
のデータを記憶している場合、対応するメモリセルが第
3の記憶状態に達したか否かを検出し、第3の記憶状態
に達していると検出したら前記第1の記憶回路に記憶し
ている前記第2の論理レベルのデータを前記第1の論理
レベルのデータに変更する、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。15. An electric rewriting method, comprising the steps of:
A plurality of memory cells capable of having a third storage state, and first and second storage circuits for storing data of a first logic level or a second logic level;
A data circuit provided for each of the memory cells, wherein the first storage circuit stores the data of the first logic level. When storing, suppresses writing to the corresponding memory cell, and when the first storage circuit stores data of the second logic level, facilitates writing to the corresponding memory cell; When the first storage circuit stores the data of the first logic level, the first storage circuit retains the stored first logic level, and the first storage circuit stores the data of the second logic level. And if the second storage circuit stores the data of the first logic level, it is detected whether the corresponding memory cell has reached the second storage state, and the second storage circuit Detected that state has been reached Changing the data of the second logic level stored in the first storage circuit to the data of the first logic level, wherein the first storage circuit stores the data of the second logic level When the second storage circuit stores the data of the second logic level, it is detected whether or not the corresponding memory cell has reached the third storage state, and the second storage circuit has reached the third storage state. Wherein the data of the second logic level stored in the first memory circuit is changed to the data of the first logic level.
第3の記憶状態を持つことが可能な複数のメモリセル
と、第1の論理レベルあるいは第2の論理レベルのデー
タを記憶する第1および第2の記憶回路から構成され、
各々が前記メモリセルのそれぞれに対して設けられたデ
ータ回路と、を備えた不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記データ回路は、 前記第1の記憶回路が前記第1の論理レベルのデータを
記憶している場合、対応するメモリセルへの書き込みを
抑制し、前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルの
データを記憶している場合、対応するメモリセルへの書
き込みを促進し、 前記第1の記憶回路が前記第1の論理レベルのデータを
記憶している場合、記憶している第1の論理レベルを保
持し、前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデ
ータを記憶しかつ前記第2の記憶回路が前記第1の論理
レベルのデータを記憶している場合のみ、対応するメモ
リセルが第2の記憶状態に達したか否かを検出し、前記
第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを記憶
しかつ前記第2の記憶回路が前記第2の論理レベルのデ
ータを記憶している場合のみ、対応するメモリセルが第
3の記憶状態に達したか否かを検出し、 前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを
記憶しかつ前記第2の記憶回路が前記第1の論理レベル
のデータを記憶している場合、対応するメモリセルが前
記第2の記憶状態に達していると検出したら前記第1の
記憶回路に記憶している前記第2の論理レベルのデータ
を前記第1の論理レベルのデータに変更し、前記第1の
記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを記憶しかつ
前記第2の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを
記憶している場合、対応するメモリセルが前記第3の記
憶状態に達していると検出したら前記第1の記憶回路に
記憶している前記第2の論理レベルのデータを前記第1
の論理レベルのデータに変更する、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。16. The method according to claim 16, further comprising the steps of:
A plurality of memory cells capable of having a third storage state, and first and second storage circuits for storing data of a first logic level or a second logic level;
A data circuit provided for each of the memory cells, wherein the first memory circuit stores data of the first logic level. When storing, suppresses writing to the corresponding memory cell, and when the first storage circuit stores data of the second logic level, facilitates writing to the corresponding memory cell; When the first storage circuit stores the data of the first logic level, the first storage circuit holds the stored first logic level, and the first storage circuit stores the data of the second logic level. Only when the second storage circuit stores the data of the first logic level, it is detected whether or not the corresponding memory cell has reached the second storage state. Is the second theory. Detecting whether or not the corresponding memory cell has reached the third storage state only when the second memory circuit stores the data of the second logic level and stores the data of the second logic level; When the first storage circuit stores the data of the second logic level and the second storage circuit stores the data of the first logic level, a corresponding memory cell is stored in the second logic level. When it is detected that the storage state has been reached, the data of the second logic level stored in the first storage circuit is changed to the data of the first logic level, and the first storage circuit stores the data in the first storage circuit. If the second memory circuit stores the data of the second logic level and the second memory circuit stores the data of the second logic level, it is detected that the corresponding memory cell has reached the third storage state. Stored in the first storage circuit That said data of said second logic level first
A non-volatile semiconductor storage device, wherein the data is changed to data of a logic level of:
第3の記憶状態を持つことが可能な複数のメモリセル
と、第1の論理レベルあるいは第2の論理レベルのデー
タを記憶する第1および第2の記憶回路から構成され、
各々が前記メモリセルのそれぞれに対して設けられたデ
ータ回路と、を備えた不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記データ回路は、 前記第1の記憶回路が前記第1の論理レベルのデータを
記憶している場合、対応するメモリセルへの書き込みを
抑制し、前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルの
データを記憶している場合、対応するメモリセルへの書
き込みを促進し、 前記第1の記憶回路が前記第1の論理レベルのデータを
記憶している場合、記憶している第1の論理レベルを保
持し、前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデ
ータを記憶しかつ前記第2の記憶回路が前記第1の論理
レベルのデータを記憶している場合、対応するメモリセ
ルが第2の記憶状態に達したか否かのみを検出し、前記
第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを記憶
しかつ前記第2の記憶回路が前記第2の論理レベルのデ
ータを記憶している場合、対応するメモリセルが第3の
記憶状態に達したか否かのみを検出し、 前記第1の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを
記憶しかつ前記第2の記憶回路が前記第1の論理レベル
のデータを記憶している場合、対応するメモリセルが前
記第2の記憶状態に達していると検出したら前記第1の
記憶回路に記憶している前記第2の論理レベルのデータ
を前記第1の論理レベルのデータに変更し、前記第1の
記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを記憶しかつ
前記第2の記憶回路が前記第2の論理レベルのデータを
記憶している場合、対応するメモリセルが前記第3の記
憶状態に達していると検出したら前記第1の記憶回路に
記憶している前記第2の論理レベルのデータを前記第1
の論理レベルのデータに変更する、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。17. The method according to claim 17, further comprising the steps of:
A plurality of memory cells capable of having a third storage state, and first and second storage circuits for storing data of a first logic level or a second logic level;
A data circuit provided for each of the memory cells, wherein the first memory circuit stores data of the first logic level. When storing, suppresses writing to the corresponding memory cell, and when the first storage circuit stores data of the second logic level, facilitates writing to the corresponding memory cell; When the first storage circuit stores the data of the first logic level, the first storage circuit holds the stored first logic level, and the first storage circuit stores the data of the second logic level. And the second storage circuit stores the data of the first logic level, it detects only whether the corresponding memory cell has reached the second storage state, and Is the second theory. And when the second memory circuit stores the data of the second logic level, it detects only whether the corresponding memory cell has reached the third storage state, When the first storage circuit stores the data of the second logic level and the second storage circuit stores the data of the first logic level, a corresponding memory cell is stored in the second logic level. When it is detected that the storage state has been reached, the data of the second logic level stored in the first storage circuit is changed to the data of the first logic level, and the first storage circuit stores the data in the first storage circuit. If the second memory circuit stores the data of the second logic level and the second memory circuit stores the data of the second logic level, it is detected that the corresponding memory cell has reached the third storage state. Stored in the first storage circuit That said data of said second logic level first
A non-volatile semiconductor storage device, wherein the data is changed to data of a logic level of:
ベルのデータを記憶しているデータ回路に対応するメモ
リセルに印加される書き込み電圧は、前記第2の記憶回
路が前記第2の論理レベルのデータを記憶しているデー
タ回路に対応するメモリセルに印加される書き込み電圧
と異なる、ことを特徴とする請求項15〜17のいずれ
かに記載の不揮発性半導体記憶装置。18. A write voltage applied to a memory cell corresponding to a data circuit in which the second storage circuit stores data of the first logic level, wherein the second storage circuit stores the second logic level in the second storage circuit. 18. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 15 , wherein the write voltage is different from a write voltage applied to a memory cell corresponding to a data circuit storing data of the logical level.
それぞれは、1つのCMOSフリップフロップから構成
されることを特徴とする請求項15〜17のいずれかに
記載の不揮発性半導体記憶装置。19. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 15 , wherein each of said first storage circuit and said second storage circuit comprises one CMOS flip-flop. apparatus.
ているデータが全て前記第1の論理レベルであるか否か
を検出する制御データ検出回路を備えた、ことを特徴と
する請求項15〜17のいずれかに記載の不揮発性半導
体記憶装置。20. A control data detection circuit for detecting whether or not all data stored in said first storage circuit is at said first logic level. 18. The nonvolatile semiconductor memory device according to any one of 15 to 17 .
を記憶することを特徴とする請求項15〜17のいずれ
かに記載の不揮発性半導体記憶装置。21. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15 , wherein said memory cells store 3-bit data in pairs.
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