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JP4623669B2 - 半導体装置および半導体装置の制御方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の制御方法 Download PDF

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JP4623669B2
JP4623669B2 JP2006512893A JP2006512893A JP4623669B2 JP 4623669 B2 JP4623669 B2 JP 4623669B2 JP 2006512893 A JP2006512893 A JP 2006512893A JP 2006512893 A JP2006512893 A JP 2006512893A JP 4623669 B2 JP4623669 B2 JP 4623669B2
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Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の制御方法に関する。より特定すれば、本発明はデータを記憶するメモリセルを含むメモリセルアレイを有する半導体装置および半導体装置の制御方法に関する。
近年、記憶素子などにおいてはプログラムの改ざんなどを防ぐためにプロテクトをかける場合が多くなってきている。プロテクトの方法としては内部の書き換えの可否を記憶する不揮発性の内部参照メモリ(content addressable memory:CAM)を持つ方法と、揮発性のビット(ラッチ)を持つ方法が上げられる。どちらの方法においてもセクタなどのブロック単位でプロテクトをかけることができる。
ラッチを用いたプロテクトの場合、電源投入時に全てのプロテクト情報をラッチ回路にセットもしくはリセットする必要がある。ユーザーによってはプロテクトされた状態で立ち上げることを希望する場合とプロテクトされた状態で立ち上げることを希望しない場合とがある。このため、回路を設計する場合にはどちらの要求も満たせるようにCAMの状態によって切り替えができることが要求されている。
ここで、CAMの情報によって機能を切り替えることは従来から一般的に行われている。このラッチ回路へのセットまたはリセットは電源投入後一度のみ実行されるべき動作である。したがって、ユーザーが特定のブロックに対してラッチ回路へプロテクト情報のセットを行った(プロテクトをかけた)後に全ブロックでセットまたはリセットする事は好ましくない。そのため、これまでの回路では電源投入時に電源のレベルがある条件、例えば電源電圧が2Vを超えたことを検出してアクティブになる信号を用いてCAMの情報を読出し、ラッチ回路へ全セットまたはリセットを行っていた。
しかしながら、この方法では、電源電圧が通常動作時よりもかなり低い不安定な状態でCAMを読み出し、ラッチ回路のセットもしくはリセットを行う必要性がある。このCAMの読み出しには、セルトランジスタのゲートに十分なレベルの電圧を供給することが必要である。ゲートに十分なレベルの電圧を供給することができないと正しい読み出しが難しくなる。また電源投入のスピードは、ユーザーによってまちまちであり全ての条件で確実に動作させるのは難しいという欠点もある。
そこで、本発明は前述した従来における課題を解決し、所定のメモリに記憶された情報の確実な読み出しとラッチ回路への確実なセットが可能な半導体装置および半導体装置の制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路とを含む半導体装置である。メモリに記憶された情報の確実な読み出しとラッチ回路への確実なセットが可能となる。
本発明は、上記構成において、前記起動制御回路は、前記メモリが消去状態のとき、所定のリセット信号を出力することで前記ラッチ回路の起動情報をリセットできる。
本発明は、上記構成において、起動制御回路は、前記コマンドが最初に入力されたときに前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる。コマンド入力後の電源電圧が安定したときであれば起動情報をラッチ回路に確実にラッチさせることができる。
起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路とを含む半導体装置である。前記起動制御回路は、電源電圧が所定の電圧以下のときに前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせた場合、前記コマンドが次に入力されたときに前記起動情報を前記ラッチ回路に再度ラッチさせる。メモリに記憶された情報の確実な読み出しとラッチ回路へのセットが可能となる。
起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路とを含む半導体装置である。前記起動制御回路は、電源電圧が所定の電源電圧以上のときに前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせた場合、前記コマンドが次に入力されても前記起動情報を前記ラッチ回路に再度ラッチさせる動作を行わない。無駄な動作を無くすことができる。
本発明は、上記構成において、前記起動制御回路は、前記メモリが書き込み状態のとき
、所定のセット信号を出力することで前記起動情報を前記ラッチ回路にセットできる
本発明は、上記構成において、データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されたメモリセルアレイを更に含む、前記ラッチ回路は前記セクタごとに前記起動情報をラッチする。また本発明は、上記構成において、ラッチ回路は複数のセクタで1つの前記起動情報をラッチする。複数のセクタを一つのまとまりとして処理を行える。上記コマンドは、ライトコマンドを用いるとよい。
本発明は、上記構成において、前記メモリに記憶された起動状態を決定する情報は、起動時に前記各セクタをプロテクトで立ち上げるかアンプロテクトで立ち上げるかを示す情報である。起動時に各セクタをプロテクトで上げるかアンプロテクトで立ち上げるかを決定できる。
本発明は、前記メモリは、内容参照メモリを用いることができる。内部参照メモリ(content addressable memory:CAM)を用いることで、データの書き込みや読み出しといった通常のRAM(Random Access Memory)が有する記憶機能のほかに、外部から入力されたデータと一致するデータをメモリ内から検索して、そのアドレスを出力することができる。
本発明は、上記構成において、更に前記ラッチ回路にラッチされた起動情報に応じて前記メモリセルアレイ内のメモリセルのデータを消去する消去回路を含む。
本発明は、上記構成において、更に前記ラッチ回路にラッチされた起動情報に応じて前記消去回路における消去動作を制御する制御回路を含む。
本発明は、データを記憶する複数のメモリセルを含みかつセクタ単位で管理されるメモリセルアレイと、起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路と、セクタ保護情報を記憶するメモリセルを含む第2のメモリセルアレイを含み、前記制御回路は、前記ラッチ回路にラッチされた起動情報と前記第2のメモリセルアレイに記憶されたセクタ保護情報とに応じて前記メモリセルアレイを消去するかどうかを決定する。
本発明は、上記構成において、前記ラッチ回路は前記起動情報をセクタごとにそれぞれラッチする複数の第1の回路と該複数の第1の回路に対して共通に設けられアドレスをデコードする第2の回路とを含む。トランジスタ数を減らすことができる。これによりレイアウトを縮小できる。よってチップ面積が小さくできる。
本発明は、上記構成において、前記ラッチ回路は更に、前記複数の第1の回路に対して共通に設けられ前記第1の回路にラッチされた情報を出力する第3の回路を含む。トランジスタ数を減らすことができる。
本発明は、データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されたメモリセルアレイと、前記各セクタの保護情報をそれぞれラッチする複数の第1の回路と該複数の第1の回路に対して共通に設けられアドレスをデコードする第2の回路と該複数の第1の回路に対して共通に設けられ前記第1の回路にラッチされた情報を出力する第3の回路を含む第1のラッチ回路と、前記各セクタに対するイレーズ情報をそれぞれラッチする複数の第4の回路と該複数の第4の回路に対して共通に設けられアドレスをデコードする第5の回路と該複数の第4の回路に対して共通に設けられ該第4の回路にラッチされた情報を出力する第6の回路を含む第2のラッチ回路とを含む半導体装置である。トランジスタ数を減らすことができる。これにより、レイアウトを縮小できる。よってチップ面積が小さくできる。
記半導体装置は、半導体記憶装置を用いることができる。
本発明によれば、所定のメモリに記憶された情報の確実な読み出しとラッチ回路への確実なセットが可能な半導体装置および半導体装置の制御方法を提供することができる。
セクタプロテクトの概念図である。 実施例1に係る半導体装置のブロック図である。 POGEN回路の動作説明図である。 POGEN回路の回路図である。 ラッチ回路を示す図である。 (a)は電源投入時に信号WEXBがHighの場合のタイミング図であり、同図(b)は電源投入時に信号WEVBがLowの場合のタイミング図である。 従来の半導体装置におけるラッチ回路を示す図である。 従来の半導体装置のラッチ回路におけるレイアウトを示す図である。 実施例2に係る半導体装置の消去に関するブロック図である。 実施例2に係るセクタラッチ回路を示す図である。 本実施例に係るDPB回路を示す図である。 タイミング図である。 実施例2に係る半導体装置のレイアウトを示す図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する。
まずセクタプロテクトについて説明する。図1はセクタプロテクトの概念図である。図1に示すように、半導体装置1は、メモリセルアレイ2、WP(PPB:Persistent Protection Bit)セルアレイ3、DPB(Dynamic Protection Bit)ブロック4を含む。半導体装置1は、単独でパッケージされたフラッシュメモリ等の半導体記憶装置であってもよいし、システムLSIのように半導体装置の一部として組み込まれたものであってもよい。この半導体装置1は、不揮発性のWPセルアレイ3と揮発性のDPBブロック4という二つのビットを用いてプロテクト情報を合成したプロテクト情報を使うことで各セクタを保護する。
メモリセルアレイ2は、セクタS0〜S511ごとに分割され管理されている。ここでは、セクタが512個に分割されている例を示している。WPセルアレイ3は、各セクタS0〜S511に対応するPPBビットを保持する。このPPBビットがプロテクト情報となる。このWPセルアレイ3は、メモリセルアレイ2と同じ不揮発性のメモリセルにより構成されている。
DPBブロック4は、各セクタS0〜S511に対応するDPBビットを保持する。DPBブロック4は、DPBビットによってプロテクト情報を保持する。このDPBブロック4は、論理回路により構成されている。半導体装置1は、WPセルアレイ3のプロテクト情報とDPBブロック4のプロテクト情報のOR演算によるデータによって対応するセクタS0〜S511の保護状態を決定する。
次に実施例1に係る半導体装置について具体的に説明する。図2は実施例1に係る半導体装置のブロック図である。図1に示すように、半導体装置1は、メモリセルアレイ2、DPBブロック4、セクタラッチブロック5、制御信号バッファ6、アドレスバッファ7、I/Oバッファ8、コマンドデコーダ9、制御回路10、アドレスシーケンサ11、X/Yデコーダ12、消去回路13、VCCOK回路14、POGEN回路15、CAM16を含む。
DPBブロック4は、CAM16に記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路を含む。CAM16は、不揮発性のメモリであり、メモリセルアレイ2内のセルと同じタイプのセル、例えばフラッシュメモリセルである。ラッチ回路は揮発性のメモリにより構成されている。このラッチ回路は、各セクタに対応するDPBビットからなるプロテクト情報を保持する。ラッチ回路は、セクタごとに起動情報をラッチするようにしてもよいし、複数のセクタで1つの起動情報をラッチするようにしてもよい。
セクタラッチブロック5は、各セクタに対する消去フラグをラッチする。制御信号バッファ6は、外部からのライトイネーブル信号WE、他の制御信号を保持し、これらを制御回路10、POGEN回路15に供給する。アドレスバッファ7は、外部からのアドレスを保持し、このアドレス信号をコマンドデコーダ9に供給する。I/Oバッファ8は、外部からのデータや制御回路10からのデータを保持する。コマンドデコーダ9は、デコード結果を制御回路10に供給する。
制御回路10は、ステートマシーンとして機能し、コマンドデコーダからのデコード結果に応じて各部を制御する。制御回路10は、DPBブロック4内のラッチ回路141にラッチされた起動情報と図1で示したWPセルアレイ3のプロテクト情報とに応じてメモリセルアレイ2を消去するかどうかを決定し、消去回路13における消去動作を制御する。
X/Yデコーダ12は、供給されたXアドレス信号をデコードして、デコード結果に基づいて、メモリセルアレイ2の指定Xアドレスの不揮発性メモリセルを選択する。更にX/Yデコーダ12は、供給されたYアドレス信号をデコードして、デコード結果に基づいて、メモリセルアレイ2の指定Yアドレスの不揮発性メモリセルを選択する。なお、プログラム或はイレーズ動作の場合には、指定Yアドレスのビット線が、選択的にベリファイ用センスアンプ(図示省略)に接続される。また読み出し動作の場合には、指定Yアドレスのビット線は、リード用センスアンプ(図示省略)に接続される。
メモリセルアレイ2は、データを記憶する多数のメモリセル、ワード線、ビット線等を含む。このメモリセルアレイ2は、複数のセクタSごとに管理されている。データ読み出し時には、メモリセルアレイ2の選択されたメモリセルからの読み出しデータが、リード用センスアンプに供給される。リード用センスアンプは、読み出しデータが0であるか1であるかを判定する。その判定結果は、I/Oバッファ8から読み出しデータとして出力される。
プログラム時には、制御回路10の制御の下に、所定のプログラム電圧をメモリセルアレイ2に供給して、メモリセルアレイ2のワード線およびビット線をそれぞれの動作に応じた適当な電位に設定する。これによって、メモリセルに対する電荷の注入の動作を実行する。イレーズ時には、消去回路13は、制御回路10からのイレーズ信号に応じて選択されたセクタ内のすべてのメモリセルに消去用の電圧を印加して、消去ストレスをメモリセルアレイ2のメモリセルにかけてデータの消去を行う。
VCCOK回路14は、電源電圧Vccが所定のレベルに達したことを検出するとPOGEN回路15に信号VCCOKを供給する。CAM16は、起動状態を決定する情報を記憶するものである。CAM16に記憶された起動状態を決定する情報には、どのような起動状態かは特に限定されず、例えば起動時に各セクタをプロテクトで立ち上げるかアンプロテクトで立ち上げるかを示す情報が含まれる。
POGEN回路15は、起動後、ライトコマンドが最初に入力された時、CAM16の記憶状態に応じた起動情報をDPBブロック4内のラッチ回路にラッチさせる。このPOGEN回路15により、信号SET_LATCHBが生成される。POGEN回路15は、VCCOK回路14から信号VCCOKを見て電源電圧VCCが所定の電圧以下のときにDPBブロック4内のラッチ回路に起動情報をラッチさせた場合、コマンドが次に入力されたときにDPBブロック4内のラッチ回路に起動情報を再度ラッチさせる。これによりメモリに記憶された情報の確実な読み出しとラッチ回路へのセットが可能となる。
またPOGEN回路15は、VCCOK回路14から信号VCCOKを見て電源電圧VCCが所定の電源電圧以上のときにDPBブロック4内のラッチ回路に起動情報をラッチさせた場合、コマンドが次に入力されてもDPBブロック4のラッチ回路に起動情報を再度ラッチさせる動作は行わない。これにより無駄な動作を無くすことができる。
次に、POGEN回路の動作を説明する。図3はPOGEN回路の動作説明図である。図3において、4はDPBブロック、15はPOGEN回路、16はCAMを示す。POGEN回路15はCAM16が消去状態のとき、リセット信号ADPB_CLRをHighにして、DPBブロック4内のラッチ回路のプロテクト情報をリセットする。一方、POGEN回路15はCAM16が書き込み状態のとき、セット信号ADPB_SETをHighにして、DPBブロック4内のラッチ回路にプロテクト情報をセットする。
次にPOGEN回路15について説明する。図4はPOGEN回路15の回路図である。図4に示すように、POGEN回路15は、回路21〜回路27を含む。回路21は、インバータ31〜34、キャパシタ35、NAND回路36を含む。回路21は、外部からのライトイネーブル信号/WEに対応する内部信号WEXBがインバータ31、NAND回路36に入力され、NAND回路の出力WEXB_OSBがインバータ34で反転され信号WEXB_OSを出力する。この信号WEXB_OSは、回路24のNAND回路56に入力される。
回路22は、インバータ37〜40、キャパシタ41、NAND回路42を含む。回路22は、信号VCCOKがインバータ37、NAND回路42に入力され、NAND回路42の出力PO_OSBがインバータ40で反転され、信号PO_OSを出力する。この信号PO_OSは、回路23のインバータ48、回路24のインバータ57に入力される。回路25は、インバータ43、44、キャパシタ45を含む。回路25は、信号WEXBがインバータ44に入力され、キャパシタ46によって遅延されて、インバータ45から信号WEXBDが出力される。この信号WEXBDは、回路23のNAND回路47に入力される。
回路23は、電源投入時のコマンド入力制御回路であるWEXBの状態をラッチする回路であり、NAND回路47、インバータ48〜51、トランジスタ52〜54、ラッチ回路55を含む。電源レベルが所定のレベルに達したときにHighとなる信号VCCOKがLowからHighになったときに一定期間だけHighとなる信号PO_OSがインバータ48に入力されると、PMOSトランジスタ52がONとなる。
このとき、信号WEXBがLowの場合、NAND回路47からHigh、インバータ49からLowが出力され、PMOSトランジスタ53がON、NMOSトランジスタ54がOFFとなり、ラッチ回路55にはHighがセットされてWEXB_POSTはLowとなる。その後、WEXBがはじめてLowからHighになったとき、WEXB_OSは一定期間だけHighになる信号を出力するが、この期間はWEXBDは遅延によりLowを保っているためXEXB_POSTはLowであり、WEXBDがHighに変わるとXEXB_POSTはHighになる。
同様にして、信号WEXBがHighの場合、AND回路47からLow、インバータ49からHighが出力され、PMOSトランジスタ53はOFF、NMOSトランジスタ54はONとなり、ラッチ回路55にはLowがセットされてWEXB_POSTはHighとなる。電源が投入されている間は、このWEXB_POSTはHighを保つ。
回路24は、CAM16の読み出しデータをDPBブロック4内のラッチ回路141にセットまたはリセットの動作を制御するイネーブル信号(SET_LATCHB)を出力する。回路24内のラッチ回路65は、Lowの信号SETをラッチすることで、SET_LATCHBを強制的にHighにして、CAM16の読み出しデータをDPBブロック4内のラッチ回路141にセットする動作をディセーブルにする回路である。
回路24も回路23と同様な動作をする。電源投入後、信号VCCOKがLowからHighになったときに、信号PO_OSが一定期間だけHighとなり、これがインバータ57に入力されるとPMOSトランジスタ62がONとなる。このとき、WEXBはHigh/Lowに関わらず、WEXB_OSはLowであるため、NAND回路56はHighを出力し、インバータ58を介してPMOSトランジスタ63をONさせて、ラッチ回路65にはHighがセットされる。
信号WEXBがLowの状態で電源投入された場合、WEXB_POSTはLowなので、最初にWEXBがLowからHighになったときに発生するWEXB_OSがパルスしてもラッチ回路65にLowはセットされない。しかし、この後、上述のようにWEXBDがHighになると、ラッチ回路55はLowにセットされ、WEXB_POSTはHighとなる。そのため、次にコマンドを入力するときにWEXB信号がLowからHighになるときに発生するWEXB_OSのパルスによってラッチ回路65はLowにセットされる。この後、電源が投入されている間はラッチ回路65はLowを保つ。
また、信号WEXBがHighの状態で電源投入された場合は、WEXB_POSTはHighであるため、最初にWEXBがLowからHighになったときに発生するWEXB_OSのパルスによってラッチ回路65はLowにセットされる。電源が投入されている間はラッチ回路65はLowを保ち、その間はインバータ59、60を通ってNOR回路67の入力がHighになるため、信号WEXBがLowとなっても信号SET_LATCHBがLowになることはない。
NOR回路67にインバータ60の出力と信号WEXBが入力される。インバータ61から出力された信号SET_LATBは、回路26のNOR回路26と回路27のNOR回路71に入力される。回路26は、NOR回路68、インバータ69、70を含む。信号SET_LATCHB、BPBLBCAMがNOR回路68に入力され、インバータ70から信号ADPB_CLRが出力される。この信号ADPB_CLRがHighのとき、DPBブロック4内のラッチ回路141のプロテクト情報がクリアされる。
回路27は、NOR回路71、インバータ72〜74を含む。信号DPBLBCAMがインバータ72で反転された信号と、信号SET_LATCHBがNOR回路71に入力され、インバータ74から信号ADPB_SETが出力される。この信号ADPB_SETがHighのとき、DPBブロック4内のラッチ回路141にプロテクト情報がセットされる。このPOGEN回路15によれば、CAM16に記憶されたプロテクト情報の確実な読み出しとDPBブロック4のラッチへのセットが可能となる。
次にDPBブロック回路4内のラッチ回路について説明する。図5はラッチ回路141を示す図である。このラッチ回路141は、DPBブロック4内にセクタの数だけ設けられている。このラッチ回路141は、セクタを書き換えから保護するか否かの情報を保持する回路である。
図5に示すように、ラッチ回路141は、NMOSトランジスタ142〜145、インバータ146、147を含む。アドレスシーケンサ11からのアドレス選択信号ADDRESSによってトランジスタ145のゲートを制御することで任意のラッチ回路141が選択される。つまり、ADDRESS信号線は、ラッチ回路141の数だけ存在する。信号LOCK、UNLOCKは全ラッチ回路141に共通の信号であり、これによってロック(セクタプロテクト)・アンロック(セクタアンプロテクト)が設定される。信号ADPB_SETがHighの場合、インバータ146および147からなるラッチにプロテクト情報がセットされる。信号ADPB_CLRがHighの場合、インバータ146および147からなるラッチのプロテクト情報がリセットされる。
次に動作について説明する。図6(a)は電源投入時に信号WEXBがHighの場合のタイミング図であり、同図(b)は電源投入時に信号WEVBがLowの場合のタイミング図である。信号VCCOKは例えば3Vで動作する半導体装置である場合、電源VCCが2.4V程度になったことを検出してHighになる信号である。
従来、電源が投入された時点で信号VCCOKを使ってDPBブロック4のラッチ回路をセット・リセットするようにしていた。3Vで動作する半導体装置の場合、電源VCCが2.7V〜3.6Vの範囲での動作を保証している。このため、2.4Vでは使用範囲外となる。電源電圧VCCが低いときに複数のラッチ回路141を一度にセット・リセットすることは動作が不安定になる。例えばセクタが512個あるメモリセルアレイでは電源VCCが低いときに512個のラッチ回路141を一度にセット・リセットする必要がある。このような問題のため、本実施例では、従来のように、信号VCCOKのレベルでセット・リセットを行わない。
プロテクト情報をラッチ回路141にセットする場合、ユーザーは半導体記憶装置1に対してプロテクトコマンドを発行する必要がある。したがって、プロテクトコマンドが発行されるときの最初のライトコマンドによってDPBブロック4内のラッチ回路141を全セットまたはリセットを行う。または、電源投入後、最初にプログラムまたは消去コマンドが入力されるときに、DPBブロック4内のラッチ回路141の全セットまたはリセットを行う。コマンドを発行する時には、電源のレベルは、通常動作に許可された範囲にある。このため、CAM16の確実な読み出しとラッチ回路141へセットを行うことができる。
図6(a)に示すように、ライトイネーブル信号/WEに対応する内部信号WEXBがHighで立ち上がる場合、電源VCCがゆっくり立ち上がって、信号VCCOKは電源が所定レベルに達すると立ち上がる。信号WEXBは内部の信号なので、電源VCCと同じような傾きでVCCまで上がっていく。最初のコマンド入力に応じて、信号WEXBははじめてHighからLowになる。信号CAM_READは、信号VCCOKがLowからHigh、または信号WEXBがHighからLowになると、一定期間Highのパルスを出力してCAM16の読み出しを行う信号である。POGEN回路15は、2回目のCAM_READによって、CAM16に記憶されている起動状態を決定する情報を読み出す。このとき、信号SET_LATCHBはLowであるため、これによりプロテクトをセットで立ち上げるか、アンプロテクトで立ち上げるかの情報をDPBラッチ回路141に記憶させることができる。
CAM16が書き込み状態のとき、信号DPBLBCAMがHighとなり、CAM16が消去状態のとき、信号DPBLBCAMがLowとなる。信号WEXBがLowの期間、信号SETLATCHBがHighからLowになる。図4の回路26において、信号SET_LATCHBがLow、信号DPBLBCAMがLowのとき、NOR回路68はHighを出力し、インバータ70はHighの信号ADPB_CLRを出力する。これによりDPBブロック4内のすべてのラッチ回路141のプロテクト情報がリセットされる。よってアンプロテクトで立ち上がる。
一方、図4の回路27において、信号SET_LATCHBがLow、信号DPBLBCAMがHighのとき、NOR回路73の出力はHighとなり、インバータ74はHighの信号ADPB_SETを出力する。これによりDPBブロック4内のラッチ回路141にプロテクト情報がセットされる。よってプロテクトで立ち上がる。
また、CAM情報をラッチ回路141にセットまたはリセットした後、信号WEXBがLowからHighへの立ち上がりで信号SETがHighからLowになる。このとき、信号SET_LATCHBがHigh、信号SETがLowになる。次に信号WEXBがHighからLowになるときには、信号SET_LATCHBはLowにならない。これは、ラッチ回路65がLowの信号SETをラッチしつづけているためである。したがって、一度ラッチ回路141へプロテクト情報のセット・リセットが行われると、図4の回路24のラッチ回路65が反転し、次のコマンド発行時にはセット・リセットの信号は発生しない。
図6(b)に示すように、信号WEXBがLowで立ち上がる場合、電源VCCがゆっくり立ち上がって、信号VCCOKは電源が所定レベルに達すると立ち上がる。コマンドを書き込むには、信号WEXBがHighから動く必要がある。このため、ユーザーがドライバーを入れて信号WEXBを一度Highする。POGEN回路15は、信号VCCOKがHighになるのを受けて、信号CAM_READがHighの期間、信号WEXBはLow、信号SET_LATCHBはLowなので、電源電圧VCCがあがっている不安定な状態でCAM16をリードしてDPBブロック4のラッチ回路141にプロテクト情報のセットもしくはリセットをしている。このため、次に信号WEXBがHighからLowになるときにDPBブロック4のラッチ回路141にプロテクト情報を再セットする。
具体的には、図4の回路26において、信号SET_LATCHBがLow、信号DPBLBCAMがLowのとき、NOR回路68はHighを出力し、インバータ70はHighの信号ADPB_CLRを出力する。これによりDPBブロック4内のすべてのラッチ回路141のプロテクト情報がリセットされる。よってアンプロテクトで立ち上がる。
また、図4の回路27において、信号SET_LATCHBがLow、信号DPBLBCAMがHighのとき、NOR回路73の出力はHighとなり、インバータ74はHighの信号ADPB_SETを出力する。これによりDPBブロック4内の全てのラッチ回路141にプロテクト情報がセットされる。よってプロテクトで立ち上がる。
また、CAM情報をラッチ回路141にセットまたはリセットした後、WEXBのLowからHighへの立ち上がりで信号SETがHighからLowになる。信号SET_LATCHBがHighになるときに、信号SETがLowになる。次に信号WEXBがHighからLowになるときには、信号SETLATCHBはLowにならない。したがって、一度ラッチ回路141へプロテクト情報のセット・リセットが行われると、図4の回路24のラッチ回路65が反転し、次のコマンド発行時にはセット・リセットの信号は発生しない。なお、上記実施例では、プロテクト情報を例にしているが電源投入時にCAM16の読み出し情報により、デバイスの各種動作モードを決定することは頻繁にあるためそのようなケースでの使用も可能である。
実施例1をまとめると以下の通りである。半導体装置は、データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されたメモリセルアレイ2と、起動状態を決定する情報を記憶するCAM(メモリ)16と、CAM16に記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路4と、起動後、所定のコマンド入力時にCAM16を参照して起動情報をラッチ回路4にラッチさせるPOGEN回路(起動制御回路)15と含む。実施例1によれば、起動後の所定コマンド入力時にCAM16の記憶状態に応じた起動情報をDPBブロック4内のラッチ回路141にラッチさせるので、CAM16に記憶された情報の確実な読み出しとラッチ回路141への確実なセットが可能となる。
次に実施例2について説明する。図7は従来の半導体装置におけるラッチ回路を示す図である。同図(a)はセクタアレイのプロテクト情報をラッチする回路201、同図(b)はイレーズ情報をラッチする回路202、同図(c)は信号変換回路203を示す。同図(a)に示すように、回路201は、セクタアレイのプロテクト情報をラッチする回路であり、NMOSトランジスタ204〜208、PMOSトランジスタ209、インバータ210〜212、NAND回路213、NOR回路214を含む。回路201は、1セクタに対して1つ存在する。512セクタあった場合、回路201は512個必要になる。
同図(b)に示すように、回路202は、NMOSトランジスタ220〜223、PMOSトランジスタ224〜226、インバータ227〜229、NAND回路230および231、NOR回路232および233を含む。回路202は、ユーザーがイレーズコマンドを入力したときに、イレーズしたいセクタに対するイレーズ情報をラッチする回路である。回路202は、1セクタに対して1つ存在する。つまり、セクタが512個の場合には、回路202は512個必要になる。セクタのレイアウトとしては、図8に示した例では、縦方向に配置する32個のセクタからなるバーティカルブロックが、横方向に32ブロック配列する。また、横方向に配置する16個のセクタからなるホリゾンタルブロックが、縦方向に32ブロック配置する。
同図(c)に示すように、回路203は、NAND回路240および241、インバータ242および243を含む。信号GSELgは、32セクタからなる16個のバーティカルブロックの内の一つを選択する内部セクタデコード信号である。信号HSELhは、32個のホリゾンタルブロックを選択する信号、つまり、バーティカルブロック内の32セクタ中の一つを選択する内部セクタデコード信号である。信号GSELDgは、バーティカルブロックを選択する外部セクタデコード信号である。信号HSELDhは、ホリゾンタルブロックを選択する外部セクタデコード信号である。
NAND回路240は、信号GSELg、信号HSELhをNAND処理し、インバータ242は、入力された信号SELXBを反転して信号SELXを出力する。この信号SELXは、各セクタに対し固有の信号である。つまり、セクタの数だけ存在し、あるセクタを選択するときには、そのセクタに対する信号SELXがHighとなる。回路201のNMOSトランジスタ205、NAND回路213に入力され、回路202のNMOSトランジスタ220、NAND回路230に入力される。またNAND回路240の信号SELXBは、回路201のNOR回路214、回路202のNOR回路232に入力される。
またNAND回路241は、外部から入力された信号GSELDg、信号HSELDhをNAND処理し、インバータ243は、入力された信号SELXDBを反転した信号SELXDを出力する。この信号SELXDは、回路202のNAND回路231に入力される。信号SELXDBは、回路202のNOR回路233に入力される。
回路201において、逆向きに並列に接続されたインバータ210および211からなるラッチ回路215を含む。NMOSトランジスタ204のゲートは、信号D_LOCKにより制御される。信号D_LOCKは、セクタプロテクトビットをセットするための信号である。NMOSトランジスタ206のゲートは、信号D_UNLOCKにより制御される。信号D_UNLOCKは、セクタプロテクトビットをクリアするための信号である。NMOSトランジスタ205のゲートは、信号SELXにより制御される。NMOSトランジスタ207のゲートは、信号ADPB_CLRにより制御される。
信号ADPB_CLRは、パワーアップ後にADPB_CLRがHighとなり、DPBブロックのラッチをリセットする信号である。信号SELXがHigh、インバータ212の出力がHighの場合、NAND回路213の出力はLow、PMOSトランジスタ209がONとなる。共に信号SELXBがLow、インバータ212の出力がHIGHのとき、NOR回路214の出力がLowとなり、NMOSトランジスタ208がOFFとなり、出力データDPBOUTBとしてHighが出力される。
またラッチ部215にプロテクト情報をラッチしていると、インバータ212の出力がLowとなり、NMOSトランジスタ208がONとなり、DPBOUTBがLowとなる。信号DPBOUTBがLowの時に、セクタはプロテクトされる。信号SELXがLowのときは、PMOSトランジスタ209とNMOSトランジスタ208はOFFとなる。DPBOUTの状態は、信号SELXがHighとなる他のセクタのプロテクト情報をラッチする回路により決定される。
回路202において、電源VCCとグランドGND間に、PMOSトランジスタ224、NMOSトランジスタ220および221が直列に接続されている。PMOSトランジスタ224のゲートは、信号SLRSTBにより、NMOSトランジスタ220のゲートは、信号SLENにより、NMOSトランジスタ221のゲートは、信号SELXによりそれぞれ制御される。信号SLENは、セクタイレーズコマンド入力時に、イレーズするセクタ情報をラッチするための信号である。
PMOSトランジスタ224とNMOSトランジスタ220の接続ノードに逆向きに並列接続されたインバータ227および228からなるラッチ回路234が接続されている。このラッチ回路234はイレーズ情報をラッチする。信号SLRSTBは、イレーズセクタラッチをリセットする信号である。セクタイレーズ前にSLRSTBがLowとなり、ラッチがリセットされる。ラッチ回路234の出力はインバータ229を介して反転されて出力される。信号SELXがHigh、インバータ229の出力がHighのとき、NAND回路230の出力はLowとなり、PMOSトランジスタ225がONとなる。
またこのとき、NOR回路232の出力がLowとなり、NMOSトランジスタ222がOFFとなり、出力データSLSB(Sector Latch Set Bar)としてHighが出力される。このように、内部アドレスがイレーズするセクタにヒットすると、SLSBがLowとなり、そのセクタのイレーズが行われる。同様に、信号SELXDがHigh、インバータ229の出力がHighの場合、NAND回路231の出力はLow、PMOSトランジスタ226がONとなる。
またこのとき、NOR回路233の出力がLowとなり、NMOSトランジスタがOFFとなり、出力データSLSDB(Sector Latch Set for Data Polling Bar)としてHighが出力される。SLSDBは、セクタイレーズ中に、ユーザーがイレーズするセクタを選択すると、SLSDBがLowとなり、出力BitがToggleする。信号SELXがLowの場合は、PMOSトランジスタ225、226、NMOSトランジスタ222、223はOFFとなり、SELXがHighとなる他のセクタのイレーズ情報をラッチする回路により、SLSB、SLSDBは決定される。
図8では、従来の半導体装置のラッチ回路におけるレイアウトを示す図である。図8において、250はチップ全体、251および252はコアセル、252は図7に示したラッチ回路を示す。図8に示す例では、ラッチ回路253がレイアウト上でセクタアレイの横に配置されている。このタイプは512M品を256M品等にカットダウンする場合には必要のないセクタアレイと一緒に取ることができるという利点がある。しかし、回路が大きいため、レイアウト面積が増えてしまうという問題がある。これは、ラッチ回路253が分散されて置かれているため、出力回路が大きくなってしまうため、レイアウトが大きくなってしまう。
しかしながら、半導体装置は、イレーズモードとセクタプロテクトモードの2種類のモードが存在するものがある。このため、イレーズモードとセクタプロテクタモードの2種類モード用に、ラッチ回路が各セクタに対して1つずつ必要となる。したがって、例えば512セクタからなるフラッシュメモリでは、ラッチ回路が1024個必要になり、それぞれに対し出力回路が必要であった。そのため、トランジスタの数が多くなりレイアウトが大きくなってしまうという問題がある。
そこで、実施例2は上記問題点に鑑みなされたものであり、効率よくカットダウンでき、かつレイアウト面積が大きくなることはない半導体装置を提供することを目的とする。
図9は、実施例2に係る半導体装置の消去に関するブロック図である。図9に示すように、半導体装置301は、メモリセルアレイ2、DPB回路304、セクタラッチ回路305、制御信号バッファ6、アドレスバッファ7、I/Oバッファ8、コマンドデコーダ9、制御回路310、アドレスシーケンサ11、X/Yデコーダ12、消去回路13を含む。上記と同一箇所については同一符号を付して説明を省略する。
メモリセルアレイ2は、データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されている。制御信号バッファ6は、外部からの制御信号を保持し、この制御信号を制御回路10に供給する。アドレスバッファ7は、外部からのアドレス信号を保持し、このアドレス信号をコマンドデコーダ9に供給する。I/Oバッファ8は、外部からのデータや制御回路10からのデータを保持する。コマンドデコーダ9は、入力をデコーダし、デコード結果を制御回路10に供給する。
制御回路10は、ステートマシーンとして機能し、DPB回路304およびセクタラッチ回路305ラッチされたプロテクト情報およびイレーズ情報に応じて各セクタを制御する。この制御回路10は、所定のコマンド入力時に、イレーズするセクタ情報をラッチするための信号SLENをセクタラッチ回路305に供給する。また制御回路10は、セクタプロテクトビットをセットするための信号D_LOCK、セクタプロテクトビットをクリアするための信号D_UNLOCKをDPB回路304に供給する。
アドレスシーケンサ11は、制御回路10からの信号に応じてセルを選択する。アドレスシーケンサ11は、32セクタからなるグループを選択するセクタアドレス信号GSELgおよび32セクタの中の一つを選択するセクタアドレス信号HSELhをDPB回路304およびセクタラッチ回路305に入力する。また、外部から32セクタからなるグループを選択するセクタアドレス信号GSELDgおよび32セクタの中の一つを選択するセクタアドレス信号HSELDhをセクタラッチ回路350に入力する。
DPB回路304は、セクタの書き換えに対するプロテクト情報がセットされる。このDPB回路304は、信号DPBOUTBを制御回路10に出力し、信号DPBOUTBがLowのときに、セクタはプロテクトされる。セクタラッチ回路305は、各セクタに対するイレーズ情報がセットされる。セクタラッチ回路305は、内部アドレスがイレーズするセクタにヒットすると、Lowになる信号SLSBを制御回路10に出力する。
制御回路10は、信号SLSBがLowになると、イレーズ信号ERATRESSを消去回路13に供給する。消去回路13は、制御回路10からのイレーズ信号ERSTRESSに応じて選択されたセクタ内のすべてのメモリセルに消去用の電圧を印加させ、消去ストレスをメモリセルにかけてデータの消去を行う。またセクタラッチ回路305は、セクタイレーズ中に、ユーザーがイレーズするセクタを選択すると、Lowになる信号SLSDBを制御回路10に出力する。
制御回路10は、Lowの信号SLSDBを受け取ると、I/Oバッファ8を通じてチップ外部にToggleデータ(H,Lの繰り返しデータ)を出力する。なお、図9では、PPBセルアレイは略してある。制御回路10は、PPBセルアレイとDPB回路304のセクタのプロテクト情報を合成したプロテクト情報に応じて消去回路13を制御するようにしてもよい。
次にセクタラッチ回路305について説明する。図10は実施例2に係るセクタラッチ回路を示す図である。図10に示すように、セクタラッチ回路305は、デコード回路351、各セクタに対する情報をそれぞれラッチする複数のラッチ回路352(0)〜352(31)、出力回路353および354を含む。セクタラッチ回路305では、出力回路353および354を一つのバーティカルブロックにおける複数のラッチ回路352(0)〜352(31)に対して共通に設けている。これにより、トランジスタ数を減らすことができた。ラッチ回路だけは共通化は出来ないので、ラッチ部352(0)〜352(31)を32個設けている。
デコード回路351は、複数のラッチ回路352(0)〜352(31)に対して共通に設けられアドレスをデコードするものであり、NAND回路360、インバータ361を含む。各ラッチ回路352(0)〜352(31)は、PMOSトランジスタ370、NMOSトランジスタ371〜376、インバータ377および378を含む。
出力回路353は、インバータ380〜382、NOR回路383、PMOSトランジスタ384、NMOSトランジスタ385を含む。出力回路354は、インバータ390〜392、NOR回路393、PMOSトランジスタ394、NMOSトランジスタ395を含む。出力回路353および354は、複数のラッチ回路352(0)〜352(31)に対して共通に設けられ各ラッチ回路352(0)〜352(31)にラッチされた情報を出力する。
セクタラッチ回路305において、電源VCCとグランド間にそれぞれPMOSトランジスタ370、NMOSトランジスタ371および372が直列に接続されている。PMOSトランジスタ370、NMOSトランジスタ371の間には、インバータ377およびインバータ378からなるラッチ部が接続されている。PMOSトランジスタ370のゲートは、イレーズセクタラッチをリセットする信号SLRSTBにより制御される。
インバータ381の出力とグランド間にNMOSトランジスタ373および374が直列に接続されている。またインバータ391の出力とグランド間にNMOSトランジスタ375および376が接続されている。
デコード回路351において、セクタイレーズコマンド入力時に、イレーズするセクタ情報をラッチするための信号SLENが入力される。また32セクタからなるバーティカルブロックを選択する内部セクタデコード信号GSELgが入力される。NAND回路360は、入力された信号SLEN、信号GSELgをNAND処理し、さらにインバータ361は入力された信号を反転して信号SLENqv出力する。
NMOSトランジスタ371のゲートは、デコード回路351の出力SLENqvにより制御され、イレーズするセクタ情報がラッチ部にラッチされる。なお、セクタイレーズ前に信号SLRSTBがLowとなり、インバータ361の出力SLENqvがHighとなり、ラッチ部がリセットされる。
NMOSトランジスタ373および375のゲートは、インバータ377および378からなるラッチ部のデータに応じて制御される。NMOSトランジスタ372および374のゲートは、32セクタの中の一つを選択する内部セクタデコード信号HSEL(0)〜HSEL(31)により制御される。NMOSトランジスタ376のゲートは、32セクタの中の一つを選択する外部セクタデコード信号HSELD(0)〜HSELD(31)により制御される。
出力回路353において、インバータ380には、32セクタからなるバーティカルブロックを選択する内部セクタデコード信号GSELgが入力される。例えば、一つのバーティカルブロック中、0番目のセクタが消去対象である場合、HSEL(0)はHighとなって、Q(0)はHighにセットされる。信号GSELgがHighであれば、信号GSELgを受けたインバータ(with weak Pch)381によってHighが出力されるが、信号HSEL(0)がHigh、Q(0)がHighとなるため、信号SLSBqvはグランドに強く引っ張られてLowになる。この回路動作は、インバータ381のPMOSトランジスタの駆動能力を、NMOSトランジスタ373、374の駆動能力より弱くすることで実現できる。信号SLSBqvがLowになると、NMOSトランジスタ385がONとなり、信号SLSBはLowとなる。これにより、そのセクタのイレーズが行われる。図7(b)に示す従来の回路では、32セクタ分のデコード信号が各々の出力回路部(トランジスタ225、222)に対して設けられていたが、出力回路353では、32セクタ分のラッチ回路352(0)〜352(31)からの共通の出力線(各々のトランジスタ373の出力)が入力される構成となっている。
出力回路354において、インバータ390には、32セクタからなるバーティカルブロックを選択する外部セクタデコード信号GSELDgが入力される。信号GSELDgがHighであれば、信号GSELDgを受けたインバータ(with weak Pch)391によってHighが出力されるが、消去中にユーザが外部からあるバーティカルブロック内の0番目のセクタを選択すると、信号HSELD(0)はHighとなって、Q(0)がHighとなり、信号SLSDBqvはグランドに強く引っ張られてLowになる。信号SLSDBqvがLowになると、NMOSトランジスタ395がONとなり、信号SLSDBはLowとなる。これにより出力BitがToggleする。このように、デコード回路351、出力回路353および354は、所定のバーティカルブロック内に含まれるセクタに対応したラッチ回路352(0)〜352(31)に対して共通に設けられている。
次にDPB回路304について説明する。図11は本実施例に係るDPB回路304を示す図である。図11に示すように、DPB回路304は、デコード回路404、ラッチ回路405(0)〜405(31)、出力回路406を含む。出力回路406は一つのバーティカルブロックにおける複数のラッチ回路405(0)〜405(31)に対して共通に設けている。これによりトランジスタ数を減らすことができる。ラッチ回路だけは共通化は出来ないので、DPB回路304は、32個のラッチ回路405(0)〜405(31)を含む。このラッチ回路405(0)〜405(31)は、プロテクト情報をラッチする。
デコード回路404は、NAND回路440および441、インバータ442および443を含む。各ラッチ回路405(0)〜405(31)は、NMOSトランジスタ420〜425、インバータ426および427を含む。出力回路406は、インバータ430〜432、NOR回路433、PMOSトランジスタ434、NMOSトランジスタ435を含む。出力回路406は、複数のラッチ回路405(0)〜405(31)に対して共通に設けられ各ラッチ回路405(0)〜405(31)にラッチされた情報を出力する。
NAND回路440には、32セクタからなるバーティカルブロックを選択する内部セクタデコード信号GSELgおよびセクタプロテクトビットをセットするための信号D_LOCKが入力される。デコード回路404において、NAND回路440は、入力された信号GSELg、信号D_LOCKをNAND処理して信号SELXBをインバータ442に入力する。インバータ442は、信号SELXBを反転しプロテクトビットをセットする信号LOCKを出力する。
また、NAND回路441には、32セクタからなるバーティカルブロックを選択する内部セクタデコード信号GSELgおよびセクタプロテクトビットをクリアするための信号D_UNLOCKが入力される。またNAND回路441は、信号GSELg、信号D_UNLOCKをNAND処理して信号SELXDBをインバータ443に入力する。インバータ443は、信号SELXDBを反転してセクタプロテクトビットをクリアする信号UNLOCKを出力する。
出力回路406のインバータ431とインバータ432間とグランドは、NMOSトランジスタ423および424が直列に接続されている。NMOSトランジスタ420のゲートは、プロテクトビットをセットする信号LOCKにより制御される。NMOSトランジスタ422のゲートは、セクタプロテクトビットをクリアする信号UNLOCKにより制御される。NMOSトランジスタ421および424のゲートは、32セクタの中の一つを選択する内部セクタデコード信号HSEL(0)〜HSEL(31)により制御される。NMOSトランジスタ423のゲートは、インバータ426および427からなるラッチ部の出力により制御される。NMOSトランジスタ425のゲートは、信号ADPB_CLRにより制御されている。
パワーアップ後に信号ADPB_CLRがHighとなり、インバータ426および427からなるラッチがリセットされる。出力回路406は、インバータ430〜432、NOR回路433、PMOSトランジスタ434、NMOSトランジスタ435を含む。出力回路406のインバータ430には、32セクタからなるバーティカルブロックを選択する内部セクタデコード信号GSELgが入力される。
例えば、あるバーティカルブロック中の0番目のセクタがプロテクトされている場合は、LK(0)はHighとなっている。書き換えコマンドが入力され、内部アドレスが変化して信号GSELgがHighとなると、信号GSELgを受けた2つ目のインバータ(with weak Pch)431によってHighが出力されるが、信号HSEL(0)がHighとなって0番目のセクタが選択されると、LK(0)がHighのため、NMOSトランジスタ423および424がONとなり、信号DPBqvはグランドに強く引っ張られてLowになる。NMOSトランジスタ435がONとなり、信号DPBOUTBがLowとなる。これにより、セクタはプロテクトされる。なお、デコード回路404および出力回路406は、所定のバーティカルブロック内に含まれるセクタに対応したラッチ回路405(0)〜405(31)に対して共通に設けられている。
次に実施例2に係る半導体装置301の動作について説明する。図12はタイミング図である。図9も参照して説明する。図12において、信号GSELg、信号SLENqv、信号HSEL(0)〜HSEL(31)は、外部アドレス入力によるものと、内部でアドレスシーケンサ11が生成するアドレスによるものとがある。外部からのコマンド入力中は関係のない信号なので、波形は関係なしとする(Disable)。
予め、書き換えに対するセクタ保護情報が、DPB回路304にセットされている。このDPB回路304は、セクタ毎に1つ設けられている。複数のセクタで1つのDPB回路が設けられていることもある。DPB回路304には、例として、セクタ0とセクタ2を保護するフラグ(※)がセットされているものとする。制御回路10に消去コマンドが入力される。30Hはセクタ消去を意味するコマンドである。このとき、消去したいセクタのアドレスが順次入力される。
外部からのセクタアドレス(SECn)が入ると、/WEの立下りでアドレスバッファ7にセクタアドレスがラッチされる。/WEがHighに立ち上がるときに発生するSLENパルスと、そのラッチされているアドレス(GSELg、HSEL(N))によってセクタラッチ回路305内のラッチをセットする。例えば、セクタS1、S2のセクタアドレスが入力されると、アドレスバッファ7からセクタラッチ回路305の対応するラッチに、消去を示すフラグ(※)が順次セットされていく。つまり、図10に示したラッチ回路のノードQにHighがセットされる。制御回路10は、セクタアドレスの入力がすべて完了すると、消去アルゴリズムに従って一連の消去動作を制御する。
具体的には、制御回路10は、アドレスシーケンサ11がセクタS0からセクタSnまでのセクタアドレスを順次生成していき、その都度生成アドレスに対応するDPB回路304およびセクタラッチ回路305にアクセスし(これをアドレスシーケンサによるサーチと呼ぶ)、消去の可否を判断してから実際の消去をセクタに順次行っていく。例として、まず、アドレスシーケンサ11はセクタアドレスA0を生成し、DPB0とSL0をサーチする(DPB0はLK(0)、SL0はQ(0)に対応する)。
信号GSELgがHighであれば、信号GSELgを受けた2つ目のインバータ(with weak Pch)381によってHighが出力されるが、その間に信号HSEL(1)〜HSEL(31)が変化してHSEL(1)、HSEL(2)が選ばれる時は、Q(1)、Q(2)がHighであるため、信号SLSBqvはグランドに強く引っ張られてLowになる。また信号GSELgがHighであれば、信号GSELgを受けた2つ目のインバータ(with weak Pch)431によってHighが出力されるが、その間に信号HSEL(0)、HSEL(2)が選ばれる時は、LK(0)、LK(2)がHighであるであるため、信号DPBqvはグランドに強く引っ張られてLowになる。
すると、DPB0は保護フラグあり、SL0は消去フラグなしであることがそれぞれDPBOUTB信号線およびSLSB信号線から制御回路10に入力される。制御回路10は、信号SLSBが消去しない(同時にDPBOUTBが書き換え保護なし)ことを示す信号を受けて、セクタS0に対する消去は行わない。続いて、アドレスシーケンサ11は次のセクタアドレスA1を生成し、DPB1とSL1をサーチする。すると、DPB1は保護フラグなし、SL1は消去フラグありであることがそれぞれ制御回路10に入力される。制御回路10は、信号DPBOUTBが書き換え保護なし、且つ、信号SLSBが消去を示すことを受けて、そのセクタ1に対する消去を行う。
すなわち、制御回路10は、信号ERSTRESSを消去回路13に出力し、消去回路13はセクタS1の全セルに対し消去ストレスを印加する。尚、実際には消去ストレス印加に先立って(ERSTRESS信号発生の前)、前書き込みが対象セクタのセルに対して行われるが、ここでは簡略のため省略している。
消去ストレス印加後、制御回路10は、消去ベリファイ動作の結果消去が完了したことを認識すると、アドレスシーケンサ11は次のセクタアドレスA2を生成し、DPB2とSL2をサーチする。すると、DPB2は保護フラグあり、SL2は消去フラグありであることがそれぞれ制御回路10に入力される。なお、図9ではベリファイ回路も簡略化のため省略している。
制御回路10は、信号DPBOUTBが書き換え保護ありを示す信号を受けて、(信号SLSBが消去を示していても)そのセクタS2に対する消去は行わない。続いてアドレスシーケンサ11は、次のセクタアドレスを生成し、同様の動作をセクタnまで行い、一連の消去動作が完了する。
ここで信号SLSDBについて説明する。もし、消去中に、外部からあるアドレスを指定した読み出し動作が実行されると、そのセクタアドレス(GSELD、HSELD)がセクタラッチ回路305に入力されて、もしそのアドレスが消去中のセクタであると(セクタラッチ回路305のノードQがHighで、信号SLSDBがLow)、消去中を意味する信号SLSDBがLowとなり、それを受けた制御回路10はI/Oバッファ8を通じてチップ外部にToggleデータを出力する。なお、この機能は、ユーザーがチップ消去中なのか否かのステータスを知るための機能の一つとして従来より存在する。
実施例2によれば、DPB回路304、セクタラッチ回路305において、必要最低限なラッチ部分は1セクタ単位で残し、出力部分を多重化(32セクタ分)することによりトランジスタ数を減らすことができる。バーティカルブロックを選択することにより該当する16セクタのラッチ回路の出力信号を引き上げる。ホリゾンタルブロックを選択することにより、16セクタ中の1セクタのラッチ情報が読み出され、先ほどプルアップした信号をプルダウンする。それにより、32セクタ中の1セクタの情報を読み出すことが出来るようになる。プルダウンされたセクタは、イレーズにおいてはイレーズセクタ情報、プロテクトにおいてはセクタプロテクト情報になる。
実施例2をまとめると以下の通りである。半導体装置301は、データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されたメモリセルアレイ2と、各セクタに対する情報(セクタ保護情報またはプロテクト情報)をそれぞれラッチする複数の第1の回路352(405)と該複数の第1の回路352(405)に対して共通に設けられアドレスをデコードする第2の回路351(404)とを含むセクタラッチ回路305(DPB回路304)と、前記各第1の回路352(405)にラッチされた情報に応じて前記各セクタを制御する制御回路10とを含む。また半導体装置301は、セクタラッチ回路305(DPB回路304)は、前記複数の第1の回路352(405)に対して共通に設けられ前記各第1の回路352(405)にラッチされた情報を出力する第3の回路353、354(406)を含む。
このように構成することで以下のような効果を有する。図13は実施例2に係る半導体装置のレイアウトを示す図である。図13では回路変更後に作られたレイアウト構成を示す。図13において、501はチップ全体、502および503はコアセル、504はラッチ回路を示す。ラッチ回路504には、上述したDPB回路304およびセクタラッチ回路305が含まれる。ラッチ回路504がコアセル502および503の横においてあるためカットダウンした場合に楽に設計できる。またカットダウンした場合に不要なセクタアレイと一緒にラッチ回路504もはずすことが出来る。また回路自体も小さいためレイアウト面積も少なくできる。またデコードの共通化、出力の多重化、回路を1箇所にすることによりレイアウト面積を小さくできる。またトランジスタ数で比較して半分以下の約37%の大きさになる。
なお、実施例1と実施例2を組み合わせて図2で示した実施例1のDPB回路4を図11で示したDPB回路304と同様に構成してもよい。この場合、DPB回路4は、図11に示すように、起動情報をセクタごとにそれぞれラッチする複数の第1の回路405と該複数の第1の回路405に対して共通に設けられアドレスをデコードする第2の回路404とを含む。DPB回路4は更に、複数の第1の回路405に対して共通に設けられ第1の回路405にラッチされた情報を出力する第3の回路406を含む。
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

Claims (17)

  1. 起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、
    起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路とを備え、前記メモリが消去状態のとき、前記起動制御回路は前記ラッチ回路リセットするリセット信号を発生する、
    導体装置。
  2. 前記起動制御回路は、前記コマンドが最初に入力されたときに前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる請求項1記載の半導体装置。
  3. 起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、
    起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路とを備え、前記起動制御回路は、電源電圧が所定の電圧以下のときに前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせた場合、前記コマンドが次に入力されたときに前記起動情報を前記ラッチ回路に再度ラッチさせる、半導体装置。
  4. 起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、
    起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路とを備え、前記起動制御回路は、電源電圧が所定の電源電圧以上のときに前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせた場合、前記コマンドが次に入力されても前記起動情報を前記ラッチ回路に再度ラッチさせる動作を行わない、半導体装置。
  5. 前記起動制御回路は、前記メモリが書き込み状態のとき、所定のセット信号を出力することで前記起動情報を前記ラッチ回路にセットする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されたメモリセルアレイを更に含み、前記ラッチ回路は、前記セクタごとに前記起動情報をラッチする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記ラッチ回路は、複数のセクタで1つの前記起動情報をラッチする請求項記載の半導体装置。
  8. 前記コマンドは、ライトコマンドである請求項または請求項記載の半導体装置。
  9. 前記メモリに記憶された起動状態を決定する情報は、起動時に前記各セクタをプロテクトで立ち上げるかアンプロテクトで立ち上げるかを示す情報である請求項から請求項のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 前記メモリは、不揮発性の内容参照メモリである請求項から請求項のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 前記半導体装置は更に、前記ラッチ回路にラッチされた起動情報に応じて前記メモリセルアレイ内のメモリセルのデータを消去する消去回路を含む請求項から請求項10のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12. 前記半導体装置は更に、前記ラッチ回路にラッチされた起動情報に応じて前記消去回路における消去動作を制御する制御回路を含む請求項11記載の半導体装置。
  13. データを記憶する複数のメモリセルを含むとともにセクタ単位で管理されるメモリセルアレイと、
    起動状態を決定する情報を記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された情報に応じた起動情報をラッチするラッチ回路と、
    起動後、所定のコマンド入力時に前記メモリを参照して前記起動情報を前記ラッチ回路にラッチさせる起動制御回路と、
    クタ保護情報を記憶するメモリセルを含む第2のメモリセルアレイを含み、
    前記ラッチ回路は、複数のセクタで1つの前記起動情報をラッチし、前記制御回路は、前記ラッチ回路にラッチされた起動情報と前記第2のメモリセルアレイに記憶されたセクタ保護情報とに応じて前記メモリセルアレイを消去するかどうかを決定する、半導体装置。
  14. 前記ラッチ回路は、前記起動情報をセクタごとにそれぞれラッチする複数の第1の回路と該複数の第1の回路に対して共通に設けられアドレスをデコードする第2の回路とを含む請求項13に記載の半導体装置。
  15. 前記ラッチ回路は更に、前記複数の第1の回路に対して共通に設けられ前記第1の回路にラッチされた情報を出力する第3の回路を含む請求項14記載の半導体装置。
  16. データを記憶するメモリセルを含みセクタごとに管理されたメモリセルアレイと、
    前記各セクタの保護情報をそれぞれラッチする複数の第1の回路と該複数の第1の回路に対して共通に設けられアドレスをデコードする第2の回路と該複数の第1の回路に対して共通に設けられ前記第1の回路にラッチされた情報を出力する第3の回路を含む第1のラッチ回路と、
    前記各セクタに対するイレーズ情報をそれぞれラッチする複数の第4の回路と該複数の第4の回路に対して共通に設けられアドレスをデコードする第5の回路と該複数の第4の回路に対して共通に設けられ該第4の回路にラッチされた情報を出力する第6の回路を含む第2のラッチ回路と
    を含む半導体装置。
  17. 前記半導体装置は、半導体記憶装置である請求項1から請求項16のいずれか一項記載の半導体装置。
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