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JPH11102591A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

Info

Publication number
JPH11102591A
JPH11102591A JP26529397A JP26529397A JPH11102591A JP H11102591 A JPH11102591 A JP H11102591A JP 26529397 A JP26529397 A JP 26529397A JP 26529397 A JP26529397 A JP 26529397A JP H11102591 A JPH11102591 A JP H11102591A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
semiconductor memory
memory device
memory transistor
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26529397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Tajima
豊 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP26529397A priority Critical patent/JPH11102591A/en
Publication of JPH11102591A publication Critical patent/JPH11102591A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent memory data from being outputted wrongly by detecting deterioration of a nonvolatile memory transistor from a state of a floating voltage, storing an address and a bit number to a second memory device, and forming and outputting data corresponding to a write state at a logic circuit to read the data. SOLUTION: A sense amplifier is set inside a data read means 3. When a threshold voltage at the write time is lower than a predetermined value, it is judged as a first abnormality. When a threshold voltage at the read time is higher than a predetermined value, it is judged as a second abnormality. At the occurrence of such abnormality, a control circuit 4 stores an address and a bit number to a second memory device 5. When an address of a memory matrix 1 of a nonvolatile memory transistor required to read stored data agrees with the address stored in the second memory device 5, the control circuit 4 outputs data corresponding to a high threshold value in the case of the first abnormality, and data corresponding to a low threshold value in the case of the second abnormality to the read means 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 この発明は、半導体記憶装
置に関する。
[0001] The present invention relates to a semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】 従来の半導体記憶装置に関しては、例
えば図9に示すもの(特開平3−238697号公報)
がある。以下、図9をもとに従来例の構造及び動作につ
いて説明する。従来例はCPU101、メモリマトリッ
クス102、タイマ103及び制御回路を含む書き込み
回路104から構成される。そしてCPU101とメモ
リマトリックス102、タイマ103、書き込み回路1
04が接続されるとともに、書き込み回路104はさら
にメモリマトリックス102、タイマ103と接続され
る。またメモリマトリックス102の各ビットを成す不
揮発性メモリトランジスタは、フラッシュメモリー、E
EPROM、EPROM等のPROMから構成される。
ここで一般にPROMに用いられる不揮発性メモリトラ
ンジスタは、周囲を絶縁膜で囲まれたフローティングゲ
ートを有する。しかるにPROMにおいては、図10に
示すように、フローティングゲートに電子電荷を注入す
ることによる高しきい値電圧状態をデータの書き込み、
電子電荷を引き抜くことによる低しきい値電圧状態をデ
ータの消去としている。ところが、このPROMは以下
に示す3つの問題により、記憶データが安定に保持され
続けることへの保証が困難になってくることが知られて
いる。第1に、使用環境温度が高温になる場合、例えば
自動車用途の場合等において、フローティングゲート内
の電荷が消失されやすくなる、所謂リテンション特性の
悪化である。第2に、他ビットにデータを書き込むもし
くは消去する際に、ビット線またはワード線に電圧を印
加することにより生じるディスターブがある。そして第
3に、当該ビットのデータを読み出す際に、フローティ
ングゲートに電子を注入してしまうソフトライトがあ
る。次にこの従来例の動作を説明する。メモリマトリッ
クス102に記憶されているプログラムによりCPU1
01がデータの再書き込み信号をタイマ103と書き込
み回路104に送る。するとタイマ103が各ビットの
データを再書き込みするのに必要な時間を書き込み回路
104に送るとともに、書き込み回路104はメモリマ
トリックス102の各ビットのデータを順々に再書き込
みする、即ちリフレッシュする。つまりメモリマトリッ
クスの各ビットのデータが消失する前にデータのリフレ
ッシュをするので、データ破壊を防止する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor memory device is, for example, one shown in FIG. 9 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-238697).
There is. Hereinafter, the structure and operation of the conventional example will be described with reference to FIG. The conventional example includes a CPU 101, a memory matrix 102, a timer 103, and a writing circuit 104 including a control circuit. The CPU 101, the memory matrix 102, the timer 103, the writing circuit 1
04 is connected, and the writing circuit 104 is further connected to the memory matrix 102 and the timer 103. The nonvolatile memory transistors forming each bit of the memory matrix 102 are a flash memory,
It is composed of a PROM such as an EPROM or EPROM.
Here, a non-volatile memory transistor generally used for a PROM has a floating gate surrounded by an insulating film. However, in a PROM, as shown in FIG. 10, a high threshold voltage state by injecting an electron charge into a floating gate is used to write data,
The low threshold voltage state by extracting the electron charge is defined as data erasure. However, it is known that it is difficult to guarantee that stored data is kept stable in the PROM due to the following three problems. First, when the use environment temperature is high, for example, in the case of an automobile, the charge in the floating gate is easily lost, that is, the so-called retention characteristic is deteriorated. Second, there is a disturbance caused by applying a voltage to a bit line or a word line when writing or erasing data in another bit. Third, there is a soft write in which electrons are injected into the floating gate when reading the data of the bit. Next, the operation of this conventional example will be described. The CPU 1 operates according to a program stored in the memory matrix 102.
01 sends a data rewrite signal to the timer 103 and the write circuit 104. Then, the timer 103 sends the time necessary for rewriting the data of each bit to the writing circuit 104, and the writing circuit 104 rewrites, ie, refreshes, the data of each bit of the memory matrix 102 in order. That is, the data is refreshed before the data of each bit of the memory matrix disappears, thereby preventing data destruction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、この
ような従来の半導体記憶装置にあっては、以下に示す問
題点があった。従来例は、CPU101が一定時間毎に
全ビットのデータをリフレッシュすることになる。ここ
で一般に、各ビットのデータ保持に関する平均故障率と
使用環境温度との間には図11に示す関係があることが
知られている。よって高温環境下でのリテンション特性
の悪化を防ぐためには、使用環境温度が高くなるほどよ
り短い時間間隔でリフレッシュする必要がある。またデ
ィスターブやソフトライトによるデータ破壊を防ぐため
には、最もディスターブやソフトライトが生じ易いバイ
アス条件に対応する時間間隔にてリフレッシュする必要
がある。以上より第1の問題として、データ破壊を防ぐ
ためにリフレッシュの時間間隔を短くすると、リフレッ
シュの回数が多くなってしまう。一般に不揮発性メモリ
トランジスタのデータ書き込み回数は104 〜105
位に制限されている。よって従来例ではリフレッシュの
回数が多くなり過ぎることによって、不揮発性メモリト
ランジスタ自体が破壊される可能性がある。つまり半導
体記憶装置の実際の使用状態に応じたリフレッシュの間
隔、即ちリフレッシュの頻度を設定していないために、
リフレッシュが過剰に頻繁になって、半導体記憶装置自
体が破壊されてしまう。さらに自動車用途のような、当
該半導体記憶装置に対する電源電圧の連続印加時間が恒
久的とはならず、一般的には数時間程度と想定される場
合は、上記電源電圧の連続印加時間内に少なくとも1
回、リフレッシュを行なわなければならない。この結
果、リフレッシュ回数がより一層多くなり、半導体記憶
装置の破壊の可能性が益々高くなる。第2の問題として
は、CPU101の読み出し動作に与える影響がある。
この従来例では全ビットをリフレッシュするが、一般に
不揮発性メモリトランジスタのデータ書き込み時間は長
く、全ビットでは数分程度を要する。そしてリフレッシ
ュの間は、CPU101がデータを読み出して、演算を
行なうことができない。このため、CPU101の本来
の動作を数分間停止するという著しい悪影響が生じる。
第3の問題として、データ破壊を完全には防ぐことがで
きないことである。即ち、半導体記憶装置に当初想定し
た以上に厳しい温度ストレスや電圧ストレスが印加され
た場合、あるいはプロセス上の欠陥等によりデータ保持
特性が、他ビットより劣るビットが生じた場合などで
は、リフレッシュが為される前にデータ破壊が生じる可
能性がある。この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、記憶データの誤出力や、ビット
破壊による半導体記憶装置自体の破壊等がない、信頼性
の高い半導体記憶装置Sを提供することを目的としてい
る。
However, such a conventional semiconductor memory device has the following problems. In the conventional example, the CPU 101 refreshes data of all bits at regular intervals. Here, it is generally known that there is a relationship shown in FIG. 11 between the average failure rate related to data retention of each bit and the use environment temperature. Therefore, in order to prevent the retention characteristics from deteriorating in a high temperature environment, it is necessary to refresh at shorter time intervals as the use environment temperature increases. Further, in order to prevent data destruction due to disturb or soft write, it is necessary to refresh at a time interval corresponding to a bias condition in which disturb or soft write is most likely to occur. As described above, as a first problem, if the refresh time interval is shortened in order to prevent data destruction, the number of refreshes increases. In general, the number of times of writing data in a nonvolatile memory transistor is limited to about 10 4 to 10 5 times. Therefore, in the conventional example, the number of times of refreshing becomes too large, and the nonvolatile memory transistor itself may be destroyed. That is, since the refresh interval according to the actual use state of the semiconductor memory device, that is, the refresh frequency is not set,
Refreshing becomes excessively frequent, and the semiconductor memory device itself is destroyed. Furthermore, when the continuous application time of the power supply voltage to the semiconductor storage device is not permanent, such as in the case of automobile use, and is generally assumed to be several hours, at least within the continuous application time of the power supply voltage. 1
Times, the refresh must be performed. As a result, the number of refreshes is further increased, and the possibility of destruction of the semiconductor memory device is further increased. As a second problem, there is an influence on the read operation of the CPU 101.
In this conventional example, all bits are refreshed. Generally, however, the data write time of the nonvolatile memory transistor is long, and it takes several minutes for all bits. During the refresh, the CPU 101 cannot read data and perform an operation. For this reason, a serious adverse effect of stopping the original operation of the CPU 101 for several minutes occurs.
Third, data destruction cannot be completely prevented. That is, when a temperature stress or a voltage stress more severe than originally expected is applied to the semiconductor memory device, or when a bit whose data retention characteristic is inferior to other bits due to a process defect or the like is generated, the refresh operation is not performed. Data corruption can occur before the The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a highly reliable semiconductor memory device S free from erroneous output of stored data and destruction of the semiconductor memory device itself due to bit destruction. It is intended to be.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】 前記目的を達成するた
め請求項1記載の半導体記憶装置では、周囲を絶縁膜で
囲まれたフローティングゲートを持つ不揮発性メモリト
ランジスタを有し、前記フローティングゲート内の電子
電荷の多少によって起きる高しきい値電圧状態と低しき
い値電圧状態とによって前記不揮発性メモリトランジス
タがデータを記憶し、かつ前記不揮発性メモリトランジ
スタに前記データを書き込むデータ書き込み手段と、前
記データを外部に読み出すデータ読み出し手段と、前記
データ書き込み手段及びデータ読み出し手段を制御する
制御手段とを有する半導体記憶装において、前記データ
読み出し手段は、前記不揮発性メモリトランジスタの前
記高しきい値電圧が第1の所定の電圧より低い場合は第
1の異常と判定する第1の手段を有し、前記制御手段
は、前記第1の異常を検知された前記不揮発性メモリト
ランジスタに対応するアドレスとビットを、第2の不揮
発性メモリトランジスタによる第2の記憶装置に記憶さ
せる第2の手段と、記憶データを読み出すように要求さ
れた前記不揮発性メモリトランジスタのアドレスが前記
第2の記憶装置に記憶されている前記アドレスと同じ場
合に、前記ビットに対応する前記データ読み出し手段
に、第1の信号を送る第3の手段を有するとともに、前
記データ読み出し手段は、前記第1の信号を受けた場合
に、前記不揮発性メモリトランジスタの記憶データを読
み出さずに、前記高しきい値電圧に相当するデータを外
部へ読み出す第4の手段を有する構成とした。請求項2
記載の半導体記憶装置では、請求項1記載の半導体記憶
装置において、前記データ読み出し手段は、前記第1の
手段に加えて前記不揮発性メモリトランジスタの前記低
しきい値電圧が前記第1の所定電圧より小さい値の第2
の所定の電圧より高い場合に第2の異常を判定する第5
の手段を有し、かつ、前記制御手段は前記第2の手段に
加えて前記第2の異常を検知された前記不揮発性メモリ
トランジスタのアドレスとビット、及び前記第1の異常
と前記第2の異常のいずれが生じたか、を前記第2の記
憶装置に記憶させる第6の手段と、記憶データを読み出
すように要求された前記不揮発性メモリトランジスタの
アドレスが前記第2の記憶装置に記憶されている前記ア
ドレスと一致する場合において、前記第2の記憶装置に
前記第1の異常発生が記憶されているならば、前記ビッ
トに対応する前記データ読み出し手段に前記第1の信号
を送り、また、前記第2の記憶装置に前記第2の異常発
生が記憶されているならば、前記ビットに対応する前記
データ読み出し手段に第2の信号を送る第7の手段を有
し、前記データ読み出し手段は、更に前記第2の信号を
受けた場合に、前記不揮発性メモリトランジスタの記憶
データを読み出さずに、前記低しきい値電圧に相当する
データを前記論理回路で作成して、外部へ読み出す動作
も行う第8の手段を有する構成とした。請求項3記載の
半導体記憶装置では、請求項1記載の半導体記憶装置に
おいて、前記記憶装置の記憶データを利用するマイクロ
コンピュータ等に内蔵されている、不揮発性メモリトラ
ンジスタによる半導体記憶装置の一部で、前記第2の記
憶装置を構成して、前記第2及び第3の手段の機能を為
す構成とした。請求項4記載の半導体記憶装置では、請
求項2記載の半導体記憶装置において、前記記憶装置の
記憶データを利用するマイクロコンピュータ等に内蔵さ
れている、不揮発性メモリトランジスタによる半導体記
憶装置の一部で、前記第2の記憶装置を構成して、前記
第6及び第7の手段の機能を為す構成とした。請求項5
記載の半導体記憶装置では、請求項3記載の半導体記憶
装置において、前記記憶装置に電源電圧が印加されてい
る間は、前記記憶装置に内蔵されているSRAMないし
は論理回路に、前記第2の記憶装置の記憶データを移す
とともに、当該記憶データを用いて、前記第3の手段の
機能を行なう構成とした。請求項6記載の半導体記憶装
置では、請求項4記載の半導体記憶装置において、前記
記憶装置に電源電圧が印加されている間は、前記記憶装
置に内蔵されているSRAMないしは論理回路に、前記
第2の記憶装置の記憶データを移すとともに、当前記記
憶データを用いて、前記第7の手段の機能を為す構成と
した。
According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device having a nonvolatile memory transistor having a floating gate surrounded by an insulating film. Data writing means for storing data in the nonvolatile memory transistor according to a high threshold voltage state and a low threshold voltage state caused by the amount of electronic charge, and for writing the data in the nonvolatile memory transistor; Data reading means for reading data to the outside, and control means for controlling the data writing means and the data reading means, wherein the data reading means is configured so that the high threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is equal to If the voltage is lower than the first predetermined voltage, the first abnormality is determined. A first means, wherein the control means stores an address and a bit corresponding to the nonvolatile memory transistor in which the first abnormality is detected in a second storage device using a second nonvolatile memory transistor Second means for performing the data reading corresponding to the bit when an address of the nonvolatile memory transistor requested to read stored data is the same as the address stored in the second storage device Means for transmitting a first signal, and the data reading means, when receiving the first signal, does not read data stored in the non-volatile memory transistor; A configuration including fourth means for reading data corresponding to the threshold voltage to the outside is adopted. Claim 2
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said data read means is configured to set said low threshold voltage of said nonvolatile memory transistor to said first predetermined voltage in addition to said first means. The second of the smaller values
The fifth abnormality is determined when the voltage is higher than the predetermined voltage.
Means, and the control means includes, in addition to the second means, an address and a bit of the nonvolatile memory transistor in which the second abnormality is detected, and the first abnormality and the second A sixth means for storing which of the abnormalities has occurred in the second storage device, and an address of the nonvolatile memory transistor requested to read storage data is stored in the second storage device. In the case where the address coincides with the address, if the first abnormality occurrence is stored in the second storage device, the first signal is sent to the data reading means corresponding to the bit, If the second storage device stores the second abnormality occurrence, a seventh means for sending a second signal to the data reading means corresponding to the bit is provided. The output means further generates data corresponding to the low threshold voltage in the logic circuit without reading out the storage data of the nonvolatile memory transistor when receiving the second signal, and The configuration includes an eighth unit that also performs a reading operation. According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the first aspect, the semiconductor memory device is a part of a semiconductor memory device including a nonvolatile memory transistor which is built in a microcomputer or the like that uses data stored in the memory device. The second storage device is configured to perform the functions of the second and third means. According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the second aspect, the semiconductor memory device is a part of a semiconductor memory device using a nonvolatile memory transistor, which is built in a microcomputer or the like that uses data stored in the memory device. The second storage device is configured to perform the functions of the sixth and seventh means. Claim 5
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the second memory is stored in an SRAM or a logic circuit built in the memory device while a power supply voltage is applied to the memory device. The storage data of the device is transferred, and the function of the third means is performed using the storage data. According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the fourth aspect, while the power supply voltage is applied to the storage device, the SRAM or the logic circuit built in the storage device stores the second data in the SRAM or the logic circuit. The configuration is such that the storage data of the second storage device is transferred and the function of the seventh means is performed using the storage data.

【0005】請求項7記載の半導体記憶装置において
は、請求項1乃至6記載の半導体記憶装置において、前
記不揮発性メモリトランジスタが、フラッシュメモリ
ー、EEPROM、またはEPROMのいずれかである
構成とした。請求項8記載の半導体記憶装置において
は、請求項1乃至7記載の半導体記憶装置において、前
記データ読み出し手段が、前記不揮発性メモリトランジ
スタのオン抵抗が前記第3の所定の値より大きいことを
検知して、前記第1の手段の機能を為す構成とした。請
求項9記載の半導体記憶装置においては、請求項2乃至
7記載の半導体記憶装置において、前記データ読み出し
手段が、前記不揮発性メモリトランジスタのオン抵抗が
前記第3の所定の値より大きい第4の値より大きいこと
を検知して、前記第5の手段の機能を為す構成とした。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor memory device of the first to sixth aspects, the nonvolatile memory transistor is any one of a flash memory, an EEPROM, and an EPROM. In the semiconductor memory device according to claim 8, in the semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 7, the data read unit detects that an on-resistance of the nonvolatile memory transistor is larger than the third predetermined value. Thus, the configuration is made to perform the function of the first means. In the semiconductor memory device according to the ninth aspect, in the semiconductor memory device according to any one of the second to seventh aspects, the data reading unit may be configured to determine that the on-resistance of the nonvolatile memory transistor is higher than a fourth predetermined value. It is configured to perform the function of the fifth means by detecting that the value is larger than the value.

【0006】[0006]

【作用】 記憶データが劣化しているビットを検知し、
その後においてそのビットの記憶データを読み出さず
に、劣化検知の際に判定した、そのビットが本来有して
いるしきい値電圧に対応した出力データを、データ読み
出し手段が外部へ出力する構成としたため、第1にデー
タ劣化が生じたビットは読み出さないので、記憶データ
の誤出力がなく、信頼性が向上する。第2に、データ劣
化が生じているビットに頻繁にリフレッシュ等の書き込
みを行なわないので、ビット破壊による半導体記憶装置
自体の破壊を防止することができる。第3に、劣化ビッ
トのデータを読み出すのではないので、劣化していない
正常ビットの読み出し時間に対して、劣化ビットの読み
出し時間が長くなってしまい、その結果、当該データを
利用するマイクロコンピュータ等CPUの動作に悪影響
を与えるという問題がない。第4に、実際にデータ劣化
を検知するので半導体記憶装置に当初想定した以上の厳
しい温度ストレスや電圧ストレスが印加されても、記憶
データの誤出力を防ぐことができる。
[Operation] Detects a bit in which stored data is degraded,
After that, without reading out the stored data of the bit, the data readout means outputs the output data determined at the time of the deterioration detection and corresponding to the threshold voltage originally possessed by the bit to the outside. First, since the bit in which the data deterioration has occurred is not read, there is no erroneous output of the stored data, and the reliability is improved. Secondly, since writing such as refreshing is not frequently performed on bits in which data deterioration has occurred, destruction of the semiconductor storage device itself due to bit destruction can be prevented. Third, since the data of the deteriorated bit is not read, the read time of the deteriorated bit becomes longer than the read time of the normal bit which has not deteriorated. There is no problem of adversely affecting the operation of the CPU. Fourth, since data deterioration is actually detected, erroneous output of stored data can be prevented even when a severer temperature stress or voltage stress than originally assumed is applied to the semiconductor memory device.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】 以下、この発明を図面に基づい
て説明する。図1は実施の形態1の構成を示す図であ
る。まず構成を説明する。周囲を絶縁膜で囲まれたフロ
ーティングゲートを持ち、このフローティングゲート内
の電子電荷の多少によって起きる高しきい値電圧状態と
低しきい値状態とによって、データを記憶する不揮発性
メモリトランジスタを複数個有するとともに、このトラ
ンジスタをビットとするメモリマトリックス1を形成す
る。そして書き込み回路や高電圧発生回路、デコーダか
ら成るデータ書き込み手段2をメモリマトリックス1に
接続するとともに、センスアンプによる読み出し回路や
デコーダから成るデータ読み出し手段3もメモリマトリ
ックス1に接続する。ここでデータ書き込み手段2に含
まれるデコーダとデータ読み出し手段3に含まれるデコ
ーダの一部分もしくは大部分は互いに共用することが可
能である。さらにデータ書き込み手段2とデータ読み出
し手段3をともに、各々の動作を制御する制御回路4に
接続するとともに、第2の不揮発性メモリトランジスタ
による第2の記憶装置5をデータ書き込み手段2とデー
タ読み出し手段3、及び制御回路4に各々接続する。な
お、第2の記憶装置5へのデータの書き込み、及び読み
出しには、データ書き込み手段2やデータ読み出し手段
3に接続せずに、他の回路手段(図示せず)を用いても
良い。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the first embodiment. First, the configuration will be described. A plurality of nonvolatile memory transistors each having a floating gate surrounded by an insulating film and storing data according to a high threshold voltage state and a low threshold state caused by the amount of electronic charge in the floating gate. And a memory matrix 1 having the transistor as a bit is formed. A data writing means 2 comprising a writing circuit, a high voltage generating circuit and a decoder is connected to the memory matrix 1, and a data reading means 3 comprising a reading circuit using a sense amplifier and a decoder is also connected to the memory matrix 1. Here, a part or most of the decoder included in the data writing unit 2 and the decoder included in the data reading unit 3 can be shared with each other. Further, both the data writing means 2 and the data reading means 3 are connected to a control circuit 4 for controlling the respective operations, and the second storage device 5 using the second nonvolatile memory transistors is connected to the data writing means 2 and the data reading means. 3 and the control circuit 4 respectively. Note that other circuit means (not shown) may be used for writing and reading data to and from the second storage device 5 without connecting to the data writing means 2 and the data reading means 3.

【0008】次に作用を説明する。メモリマトリックス
1の各ビットに新規にデータを書き込むまたは消去する
機能、あるいは各ビットのデータを読み出す機能は、制
御回路4、データ書き込み手段2、データ読み出し手段
3により行なわれる。この部分は本発明に直接係る部分
ではないので、詳細な説明は省略する。ここで不揮発性
メモリトランジスタのデータの状態としきい値電圧分布
の関係は、従来例の項で示した図10の関係と同じとす
る。即ち、不揮発性メモリトランジスタ内のフローティ
ングゲートに電子が注入されて、しきい値電圧が高くな
っている状態を書き込み状態、フローティングゲートか
ら電子が抜かれて、しきい値電圧が低くなっている状態
を消去状態とする。そして、この高しきい値電圧状態を
データ0、低しきい値電圧状態をデータ1とする。
Next, the operation will be described. The function of newly writing or erasing data in each bit of the memory matrix 1 or the function of reading data of each bit is performed by the control circuit 4, the data writing means 2, and the data reading means 3. Since this portion is not a portion directly related to the present invention, a detailed description is omitted. Here, it is assumed that the relationship between the data state of the nonvolatile memory transistor and the threshold voltage distribution is the same as the relationship in FIG. 10 shown in the section of the conventional example. That is, a state in which electrons are injected into the floating gate in the nonvolatile memory transistor to increase the threshold voltage is referred to as a write state, and a state in which electrons are removed from the floating gate and the threshold voltage is lowered is referred to as a state. Set to the erased state. The high threshold voltage state is defined as data 0, and the low threshold voltage state is defined as data 1.

【0009】本実施の形態の効果を、まず不揮発性メモ
リトランジスタがフラッシュメモリーの場合について説
明する。従来例の項で述べたように、フラッシュメモリ
ーにおいては、高温環境下でのリテンション特性の悪化
や、ディスターブ、ソフトライト等によって、フラッシ
ュメモリーに記憶されているデータが破壊されやすくな
る。即ち、フローティングゲートに注入されている電子
が周囲へ逃げてしまい、高しきい値電圧状態であったフ
ラッシュメモリーのしきい値電圧が低下する。またはフ
ローティングゲートに電子が注入されてしまい、低しき
い値電圧状態であったフラッシュメモリーのしきい値電
圧が高くなってしまう。ここで、データ劣化の原因とな
る、高温環境下でのリテンション特性の悪化、ディスタ
ーブ、ソフトライトのうちデータ保持に関して最も問題
になるのは、高温環境下でのリテンション特性の悪化で
あることが、一般に知られている。特に自動車用途のよ
うに、最高使用環境温度が80〜150℃に達する場合
は顕著な問題となる。そしてリテンションにて問題にな
るのは、消去状態よりも書き込み状態の不揮発性メモリ
トランジスタである。その理由を図2をもとに説明す
る。半導体記憶装置に電源電圧が印加されていない状態
では、P型基板16とコントロールゲート14はともに
GND電位になる。消去状態の不揮発性メモリトランジ
スタでは、フローティングゲート15に電子は注入され
ていないので余剰電荷はない。よってフローティングゲ
ート15からP型基板16またはコントロールゲート1
4への電界はないので、フローティングゲート15の電
荷の増減は生じにくい。一方、書き込み状態の不揮発性
メモリトランジスタでは、フローティングゲート15に
余剰電荷20があるために、P型基板16及びコントロ
ールゲート14への電界21が生じる。このためフロー
ティングゲート15内の電子が流出する可能性がある。
本実施の形態は、この点に着目し、特に書き込み状態の
ビットにおける記憶データの誤出力を防止する。
First, the effect of the present embodiment will be described for the case where the nonvolatile memory transistor is a flash memory. As described in the section of the conventional example, in the flash memory, data stored in the flash memory is easily destroyed due to deterioration of retention characteristics in a high temperature environment, disturb, soft write, and the like. That is, the electrons injected into the floating gate escape to the surroundings, and the threshold voltage of the flash memory which has been in the high threshold voltage state decreases. Alternatively, electrons are injected into the floating gate, and the threshold voltage of the flash memory in the low threshold voltage state increases. Here, the cause of data deterioration, deterioration of retention characteristics in a high-temperature environment, disturb, the most problematic in data retention among soft write, the deterioration of the retention characteristics in a high-temperature environment, Generally known. In particular, when the maximum use environment temperature reaches 80 to 150 ° C. as in the case of an automobile, a significant problem occurs. What matters in retention is a nonvolatile memory transistor in a written state rather than an erased state. The reason will be described with reference to FIG. When no power supply voltage is applied to the semiconductor memory device, both the P-type substrate 16 and the control gate 14 have the GND potential. In the nonvolatile memory transistor in the erased state, no electrons are injected into the floating gate 15, so that there is no excess charge. Therefore, from the floating gate 15 to the P-type substrate 16 or the control gate 1
Since there is no electric field to 4, the charge of the floating gate 15 does not easily increase or decrease. On the other hand, in the non-volatile memory transistor in the written state, an electric field 21 to the P-type substrate 16 and the control gate 14 is generated due to the surplus charge 20 in the floating gate 15. Therefore, electrons in the floating gate 15 may flow out.
The present embodiment focuses on this point, and particularly prevents erroneous output of stored data in a bit in a write state.

【0010】本実施の形態は、データ劣化を検知する第
1の機能と、データ劣化している不揮発性メモリトラン
ジスタのアドレスとビットの番号を第2の記憶装置に記
憶させる第2の機能と、そして前述のアドレスに対応す
る記憶データを読み出すように要求された際に、前述の
ビットに対応するデータ読み出し手段にデータ異常を通
知する第3の機能と、さらにデータ異常の際には、書き
込み状態に相当するデータを論理回路で作成して出力す
る第4の機能とから成る。この結果、データの誤出力が
無く、信頼性が向上する。そして過剰なリフレッシュに
よって生じる不揮発性メモリトランジスタ自体の破壊も
防止し、また読み出し時間の遅延もほとんど無い。さら
に半導体記憶装置の集積度もほとんど損わない。
This embodiment has a first function of detecting data deterioration, a second function of storing the address and bit number of a non-volatile memory transistor having data deterioration in a second storage device, A third function of notifying the data reading means corresponding to the above-mentioned bits of the data abnormality when a request is made to read the storage data corresponding to the above-mentioned address; And a fourth function of creating and outputting data corresponding to the above by a logic circuit. As a result, there is no erroneous data output, and the reliability is improved. In addition, the non-volatile memory transistor itself caused by excessive refresh is prevented from being destroyed, and there is almost no delay in the read time. Further, the degree of integration of the semiconductor memory device is hardly impaired.

【0011】まず書き込み状態のビットにおいて、デー
タ劣化が生じている第1の異常を検知する第1の機能を
実現するために例えば以下の方法を用いる。データ読み
出し手段3の内部に、不揮発性メモリトランジスタのタ
ーンオンの程度が所定の値と同等か、または所定の値以
下かを区別して検出できるセンスアンプ30を設ける。
このセンスアンプ30の一例を図3に示すとともに、動
作原理を説明する。ビット線36に接続される不揮発性
メモリトランジスタ(図示せず)のオン、オフによって
PchTr31の動作点が変化する。このためインバー
タ32の入力電圧が変化することによって、同インバー
タ32の出力電圧が変化して、不揮発性メモリトランジ
スタの記憶データを読み出す。例えば不揮発性メモリト
ランジスタがオンならば、PchTr31において電圧
降下が生じてインバータ32の入力がLowになる。よ
ってインバータ32の出力33はHighレベルにな
る。同センスアンプにおいて、インバータ32の入力に
並列にコンパレータ34の反転入力を接続する。そして
コンパレータ34の非反転入力には基準電圧VREFを
接続する。VREFの値はVcc電圧以下でインバータ
32の論理しきい値電圧以上に設定する。そして不揮発
性メモリトランジスタのワード線に、不揮発性メモリト
ランジスタの高しきい値電圧と同じか、やや低い電圧を
印加する。不揮発性メモリトランジスタにデータが書き
込まれていない、即ち低しきい値電圧状態ならば前述し
たように出力33はHighレベルになる。一方、不揮
発性メモリトランジスタにデータが書き込まれており、
かつデータ劣化が生じていない場合は、出力33と、コ
ンパレータ34の出力35はLowレベルになる。とこ
ろが不揮発性メモリトランジスタにデータが書き込まれ
ているが、データ劣化が生じている場合は、不揮発性メ
モリトランジスタのしきい値電圧は高しきい値電圧状態
の値よりやや低下している。このため不揮発性メモリト
ランジスタは弱くオンする(オン抵抗が大きい)ので、
PchTr31のドレイン電圧が、インバータ32の論
理しきい値電圧以上でVREF以下になる。よって出力
33はLowレベルでありながら、出力35はHigh
レベルになる。以上より、データ劣化が生じている不揮
発性メモリトランジスタによるビットを検出できる。
First, for example, the following method is used to realize a first function of detecting a first abnormality in which data deterioration has occurred in a bit in a write state. Inside the data reading means 3, there is provided a sense amplifier 30 capable of detecting whether the degree of turn-on of the nonvolatile memory transistor is equal to or less than a predetermined value.
An example of the sense amplifier 30 is shown in FIG. 3, and the operation principle will be described. The operating point of the PchTr 31 changes depending on whether a nonvolatile memory transistor (not shown) connected to the bit line 36 is on or off. Therefore, when the input voltage of the inverter 32 changes, the output voltage of the inverter 32 changes, and the data stored in the nonvolatile memory transistor is read. For example, if the nonvolatile memory transistor is turned on, a voltage drop occurs in the PchTr 31 and the input of the inverter 32 becomes Low. Therefore, the output 33 of the inverter 32 becomes High level. In the sense amplifier, the inverting input of the comparator 34 is connected in parallel with the input of the inverter 32. The reference voltage VREF is connected to the non-inverting input of the comparator 34. The value of VREF is set equal to or lower than the Vcc voltage and equal to or higher than the logical threshold voltage of the inverter 32. Then, a voltage equal to or slightly lower than the high threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is applied to the word line of the nonvolatile memory transistor. If no data is written to the nonvolatile memory transistor, that is, if the state is a low threshold voltage state, the output 33 goes to the high level as described above. On the other hand, data is written to the nonvolatile memory transistor,
In addition, when no data deterioration occurs, the output 33 and the output 35 of the comparator 34 are at the low level. However, when data is written in the non-volatile memory transistor, but the data is deteriorated, the threshold voltage of the non-volatile memory transistor is slightly lower than the value in the high threshold voltage state. As a result, the nonvolatile memory transistor is weakly turned on (has a large on-resistance).
The drain voltage of the PchTr 31 becomes higher than the logic threshold voltage of the inverter 32 and lower than VREF. Therefore, while the output 33 is at the low level, the output 35 is at the high level.
Become a level. As described above, it is possible to detect a bit due to the non-volatile memory transistor in which data deterioration has occurred.

【0012】次に、前述の第2の機能を、以下に述べる
方法にて実現する。制御回路4がデータ読み出し手段3
内部のセンスアンプ30によって検出された、前述のデ
ータ劣化を生じている不揮発性メモリトランジスタに対
応するアドレスとビットの番号を、データ書き込み手段
2によって第2の記憶装置5に記憶させる。
Next, the above-mentioned second function is realized by a method described below. The control circuit 4 controls the data reading means 3
The address and bit number corresponding to the above-described nonvolatile memory transistor having data deterioration detected by the internal sense amplifier 30 are stored in the second storage device 5 by the data writing means 2.

【0013】前述の第3の機能は、以下の方法で実現す
る。制御回路4が、記憶データを読み出すように要求さ
れた不揮発性メモリトランジスタのアドレスが第2の記
憶装置5に記憶されているアドレスと一致する場合は、
第2の記憶装置5にアドレスとともに記憶されているビ
ットの番号に対応するデータ読み出し手段に第1の信号
として、データ0を送る。
The above-mentioned third function is realized by the following method. If the control circuit 4 determines that the address of the nonvolatile memory transistor requested to read the stored data matches the address stored in the second storage device 5,
Data 0 is sent as a first signal to data reading means corresponding to the bit number stored in the second storage device 5 together with the address.

【0014】そして、前述の第4の機能を、以下に述べ
る方法にて実現する。各ビット毎のデータ読み出し手段
3内部に、図4に示す論理回路50を接続する。図4を
もとに論理回路50の構成を説明する。論理回路50は
2入力NAND51とインバータ54の直列接続による
AND回路から成る。そして2入力NAND51の一方
の入力52がセンスアンプ30の出力に接続されるとと
もに、他方の入力53が制御回路4に接続される。そし
て2入力NAND51の出力とインバータ54の入力を
接続するとともに、インバータ54の出力を、論理回路
50の出力55とする。なお論理回路50は、各ビット
毎のセンスアンプ30内に夫々形成する。そして前記第
3の機能で述べた、第1の信号としてのデータ0が送ら
れたビットに対応する論理回路50には、入力53にデ
ータ0が入力される。一方、他の正常ビットに対応する
論理回路50の入力53には、制御回路4から1を入力
する。すると図5に示した論理回路50の真理値表のよ
うに、入力53に1が入力されている場合は、出力55
には入力52の信号がそのまま現れる。一方、入力53
に0が入力されている場合は、出力55には入力52の
信号に関わらず0が出力される。よってデータ劣化を生
じているビットのデータはそのまま読み出さずに、書き
込み状態に相当するデータを論理回路50にて作成して
出力できる。
The above-described fourth function is realized by a method described below. The logic circuit 50 shown in FIG. 4 is connected inside the data reading means 3 for each bit. The configuration of the logic circuit 50 will be described with reference to FIG. The logic circuit 50 includes an AND circuit formed by connecting a two-input NAND 51 and an inverter 54 in series. One input 52 of the two-input NAND 51 is connected to the output of the sense amplifier 30, and the other input 53 is connected to the control circuit 4. The output of the two-input NAND 51 is connected to the input of the inverter 54, and the output of the inverter 54 is used as the output 55 of the logic circuit 50. The logic circuit 50 is formed in each sense amplifier 30 for each bit. Then, the data 53 is input to the input 53 to the logic circuit 50 corresponding to the bit to which the data 0 as the first signal has been sent as described in the third function. On the other hand, 1 is input from the control circuit 4 to the input 53 of the logic circuit 50 corresponding to another normal bit. Then, as shown in the truth table of the logic circuit 50 shown in FIG.
, The signal of the input 52 appears as it is. On the other hand, input 53
Is input to the output 55 irrespective of the signal of the input 52. Therefore, the data corresponding to the write state can be created and output by the logic circuit 50 without reading the data of the bit that has caused the data deterioration as it is.

【0015】以上述べた本実施の形態によって、以下に
示す効果が生じる。第1に、データ劣化が生じたビット
のデータは読み出さないので、データの誤出力が生じ
ず、半導体記憶装置の信頼性が向上する。第2に、デー
タ劣化が生じているビットに頻繁にリフレッシュ等の書
き込みを行なわないので、リフレッシュによるビット破
壊が生じない。さらに、例えビット破壊が生じても、当
該ビットは用いないので、半導体記憶装置全体の機能に
支障は無い。第3に、データ劣化が生じているビットの
読み出し時間が、データ劣化が生じていない正常ビット
の読み出し時間よりも遅くなってしまい、当該記憶装置
のデータを利用するマイクロコンピュータ等CPUの動
作に悪影響を与えることが無い。即ち、正常ビットのデ
ータを読み出す際は、アドレスが指定され、デコーダの
動作後にワード線の充電、そしてセンスアンプによるデ
ータの確定した後に、論理回路50を経て、データが出
力される。一方、劣化ビットに対応するデータの読み出
しは、ワード線の充電やセンスアンプの動作は必要無
く、第2の不揮発性メモリトランジスタ5の記憶データ
により制御回路4が、論理回路50へ第1の信号として
0データを送って、論理回路50が動作するだけであ
る。一般的に読み出し時間の大部分を占めるのはワード
線の充電とセンスアンプの動作である。論理回路50は
単なるAND回路であり、その動作時間が読み出し時間
に占める割合は小さい。よってデータの読み出し時間が
増大してしまうことが無い。第4に、本実施の形態は実
際にデータ劣化を生じたビットに対して機能するので、
半導体記憶装置に当初想定した以上の厳しい温度ストレ
スや電圧ストレスが印加されても、記憶データの誤出力
を防ぐことができる。第5に、本実施の形態は第2の記
憶装置5に、劣化ビットのアドレスとビット番号のみを
記憶させるだけであるので、第2の記憶装置5の容量を
大きくする必要が無い。このため下記(1)〜(3)と
比較しても第2の記憶装置5により半導体記憶装置の集
積度が損われることが無い。 (1)メモリマトリックス1内部に予備の不揮発性メモ
リトランジスタによる予備のメモリマトリックスを形成
し、かつデータ劣化を生じている不揮発性メモリトラン
ジスタが含まれるバイトのアドレスを、半導体記憶装置
内部の配線の切り換えにて他のバイトに割り当てるよう
な構成ではないので、予備の不揮発性メモリトランジス
タによるメモリマトリックス、及びこの予備の不揮発性
メモリトランジスタを選択するためのデコーダ等の回路
を形成することによって、半導体記憶装置の集積度を損
うことが無い。 (2)当該記憶装置のデータをマイクロコンピュータ等
のCPUが、データ劣化している不揮発性メモリトラン
ジスタが含まれるメモリブロックもしくはセクタを用い
ずに、予備のメモリブロックもしくはセクタを用いるよ
うな構成ではないので、前記(1)同様半導体記憶装置
の集積度が損われない。 (3)またECC回路のような、全てのビットに対応し
てパリティービット用の誤り訂正用ビットを設けるとと
もに、本来のビットとパリティービットに多数の論理回
路から成る誤り訂正回路を接続する構成と比較しても、
各ビットの読み出し時間が大幅に遅れることもなく、半
導体記憶装置の集積度が著しく損われることはない。 なお、以上の説明では論理回路50の構成をAND回路
として説明してきたが、同様な作用をする回路であれ
ば、今まで述べてきた効果は全て生じる。
According to the above-described embodiment, the following effects are produced. First, since the data of the bit in which the data deterioration has occurred is not read out, no erroneous data output occurs, and the reliability of the semiconductor memory device is improved. Secondly, since writing such as refreshing is not frequently performed on bits having data degradation, bit destruction due to refreshing does not occur. Furthermore, even if a bit is destroyed, the bit is not used, so that the function of the entire semiconductor memory device is not affected. Third, the read time of a bit in which data degradation has occurred is later than the read time of a normal bit in which no data degradation has occurred, which adversely affects the operation of a CPU such as a microcomputer using data in the storage device. Is not given. That is, when reading data of normal bits, an address is specified, and after the operation of the decoder, the word line is charged, and the data is determined by the sense amplifier, the data is output via the logic circuit 50. On the other hand, the reading of the data corresponding to the deteriorated bit does not require the charging of the word line or the operation of the sense amplifier, and the control circuit 4 sends the first signal to the logic circuit 50 based on the data stored in the second nonvolatile memory transistor 5. , And the logic circuit 50 only operates. Generally, charging of a word line and operation of a sense amplifier occupy most of the reading time. The logic circuit 50 is a simple AND circuit, and its operation time occupies a small proportion in the read time. Therefore, the data read time does not increase. Fourth, since the present embodiment operates on bits that actually have data degradation,
Even if a severer temperature stress or voltage stress than originally assumed is applied to the semiconductor memory device, erroneous output of stored data can be prevented. Fifth, in the present embodiment, since only the address and bit number of the deteriorated bit are stored in the second storage device 5, it is not necessary to increase the capacity of the second storage device 5. Therefore, the second storage device 5 does not impair the degree of integration of the semiconductor storage device even when compared with the following (1) to (3). (1) A spare memory matrix composed of spare nonvolatile memory transistors is formed inside the memory matrix 1, and the address of a byte including the nonvolatile memory transistor causing data deterioration is switched to the wiring inside the semiconductor memory device. Is not allocated to other bytes in the semiconductor memory device by forming a memory matrix using spare nonvolatile memory transistors and a circuit such as a decoder for selecting the spare nonvolatile memory transistor. Does not impair the degree of integration. (2) There is no configuration in which the CPU of a microcomputer or the like uses the spare memory block or sector without using the memory block or sector including the non-volatile memory transistor whose data has been deteriorated. Therefore, similarly to the above (1), the degree of integration of the semiconductor memory device is not impaired. (3) A configuration in which error correction bits for parity bits are provided corresponding to all bits, such as an ECC circuit, and an error correction circuit including a large number of logic circuits is connected to the original bits and the parity bits. By comparison,
The reading time of each bit is not significantly delayed, and the degree of integration of the semiconductor memory device is not significantly impaired. In the above description, the configuration of the logic circuit 50 has been described as an AND circuit. However, as long as the circuit operates in a similar manner, all the effects described so far occur.

【0016】次に、実施の形態2を説明する。まず構成
を図6に示すとともに、説明する。第2の記憶装置62
を、メモリマトリックス1、データ書き込み手段2、デ
ータ読み出し手段3、及び制御回路4にて構成される半
導体記憶装置60内部に設けずに、半導体記憶装置60
の記憶データを利用するマイクロコンピュータ等(以
下、単にマイコンと記す)61内部の不揮発性メモリト
ランジスタによる記憶装置の一部を流用して形成する。
その他の構成は実施の形態1と同じである。
Next, a second embodiment will be described. First, the configuration will be described with reference to FIG. Second storage device 62
Is not provided inside the semiconductor memory device 60 including the memory matrix 1, the data writing means 2, the data reading means 3, and the control circuit 4, and the semiconductor memory device 60
A part of a storage device using a nonvolatile memory transistor in a microcomputer or the like (hereinafter simply referred to as a microcomputer) 61 utilizing the stored data of the above is formed.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0017】次に作用を説明する。本実施の形態は、実
施の形態1の項で述べた第1〜第5の効果が全て成立す
る。さらに、 (1)半導体記憶装置60内部の不揮発性メモリトラン
ジスタにおいて、データの書き込みには10から20V
程度の高電圧を印加しながら、ある程度の電流を流す必
要がある等の理由で実使用状態でのデータの書き込みが
困難な構造の場合、例えばEPROMであっても、前記
第1〜第5の効果によって、データ劣化による半導体記
憶装置の故障を防ぐことができる。 (2)図7に示す第2の構成のように、半導体記憶装置
60内部にSRAM等読み出し時間の短い第3の記憶装
置63を形成する。そして半導体記憶装置60の動作中
は第2の記憶装置62の記憶データを第3の記憶装置6
3にコピーして、第3の記憶装置63の記憶データを用
いて前記第3の機能を為すことにより、第3の機能を行
なうための所要時間がより一層短くなる。このため半導
体記憶装置の記憶データの読み出し時間に与える影響が
ますます小さくなる。 ここで第3の記憶装置63は、必ずしもSRAMである
必要はなく、データラッチ機能を持つ論理回路でも良
い。なお(2)で述べた効果は、不揮発性メモリトラン
ジスタが前記(1)で述べたEPROMのような場合で
も等しく生じる。
Next, the operation will be described. In the present embodiment, all of the first to fifth effects described in the section of the first embodiment are satisfied. (1) In the nonvolatile memory transistor inside the semiconductor memory device 60, 10 to 20 V
In a structure in which it is difficult to write data in an actual use state because a certain amount of current needs to flow while applying a high voltage of about The effect can prevent a failure of the semiconductor storage device due to data deterioration. (2) As in the second configuration shown in FIG. 7, a third storage device 63 such as an SRAM having a short read time is formed in the semiconductor storage device 60. During the operation of the semiconductor storage device 60, the data stored in the second storage device 62 is transferred to the third storage device 6.
3 and performing the third function using the data stored in the third storage device 63, the time required for performing the third function is further reduced. Therefore, the influence on the read time of the stored data of the semiconductor memory device is further reduced. Here, the third storage device 63 does not necessarily need to be an SRAM, and may be a logic circuit having a data latch function. The effect described in (2) is equally obtained even when the nonvolatile memory transistor is the same as the EPROM described in (1).

【0018】図8に実施の形態3の構成を示す。まず図
8に基づき、構成を説明する。実施の形態1の構成にお
いて、制御回路4の代わりに制御回路70を、及びデー
タ読み出し手段3の代わりにデータ読み出し手段71を
接続する。その他の構成は実施の形態1と同じである。
そして、データ読み出し手段71が、実施の形態1の第
1の機能の動作とともに、不揮発性メモリトランジスタ
の低しきい値電圧が第2の所定の値より高い第2の異常
を検知する動作を行なう第5の機能を有する。
FIG. 8 shows the configuration of the third embodiment. First, the configuration will be described with reference to FIG. In the configuration of the first embodiment, a control circuit 70 is connected instead of the control circuit 4, and a data reading unit 71 is connected instead of the data reading unit 3. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
Then, the data reading means 71 performs an operation of detecting a second abnormality in which the low threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is higher than a second predetermined value, together with the operation of the first function of the first embodiment. It has a fifth function.

【0019】ここでデータ読み出し手段71は、データ
読み出し手段3において、センスアンプ30を構成する
コンパレータ34の非反転入力に2種類の基準電圧VR
EF1、VREF2を印加できる点がデータ読み出し手
段3と異なる。そしてVREF1の値は実施の形態1の
項で述べたVREFと同じにし、VREF2の値はイン
バータ32の論理しきい値電圧以下にする。よってVR
EF1>VREF2になる。このデータ読み出し手段7
1は、実施の形態1と同様に、第1の機能の動作を為
す。さらに消去状態のビットにおいて、データ劣化が生
じている第2の異常を検知する第5の機能を以下のよう
にして実現する。不揮発性メモリトランジスタのワード
線に、不揮発性メモリトランジスタの低しきい値電圧よ
り大きい電圧、例えばVcc電圧を印加する。不揮発性
メモリトランジスタにデータが書き込まれているなら
ば、出力33はLowレベルになる。一方不揮発性メモ
リトランジスタが消去状態であり、かつデータ劣化が生
じていないならば、出力33と出力35はともにHig
hレベルになる。ところが、不揮発性メモリトランジス
タが消去状態であるが、データ劣化が生じている場合、
即ち不揮発性メモリトランジスタのしきい値電圧が低し
きい値電圧状態の値である第2の所定の値より上昇して
いる場合は、不揮発性メモリトランジスタのオンの程度
が弱くなる。よって、出力33はHighレベルであり
ながら、出力35はLowレベルになる。このため第2
の異常を検知して、第5の機能を為すことができる。
Here, the data reading means 71 includes two kinds of reference voltages VR applied to the non-inverting input of the comparator 34 constituting the sense amplifier 30 in the data reading means 3.
The difference from the data reading means 3 is that EF1 and VREF2 can be applied. The value of VREF1 is the same as VREF described in the first embodiment, and the value of VREF2 is equal to or lower than the logical threshold voltage of inverter 32. Therefore VR
EF1> VREF2. This data reading means 7
1 performs the operation of the first function as in the first embodiment. Further, a fifth function of detecting a second abnormality in which data is degraded in an erased bit is realized as follows. A voltage higher than the low threshold voltage of the nonvolatile memory transistor, for example, a Vcc voltage is applied to the word line of the nonvolatile memory transistor. If data has been written to the nonvolatile memory transistor, the output 33 goes low. On the other hand, if the nonvolatile memory transistor is in the erased state and no data deterioration has occurred, both the output 33 and the output 35 are High.
h level. However, when the non-volatile memory transistor is in the erased state and data deterioration has occurred,
That is, when the threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is higher than the second predetermined value which is the value in the low threshold voltage state, the degree of ON of the nonvolatile memory transistor is weakened. Therefore, while the output 33 is at the high level, the output 35 is at the low level. For this reason the second
And the fifth function can be performed.

【0020】次に、制御回路70が実施の形態1の第2
の機能の動作とともに、第2の異常を検知された不揮発
性メモリトランジスタのアドレスとビット、及び前記第
1の異常と第2の異常のいずれが生じたかを第2の記憶
装置5に記憶させる第6の機能を有する。
Next, the control circuit 70 operates according to the second embodiment of the first embodiment.
Along with the operation of the function, the second memory device 5 stores the address and bit of the nonvolatile memory transistor in which the second abnormality has been detected, and whether the first abnormality or the second abnormality has occurred in the second storage device 5. 6 functions.

【0021】さらに、この制御回路70は、記憶データ
を読み出すように要求された不揮発性メモリトランジス
タのアドレスが、第2の記憶装置5に記憶されているア
ドレスと一致する場合において、第2の記憶装置5に第
1の異常発生が記憶されているならば、当該ビットに対
応するデータ読み出し手段71に第1の信号を送り、ま
た第2の記憶装置5に第2の異常発生が記憶されている
ならば、当該ビットに対応するデータ読み出し手段71
に第2の信号を送る第7の機能も有する。
Further, when the address of the nonvolatile memory transistor requested to read the stored data matches the address stored in the second storage device 5, the control circuit 70 If the first abnormality occurrence is stored in the device 5, the first signal is sent to the data reading means 71 corresponding to the bit, and the second abnormality occurrence is stored in the second storage device 5. If so, the data reading means 71 corresponding to the bit
And has a seventh function of transmitting a second signal to the second controller.

【0022】そしてデータ読み出し手段71は、実施の
形態1の項で述べたデータ読み出し手段3内部の論理回
路50において、出力55をOR回路(図示せず)の一
端入力に接続し、このOR回路の他端入力を制御回路4
に接続するとともに、OR回路の出力をデータ読み出し
手段71の出力とする。これによって、データ読み出し
手段71は、実施の形態1の第4の動作とともに、第2
の信号を受けた場合に低しきい値電圧に相当するデータ
を前述の論理回路で作成して、外部へ読み出す第8の機
能も為す。即ち、第1の信号として0を、あるいは第2
の信号として1を、前述のOR回路の他端入力に印加す
る。するとOR回路の出力には、高しきい値電圧状態に
対応する0、あるいは低しきい値電圧状態に対応する1
が現れる。なお、データ異常が生じていない場合は、O
R回路の他端入力に0を印加すれば、記憶データがその
まま出力される。
The data reading means 71 connects the output 55 to one end of an OR circuit (not shown) in the logic circuit 50 inside the data reading means 3 described in the first embodiment, and Control circuit 4
And the output of the OR circuit is used as the output of the data reading means 71. Thereby, the data reading unit 71 performs the second operation together with the fourth operation of the first embodiment.
When the above signal is received, data corresponding to the low threshold voltage is created by the above-described logic circuit, and the eighth function of reading the data to the outside is also performed. That is, 0 as the first signal, or the second signal
Is applied to the other input of the above-mentioned OR circuit. Then, the output of the OR circuit has 0 corresponding to the high threshold voltage state, or 1 corresponding to the low threshold voltage state.
Appears. If no data abnormality has occurred, O
If 0 is applied to the other input of the R circuit, the stored data is output as it is.

【0023】次に作用を説明する。本実施の形態は、書
き込み状態の不揮発性メモリトランジスタのみならず、
消去状態の不揮発性メモリトランジスタにおいても、実
施の形態1の項で述べた作用と同様な作用が生じる。よ
って消去状態の不揮発性メモリトランジスタに対して
も、実施の形態1の項で示した第1〜第5の効果が全て
生じる。さらに実施の形態3についても、実施の形態1
に対する実施の形態2の場合のように、第2の記憶装置
5の代わりに第2の記憶装置62を用いる、あるいは、
さらに第3の記憶装置63を用いれば、実施の形態2の
項で述べた(1)、(3)と同様な効果が生じる。以上
述べてきた各実施の形態において、不揮発性メモリトラ
ンジスタはフラッシュメモリとしてきたが、EEPRO
MまたEPROMであっても同じ効果が生じる。また、
不揮発性メモリトランジスタの高しきい値電圧状態を書
き込み状態、低しきい値電圧状態を消去状態としてきた
が、逆であっても同様な効果が生じる。
Next, the operation will be described. In the present embodiment, not only the nonvolatile memory transistor in the written state,
The same operation as the operation described in the first embodiment also occurs in the nonvolatile memory transistor in the erased state. Therefore, all of the first to fifth effects described in the first embodiment also occur for the nonvolatile memory transistor in the erased state. Further, also in the third embodiment, the first embodiment
As in the second embodiment, a second storage device 62 is used instead of the second storage device 5, or
Further, by using the third storage device 63, the same effects as (1) and (3) described in the second embodiment can be obtained. In each of the embodiments described above, the nonvolatile memory transistor is a flash memory.
The same effect is obtained with M or EPROM. Also,
The high threshold voltage state and the low threshold voltage state of the nonvolatile memory transistor have been described as the write state and the erased state, respectively.

【0024】[0024]

【発明の効果】 以上説明してきたように、本発明の半
導体記憶装置によると、半導体記憶装置に当初想定した
以上の厳しい温度ストレスや電圧ストレスが印加されて
も、記憶データの誤出力がなく信頼性が向上する。ま
た、マイクロコンピュータ等CPUの動作に悪影響を及
ぼすことがなく、さらに、ビット破壊による半導体記憶
装置自体の破壊を防止することができる。
As described above, according to the semiconductor memory device of the present invention, even if a severer temperature stress or voltage stress than originally assumed is applied to the semiconductor memory device, there is no erroneous output of stored data and reliability can be improved. The performance is improved. Further, the operation of the CPU such as a microcomputer is not adversely affected, and further, the destruction of the semiconductor memory device itself due to the destruction of bits can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施の形態1の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment.

【図2】 メモリTrのデータ劣化原理を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a principle of data deterioration of a memory Tr.

【図3】 実施の形態1におけるセンスアンプの一例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a sense amplifier according to the first embodiment;

【図4】 実施の形態1における論理回路の一例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a logic circuit in Embodiment 1.

【図5】 実施の形態1における論理回路の動作原理を
示す図である。
FIG. 5 illustrates an operation principle of a logic circuit in Embodiment 1;

【図6】 実施の形態2の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a second embodiment.

【図7】 実施の形態2の第2の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a second configuration of the second embodiment.

【図8】 実施の形態3の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a third embodiment.

【図9】 従来例の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional example.

【図10】 メモリTrの動作状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation state of a memory Tr.

【図11】 平均故障率と温度の関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an average failure rate and temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリマトリックス 2 書き込み手段 3 読み出し手段 4 制御回路 5 第2の記憶装置 14 コントロールゲート 15 フローティングゲート 16 P型基板 20 余剰電荷 21 電界 30 センスアンプ 31 PchTr 32 インバータ 33 出力 34 コンパレータ 35 出力 36 ビット線 50 論理回路 51 2入力NAND 52 入力 53 入力 54 インバータ 55 出力 60 半導体記憶装置 61 マイクロコンピュータ 62 第2の記憶装置 63 第3の記憶装置 70 制御回路 71 読み出し手段 101 CPU 102 メモリマトリックス 103 タイヤ 104 書き込み回路 Reference Signs List 1 memory matrix 2 writing means 3 reading means 4 control circuit 5 second storage device 14 control gate 15 floating gate 16 P-type substrate 20 surplus charge 21 electric field 30 sense amplifier 31 PchTr 32 inverter 33 output 34 comparator 35 output 36 bit line 50 Logic circuit 51 2-input NAND 52 input 53 input 54 inverter 55 output 60 semiconductor storage device 61 microcomputer 62 second storage device 63 third storage device 70 control circuit 71 reading means 101 CPU 102 memory matrix 103 tire 104 writing circuit

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周囲を絶縁膜で囲まれたフローティング
ゲートを持つ不揮発性メモリトランジスタを有し、前記
フローティングゲート内の電子電荷の多少によって起き
る高しきい値電圧状態と低しきい値電圧状態とによって
前記不揮発性メモリトランジスタがデータを記憶し、か
つ前記不揮発性メモリトランジスタに前記データを書き
込むデータ書き込み手段と、前記データを外部に読み出
すデータ読み出し手段と、前記データ書き込み手段及び
データ読み出し手段を制御する制御手段とを有する半導
体記憶装置において、 前記データ読み出し手段は、前記不揮発性メモリトラン
ジスタの前記高しきい値電圧が第1の所定の電圧より低
い場合は第1の異常と判定する第1の手段を有し、 前記制御手段は、前記第1の異常を検知された前記不揮
発性メモリトランジスタに対応するアドレスとビット
を、第2の不揮発性メモリトランジスタによる第2の記
憶装置に記憶させる第2の手段と、記憶データを読み出
すように要求された前記不揮発性メモリトランジスタの
アドレスが前記第2の記憶装置に記憶されている前記ア
ドレスと同じ場合に、前記ビットに対応する前記データ
読み出し手段に、第1の信号を送る第3の手段を有する
とともに、 前記データ読み出し手段は、前記第1の信号を受けた場
合に、前記不揮発性メモリトランジスタの記憶データを
読み出さずに、前記高しきい値電圧に相当するデータを
外部へ読み出す第4の手段を有することを特徴とする半
導体記憶装置。
A non-volatile memory transistor having a floating gate surrounded by an insulating film, wherein a high threshold voltage state and a low threshold voltage state caused by the amount of electronic charges in the floating gate are provided. The nonvolatile memory transistor stores data, and controls a data writing unit that writes the data to the nonvolatile memory transistor, a data reading unit that reads the data to the outside, and controls the data writing unit and the data reading unit. A semiconductor memory device having a control unit, wherein the data read unit determines that the first abnormality is determined when the high threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is lower than a first predetermined voltage. And the control unit is configured to detect the first abnormality Means for storing an address and a bit corresponding to the non-volatile memory transistor in a second storage device using a second non-volatile memory transistor, and an address of the non-volatile memory transistor requested to read stored data is A third unit that sends a first signal to the data reading unit corresponding to the bit when the address is the same as the address stored in the second storage device; A semiconductor memory, comprising: fourth means for, when receiving a first signal, reading out data corresponding to the high threshold voltage to the outside without reading out storage data of the nonvolatile memory transistor. apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 前記データ読み出し手段は、前記第1の手段に加えて前
記不揮発性メモリトランジスタの前記低しきい値電圧が
前記第1の所定電圧より小さい値の第2の所定の電圧よ
り高い場合に第2の異常を判定する第5の手段を有し、 かつ、前記制御手段は前記第2の手段に加えて前記第2
の異常を検知された前記不揮発性メモリトランジスタの
アドレスとビット、及び前記第1の異常と前記第2の異
常のいずれが生じたか、を前記第2の記憶装置に記憶さ
せる第6の手段と、記憶データを読み出すように要求さ
れた前記不揮発性メモリトランジスタのアドレスが前記
第2の記憶装置に記憶されている前記アドレスと一致す
る場合において、前記第2の記憶装置に前記第1の異常
発生が記憶されているならば、前記ビットに対応する前
記データ読み出し手段に前記第1の信号を送り、また、
前記第2の記憶装置に前記第2の異常発生が記憶されて
いるならば、前記ビットに対応する前記データ読み出し
手段に第2の信号を送る第7の手段を有し、 前記データ読み出し手段は、更に前記第2の信号を受け
た場合に、前記不揮発性メモリトランジスタの記憶デー
タを読み出さずに、前記低しきい値電圧に相当するデー
タを前記論理回路で作成して、外部へ読み出す動作も行
う第8の手段を有することを特徴とする半導体記憶装
置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said data read means has said low threshold voltage of said nonvolatile memory transistor smaller than said first predetermined voltage in addition to said first means. A second abnormality judging unit for judging a second abnormality when the value is higher than a second predetermined voltage; and the control unit includes the second unit in addition to the second unit.
Sixth means for storing, in the second storage device, an address and a bit of the nonvolatile memory transistor in which the abnormality has been detected, and which of the first abnormality and the second abnormality has occurred; When the address of the nonvolatile memory transistor requested to read storage data matches the address stored in the second storage device, the first abnormality occurs in the second storage device. If stored, sending the first signal to the data read means corresponding to the bit;
If the second storage device stores the second abnormality occurrence, a seventh unit for sending a second signal to the data reading unit corresponding to the bit is provided. Further, when the second signal is received, an operation of creating data corresponding to the low threshold voltage by the logic circuit without reading the storage data of the nonvolatile memory transistor and reading the data to the outside is also provided. A semiconductor memory device having an eighth means for performing.
【請求項3】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 前記記憶装置の記憶データを利用するマイクロコンピュ
ータ等に内蔵されている、不揮発性メモリトランジスタ
による半導体記憶装置の一部で、前記第2の記憶装置を
構成して、前記第2及び第3の手段の機能を為すことを
特徴とする半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said semiconductor memory device is a part of a semiconductor memory device using a nonvolatile memory transistor, which is built in a microcomputer or the like that uses data stored in said memory device. A semiconductor storage device comprising a storage device and performing the functions of the second and third means.
【請求項4】 請求項2記載の半導体記憶装置におい
て、 前記記憶装置の記憶データを利用するマイクロコンピュ
ータ等に内蔵されている、不揮発性メモリトランジスタ
による半導体記憶装置の一部で、前記第2の記憶装置を
構成して、前記第6及び第7の手段の機能を為すことを
特徴とする半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is a part of a semiconductor memory device including a nonvolatile memory transistor, which is built in a microcomputer or the like that uses data stored in the memory device. A semiconductor storage device comprising a storage device and performing the functions of the sixth and seventh means.
【請求項5】 請求項3記載の半導体記憶装置におい
て、 前記記憶装置に電源電圧が印加されている間は、前記記
憶装置に内蔵されているSRAMないしは論理回路に、
前記第2の記憶装置の記憶データを移すとともに、当前
記記憶データを用いて、前記第3の手段の機能を為すこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein while a power supply voltage is applied to said storage device, an SRAM or a logic circuit built in said storage device includes:
A semiconductor memory device wherein the storage data of the second storage device is transferred, and the function of the third means is performed using the storage data.
【請求項6】 請求項4記載の半導体記憶装置におい
て、 前記記憶装置に電源電圧が印加されている間は、前記記
憶装置に内蔵されているSRAMないしは論理回路に、
前記第2の記憶装置の記憶データを移すとともに、当前
記記憶データを用いて、前記第7の手段の機能を為すこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein while a power supply voltage is applied to said storage device, an SRAM or a logic circuit built in said storage device includes:
A semiconductor memory device wherein the storage data of the second storage device is transferred, and the function of the seventh means is performed using the storage data.
【請求項7】 請求項1乃至6記載の半導体記憶装置に
おいて、 前記不揮発性メモリトランジスタが、フラッシュメモリ
ー、EEPROM、またはEPROMのいずれかである
ことを特徴とする半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said non-volatile memory transistor is any one of a flash memory, an EEPROM, and an EPROM.
【請求項8】 請求項1乃至7記載の半導体記憶装置に
おいて、 前記データ読み出し手段が、前記不揮発性メモリトラン
ジスタのオン抵抗が前記第3の所定の値より大きいこと
を検知して、前記第1の手段の機能を為すことを特徴と
する半導体記憶装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said data read means detects that an on-resistance of said nonvolatile memory transistor is greater than said third predetermined value, and A semiconductor memory device that performs the function of the means.
【請求項9】 請求項2乃至7記載の半導体記憶装置に
おいて、 前記データ読み出し手段が、前記不揮発性メモリトラン
ジスタのオン抵抗が前記第3の所定の値より大きい第4
の値より大きいことを検知して、前記第5の手段の機能
を為すことを特徴とする半導体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein said data read means includes a fourth memory transistor having an on-resistance of said non-volatile memory transistor larger than said third predetermined value.
A semiconductor memory device that performs the function of the fifth means by detecting that the value is larger than
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