JPH06103790A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory deviceInfo
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- JPH06103790A JPH06103790A JP24815092A JP24815092A JPH06103790A JP H06103790 A JPH06103790 A JP H06103790A JP 24815092 A JP24815092 A JP 24815092A JP 24815092 A JP24815092 A JP 24815092A JP H06103790 A JPH06103790 A JP H06103790A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電流が少なくかつ消去時間が短縮された
フラッシュメモリを提供することである。
【構成】 1回目の消去サイクルでは4つのサブアレイ
1a,1b,1c,1dがそれぞれ4つのグループG
1,G2,G3,G4を構成する。グループG1,G
2,G3,G4のサブアレイ1a,1b,1c,1dに
順次消去パルスが印加される。2回目の消去サイクルで
は2つのサブアレイ1a,1bがグループG1を構成し
かつ2つのサブアレイ1c,1dがグループG2を構成
する。まずグループG1を構成するサブアレイ1a,1
bに同時に消去パルスが印加され、次にグループG2を
構成するサブアレイ1c,1dに同時に消去パルスが印
加される。3回目以降の消去サイクルでは4つのサブア
レイ1a,1b,1c,1dが1つのグループG1を構
成する。グループG1を構成するサブアレイ1a,1
b,1c,1dに同時に消去パルスが印加される。
(57) [Summary] [Objective] To provide a flash memory with low current consumption and reduced erase time. [Structure] In the first erase cycle, four sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d each have four groups G.
1, G2, G3 and G4 are configured. Group G1, G
Erase pulses are sequentially applied to the sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d of 2, G3 and G4. In the second erase cycle, the two sub-arrays 1a and 1b form the group G1 and the two sub-arrays 1c and 1d form the group G2. First, the sub-arrays 1a, 1 that make up the group G1
The erase pulse is applied to b simultaneously, and then the erase pulse is applied to the sub-arrays 1c and 1d forming the group G2 at the same time. In the third and subsequent erase cycles, the four sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d form one group G1. Sub-arrays 1a, 1 forming the group G1
Erase pulses are simultaneously applied to b, 1c, and 1d.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装置
に関し、特に、電気的に書込みおよび消去可能な不揮発
性半導体記憶装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to an electrically writable and erasable nonvolatile semiconductor memory device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体記憶装置は、DRAM(ダイナミ
ックランダムアクセスメモリ)やSRAM(スタティッ
ク型ランダムアクセスメモリ)等の揮発性メモリと、不
揮発性メモリとがある。揮発性メモリの記憶データは、
電源が切られるとすべて消える。しかし、不揮発性メモ
リの記憶データは、電源が切れても消えない。このよう
な不揮発性半導体記憶装置として代表的なものにPRO
M(programmable read only
memory)がある。PROMは、ユーザ側で情報を
書込める半導体記憶装置である。このPROMには、書
込んだ情報を電気的消去して何度でも情報を書換えるこ
とができるEEPROM(electrically
erasable and programmable
ROM)がある。すべてのメモリセルの記憶データを
一括して電気的に消去することができるEEPROM
は、フラッシュメモリと呼ばれる。2. Description of the Related Art Semiconductor memory devices include volatile memories such as DRAM (dynamic random access memory) and SRAM (static random access memory), and non-volatile memories. The data stored in the volatile memory is
Everything disappears when the power is turned off. However, the data stored in the non-volatile memory does not disappear even when the power is turned off. A typical example of such a nonvolatile semiconductor memory device is PRO.
M (programmable read only)
memory). The PROM is a semiconductor memory device in which information can be written by the user. In this PROM, the written information can be electrically erased and the information can be rewritten any number of times.
erasable and programmable
There is a ROM). EEPROM capable of electrically erasing the stored data of all memory cells collectively
Is called flash memory.
【0003】図11は、従来のフラッシュメモリの基本
構成を示す概略ブロック図である。図11を参照して、
フラッシュメモリは、メモリアレイ1,ローデコーダ
4,Yゲート2,およびコラムデコーダ5を含む。FIG. 11 is a schematic block diagram showing the basic structure of a conventional flash memory. Referring to FIG.
The flash memory includes a memory array 1, a row decoder 4, a Y gate 2 and a column decoder 5.
【0004】メモリアレイ1は、行方向,列方向にマト
リクス状に配列された複数のメモリセルMCを含む。各
メモリセルMCは、メモリアレイ1において、対応する
ビット線30およびワード線50に接続される。各メモ
リセルMCには、フローティングゲートに電荷を蓄える
ことができるメモリトランジスタが用いられる。The memory array 1 includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix in the row and column directions. Each memory cell MC is connected to corresponding bit line 30 and word line 50 in memory array 1. For each memory cell MC, a memory transistor capable of storing charges in the floating gate is used.
【0005】図12は、メモリトランジスタ構造を示す
断面図である。図12を参照して、メモリトランジスタ
は、コントロールゲート200と、フローティングゲー
ト210と、P型基板240上に形成されたN型領域2
20および230と、絶縁層250とを含む。フローテ
ィングゲート210は、P型基板240上に、N型領域
220とN型領域230とにまたがるように、絶縁層2
50を介して形成される。コントロールゲート200
は、フローティングゲート210上に絶縁層250を介
して形成される。コントロールゲート200およびフロ
ーティングゲート210は、いずれもポリシリコンによ
って形成される。絶縁層250は、SiO 2 などの酸化
膜によって形成される。P型基板240とフローティン
グゲート210との間の酸化膜250の厚さは通常10
0Å程度であり非常に薄い。コントロールゲート200
は、図11において対応するワード線50に接続され
る。2つのN型領域の内の一方220は、このMOSト
ランジスタのドレインとして図11における対応するビ
ット線30に接続される。もう一方のN型領域230
は、このMOSトランジスタのソースとして図11にお
けるすべてのメモリセルMCに共通のソース線80に接
続される。P型基板240は接地される。FIG. 12 shows a memory transistor structure.
FIG. Referring to FIG. 12, a memory transistor
Is the control gate 200 and the floating gate.
210 and the N-type region 2 formed on the P-type substrate 240
20 and 230 and an insulating layer 250. Floate
The swing gate 210 is an N-type region on the P-type substrate 240.
Insulating layer 2 so as to extend over 220 and N-type region 230.
Formed through 50. Control gate 200
Through the insulating layer 250 on the floating gate 210.
Formed. Control gate 200 and flow
Each of the starting gates 210 is made of polysilicon.
Is formed. The insulating layer 250 is SiO 2Oxidation such as
Formed by a film. P-type substrate 240 and floating
The thickness of the oxide film 250 between the gate gate 210 and the gate gate 210 is usually 10
It is about 0Å and very thin. Control gate 200
Is connected to the corresponding word line 50 in FIG.
It One of the two N-type regions 220 is the MOS transistor.
The corresponding drain in FIG. 11 is used as the drain of the transistor.
Connected to the output line 30. The other N-type region 230
Is the source of this MOS transistor in FIG.
Connect to the source line 80 common to all memory cells MC
Will be continued. The P-type substrate 240 is grounded.
【0006】データ書込時には、コントロールゲート2
00およびドレイン220にワード線50およびビット
線30を介してそれぞれ12V程度および6V程度の高
圧が印加され、一方、ソース230がソース線80を介
して接地される。ドレイン220に高圧パルスが印加さ
れ、かつ、ソース230が接地されることによって、ド
レイン220とP型基板240との界面付近でチャネル
ホットエレクトロンが生じる。これによって、ドレイン
220へ電流が流れる。一方、コントロールゲート20
0にも高圧パルスが印加されているため、ホットエレク
トロンはコントロールゲート200からの電界によって
加速されフローティングゲート210とP型基板240
との間の薄い酸化膜250を透過してフローティングゲ
ート210に注入される。At the time of writing data, the control gate 2
00 and drain 220 are applied with a high voltage of about 12 V and about 6 V via the word line 50 and the bit line 30, respectively, while the source 230 is grounded via the source line 80. When a high voltage pulse is applied to the drain 220 and the source 230 is grounded, channel hot electrons are generated near the interface between the drain 220 and the P-type substrate 240. As a result, a current flows to the drain 220. On the other hand, the control gate 20
Since a high voltage pulse is applied to 0 as well, hot electrons are accelerated by the electric field from the control gate 200, and the floating gate 210 and the P-type substrate 240 are accelerated.
It is injected into the floating gate 210 through the thin oxide film 250 between.
【0007】フローティングゲート210に注入された
電荷は、フローティングゲート210が酸化膜250に
よって電気的に絶縁されているため、逃げることができ
ない。したがって、フローティングゲート210に一端
注入された電子は、電源が切られた後もフローティング
ゲートに210から長期間流出せず蓄積される。フロー
ティングゲート210に電子が蓄積されている状態がデ
ータ“0”に対応し、フローティングゲート210に電
子が蓄積されていない状態がデータ“1”に対応する。
したがって、メモリセルMCの記憶データは電源が切ら
れた後も保持される。さて、フローティングゲート21
0に電子が蓄積されると、蓄積された電子からの電界に
よってコントロールゲートから見たしきい値が正方向に
シフトする。このため、チャネル領域に負極性の反転層
が生じにくくなる。したがって、フローティングゲート
210に電子が蓄積されると、このMOSトランジスタ
にチャネルを生じさせるのに要するゲート電圧(このト
ランジスタのしきい値電圧)がフローティングゲート2
10に電子が蓄積されていない場合よりも高くなる。つ
まり、コントロールゲート200に、フローティングゲ
ート210に電子が蓄積されていない場合よりも高い電
圧を与えないとチャネル領域に反転層は生じない。The charges injected into the floating gate 210 cannot escape because the floating gate 210 is electrically insulated by the oxide film 250. Therefore, the electrons once injected into the floating gate 210 are accumulated in the floating gate 210 without flowing out of the floating gate 210 for a long time even after the power is turned off. The state where electrons are stored in the floating gate 210 corresponds to data “0”, and the state where electrons are not stored in the floating gate 210 corresponds to data “1”.
Therefore, the data stored in the memory cell MC is retained even after the power is turned off. Now, floating gate 21
When electrons are accumulated at 0, the electric field from the accumulated electrons causes the threshold value seen from the control gate to shift in the positive direction. Therefore, a negative polarity inversion layer is unlikely to occur in the channel region. Therefore, when electrons are accumulated in the floating gate 210, the gate voltage (threshold voltage of this transistor) required to generate a channel in this MOS transistor becomes the floating gate 2.
This is higher than the case where no electrons are stored in 10. In other words, the inversion layer does not occur in the channel region unless a voltage higher than that in the case where electrons are not accumulated in the floating gate 210 is applied to the control gate 200.
【0008】記憶データが消去される場合には、ソース
230にソース線80を介して高圧が印加され、一方、
コントロールゲート200はワード線50を介して接地
される。これによって、フローティングゲート210と
ソース230との間に、ソース230を高電位側とした
高電界が印加される。この結果、フローティングゲート
210とソース230とを絶縁する酸化膜250にトン
ネル現象が生じ、フローティングゲート210とソース
230との間に流れる電流(トンネル電流)が生じる。
すなわち、フローティングゲート210からソース23
0に酸化膜250を介して電子が流出する。これによっ
て、フローティングゲート210に蓄積された電子が除
去され、このMOSトランジスタのしきい値電圧は低下
する。図11に示されるように、ソース線80は各メモ
リセルMCのソースに共通に接続されるため、図11に
おいてメモリアレイ1内のすべてのメモリセルMCの記
憶データは一括して消去される。When the stored data is erased, a high voltage is applied to the source 230 via the source line 80, while
The control gate 200 is grounded via the word line 50. As a result, a high electric field with the source 230 on the high potential side is applied between the floating gate 210 and the source 230. As a result, a tunnel phenomenon occurs in the oxide film 250 that insulates the floating gate 210 and the source 230, and a current (tunnel current) that flows between the floating gate 210 and the source 230 occurs.
That is, the floating gate 210 to the source 23
Electrons flow out to 0 through the oxide film 250. As a result, the electrons accumulated in floating gate 210 are removed, and the threshold voltage of this MOS transistor is lowered. As shown in FIG. 11, since the source line 80 is commonly connected to the sources of the memory cells MC, the stored data of all the memory cells MC in the memory array 1 in FIG. 11 are erased collectively.
【0009】データ読出時には、コントロールゲート2
00およびドレイン220にそれぞれ、対応するワード
線50およびビット線30を介して電源電圧(通常、5
V)または、それに比較的近い電圧が印加され、一方、
ソース230がソース線80を介して接地される。フロ
ーティングゲート210に電子が蓄積されていなければ
(記憶データが“1”であれば)、このMOSトランジ
スタのしきい値電圧は低いのでコントロールゲート20
0に印加された電源電圧によってソース230・ドレイ
ン220間にチャネルが生じる。しかし、フローティン
グゲート210に電子が蓄積されていれば(記憶データ
が“0”であれば)、このMOSトランジスタのしきい
値電圧は高いので、コントロールゲート200に電源電
圧が印加されてもソース230・ドレイン220間にチ
ャネルは生じない。したがって、記憶データが“1”で
あるメモリセルを構成するMOSトランジスタは、デー
タ読出時にON状態となり対応するビット線30からソ
ース線80に電流が流れる。しかし、記憶データが
“0”であるメモリセルを構成するMOSトランジスタ
は、データ読出時においてもOFF状態であるので、対
応するビット線30からソース線80に流れる電流は生
じない。そこで、データ読出時にはデータを読出される
べきメモリセルに対応するビット線に電流が流れるか否
かがセンスアンプによって検出される。この検出の結果
に基づいて、記憶データが“1”および“0”のうちの
いずれであるかが判定される。At the time of data reading, the control gate 2
00 and drain 220 respectively via the corresponding word line 50 and bit line 30 to the power supply voltage (typically 5
V) or a voltage relatively close thereto is applied, while
The source 230 is grounded via the source line 80. If electrons are not accumulated in the floating gate 210 (stored data is "1"), the threshold voltage of this MOS transistor is low, and therefore the control gate 20
A power supply voltage applied to 0 creates a channel between the source 230 and the drain 220. However, if electrons are accumulated in the floating gate 210 (if the stored data is “0”), the threshold voltage of this MOS transistor is high, so that even if the power supply voltage is applied to the control gate 200, the source 230 -No channel occurs between drains 220. Therefore, the MOS transistors forming the memory cell in which the stored data is "1" are turned on at the time of data reading, and the current flows from the corresponding bit line 30 to the source line 80. However, since the MOS transistor forming the memory cell in which the stored data is "0" is in the OFF state even during the data reading, the current flowing from the corresponding bit line 30 to the source line 80 does not occur. Therefore, at the time of data reading, the sense amplifier detects whether or not a current flows through the bit line corresponding to the memory cell from which data is to be read. Based on the result of this detection, it is determined whether the stored data is "1" or "0".
【0010】ただし、データ読出時にビット線30に与
えられる電位が高過ぎると、フローティングゲート21
0とドレイン220との間の酸化膜250に高電界がか
かるため、フローティングゲート210に蓄積されてい
た電子がドレイン220側に抜けてしまう。そのため、
ビット線30に与えられる電位は1〜2V程度である。
したがって、データ読出時に記憶データが“1”である
メモリセルに流れる電流は小さい。そこで、この電流を
検知するために電流センスアンプが用いられる。However, if the potential applied to the bit line 30 during data reading is too high, the floating gate 21
Since a high electric field is applied to the oxide film 250 between 0 and the drain 220, the electrons accumulated in the floating gate 210 escape to the drain 220 side. for that reason,
The potential applied to the bit line 30 is about 1 to 2V.
Therefore, the current flowing through the memory cell whose stored data is "1" at the time of data reading is small. Therefore, a current sense amplifier is used to detect this current.
【0011】再度図11を参照して、アドレス入力端子
A0〜AKに外部から与えられるアドレス信号を受け
る。アドレス信号は、メモリアレイ1内のメモリセルM
Cのうちのいずれに対してデータ読出またはデータ書込
を行なうかを指示する信号である。アドレスバッファ6
は、与えられたアドレス信号をバッファリングしてロウ
デコーダ4およびコラムデコーダ5に与える。Referring again to FIG. 11, address input terminals A0-AK receive externally applied address signals. The address signal is applied to the memory cell M in the memory array 1.
This is a signal instructing which of C is to read or write data. Address buffer 6
Applies the applied address signal to row decoder 4 and column decoder 5 by buffering it.
【0012】入出力バッファ9は、入力データおよび出
力データを受ける入出力端子I/O 0 〜I/ON に接続
される。入出力バッファ9は、入出力端子I/O0 〜I
/O N に外部より与えられる書込データを書込回路7に
与える。さらに、入出力バッファ9は、センスアンプ8
から出力されるデータを読出データとして入出力端子I
/O0 〜I/ON に導出する。The input / output buffer 9 receives input data and output data.
Input / output terminal I / O for receiving force data 0~ I / ONConnected to
To be done. The input / output buffer 9 is an input / output terminal I / O0~ I
/ O NWrite data externally applied to the write circuit 7.
give. Further, the input / output buffer 9 includes the sense amplifier 8
The data output from the I / O terminal I is used as read data.
/ O0~ I / ONDerive to.
【0013】書込回路7は、入出力バッファ9から与え
られる書込データに応じた電圧をYゲート2に与える。
センスアンプ8は、Yゲート2の出力を検知してその検
知結果に応じてデータ“0”または“1”に対応する信
号電圧を読出データとして入出力バッファ9に与える。Write circuit 7 applies to Y gate 2 a voltage according to the write data applied from input / output buffer 9.
The sense amplifier 8 detects the output of the Y gate 2 and applies a signal voltage corresponding to the data “0” or “1” to the input / output buffer 9 as read data according to the detection result.
【0014】ロウデコーダ4は、アドレスバッファ6か
らのアドレス信号に応答して、メモリアレイ1内のワー
ド線50のうちのいずれか1本を選択する。コラムデコ
ーダ5は、アドレスバッファ6からのアドレス信号に応
答して、メモリアレイ1内のビット線30のうちのいず
れか1本を選択する。Row decoder 4 selects any one of word lines 50 in memory array 1 in response to an address signal from address buffer 6. The column decoder 5 selects one of the bit lines 30 in the memory array 1 in response to the address signal from the address buffer 6.
【0015】制御回路140は、Yゲート2,コラムデ
コーダ5,書込回路7,アドレスバッファ6,入出力バ
ッファ9,およびセンスアンプ8をこれらが各モードに
応じた動作を行なうように制御する。Control circuit 140 controls Y gate 2, column decoder 5, write circuit 7, address buffer 6, input / output buffer 9, and sense amplifier 8 so that they operate in accordance with each mode.
【0016】端子TPPには外部からの高圧VPPが与えら
れる。端子TCCには外部から通常レベルの電源電圧VCC
が与えられる。スイッチ回路400は、端子TPPおよび
TCCにそれぞれ与えられる高圧VPPおよび電源電圧VCC
のうちのいずれか一方を選択的に所定の回路部に出力す
る。A high voltage V PP from the outside is applied to the terminal T PP . Supply voltage V CC of the normal level from the external to the terminal T CC
Is given. Switch circuit 400 includes high voltage V PP and power supply voltage V CC applied to terminals T PP and T CC , respectively.
Either one of them is selectively output to a predetermined circuit unit.
【0017】スイッチ回路400は、制御回路140に
よって制御されて、データ書込時には端子TPPからの高
圧VPPをロウデコーダ4に与える。さらに、スイッチ回
路400は、制御回路140によって制御されて、デー
タ読出時に電源電圧VCCをロウデコーダ4に与える。さ
らに、スイッチ回路400は、制御回路140によって
制御されて、データ消去時に高圧VPPをソース線スイッ
チ3に与える。Switch circuit 400 is controlled by control circuit 140, and applies a high voltage V PP from terminal T PP to row decoder 4 during data writing. Further, switch circuit 400 is controlled by control circuit 140 to apply power supply voltage V CC to row decoder 4 at the time of data reading. Further, the switch circuit 400 is controlled by the control circuit 140 to apply the high voltage V PP to the source line switch 3 when erasing data.
【0018】データ書込時において、Yゲート2は、コ
ラムデコーダ5によって選択されたビット線に、書込回
路7から与えられる電圧を与える。具体的には、書込デ
ータが“0”であれば、Yゲート2は選択されたビット
線に高圧VPPを印加する。書込データが“1”であれ
ば、Yゲート2は、選択されたビット線の電位を接地電
位に保持する。データ書込時において、ロウデコーダ4
は、選択したワード線に高圧スイッチ回路400からの
VPPを印加する。一方、データ書込時において、ソース
線スイッチ3は、ソース線80に接地電位を与える。し
たがって、書込データが“0”であれば、ロウデコーダ
4によって選択されたワード線とコラムデコーダ5によ
って選択されたビット線との交点に位置するメモリトラ
ンジスタ(選択されたメモリトランジスタ)のフローテ
ィングゲート210にのみ、ホットエレクトロンが注入
される。しかし、書込データが“1”であれば、選択さ
れたメモリトランジスタにおいて、コントロールゲート
200が昇圧されないためフローティングゲート210
に電子は注入されない。At the time of data writing, Y gate 2 applies the voltage applied from write circuit 7 to the bit line selected by column decoder 5. Specifically, if the write data is "0", the Y gate 2 applies the high voltage V PP to the selected bit line. If the write data is "1", the Y gate 2 holds the potential of the selected bit line at the ground potential. Row decoder 4 when writing data
Applies V PP from the high voltage switch circuit 400 to the selected word line. On the other hand, at the time of writing data, the source line switch 3 applies the ground potential to the source line 80. Therefore, if the write data is “0”, the floating gate of the memory transistor (selected memory transistor) located at the intersection of the word line selected by the row decoder 4 and the bit line selected by the column decoder 5. Only 210 is injected with hot electrons. However, if the write data is "1", the control gate 200 is not boosted in the selected memory transistor, so the floating gate 210
No electrons are injected into.
【0019】データ読出時において、ロウデコーダ4
は、選択したワード線に前記高圧VPPよりも低いスイッ
チ回路400からの電源電圧VCCを印加する。データ書
込時において、Yゲート2は、コラムデコーダ5によっ
て選択されたビット線に1〜2Vの低い電圧を印加す
る。一方、データ読出時において、ソース線スイッチ3
はデータ書込時と同様に、ソース線80に接地電位を与
える。したがって、選択されたメモリトランジスタの記
憶データが“0”であれば、選択されたビット線からソ
ース線80に選択されたメモリセルのドレイン220,
チャネル領域,およびソース230を介して電流が流れ
る。選択されたメモリトランジスタの記憶データが
“1”であれば、選択されたメモリトランジスタは5V
程度のゲート電圧によってON状態とならないため、選
択されたビット線に電流は流れない。さて、Yゲート2
は、選択されたビット線に電源電圧を印加するととも
に、選択されたビット線のみをセンスアンプ8に電気的
に接続する。これによって、センスアンプ8は、選択さ
れたビット線に流れる電流の有無を検知することができ
る。At the time of reading data, the row decoder 4
Applies the power supply voltage V CC from the switch circuit 400, which is lower than the high voltage V PP , to the selected word line. At the time of data writing, Y gate 2 applies a low voltage of 1 to 2 V to the bit line selected by column decoder 5. On the other hand, when reading data, the source line switch 3
Applies the ground potential to the source line 80 as in the data writing. Therefore, if the storage data of the selected memory transistor is “0”, the drain 220 of the memory cell selected from the selected bit line to the source line 80,
Current flows through the channel region and the source 230. If the storage data of the selected memory transistor is "1", the selected memory transistor is 5V.
No current flows through the selected bit line because it is not turned on by a gate voltage of a certain degree. Well, Y gate 2
Applies a power supply voltage to the selected bit line and electrically connects only the selected bit line to the sense amplifier 8. As a result, the sense amplifier 8 can detect the presence / absence of a current flowing through the selected bit line.
【0020】データ消去時には、Yゲート2は、メモリ
アレイ1内のすべてのビット線30を開放状態に保つ。
データ消去時において、ロウデコーダ4は、メモリアレ
イ1内のすべてのワード線50に接地電位を与える。デ
ータ消去時において、ソース線スイッチ3は、ソース線
80にスイッチ回路400からの高圧VPPをパルス信号
に変換して印加する。したがって、データ消去時には、
メモリアレイ1内のすべてのメモリセルMCの各々にお
いて、トンネル現象が生じ、記憶データが“0”である
メモリトランジスタのフローティングゲート210に蓄
積されていた電子がフローティングゲート210から除
去される。したがって、データ消去終了時において、メ
モリアレイ1内のすべてのメモリセルMCの記憶データ
は“1”となる。At the time of erasing data, Y gate 2 keeps all bit lines 30 in memory array 1 open.
At the time of erasing data, the row decoder 4 applies the ground potential to all the word lines 50 in the memory array 1. At the time of erasing data, the source line switch 3 converts the high voltage V PP from the switch circuit 400 into a pulse signal and applies it to the source line 80. Therefore, when erasing data,
In each of all the memory cells MC in the memory array 1, a tunnel phenomenon occurs, and the electrons accumulated in the floating gate 210 of the memory transistor whose stored data is “0” are removed from the floating gate 210. Therefore, at the end of data erasing, the storage data of all the memory cells MC in the memory array 1 becomes "1".
【0021】なお、以下の説明において、電源電位およ
び接地電位が各々、論理レベル“H”および“L”に対
応するものとする。In the following description, it is assumed that the power supply potential and the ground potential correspond to logic levels "H" and "L", respectively.
【0022】ところで、NチャネルMOSトランジスタ
においてゲート電圧が0Vであるとき、ゲートとドレイ
ン拡散領域との重なり領域にバンド間トンネリングとい
う現象が生じる。この現象は、ソース電位が高い場合に
ゲートとソース拡散領域との重なり領域においても生じ
る。バンド間トンネリングは、ゲート電圧が0Vである
ために、N型のドレイン拡散領域およびソース拡散領域
の表面が深いデプリケーション状態となることによって
生じる。これらN型拡散領域の表面が深いデプリケーシ
ョン状態となると、ゲート下の酸化膜と基板との境界部
分におけるエネルギバンドの曲りが急峻になる。このた
め、N型拡散領域において価電子帯の電子が伝導帯にト
ンネルする。このとき生じたホールは接地された基板に
流れ、一方、伝導帯にトンネルした電子はN型拡散領域
に集まる。基板にホールが流込むことによって生じる電
流は、このNチャネルMOSトランジスタのリーク電流
となる。データ消去時には、メモリトランジスタのソー
ス230に高圧が印加されコントロールゲート200が
接地されるので、このようなバンド間トンネリングが生
じる。By the way, when the gate voltage is 0 V in the N-channel MOS transistor, a phenomenon called band-to-band tunneling occurs in the overlapping region of the gate and the drain diffusion region. This phenomenon also occurs in the overlapping region of the gate and the source diffusion region when the source potential is high. The band-to-band tunneling occurs when the gate voltage is 0 V and the surfaces of the N-type drain diffusion region and the source diffusion region are in a deep depletion state. When the surface of these N-type diffusion regions is in a deep depletion state, the energy band bends sharply at the boundary between the oxide film under the gate and the substrate. Therefore, electrons in the valence band tunnel to the conduction band in the N-type diffusion region. The holes generated at this time flow to the grounded substrate, while the electrons tunneling to the conduction band gather in the N-type diffusion region. The current generated by the holes flowing into the substrate becomes the leak current of the N-channel MOS transistor. At the time of erasing data, since a high voltage is applied to the source 230 of the memory transistor and the control gate 200 is grounded, such band-to-band tunneling occurs.
【0023】再度図12を参照して、データ消去時には
基板240と酸化膜250との間の境界面のソース23
0近傍部分260においてバンド間トンネリング現象が
生じることが知られている。基板240は接地されるの
で、この現象によって生じたホールは基板240側にリ
ーク電流として流れ、電導体にトンネルした電子はフロ
ーティングゲート210から引抜かれた電子とともにソ
ース230側に流れる。このようなフラッシュEPRO
Mにおけるバンド間トンネル現象についてはJ.Chen et
al.,"Subbreakd own drain leakage current in MOSFE
T," IEEE ELectron Device lett.,vol.EDL-8,pp.515-51
7,1987.および、H.Kume et al.,"A FLASH-ERASE EEPROM
CELL WITH AN ASYMMETRIC SOURCE AND DRAIN STRUCTUR
E" IEEETech.Dig.of IEDM1987,25.8,pp.560-563 などに
述べられている。このような文献によれば、バンド間ト
ンネリング現象によって生じるリーク電流はソース23
0の電位が10V程度である場合に1つのメモリトラン
ジスタに付き10-8A程度である。Referring again to FIG. 12, the source 23 at the interface between the substrate 240 and the oxide film 250 during data erasing.
It is known that the band-to-band tunneling phenomenon occurs in the zero vicinity portion 260. Since the substrate 240 is grounded, the holes generated by this phenomenon flow as a leak current to the substrate 240 side, and the electrons tunneled to the electric conductor flow to the source 230 side together with the electrons extracted from the floating gate 210. Such a flash EPRO
Regarding the interband tunneling phenomenon in M. J. Chen et
al., "Subbreakd own drain leakage current in MOSFE
T, "IEEE ELectron Device lett., Vol.EDL-8, pp.515-51
7,1987. And H. Kume et al., "A FLASH-ERASE EEPROM
CELL WITH AN ASYMMETRIC SOURCE AND DRAIN STRUCTUR
E "IEEE Tech.Dig. Of IEDM1987, 25.8, pp. 560-563, etc. According to such literature, the leak current generated by the band-to-band tunneling phenomenon is caused by the source 23.
When the potential of 0 is about 10 V, it is about 10 −8 A per memory transistor.
【0024】[0024]
【発明が解決しようとする課題】小容量のフラッシュメ
モリの場合、一般的に、消去パルスは全メモリセルに対
して一括で与えられる。消去時には、電子がフローティ
ングゲートから引き抜かれ、それと同時に、ソースに高
電圧が印加されかつコントロールゲートが接地されるた
めに、バンド間トンネル電流が流れる。このバンド間ト
ンネル電流は、メモリセル当り数nA程度となる。16
Mビットなどの大容量のフラッシュメモリの場合、その
バンド間トンネル電流は、メモリアレイ全体で100m
A以上の電流量となる。In the case of a flash memory having a small capacity, the erase pulse is generally applied to all the memory cells at once. During erase, electrons are extracted from the floating gate, and at the same time, a high voltage is applied to the source and the control gate is grounded, so that an interband tunnel current flows. The band-to-band tunnel current is about several nA per memory cell. 16
In the case of a large-capacity flash memory such as M bit, the band-to-band tunnel current is 100 m in the entire memory array.
The current amount is A or more.
【0025】そこで、メモリアレイを複数のブロックに
分割し、各ブロックに順次消去パルスを印加する方法が
考えられている。この方法は、本件出願に関連する特許
出願である特願平3−127873号(本件出願の出願
時点では未公開)に記載されている。この方法による
と、消去電流は減少するが、消去時間は増大する。Therefore, a method of dividing the memory array into a plurality of blocks and sequentially applying an erase pulse to each block has been considered. This method is described in Japanese Patent Application No. 3-127873, which is a patent application related to the present application (not yet published at the time of filing of the present application). According to this method, the erase current is reduced but the erase time is increased.
【0026】この発明の目的は、消去動作時の消費電流
が少なくかつ消去動作の時間が低減された不揮発性半導
体記憶装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device that consumes less current during the erase operation and reduces the erase operation time.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】この発明に係る不揮発性
半導体記憶装置は、メモリセルアレイ、複数の高電圧印
加手段、検知手段、グループ区分手段、能動化手段およ
び制御手段を備える。A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a memory cell array, a plurality of high voltage applying means, a detecting means, a group dividing means, an activating means and a controlling means.
【0028】メモリセルアレイは複数のメモリセルを含
み、複数のブロックに分割される。複数のメモリセルの
各々はデータ書込およびデータ消去の両方を電気的に行
なうことが可能な電界効果半導体素子を含む。The memory cell array includes a plurality of memory cells and is divided into a plurality of blocks. Each of the plurality of memory cells includes a field effect semiconductor element capable of electrically performing both data writing and data erasing.
【0029】複数の高電圧印加手段は複数のブロックに
対応して設けられ、各々が対応するブロックに含まれる
メモリセルにデータ消去のための高電圧を一括して印加
する。検知手段は、複数のブロックの各々に含まれるメ
モリセルのデータ消去状態を検知する。グループ区分手
段は、複数のブロックを1以上のグループに区分する。A plurality of high voltage applying means are provided corresponding to a plurality of blocks, and a high voltage for erasing data is collectively applied to the memory cells included in the corresponding blocks. The detecting means detects a data erased state of a memory cell included in each of the plurality of blocks. The group dividing means divides the plurality of blocks into one or more groups.
【0030】能動化手段は、検知手段の検知結果に応答
して各グループ内の1以上のブロックに選択的かつ同時
に高電圧が印加されかつ前記1以上のグループに順次的
に高電圧が印加されるように複数の高電圧印加手段を能
動化する消去サイクルを実行する。The activation means selectively and simultaneously applies the high voltage to one or more blocks in each group in response to the detection result of the detection means, and sequentially applies the high voltage to the one or more groups. The erase cycle for activating the plurality of high voltage applying means is executed.
【0031】制御手段は、検知手段の検知結果が複数の
ブロックにおけるデータ消去の完了を示すまで消去サイ
クルを繰返し実行するように能動化手段を制御し、かつ
2回目以降の消去サイクルにおいて各グループに含まれ
るブロックの数が最初の消去サイクルにおいて各グルー
プに含まれるブロックの数よりも増加するようにグルー
プ区分手段を制御する。The control means controls the activation means so that the erase cycle is repeatedly executed until the detection result of the detection means indicates the completion of the data erase in the plurality of blocks, and the groups are assigned to each group in the second and subsequent erase cycles. The group partitioning means is controlled so that the number of blocks included in the group increases more than the number of blocks included in each group in the first erase cycle.
【0032】[0032]
【作用】この発明に係る不揮発性半導体記憶装置におい
ては、1以上のグループに順次的に高電圧が印加され、
各グループ内のブロックに選択的かつ同時に高電圧が印
加される。最初の消去サイクルでは1グループに属する
ブロックの数が少なく、2回目以降の消去サイクルでは
1グループに属するブロックの数が増加される。In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a high voltage is sequentially applied to one or more groups,
A high voltage is selectively and simultaneously applied to the blocks in each group. The number of blocks belonging to one group is small in the first erase cycle, and the number of blocks belonging to one group is increased in the second and subsequent erase cycles.
【0033】各ブロック内のメモリセルの消去が進むに
従って消去電流は少なくなる。多くの消去電流が流れる
最初の消去サイクルでは、1グループ内のブロックの数
が減少され、グループの数が増加される。それにより、
消費電流が低減される。The erase current decreases as the erase operation of the memory cells in each block progresses. In the first erase cycle, where a large amount of erase current flows, the number of blocks in one group is reduced and the number of groups is increased. Thereby,
Current consumption is reduced.
【0034】消去電流が減少する2回目以降の消去サイ
クルでは、1グループ内のブロックの数が増加され、グ
ループの数が減少される。それにより、消去時間が短縮
される。In the second and subsequent erase cycles in which the erase current decreases, the number of blocks in one group is increased and the number of groups is decreased. Thereby, the erase time is shortened.
【0035】このように、効率的に複数のブロックに高
電圧を印加することにより、消費電流が少なくかつ消去
期間が短くなり、相対的な消去動作効率が向上する。Thus, by efficiently applying the high voltage to the plurality of blocks, the current consumption is small and the erase period is shortened, and the relative erase operation efficiency is improved.
【0036】[0036]
【実施例】消去電流は、フローティングゲートとソース
との間のトンネル電流およびバンド間トンネル電流の総
量で決まる。さらに、これらの電流値は、フローティン
グゲートとソースとの間の電界およびソースと基板との
間の電界に影響される。電位差が大きいほど電流値は大
きくなるが、消去の場合は、フローティングゲートから
電子を引き抜き、フローティングゲートの電位を上昇さ
せる方向であるから、メモリセルの消去が進むほど電流
値は低くなる。この事実を前提に実施例を説明する。EXAMPLE The erase current is determined by the total amount of tunnel current between the floating gate and the source and the band-to-band tunnel current. Further, these current values are affected by the electric field between the floating gate and the source and the electric field between the source and the substrate. The larger the potential difference is, the larger the current value is. However, in the case of erasing, the current value becomes lower as the erasing of the memory cell progresses because the direction is to pull out electrons from the floating gate and raise the potential of the floating gate. An embodiment will be described on the basis of this fact.
【0037】(1) 実施例のフラッシュメモリの全体
の構成 図1は、この発明の一実施例によるフラッシュメモリの
全体の構成を示すブロック図である。図1には、このフ
ラッシュメモリの主として消去動作に関与する部分が示
される。(1) Overall Configuration of Flash Memory of Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a flash memory according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a portion of the flash memory mainly involved in the erase operation.
【0038】このフラッシュメモリにおいて、メモリセ
ルアレイは4つのサブアレイ1a,1b,1c,1dに
分割される。In this flash memory, the memory cell array is divided into four sub arrays 1a, 1b, 1c and 1d.
【0039】サブアレイ1aは、複数行および複数列に
マトリックス状に配列された複数のメモリセルMCa、
複数行に沿って配列される複数のワード線50aおよび
複数列に沿って配列される複数のビット線30aを含
む。The sub-array 1a includes a plurality of memory cells MCa arranged in a matrix in a plurality of rows and a plurality of columns.
It includes a plurality of word lines 50a arranged along a plurality of rows and a plurality of bit lines 30a arranged along a plurality of columns.
【0040】各メモリセルMCaを構成するメモリトラ
ンジスタのソースはソース線80aに共通に接続され、
コントロールゲートおよびドレインは対応するワード線
50aおよび対応するビット線30aにそれぞれ接続さ
れる。The sources of the memory transistors forming each memory cell MCa are commonly connected to the source line 80a,
The control gate and drain are connected to the corresponding word line 50a and the corresponding bit line 30a, respectively.
【0041】サブアレイ1bは、同様に、複数のメモリ
セルMCb、複数のワード線50bおよび複数のビット
線30bを含む。サブアレイ1cは、同様に、複数のメ
モリセルMCc、複数のワード線50cおよび複数のビ
ット線30cを含む。サブアレイ1dは、同様に、複数
のメモリセルMCd、複数のワード線50dおよび複数
のビット線30dを含む。Sub-array 1b similarly includes a plurality of memory cells MCb, a plurality of word lines 50b and a plurality of bit lines 30b. The sub-array 1c similarly includes a plurality of memory cells MCc, a plurality of word lines 50c and a plurality of bit lines 30c. Similarly, sub-array 1d includes a plurality of memory cells MCd, a plurality of word lines 50d and a plurality of bit lines 30d.
【0042】メモリセルMCa,MCb,MCc,MC
dの各々の構造は、図12に示される構造と同様であ
る。したがって、この実施例のフラッシュメモリにおい
ても、ソース線80a,80b,80c,80dに高圧
パルスを与え、かつワード線50a,50b,50c,
50dを接地することにより、データ消去を行なうこと
ができる。Memory cells MCa, MCb, MCc, MC
The structure of each d is similar to the structure shown in FIG. Therefore, also in the flash memory of this embodiment, a high-voltage pulse is applied to the source lines 80a, 80b, 80c, 80d and the word lines 50a, 50b, 50c,
Data can be erased by grounding 50d.
【0043】4つのサブアレイ1a〜1dに対応して、
4つのYゲート2a〜2d、4つのロウデコーダ4a〜
4d、4つのコラムデコーダ5a〜5d、4つのセンス
アンプ8a〜8d、4つのベリファイ/消去制御回路1
7a〜17dおよび4つの消去電圧印加回路18a〜1
8dが設けられる。Corresponding to the four sub-arrays 1a-1d,
Four Y gates 2a to 2d, four row decoders 4a to
4d, 4 column decoders 5a to 5d, 4 sense amplifiers 8a to 8d, 4 verify / erase control circuits 1
7a to 17d and four erase voltage applying circuits 18a to 1
8d is provided.
【0044】さらに、このフラッシュメモリは、アドレ
スバッファ6、入出力バッファ9、アドレスカウンタ1
9、スイッチ回路20、スイッチ回路400、高圧パル
ス源700および制御回路800を含む。Further, this flash memory includes an address buffer 6, an input / output buffer 9 and an address counter 1.
9, a switch circuit 20, a switch circuit 400, a high voltage pulse source 700 and a control circuit 800.
【0045】アドレスバッファ6は外部アドレス端子A
0〜AKに接続される。アドレスバッファ6は、通常の
データ書込時およびデータ読出時に、外部アドレス端子
A0〜AKを介して外部から与えられるアドレス信号を
取込み、それをスイッチ回路20に与える。この実施例
において、アドレス信号は、メモリセルの行方向のアド
レスを示すロウアドレス信号、メモリセルの列方向のア
ドレスを示すコラムアドレス信号に加えて、サブアレイ
を選択するブロックアドレス信号を含むものとする。The address buffer 6 is an external address terminal A
0 to AK. Address buffer 6 takes in an address signal externally applied via external address terminals A0 to AK at the time of normal data writing and data reading, and applies it to switch circuit 20. In this embodiment, the address signal includes a row address signal indicating a row-direction address of the memory cell, a column address signal indicating a column-direction address of the memory cell, and a block address signal for selecting a sub-array.
【0046】アドレスカウンタ19は、データ消去モー
ド時に活性化され、カウント動作によりアドレス信号を
発生し、それをスイッチ回路20に与える。The address counter 19 is activated in the data erase mode, generates an address signal by the count operation, and supplies it to the switch circuit 20.
【0047】スイッチ回路20は、通常のデータ書込時
およびデータ読出時に、アドレスバッファ6から与えら
れるアドレス信号をロウデコーダ4a〜4dおよびコラ
ムデコーダ5a〜5dに与える。また、スイッチ回路2
0は、データ消去モード時に、アドレスカウンタ19か
ら与えられるアドレス信号をロウデコーダ4a〜4dお
よびコラムデコーダ5a〜5dに与え、かつそのアドレ
ス信号の下位2ビットを消去電圧印加回路18a〜18
dに与える。Switch circuit 20 applies an address signal applied from address buffer 6 to row decoders 4a-4d and column decoders 5a-5d during normal data writing and data reading. In addition, the switch circuit 2
In the data erase mode, 0 applies the address signal given from the address counter 19 to the row decoders 4a to 4d and the column decoders 5a to 5d, and the lower 2 bits of the address signal are erase voltage applying circuits 18a to 18a.
give to d.
【0048】通常のデータ書込時およびデータ読出時に
おけるロウデコーダ4a〜4d、コラムデコーダ5a〜
5d、Yゲート2a〜2dおよびセンスアンプ8a〜8
dの動作は、従来と同様である。Row decoders 4a to 4d and column decoders 5a to 5d during normal data writing and data reading
5d, Y gates 2a to 2d and sense amplifiers 8a to 8
The operation of d is the same as the conventional one.
【0049】入出力バッファ9は、外部入出力端子I/
O0 〜I/ON に接続される。入出力バッファ9は、通
常のデータ書込時に、外部入出力端子I/O0 〜I/O
N に外部から与えられる入力データを取込み、かつ、通
常のデータ読出時に、サブアレイ1a〜1dから読出さ
れたデータを外部入出力端子I/O0 〜I/ON に導出
する。The input / output buffer 9 has an external input / output terminal I /
It is connected to O 0 to I / O N. The input / output buffer 9 receives external input / output terminals I / O 0 to I / O during normal data writing.
Input data externally applied to N is taken in, and at the time of normal data reading, the data read from sub arrays 1a to 1d are led to external input / output terminals I / O 0 to I / O N.
【0050】データ消去モードにおいては、消去電圧印
加回路18a〜18dがそれぞれサブアレイ1a〜1d
内のソース線80a〜80dに消去パルスを印加する消
去サイクルと、ベリファイ/消去制御回路17a〜17
dがそれぞれサブアレイ1a〜1dに対して消去ベリフ
ァイを行なう消去ベリファイサイクルとが繰返される。In the data erasing mode, the erasing voltage applying circuits 18a to 18d operate in the sub-arrays 1a to 1d, respectively.
Erase cycles for applying erase pulses to the source lines 80a-80d inside the verify / erase control circuits 17a-17
An erase verify cycle in which d is erase verify for sub-arrays 1a to 1d is repeated.
【0051】スイッチ回路400は、消去サイクルにお
いて、端子TP P から与えられる高圧VP P を高圧パル
ス源700に与え、消去ベリファイサイクルにおいて、
端子TC C から与えられる電源電圧VC C をロウデコー
ダ4a〜4dに与える。The switch circuit 400 supplies the high voltage V PP supplied from the terminal T PP to the high voltage pulse source 700 in the erase cycle, and in the erase verify cycle,
Providing power supply voltage V CC supplied from the terminal T CC to the row decoder 4 a to 4 d.
【0052】高圧パルス源700は、消去サイクルにお
いて、スイッチ回路400からの高圧VP P を短いパル
ス幅の高圧パルスに変換し、それを消去パルスとして消
去電圧印加回路18a〜18dに与える。また、高圧パ
ルス源700は、消去ベリファイサイクルにおいては、
通常の電源電圧を出力する。In the erase cycle, high-voltage pulse source 700 converts high-voltage V PP from switch circuit 400 into a high-voltage pulse having a short pulse width, and supplies it as an erase pulse to erase voltage applying circuits 18a-18d. Further, the high-voltage pulse source 700, in the erase verify cycle,
Outputs normal power supply voltage.
【0053】消去電圧印加回路18a〜18dには、デ
ータ消去モード時に、スイッチ回路20から下位2ビッ
トのアドレス信号が与えられる。消去電圧印加回路18
aにはアドレス信号/A0,/A1が与えられ、消去電
圧印加回路18bにはアドレス信号A0,/A1が与え
られ、消去電圧印加回路18cにはアドレス信号/A
0,A1が与えられ、消去電圧印加回路18dにはアド
レス信号A0,A1が与えられる。アドレス信号/A0
はアドレス信号A0の反転信号であり、アドレス信号/
A1はアドレス信号A1の反転信号である。In the data erasing mode, the erasing voltage applying circuits 18a to 18d are supplied with the address signal of the lower 2 bits from the switch circuit 20. Erase voltage application circuit 18
Address signals / A0 and / A1 are applied to a, address signals A0 and / A1 are applied to the erase voltage applying circuit 18b, and address signal / A is applied to the erase voltage applying circuit 18c.
0, A1 are applied, and address signals A0, A1 are applied to the erase voltage applying circuit 18d. Address signal / A0
Is an inverted signal of the address signal A0,
A1 is an inverted signal of the address signal A1.
【0054】ベリファイ/消去制御回路17a〜17d
は、データ消去モード時に、それぞれ消去電圧印加回路
18a〜18dにリセット信号Ra〜Rdおよび検出信
号ERSa〜ERSdを与える。Verify / erase control circuits 17a to 17d
Applies reset signals Ra to Rd and detection signals ERSa to ERSd to the erase voltage applying circuits 18a to 18d, respectively, in the data erase mode.
【0055】制御回路800は、フラッシュメモリの各
部を制御する制御信号を発生する。 (2) 実施例のフラッシュメモリに特有の動作 図2および図3を参照しながら図1のフラッシュメモリ
における消去サイクルの動作を説明する。The control circuit 800 generates a control signal for controlling each part of the flash memory. (2) Operation Specific to Flash Memory of Embodiment The operation of the erase cycle in the flash memory of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
【0056】消去サイクルでは、消去電圧印加回路18
a〜18dによりそれぞれサブアレイ1a〜1d内のソ
ース線80a〜80dに消去パルスが印加される。それ
により、サブアレイ1a〜1d内の複数のメモリセルの
データが消去される。In the erase cycle, the erase voltage applying circuit 18
Erase pulses are applied to the source lines 80a to 80d in the sub-arrays 1a to 1d by a to 18d, respectively. As a result, the data in the plurality of memory cells in the sub arrays 1a to 1d are erased.
【0057】図2は、消去サイクル内の消去パルス印加
ステップを詳細に示すフローチャートである。図3は、
サブアレイ1a〜1dのグループ分けを示す図である。FIG. 2 is a flowchart showing in detail the erase pulse applying step in the erase cycle. Figure 3
It is a figure which shows grouping of sub-arrays 1a-1d.
【0058】この実施例では、消去サイクルの回数によ
ってサブアレイ1a〜1dのグループ分けが異なる(図
2のステップS30)。In this embodiment, the sub-arrays 1a-1d are grouped differently depending on the number of erase cycles (step S30 in FIG. 2).
【0059】1回目の消去サイクル(図2のステップS
31)では、図3に示すように、サブアレイ1a,1
b,1c,1dがそれぞれグループG1,G2,G3,
G4を構成する。まず、消去電圧印加回路18aにより
サブアレイ1a内のソース線80aに消去パルスが印加
され、その後、消去電圧印加回路18bによりサブアレ
イ1b内のソース線80bに消去パルスが印加される。
さらに、消去電圧印加回路18cによりサブアレイ1c
内のソース線80cに消去パルスが印加され、その後、
消去電圧印加回路18dによりサブアレイ1d内のソー
ス線80dに消去パルスが印加される。First erase cycle (step S in FIG. 2)
31), as shown in FIG.
b, 1c, and 1d are groups G1, G2, G3, respectively.
Configure G4. First, the erase voltage applying circuit 18a applies an erase pulse to the source line 80a in the sub-array 1a, and then the erase voltage applying circuit 18b applies an erase pulse to the source line 80b in the sub-array 1b.
Further, the erase voltage applying circuit 18c causes the sub-array 1c.
An erase pulse is applied to the source line 80c in the
The erase voltage applying circuit 18d applies an erase pulse to the source line 80d in the sub-array 1d.
【0060】このように、グループG1,G2,G3,
G4のサブアレイ1a,1b,1c,1dが順次的に一
括消去される。In this way, the groups G1, G2, G3 are
The G4 sub-arrays 1a, 1b, 1c, 1d are sequentially erased collectively.
【0061】この場合、4つのグループのサブアレイに
順次的に消去パルスが印加されるので消去時間は長くな
るが、各消去パルスの印加時に流れる消去電流は小さく
なる。In this case, since the erase pulse is sequentially applied to the four groups of sub-arrays, the erase time becomes long, but the erase current flowing when each erase pulse is applied becomes small.
【0062】2回目の消去サイクル(図2のステップS
32)では、図3に示すように、サブアレイ1a,1b
がグループG1を構成し、サブアレイ1c,1dがグル
ープG2を構成する。まず、消去電圧印加回路18a,
18bによりグループG1を構成するサブアレイ1a,
1b内のソース線80a,80bに同時に消去パルスが
印加され、その後、消去電圧印加回路18c,18dに
よりグループG2を構成するサブアレイ1c,1d内の
ソース線80c,80dに同時に消去パルスが印加され
る。Second erase cycle (step S in FIG. 2)
32), as shown in FIG. 3, the sub-arrays 1a and 1b are
Form a group G1, and the sub-arrays 1c and 1d form a group G2. First, the erase voltage application circuit 18a,
Sub-arrays 1a forming a group G1 by 18b,
An erase pulse is simultaneously applied to the source lines 80a and 80b in 1b, and then an erase pulse is simultaneously applied to the source lines 80c and 80d in the sub-arrays 1c and 1d forming the group G2 by the erase voltage applying circuits 18c and 18d. .
【0063】このように、まずグループG1内のサブア
レイ1a,1bが同時に一括消去され、その後、グルー
プG2内のサブアレイ1c,1dが同時に一括消去され
る。As described above, first, the sub-arrays 1a and 1b in the group G1 are simultaneously erased simultaneously, and then the sub-arrays 1c and 1d in the group G2 are simultaneously erased simultaneously.
【0064】3回目以降の消去サイクル図2の(図2の
ステップS33)では、サブアレイ1a,1b,1c,
1dがグループG1を構成する。消去電圧印加回路18
a,18b,18c,18dによりグループG1を構成
するサブアレイ1a,1b,1c,1d内のソース線8
0a,80b,80c,80dに同時に消去パルスが印
加される。Erase Cycles from Third Time In FIG. 2 (step S33 in FIG. 2), the sub-arrays 1a, 1b, 1c,
1d constitutes the group G1. Erase voltage application circuit 18
Source line 8 in sub-arrays 1a, 1b, 1c, 1d forming group G1 by a, 18b, 18c, 18d
An erase pulse is simultaneously applied to 0a, 80b, 80c, and 80d.
【0065】このように、グループG1内のサブアレイ
1a,1b,1c,1dが同時に一括消去される。In this way, the sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d in the group G1 are simultaneously erased.
【0066】この場合、各サブアレイ内のメモリセルの
データの消去がある程度進行しているので、各サブアレ
イに流れる消去電流は小さい。そのため、同時に4つの
サブアレイに消去パルスを印加しても、消費電流は少な
い。また、同時に4つのサブアレイ1a〜1dに消去パ
ルスが印加されるので、消去時間も短くなる。In this case, since the erasing of the data in the memory cells in each sub array is progressing to some extent, the erasing current flowing in each sub array is small. Therefore, the current consumption is small even if the erase pulse is applied to the four sub-arrays at the same time. Further, since the erase pulse is simultaneously applied to the four sub-arrays 1a to 1d, the erase time is shortened.
【0067】なお、2回目以降の消去サイクルにおいて
は、未消去メモリセルが存在しないサブアレイには消去
パルスは印加されない。In the second and subsequent erase cycles, the erase pulse is not applied to the sub-array in which there are no unerased memory cells.
【0068】(3) 各部の詳細な説明 図4は、アドレスカウンタ19の詳細な構成を示す回路
図である。(3) Detailed Description of Each Part FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the address counter 19.
【0069】アドレスカウンタ19は、アドレス発生部
191、マスク回路192,193、ANDゲートG
1,G2,G3およびインバータG4,G5を含む。マ
スク回路192はORゲートG6,G7を含み、マスク
回路193はORゲートG8,G9を含む。The address counter 19 includes an address generator 191, mask circuits 192 and 193, and an AND gate G.
1, G2, G3 and inverters G4, G5 are included. The mask circuit 192 includes OR gates G6 and G7, and the mask circuit 193 includes OR gates G8 and G9.
【0070】アドレス発生部191は、インクリメント
端子INC1,INC2,INC3に与えられるインク
リメント信号に応答して、アドレス信号(A0),(A
1),A2,…,Anおよびそれらの反転信号(/A
0),(/A1),/A2,…,/Anを発生する。The address generator 191 responds to the increment signals applied to the increment terminals INC1, INC2, INC3 by address signals (A0), (A0).
1), A2, ..., An and their inverted signals (/ A
0), (/ A1), / A2, ..., / An are generated.
【0071】インクリメント端子INC1にインクリメ
ント信号が与えられると、アドレス発生部191は、ア
ドレス信号(A0)を最下位ビットとしてアドレス信号
をインクリメントする。インクリメント端子INC2に
インクリメント信号が与えられると、アドレス発生部1
91は、アドレス信号A1を最下位ビットとしてアドレ
ス信号をインクリメントする。インクリメント端子IN
C3にインクリメント信号が与えられると、アドレス発
生部191は、アドレス信号A2を最下位ビットとして
アドレス信号をインクリメントする。When the increment signal is applied to the increment terminal INC1, the address generator 191 increments the address signal with the address signal (A0) as the least significant bit. When an increment signal is given to the increment terminal INC2, the address generator 1
91 increments the address signal with the address signal A1 as the least significant bit. Increment terminal IN
When the increment signal is applied to C3, the address generator 191 increments the address signal with the address signal A2 as the least significant bit.
【0072】このアドレスカウンタ19には、ベリファ
イ/消去制御回路17〜17d(図1)によりインクリ
メント信号INCおよびマスク信号M1,M2が与えら
れる。The address counter 19 is supplied with the increment signal INC and the mask signals M1 and M2 by the verify / erase control circuits 17 to 17d (FIG. 1).
【0073】図5は、図4のアドレスカウンタ19の真
理値表を示す図である。1回目の消去サイクルでは、マ
スク信号M1,M2が共に“L”になる。それにより、
インクリメント信号INCがANDゲートG1を介して
アドレス発生部191のインクリメント端子INC1に
与えられる。このとき、インクリメント端子INC2,
INC3には、インクリメント信号INCは与えられな
い。その結果、インクリメント信号INCに応答してア
ドレス信号(A0),(A1),A2,…,Anがイン
クリメントされる。FIG. 5 is a diagram showing a truth table of the address counter 19 of FIG. In the first erase cycle, the mask signals M1 and M2 both become "L". Thereby,
The increment signal INC is applied to the increment terminal INC1 of the address generator 191 via the AND gate G1. At this time, the increment terminal INC2,
The increment signal INC is not given to INC3. As a result, the address signals (A0), (A1), A2, ..., An are incremented in response to the increment signal INC.
【0074】また、ORゲートG6,G7,G8,G9
は、アドレス信号(A0),(/A0),(A1),
(/A1)をそれぞれアドレス信号A0,/A0,A
1,/A1として出力する。その結果、図1に示される
消去電圧印加回路18a,18b,18c,18dが順
次能動化される。Further, OR gates G6, G7, G8, G9
Are address signals (A0), (/ A0), (A1),
(/ A1) is the address signal A0, / A0, A
Output as 1, / A1. As a result, the erase voltage application circuits 18a, 18b, 18c, 18d shown in FIG. 1 are sequentially activated.
【0075】2回目の消去サイクルでは、マスク信号M
1が“H”となり、マスク信号M2が“L”となる。そ
れにより、インクリメント信号INCがANDゲートG
2を介してアドレス発生部191のインクリメント端子
INC2に与えられる。このとき、インクリメント端子
INC1,INC3には、インクリメント信号INCは
与えられない。その結果、インクリメント信号INCに
応答して、アドレス信号(A1),A2,…,Anがイ
ンクリメントされる。In the second erase cycle, the mask signal M
1 becomes "H", and the mask signal M2 becomes "L". As a result, the increment signal INC causes the AND gate G
It is given to the increment terminal INC2 of the address generation unit 191 via 2. At this time, the increment signal INC is not applied to the increment terminals INC1 and INC3. As a result, the address signals (A1), A2, ..., An are incremented in response to the increment signal INC.
【0076】また、ORゲートG6,G7の出力は
“H”となり、インバータG8,G9はアドレス信号
(A1),(/A1)をそれぞれアドレス信号A1,/
A1として出力する。その結果、まず、図1に示される
消去電圧印加回路18a,18bが同時に能動化され、
次に消去電圧印加回路18c,18dが同時に能動化さ
れる。The outputs of the OR gates G6 and G7 become "H", and the inverters G8 and G9 convert the address signals (A1) and (/ A1) into the address signals A1 and /, respectively.
Output as A1. As a result, first, the erase voltage application circuits 18a and 18b shown in FIG. 1 are simultaneously activated,
Next, the erase voltage application circuits 18c and 18d are simultaneously activated.
【0077】3回目以降の消去サイクルでは、マスク信
号M1,M2が共に“H”となる。それにより、インク
リメント信号INCがANDゲートG3を介してアドレ
ス発生部191のインクリメント端子INC3に与えら
れる。このとき、インクリメント端子INC1,INC
2には、インクリメント信号INCは与えられない。そ
の結果、インクリメント信号INCに応答して、アドレ
ス信号A2,…,Anがインクリメントされる。In the third and subsequent erase cycles, the mask signals M1 and M2 both become "H". As a result, the increment signal INC is applied to the increment terminal INC3 of the address generator 191 via the AND gate G3. At this time, the increment terminals INC1, INC
The increment signal INC is not given to 2. As a result, the address signals A2, ..., An are incremented in response to the increment signal INC.
【0078】また、ORゲートG6,G7,G8,G9
の出力が“H”となる。その結果、図1に示される消去
電圧印加回路18a,18b,18c,18dが同時に
能動化される。Further, OR gates G6, G7, G8, G9
Output becomes "H". As a result, the erase voltage application circuits 18a, 18b, 18c and 18d shown in FIG. 1 are simultaneously activated.
【0079】図6は、消去電圧印加回路18aの詳細な
構成を示す回路図である。消去電圧印加回路18b,1
8c,18dの構成も、与えられるアドレス信号が異な
る点を除いて、図6の構成と同様である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a detailed structure of the erase voltage application circuit 18a. Erase voltage application circuit 18b, 1
The configurations of 8c and 18d are similar to the configuration of FIG. 6 except that the applied address signals are different.
【0080】消去電圧印加回路18aは、ラッチ回路3
00、ANDゲート370、および高圧スイッチ500
を含む。The erase voltage applying circuit 18a is composed of the latch circuit 3
00, AND gate 370, and high-voltage switch 500
including.
【0081】ラッチ回路300には、図1に示されるベ
リファイ/消去制御回路17aから検出信号ERSaが
与えられる。検出信号ERSaが“0”のときには、ラ
ッチ回路300にデータ“1”がラッチされ、ANDゲ
ート370の第1の入力端子に出力される。この状態
は、対応するサブアレイ1aに未消去のメモリセルが存
在することを示している。A detection signal ERSa is applied to the latch circuit 300 from the verify / erase control circuit 17a shown in FIG. When the detection signal ERSa is “0”, the data “1” is latched by the latch circuit 300 and is output to the first input terminal of the AND gate 370. This state indicates that there is an unerased memory cell in the corresponding sub-array 1a.
【0082】また、ラッチ回路300は、ベリファイ/
消去制御回路17aから与えられるリセット信号Raに
応答してラッチしているデータを“0”にリセットす
る。Further, the latch circuit 300 verifies / verifies
The latched data is reset to "0" in response to the reset signal Ra provided from the erase control circuit 17a.
【0083】ANDゲート370の第2の入力端子には
アドレス信号/A0が与えられ、第3の入力端子にはア
ドレス信号/A1が与えられる。Address signal / A0 is applied to the second input terminal of AND gate 370, and address signal / A1 is applied to the third input terminal.
【0084】高圧スイッチ500は、PチャネルMOS
トランジスタ320,330,350およびNチャネル
MOSトランジスタ310,340,360を含む。The high-voltage switch 500 is a P-channel MOS
Includes transistors 320, 330, 350 and N-channel MOS transistors 310, 340, 360.
【0085】トランジスタ330,340は、高圧パル
ス源700の出力ノードNVと接地端子との間に直列に
接続され、インバータINV1を構成する。同様に、ト
ランジスタ350,360は、高圧パルス源700の出
力ノードNVと接地端子との間に直列に接続され、イン
バータINV2を構成する。Transistors 330 and 340 are connected in series between output node NV of high-voltage pulse source 700 and the ground terminal, and form inverter INV1. Similarly, the transistors 350 and 360 are connected in series between the output node NV of the high voltage pulse source 700 and the ground terminal to form an inverter INV2.
【0086】トランジスタ310は、ANDゲート37
0の出力端子とインバータINV1の入力ノードとの間
に接続され、そのゲートには電源電圧VC C (5V)が
与えられる。インバータINV1の出力ノードはインバ
ータINV2の入力ノードに接続される。インバータI
NV2の出力ノードはサブアレイ1a内のソース線80
aに接続される。The transistor 310 is the AND gate 37.
It is connected between the output terminal of 0 and the input node of the inverter INV1, and its gate is supplied with the power supply voltage V CC (5V). The output node of the inverter INV1 is connected to the input node of the inverter INV2. Inverter I
The output node of NV2 is the source line 80 in the sub-array 1a.
connected to a.
【0087】トランジスタ320は、高圧パルス源70
0の出力ノードNVとインバータINV1の入力ノード
との間に接続され、そのゲートはインバータINV1の
出力ノードに接続される。The transistor 320 is a high voltage pulse source 70.
It is connected between the output node NV of 0 and the input node of the inverter INV1, and its gate is connected to the output node of the inverter INV1.
【0088】トランジスタ310は、トランジスタ33
0,340のゲート電圧を電源電圧5V以下に保持する
ことによって、トランジスタ330,340に高電圧が
印加されこれらが破壊されることを防ぐ。The transistor 310 is the transistor 33.
By keeping the gate voltages of 0 and 340 at the power supply voltage of 5 V or less, it is possible to prevent a high voltage from being applied to the transistors 330 and 340 and destroying them.
【0089】次に、図6に示される消去電圧印加回路1
8aの動作を説明する。検出信号ERSaが“0”にな
ると、ラッチ回路300の出力電圧が“H”になる。ア
ドレス信号/A0,/A1が共に“H”になると、AN
Dゲート370の出力が“H”になる。それにより、高
圧スイッチ500が能動化される。Next, the erase voltage application circuit 1 shown in FIG.
The operation of 8a will be described. When the detection signal ERSa becomes "0", the output voltage of the latch circuit 300 becomes "H". When the address signals / A0 and / A1 both become "H", AN
The output of the D gate 370 becomes "H". Thereby, the high voltage switch 500 is activated.
【0090】トランジスタ310は常に導通状態になっ
ている。そのため、インバータINV1内のトランジス
タ340が導通状態になり、インバータINV1の出力
が“L”となる。したがって、インバータINV2内の
トランジスタ350が導通状態となる。その結果、高圧
パルス源700から出力ノードNVに与えられる高圧パ
ルスが消去パルスとしてソース線80aに印加される。The transistor 310 is always conductive. Therefore, the transistor 340 in the inverter INV1 becomes conductive, and the output of the inverter INV1 becomes "L". Therefore, the transistor 350 in the inverter INV2 becomes conductive. As a result, the high voltage pulse applied from the high voltage pulse source 700 to the output node NV is applied to the source line 80a as an erase pulse.
【0091】リセット信号Raが与えられると、ラッチ
回路300にラッチされるデータがリセットされる。そ
れにより、ラッチ回路300の出力電圧が“L”にな
り、ANDゲート370の出力も“L”になる。その結
果、高圧スイッチ500が不能化される。When the reset signal Ra is applied, the data latched by the latch circuit 300 is reset. As a result, the output voltage of the latch circuit 300 becomes "L", and the output of the AND gate 370 also becomes "L". As a result, the high voltage switch 500 is disabled.
【0092】この場合、インバータINV1内のトラン
ジスタ330が導通状態になり、インバータINV1の
出力が“H”になる。したがって、インバータINV2
内のトランジスタ360が導通状態になる。その結果、
ソース線80aには接地電位(“L”)が印加される。In this case, the transistor 330 in the inverter INV1 becomes conductive and the output of the inverter INV1 becomes "H". Therefore, the inverter INV2
The transistor 360 therein becomes conductive. as a result,
A ground potential (“L”) is applied to the source line 80a.
【0093】このように、ラッチ回路300にデータ
“1”がセットされかつアドレス信号/A0,/A1が
共に“H”であるときのみ、高圧スイッチ500からソ
ース線80aに消去パルスが印加される。Thus, the erase pulse is applied from the high voltage switch 500 to the source line 80a only when the data "1" is set in the latch circuit 300 and the address signals / A0 and / A1 are both "H". .
【0094】図7ないし図9は、消去サイクルにおいて
サブアレイ1a,1b,1c,1dに印加される消去パ
ルスのタイミングを示す波形図である。1回目の消去サ
イクルでは、図7に示すように、サブアレイ1a,1
b,1c,1dに順次消去パルスが印加される。7 to 9 are waveform diagrams showing the timing of the erase pulse applied to the sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d in the erase cycle. In the first erase cycle, as shown in FIG. 7, the sub arrays 1a, 1
Erase pulses are sequentially applied to b, 1c and 1d.
【0095】2回目の消去サイクルでは、図8に示すよ
うに、まずサブアレイ1a,1bに同時に消去パルスが
印加され、次にサブアレイ1c,1dに同時に消去パル
スが印加される。In the second erase cycle, as shown in FIG. 8, the erase pulse is first applied to the sub-arrays 1a and 1b at the same time, and then the erase pulse is applied to the sub-arrays 1c and 1d at the same time.
【0096】3回目以降の消去サイクルでは、図9に示
すように、サブアレイ1a,1b,1c,1dに同時に
消去パルスが印加される。In the third and subsequent erase cycles, as shown in FIG. 9, the erase pulse is simultaneously applied to the sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d.
【0097】(4) データ消去モードの動作 次に、図10のフローチャートを参照しながら図1のフ
ラッシュメモリのデータ消去モード時の全体の動作を説
明する。(4) Data Erase Mode Operation Next, the overall operation of the flash memory of FIG. 1 in the data erase mode will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0098】まず、データ消去モードの初めに、すべて
の消去電圧印加回路18a〜18d内のラッチ回路30
0にデータ“1”がセットされる(ステップS1)。First, at the beginning of the data erasing mode, the latch circuits 30 in all the erasing voltage applying circuits 18a to 18d.
Data "1" is set to 0 (step S1).
【0099】そして、消去サイクルの初めに、アドレス
カウンタ19のカウント値がリセットされる(ステップ
S2)。消去サイクルにおいては、図2および図3を参
照して詳細に説明したように、消去サイクルの回数に応
じて4つのサブアレイ1a〜1dがグループ分けされ、
グループごとに消去パルスが印加される(ステップS
3)。Then, at the beginning of the erase cycle, the count value of the address counter 19 is reset (step S2). In the erase cycle, as described in detail with reference to FIGS. 2 and 3, the four sub-arrays 1a to 1d are grouped according to the number of erase cycles.
An erase pulse is applied to each group (step S
3).
【0100】次に、ベリファイ/消去制御回路17a〜
17dは、アドレスカウンタ19にカウント値のインク
リメントを指示する(ステップS4)。それにより、ア
ドレスカウンタ19により発生されるアドレス信号がイ
ンクリメントされる。ステップS3,S4は、アドレス
カウンタ19から発生されるアドレス信号A2が“H”
となるまで繰返される(ステップS5)。その結果、1
回目の消去サイクルでは、図7に示すように、サブアレ
イ1a,1b,1c,1dに消去パルスが順次印加され
る。Next, verify / erase control circuits 17a ...
17d instructs the address counter 19 to increment the count value (step S4). As a result, the address signal generated by the address counter 19 is incremented. In steps S3 and S4, the address signal A2 generated from the address counter 19 is "H".
Is repeated (step S5). As a result, 1
In the second erase cycle, as shown in FIG. 7, erase pulses are sequentially applied to the sub-arrays 1a, 1b, 1c, 1d.
【0101】消去サイクルの最後に、ベリファイ/消去
制御回路17a〜17dによりアドレスカウンタ19の
カウント値がリセットされ(ステップS6)、消去ベリ
ファイサイクルのための回路動作が開始される。At the end of the erase cycle, the verify / erase control circuits 17a to 17d reset the count value of the address counter 19 (step S6), and the circuit operation for the erase verify cycle is started.
【0102】消去ベリファイサイクルの初めに、ベリフ
ァイ/消去制御回路17a〜17dから出力されるリセ
ット信号Ra〜Rdにより消去電圧印加回路18a〜1
8d内のラッチ回路300がリセットされる(ステップ
S7)。それにより、サブアレイ1a〜1d内のソース
線80a〜80dが接地される。At the beginning of the erase verify cycle, the erase voltage applying circuits 18a to 1d are reset by the reset signals Ra to Rd output from the verify / erase control circuits 17a to 17d.
The latch circuit 300 in 8d is reset (step S7). Thereby, the source lines 80a-80d in the sub-arrays 1a-1d are grounded.
【0103】ベリファイ/消去制御回路17a〜17d
は、ロウデコーダ4a〜4dおよびコラムデコーダ5a
〜5dが通常のデータ読出時と同様に動作するように、
これらを制御する。Verify / erase control circuits 17a to 17d
Are row decoders 4a-4d and column decoder 5a.
So that ~ 5d operates in the same way as during normal data reading,
Control these.
【0104】それにより、ロウデコーダ4a〜4dは、
それぞれ与えられるアドレス信号に応答して、サブアレ
イ1a〜1d内のワード線のうち1つを選択し、それに
スイッチ回路400から与えられる電源電圧VC C を印
加する。一方、コラムデコーダ5a〜5dは、それぞれ
与えられるアドレス信号に応答して、サブアレイ1a〜
1d内の複数のビット線のうち1つを選択し、それに
“H”の電圧を印加し、かつその選択されたビット線を
Yゲート2a〜2dを介してそれぞれセンスアンプ8a
〜8dに接続する。As a result, the row decoders 4a-4d are
In response to the address signal applied respectively to select one of the word lines in the sub-array 1 a to 1 d, it applies the power supply voltage V CC supplied from the switch circuit 400. On the other hand, column decoders 5a-5d respond to address signals respectively applied to sub-arrays 1a-
One of a plurality of bit lines in 1d is selected, a voltage of "H" is applied to it, and the selected bit line is sense amplifier 8a via Y gates 2a to 2d.
Connect to ~ 8d.
【0105】このようにして、サブアレイ1a〜1dか
ら同時にデータが読出され、読出されたデータがそれぞ
れセンスアンプ8a〜8dにより増幅され、ベリファイ
/消去制御回路17a〜17dにそれぞれ与えられる
(ステップS8)。In this way, data is simultaneously read from sub-arrays 1a to 1d, the read data is amplified by sense amplifiers 8a to 8d, and supplied to verify / erase control circuits 17a to 17d, respectively (step S8). .
【0106】ベリファイ/消去制御回路17a〜17d
は、センスアンプ8a〜8dからそれぞれ与えられた読
出データに基づいて、現在選択されているメモリセルに
おいてデータ消去が完了したか否かを判別する(ステッ
プS9)。Verify / erase control circuits 17a to 17d
Determines whether or not the data erasing is completed in the currently selected memory cell based on the read data provided from each of the sense amplifiers 8a to 8d (step S9).
【0107】読出データが“0”であれば、現在選択さ
れているメモリセルにおいてデータ消去が不完全である
と判断できる。たとえば、センスアンプ8aから与えら
れた読出データが“0”であれば、ベリファイ/消去制
御回路17aは“0”の検出信号ERSaを出力する。
それにより、消去電圧印加回路18a内のラッチ回路3
00にデータ“1”がセットされる(ステップS1
0)。If the read data is "0", it can be determined that the data erase is incomplete in the currently selected memory cell. For example, if the read data supplied from the sense amplifier 8a is "0", the verify / erase control circuit 17a outputs the detection signal ERSa of "0".
As a result, the latch circuit 3 in the erase voltage application circuit 18a
Data "1" is set to 00 (step S1
0).
【0108】読出データが“1”であれば、現在選択さ
れているメモリセルにおいてデータ消去が完了したと判
断できる。たとえば、センスアンプ8aから与えられた
読出データが“1”であれば、ベリファイ/消去制御回
路17aは検出信号ERSaを出力しない。If the read data is "1", it can be determined that data erasing has been completed in the currently selected memory cell. For example, if the read data supplied from sense amplifier 8a is "1", verify / erase control circuit 17a does not output detection signal ERSa.
【0109】その後、ベリファイ/消去制御回路17a
〜17dは、アドレスカウンタ19にカウント値のイン
クリメントを指示する(ステップS11)。それによ
り、アドレスカウンタ19により発生されるアドレス信
号がインクリメントされる。After that, the verify / erase control circuit 17a
17d instruct the address counter 19 to increment the count value (step S11). As a result, the address signal generated by the address counter 19 is incremented.
【0110】アドレスカウンタ19のカウント値が最大
値に達するまでステップS8〜S11の動作が繰返され
る(ステップS12)。その結果、サブアレイ1a〜1
d内のすべてのメモリセルに対して消去ベリファイが行
なわれる。The operations of steps S8 to S11 are repeated until the count value of the address counter 19 reaches the maximum value (step S12). As a result, the sub arrays 1a to 1
Erase verify is performed on all the memory cells in d.
【0111】消去ベリファイサイクルでは、ベリファイ
/消去制御回路17a〜17dは、対応するサブアレイ
1a〜1d内にデータ消去不良のメモリセルが存在する
ことを検出すると、その時点で、消去電圧印加回路18
a〜18d内のラッチ回路300にそれぞれデータ
“1”をセットする。ラッチ回路300は、リセット信
号が与えられない限り、このデータ“1”を保持し続け
る。In the erase verify cycle, when the verify / erase control circuits 17a to 17d detect that there is a memory cell having a data erase failure in the corresponding sub-arrays 1a to 1d, the erase voltage applying circuit 18 is present at that time.
Data "1" is set in each of the latch circuits 300 in a to 18d. The latch circuit 300 continues to hold this data “1” unless a reset signal is given.
【0112】このため、各サブアレイに1つでもデータ
不良のメモリセルが存在すると、消去ベリファイサイク
ルの終了時点で、対応する消去電圧印加回路内のラッチ
回路300にデータ“1”がラッチされている。Therefore, if at least one defective memory cell exists in each sub-array, data "1" is latched in the latch circuit 300 in the corresponding erase voltage applying circuit at the end of the erase verify cycle. .
【0113】一方、あるサブアレイにデータ消去不良の
メモリセルが全く存在しないならば、消去ベリファイサ
イクルにおいて対応するベリファイ/消去制御回路から
“0”の検出信号は一度も出力されない。したがって、
消去ベリファイサイクルの終了時点で、対応する消去電
圧印加回路内のラッチ回路300にデータ“0”がラッ
チされている。On the other hand, if there is no memory cell having a defective data erase in a certain sub-array, the corresponding verify / erase control circuit does not output the detection signal of "0" even once in the erase verify cycle. Therefore,
At the end of the erase verify cycle, the data “0” is latched in the latch circuit 300 in the corresponding erase voltage applying circuit.
【0114】このように、消去ベリファイサイクルが終
了すると、データ消去不良のメモリセルが存在するサブ
アレイに対応する消去電圧印加回路内のラッチ回路30
0にのみデータ“1”がセットされている。Thus, when the erase verify cycle is completed, the latch circuit 30 in the erase voltage applying circuit corresponding to the sub-array in which the memory cell having the data erase defect exists.
Data "1" is set only in 0.
【0115】消去電圧印加回路18a〜18dのいずれ
かのラッチ回路300にデータ“1”がセットされてい
るならば(ステップS13)、2回目の消去サイクルが
実行される(ステップS2〜S6)。この場合、図8に
示すように、まずサブアレイ1a,1bに消去パルスが
同時に印加され、次にサブアレイ1c,1dに消去パル
スが同時に印加される。If the data "1" is set in the latch circuit 300 of any of the erase voltage applying circuits 18a to 18d (step S13), the second erase cycle is executed (steps S2 to S6). In this case, as shown in FIG. 8, the erase pulse is applied to the sub-arrays 1a and 1b at the same time, and then the erase pulse is applied to the sub-arrays 1c and 1d at the same time.
【0116】ただし、いずれかの消去電圧印加回路内の
ラッチ回路300にデータ“0”がラッチされている場
合には、それに対応するサブアレイには消去パルスは印
加されない。However, when the data "0" is latched in the latch circuit 300 in any one of the erase voltage applying circuits, the erase pulse is not applied to the corresponding sub array.
【0117】2回目の消去サイクルが終了すると、消去
ベリファイサイクルが実行される(ステップS7〜S1
2)。When the second erase cycle is completed, an erase verify cycle is executed (steps S7 to S1).
2).
【0118】消去ベリファイサイクルの終了時に、消去
電圧印加回路18a〜18dのいずれかのラッチ回路3
00にデータ“1”がラッチされているならば(ステッ
プS13)、3回目の消去サイクルが実行される(ステ
ップS2〜S6)。この場合、図9に示すように、サブ
アレイ1a,1b,1c,1dに消去パルスが同時に印
加される。At the end of the erase verify cycle, the latch circuit 3 of any one of the erase voltage applying circuits 18a to 18d.
If the data "1" is latched in 00 (step S13), the third erase cycle is executed (steps S2 to S6). In this case, as shown in FIG. 9, the erase pulse is simultaneously applied to the sub-arrays 1a, 1b, 1c and 1d.
【0119】ただし、いずれかの消去電圧印加回路内の
ラッチ回路300にデータ“0”がラッチされている場
合には、それに対応するサブアレイには消去パルスは印
加されない。However, when the data "0" is latched in the latch circuit 300 in any one of the erase voltage applying circuits, the erase pulse is not applied to the corresponding sub array.
【0120】3回目の消去サイクルが終了すると、消去
ベリファイサイクルが実行される(ステップS7〜S1
2)。When the third erase cycle ends, an erase verify cycle is executed (steps S7 to S1).
2).
【0121】上記の消去サイクル(ステップS2〜S
6)および消去ベリファイサイクル(ステップS7〜S
12)が、4つの消去電圧印加回路18a〜18dのい
ずれのラッチ回路300にもデータ“1”がセットされ
なくなるまで繰返される(ステップS13)。The erase cycle (steps S2 to S
6) and erase verify cycle (steps S7 to S)
12) is repeated until data "1" is not set in any of the latch circuits 300 of the four erase voltage applying circuits 18a to 18d (step S13).
【0122】上記実施例では、メモリセルのソースに高
圧パルスを印加してデータ消去を行なう場合が説明され
たが、この発明は、他の手法による消去、たとえばメモ
リセルをPウェル内に形成してこのPウェルに高圧パル
スを印加してデータ消去を行なったり、コントロールゲ
ートやドレインに高圧パルスを印加してデータ消去を行
なったりするフラッシュメモリにももちろん適用可能で
ある。In the above embodiment, the case where a high voltage pulse is applied to the source of a memory cell to erase data has been described. However, the present invention erases data by another method, for example, a memory cell is formed in a P well. The present invention is of course applicable to a flash memory in which a high voltage pulse is applied to the P well to erase data, and a high voltage pulse is applied to the control gate and drain to erase data.
【0123】[0123]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、多くの
消去電流が流れる最初の消去サイクルでは、各グループ
内のブロックの数を減らし、グループの数を増加させる
ことにより、消費電流が低減される。また、消去電流が
減少する2回目以降の消去サイクルでは、各グループ内
のブロックの数を増加させ、グループの数を減少させる
ことにより、消去時間が短縮される。As described above, according to the present invention, in the first erase cycle in which a large amount of erase current flows, the number of blocks in each group is reduced and the number of groups is increased to reduce current consumption. To be done. In the second and subsequent erase cycles in which the erase current decreases, the erase time is shortened by increasing the number of blocks in each group and decreasing the number of groups.
【0124】したがって、消費電流が少なくかつ消去時
間が短縮され、消去動作を全体として効率よく行なうこ
とができる。Therefore, the current consumption is small and the erase time is shortened, and the erase operation can be efficiently performed as a whole.
【図1】この発明の一実施例によるフラッシュメモリの
全体の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a flash memory according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のフラッシュメモリの消去サイクルの動作
を説明するためのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of an erase cycle of the flash memory of FIG.
【図3】図1のフラッシュメモリの消去サイクルにおけ
るグループ分けを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining grouping in an erase cycle of the flash memory of FIG.
【図4】図1のフラッシュメモリに含まれるアドレスカ
ウンタの詳細な構成を示す回路図である。4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of an address counter included in the flash memory of FIG.
【図5】図4のアドレスカウンタの真理値表を示す図で
ある。5 is a diagram showing a truth table of the address counter shown in FIG. 4;
【図6】図1のフラッシュメモリに含まれる消去電圧印
加回路の詳細な構成を示す回路図である。6 is a circuit diagram showing a detailed configuration of an erase voltage application circuit included in the flash memory of FIG.
【図7】図6の消去電圧印加回路の動作を説明するため
の波形図である。7 is a waveform diagram for explaining the operation of the erase voltage application circuit of FIG.
【図8】図6の消去電圧印加回路の動作を説明するため
の波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the erase voltage application circuit of FIG.
【図9】図6の消去電圧印加回路の動作を説明するため
の波形図である。9 is a waveform diagram for explaining the operation of the erase voltage application circuit of FIG.
【図10】図1のフラッシュメモリのデータ消去モード
の全体の動作を説明するためのフローチャートである。10 is a flow chart for explaining the overall operation of the flash memory of FIG. 1 in a data erase mode.
【図11】従来のフラッシュメモリの部分概略ブロック
図である。FIG. 11 is a partial schematic block diagram of a conventional flash memory.
【図12】フラッシュメモリのメモリセルの構造を示す
断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structure of a memory cell of a flash memory.
1a〜1d サブアレイ 2a〜2d Yゲート 4a〜4d ロウデコーダ 5a〜5d コラムデコーダ 6 アドレスバッファ 8a〜8d センスアンプ 9 入出力バッファ 17a〜17d ベリファイ/消去制御回路 18a〜18d 消去電圧印加回路 19 アドレスカウンタ 20 スイッチ回路 191 アドレス発生部 192,193 マスク回路 G1〜G3 ANDゲート G4,G5 インバータ G6〜G9 ORゲート 400 スイッチ回路 300 ラッチ回路 370 ANDゲート 500 高圧スイッチ 700 高圧パルス源 800 制御回路 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 1a to 1d Sub-array 2a to 2d Y gate 4a to 4d Row decoder 5a to 5d Column decoder 6 Address buffer 8a to 8d Sense amplifier 9 Input / output buffer 17a to 17d Verify / erase control circuit 18a to 18d Erase voltage application circuit 19 Address counter 20 Switch circuit 191 Address generator 192, 193 Mask circuit G1 to G3 AND gate G4, G5 Inverter G6 to G9 OR gate 400 Switch circuit 300 Latch circuit 370 AND gate 500 High voltage switch 700 High voltage pulse source 800 Control circuit The same in each figure The reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二ッ谷 知士 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 小林 真一 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tomoji Futani 4-1-1, Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Corporation LSI Research Laboratory (72) Inventor Shinichi Kobayashi 4 Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture 1-chome Mitsubishi Electric Corporation LSI Research Center
Claims (1)
イを備え、 前記メモリセルアレイは複数のブロックに分割され、 前記複数のメモリセルの各々はデータ書込およびデータ
消去の両方を電気的に行なうことが可能な電界効果半導
体素子を含み、 前記複数のブロックに対応して設けられ、各々が対応す
るブロックに含まれるメモリセルにデータ消去のための
高電圧を一括して印加する複数の高電圧印加手段と、 前記複数のブロックの各々に含まれるメモリセルのデー
タ消去状態を検知する検知手段と、 前記複数のブロックを1以上のグループに区分するグル
ープ区分手段と、 前記検知手段の検知結果に応答して各グループ内の1以
上のブロックに選択的かつ同時に高電圧が印加されかつ
前記1以上のグループに順次的に高電圧が印加されるよ
うに前記複数の高電圧印加手段を能動化する消去サイク
ルを実行する能動化手段と、 前記検知手段の検知結果が前記複数のブロックにおける
データ消去の完了を示すまで前記消去サイクルを繰返し
実行するように前記能動化手段を制御し、かつ2回目以
降の消去サイクルにおいて各グループに含まれるブロッ
クの数が最初の消去サイクルにおいて各グループに含ま
れるブロックの数よりも増加するように前記グループ区
分手段を制御する制御手段とをさらに備えた、不揮発性
半導体記憶装置。1. A memory cell array including a plurality of memory cells, wherein the memory cell array is divided into a plurality of blocks, and each of the plurality of memory cells can electrically perform both data writing and data erasing. A plurality of high voltage applying means including a possible field effect semiconductor element, which are provided corresponding to the plurality of blocks and collectively apply a high voltage for data erasing to the memory cells included in the corresponding blocks. A detection unit for detecting a data erased state of a memory cell included in each of the plurality of blocks; a group division unit for dividing the plurality of blocks into one or more groups; and a detection result of the detection unit. A high voltage is selectively and simultaneously applied to one or more blocks in each group, and a high voltage is sequentially applied to the one or more groups. And an activating means for executing an erasing cycle for activating the plurality of high voltage applying means, and the erasing cycle is repeatedly executed until a detection result of the detecting means indicates completion of data erasing in the plurality of blocks. And the group dividing means so that the number of blocks included in each group in the second and subsequent erase cycles is greater than the number of blocks included in each group in the first erase cycle. The nonvolatile semiconductor memory device further comprising: a control unit that controls the.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24815092A JPH06103790A (en) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24815092A JPH06103790A (en) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06103790A true JPH06103790A (en) | 1994-04-15 |
Family
ID=17173967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24815092A Withdrawn JPH06103790A (en) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103790A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-09-17 JP JP24815092A patent/JPH06103790A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |