JP2008021370A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的に消去及び書き込み可能な不揮発性メモリの書き込みベリファイ処理結果を少数のビット数に集約して出力する技術に関し、例えば、前記不揮発性メモリと中央処理装置をオンチップしたマイクロコンピュータに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for aggregating and outputting a write verify processing result of an electrically erasable and writable nonvolatile memory into a small number of bits, for example, a microcomputer in which the nonvolatile memory and a central processing unit are on-chip. It is related to effective technology.
不揮発性メモリの書き込みベリファイ処理結果を少数のビット数に集約して出力する技術が特許文献1に記載がある。これによれば、ベリファイリードされた複数ビットの情報を期待値と一致するかを比較し、それぞれの比較結果に対して論理積を採り、その1ビットの論理積値を書き込みベリファイ結果として出力する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique for collecting and outputting the write verify processing results of the nonvolatile memory in a small number of bits. According to this, whether or not the verify-read information of a plurality of bits matches the expected value is compared, and a logical product is taken for each comparison result, and the 1-bit logical product value is output as a write verify result. .
しかしながら特許文献1に記載の技術は、書き込みベリファイ範囲を変更することについて考慮されていない。即ち、書き込みベリファイ動作ではビット線に読み出されたベリファイリードデータとそれに対応する書き込みデータラッチのラッチデータとを対応ビット毎に比較し、それぞれの結果に対して、論理積を採ってベリファイ結果を得る場合に、特定のメモリ領域を選択的に利用しない場合にはそれを論理積入力から除外することが必要であり、選択的に追加利用するときはそれを論理積入力に加えることが必要になる。例えばパワーオンリセット動作においてパリティーチェック回路の使用ができないときパワーオンリセット動作ではパリティーデータの格納領域に対応する論理積入力をベリファイ判定から除外しなければならない。また、冗長救済が行われる場合には、冗長ビットに対するベリファイリードデータと書き込みラッチデータとの比較判定結果を論理積入力に追加し、冗長回路によって救済される救済ビットに関してはその比較判定結果を論理積入力を除外しなければならない。
However, the technique described in
本発明の目的は、書き込みベリファイ結果を少数のビット数に集約して出力可能な不揮発性メモリにおいてビット線救済やメモリアレイの用途等に応じて書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to vary a write verify range according to bit line relief, memory array use, etc. in a nonvolatile memory capable of collecting and outputting a write verify result in a small number of bits.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
〔1〕本発明に係る半導体装置は電気的に消去及び書き込み可能な不揮発性メモリ(4)を備え、前記不揮発性メモリは、複数のビット線(BL)に接続された複数の不揮発性メモリセル(MC)を備えたメモリアレイ(11)と、書き込みベリファイ動作において前記メモリアレイから読み出されたベリファイ読出し単位の読出しデータを対応する書き込みデータラッチ(29,28)の書き込みデータビットとビット対応で並列に比較判定する複数個の1ビット判定回路(31)と、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果を集約する判定集約回路(32、43、55)と、前記判定集約回路の判定集約結果を不揮発性メモリの外部に出力する出力端子(TRM)と、を有する。前記判定集約回路は、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果のうち集約する対象ビットを選択可能である。これにより、書き込みベリファイ結果を少数のビット数に集約して出力可能な不揮発性メモリにおいてビット線救済やメモリアレイの用途等に応じて書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。 [1] A semiconductor device according to the present invention includes an electrically erasable and writable nonvolatile memory (4), and the nonvolatile memory includes a plurality of nonvolatile memory cells connected to a plurality of bit lines (BL). The memory array (11) having (MC) and the read data of the verify read unit read from the memory array in the write verify operation are bit-corresponding to the write data bits of the corresponding write data latch (29, 28). A plurality of 1-bit determination circuits (31) for comparison determination in parallel, a determination aggregation circuit (32, 43, 55) for aggregating determination results of the plurality of 1-bit determination circuits, and a determination aggregation of the determination aggregation circuit An output terminal (TRM) for outputting the result to the outside of the nonvolatile memory. The determination aggregation circuit can select target bits to be aggregated among the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits. As a result, the write verify range can be made variable according to the bit line relief, the use of the memory array, etc. in the nonvolatile memory that can output the write verify result in a small number of bits.
本発明の具体的な一つの形態として、前記1ビット判定回路は、複数のビット線の中からベリファイ読出しアドレスで指定されるビット線を選択するビット線選択トランジスタ(M1)に接続され、前記ビット線選択トランジスタで選択されたビット線に対応する前記書き込みデータラッチのラッチデータを選択するデータラッチ選択トランジスタ(M3〜M5)と、前記ビット線選択トランジスタで選択されたビット線のデータと前記データラッチ選択トランジスタで選択されたラッチデータとを比較する比較回路(36)とを有する。複数ビット線に対して比較回路を共通利用可能であるから、回路規模の増大を抑えることができる。 As a specific form of the present invention, the 1-bit determination circuit is connected to a bit line selection transistor (M1) for selecting a bit line designated by a verify read address from a plurality of bit lines, and the bit A data latch selection transistor (M3 to M5) for selecting latch data of the write data latch corresponding to the bit line selected by the line selection transistor, data of the bit line selected by the bit line selection transistor, and the data latch And a comparison circuit (36) for comparing the latch data selected by the selection transistor. Since the comparison circuit can be commonly used for a plurality of bit lines, an increase in circuit scale can be suppressed.
本発明の更に具体的な形態として、前記判定集約回路は、前記1ビット判定回路の判定結果を選択的に判定一致に強制可能なマスクゲート(40)と、前記それぞれのマスクゲートの出力に対して全ビット一致するか否かを判定する判定ゲート回路と、前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択制御する選択制御回路(21、21と44、21と56)と、を有する。マスクゲートという比較的簡単な構成によって、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果のうち集約する対象ビットを選択することができる。 As a more specific form of the present invention, the decision aggregation circuit includes a mask gate (40) capable of selectively forcing the decision result of the 1-bit decision circuit to coincide with a decision, and the outputs of the respective mask gates. And a selection control circuit (21, 21 and 44, 21 and 56) for selecting and controlling forcing of the determination match by the mask gate. The target bits to be aggregated can be selected from the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits with a relatively simple configuration called a mask gate.
本発明の更に具体的な形態として、前記判定ゲート回路は、マスクゲート毎に配置された2入力の第1論理ゲート(41)を有し、前記第1論理ゲートの第1入力は対応するマスクゲートの出力を受け、前記第1論理ゲートの第2入力は信号経路の上位側の第1論理ゲートの出力を受けて順次下位側にカスケード接続され、カスケード接続された最上位の第1論理ゲートの第2入力に供給される論理値が最下位の第1論理ゲートの出力に伝達された状態をもって、それぞれの1ビット判定回路の判定結果が全て一致した状態を得る。これによれば、1ビットに集約する構成を比較的簡単に実現することができる。 As a more specific form of the present invention, the determination gate circuit has a first logic gate (41) having two inputs arranged for each mask gate, and the first input of the first logic gate is a corresponding mask. Receiving the output of the gate, the second input of the first logic gate receives the output of the first logic gate on the upper side of the signal path and is cascade-connected in order to the lower side, and the cascaded uppermost first logic gate With the state in which the logic value supplied to the second input of the first bit is transmitted to the output of the lowest first logic gate, the determination results of the respective 1-bit determination circuits are all matched. According to this, it is possible to relatively easily realize a configuration in which the bits are aggregated into one bit.
本発明の別の具体的な形態として、前記マスクゲートは2入力の第2論理ゲート(40)であり、第1群のマスクゲートには第1マスク信号(φ1)とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給され、第2群のマスクゲートには第2マスク信号(φ2)とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給される。前記メモリアレイにおいて前記第1群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルはデータ格納領域とされ、前記第2群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルは前記データ格納領域に格納されたデータのパリティーデータを格納する領域とされる。このとき、前記選択制御回路は、前記データ格納領域にパリティー無しデータを書き込むときの書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにすると共に、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにし、前記データ格納領域にデータ及びそのパリティーデータを書き込むときの書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号及び第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにする。これにより、パリティーデータの有無に応じて、書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。 As another specific form of the present invention, the mask gate is a two-input second logic gate (40), and the first group of mask gates includes a first mask signal (φ1) and a corresponding one bit. The determination result of the determination circuit is supplied, and the second mask signal (φ2) and the corresponding determination result of the 1-bit determination circuit are supplied to the second group of mask gates. The nonvolatile memory cells connected to the bit lines corresponding to the first group of mask gates in the memory array serve as data storage areas, and the nonvolatile memory is connected to the bit lines corresponding to the second group of mask gates. The cell is an area for storing parity data of the data stored in the data storage area. At this time, the selection control circuit sets the first mask signal to a level for deselecting the forcing of the determination coincidence by the mask gate in the write verify operation when writing data without parity in the data storage area. In the write verify operation when writing the data and its parity data in the data storage area, the second mask signal is set to a level where selection of forced determination coincidence by the mask gate is selected, and the first mask signal and the second mask signal Is set to a level at which the forced determination match by the mask gate is not selected. As a result, the write verify range can be made variable according to the presence or absence of parity data.
本発明の更に別の具体的な形態として、前記マスクゲートは2入力の第2論理ゲート(40)であり、第1群のマスクゲートには第1マスク信号(φ4)とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給され、第2群のマスクゲートには第2マスク信号(φ5)とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給される。前記メモリアレイはメモリ領域選択信号(SEL1,SEL2)によって選択可能な第1メモリ領域(BLK1)及び第2メモリ領域(BLK2)を有する。前記第1メモリ領域は、前記第1群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルをデータ格納領域(DTAR)として有し、前記第2群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルを非使用領域(NUAR)として有する。前記第2メモリ領域は前記第1群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルをデータ格納領域(DTAR)として有し、前記第2群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルを前記データ格納領域に格納されたデータのパリティーデータを格納するパリティーデータ格納領域(PTAR)として有する。選択制御回路(21,44)は、前記第1メモリ領域に対する書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにすると共に、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにし、前記第2メモリ領域に対する書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号及び第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにする。これによれば、選択するメモリ領域に応じて書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。 As yet another specific form of the present invention, the mask gate is a two-input second logic gate (40), and the first group of mask gates has a first mask signal (φ4) and 1 corresponding thereto. The determination result of the bit determination circuit is supplied, and the second mask signal (φ5) and the corresponding determination result of the 1-bit determination circuit are supplied to the second group of mask gates. The memory array includes a first memory area (BLK1) and a second memory area (BLK2) that can be selected by memory area selection signals (SEL1, SEL2). The first memory region has a nonvolatile memory cell connected to a bit line corresponding to the first group of mask gates as a data storage region (DTAR), and a bit line corresponding to the second group of mask gates The non-volatile memory cell connected to is used as a non-use area (NUAR). The second memory area has a nonvolatile memory cell connected to a bit line corresponding to the first group of mask gates as a data storage area (DTAR), and the second memory area has a bit line corresponding to the second group of mask gates. The connected nonvolatile memory cells are provided as a parity data storage area (PTAR) for storing parity data of data stored in the data storage area. The selection control circuit (21, 44) sets the first mask signal to a level for deselecting the forced determination coincidence by the mask gate in the write verify operation to the first memory area, and the second mask signal. Is set to a level where selection of forced matching of judgment by the mask gate is selected, and in the write verify operation for the second memory area, the forced matching of judgment by the mask gate is not selected for the first mask signal and the second mask signal. To the level you want. According to this, the write verify range can be made variable according to the memory area to be selected.
本発明の更に別の具体的な形態として、前記メモリアレイは正規のメモリ領域(50)と前記正規のメモリ領域の欠陥救済に用いられる冗長メモリ領域(51)とを有する。前記マスクゲートは2入力の第2論理ゲート(40)であり、前記正規のメモリ領域に対応するマスクゲートにはマスクゲート毎に異なる第1マスク信号(TH_D0〜TH_D63)とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給され、前記冗長メモリ領域に対応するマスクゲートには第2マスク信号(Re)とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給される。選択制御回路(21,56)は、書き込みベリファイ動作において、前記冗長メモリ領域による救済が行われていないときは、前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにすると共に、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにする。前記冗長メモリ領域による救済が行われているときは、冗長メモリ領域によって置き換えが行われているビット線に対応するマスクゲートの前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにすると共に、その他の第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにし、且つ、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにする。これによれば、冗長による救済の有無に応じて書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。 As yet another specific form of the present invention, the memory array has a normal memory area (50) and a redundant memory area (51) used for defect repair of the normal memory area. The mask gate is a two-input second logic gate (40), and the mask gate corresponding to the normal memory area includes a first mask signal (TH_D0 to TH_D63) that differs for each mask gate and one bit corresponding thereto. The determination result of the determination circuit is supplied, and the second mask signal (Re) and the corresponding determination result of the 1-bit determination circuit are supplied to the mask gate corresponding to the redundant memory area. The selection control circuit (21, 56) sets the first mask signal to a level for deselecting the forced determination coincidence by the mask gate when relief by the redundant memory area is not performed in the write verify operation. At the same time, the second mask signal is set to a level at which forced determination coincidence by the mask gate is selected. When the relief by the redundant memory area is being performed, the selection of forced determination coincidence by the mask gate is selected for the first mask signal of the mask gate corresponding to the bit line replaced by the redundant memory area. The level of the other first mask signal is set to a level at which the forced judgment match by the mask gate is not selected, and the second mask signal is set to the level at which the forced judgment match by the mask gate is not selected. To. According to this, the write verify range can be made variable according to the presence or absence of redundancy relief.
本発明の更に別の具体的な形態として、前記不揮発性メモリをアクセス制御可能な中央処理装置(2)を有し、前記中央処理装置は、前記判定集約回路の判定集約結果を入力する。 As yet another specific form of the present invention, there is provided a central processing unit (2) capable of controlling access to the non-volatile memory, and the central processing unit inputs a determination aggregation result of the determination aggregation circuit.
〔2〕本発明の別の観点による半導体装置は、電気的に消去及び書き込み可能な不揮発性メモリと、中央処理装置とを有し、1個の半導体チップに形成され、前記不揮発性メモリは、複数のビット線に接続された複数の不揮発性メモリセルを備えたメモリアレイと、書き込みベリファイ動作において前記メモリアレイから読み出されたベリファイ読出し単位の読出しデータを対応する書き込みデータラッチの書き込みデータビットとビット対応で並列に比較判定する複数個の1ビット判定回路と、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果を1ビットに集約する判定集約回路と、を有する。前記判定集約回路は、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果のうち1ビットに集約する対象ビットを選択可能である。前記中央処理装置は前記不揮発性メモリの書き込みベリファイ動作を指示し、書き込みベリファイ動作の結果を前記判定集約回路による判定集約結果として受け取る。これにより、書き込みベリファイ結果を少数のビット数に集約して出力可能な不揮発性メモリにおいてビット線救済やメモリアレイの用途等に応じて書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。当然、中央処理装置は書き込みベリファイ動作においてベリファイ読出しデータと書き込みデータを逐次比較して判定する負担を負わずに済む。 [2] A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes an electrically erasable and writable nonvolatile memory and a central processing unit, and is formed in one semiconductor chip. A memory array having a plurality of nonvolatile memory cells connected to a plurality of bit lines, and a write data bit of a write data latch corresponding to read data in a verify read unit read from the memory array in a write verify operation; A plurality of 1-bit determination circuits that compare and determine in parallel in correspondence with bits, and a determination aggregation circuit that aggregates the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits into one bit. The determination aggregation circuit can select target bits to be aggregated into one bit among the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits. The central processing unit instructs a write verify operation of the nonvolatile memory, and receives a result of the write verify operation as a determination aggregation result by the determination aggregation circuit. As a result, the write verify range can be made variable according to the bit line relief, the use of the memory array, etc. in the nonvolatile memory that can output the write verify result in a small number of bits. Naturally, the central processing unit does not have to bear the burden of determining by sequentially comparing the verify read data and the write data in the write verify operation.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、書き込みベリファイ結果を少数のビット数に集約して出力可能な不揮発性メモリにおいてビット線救済やメモリアレイの用途等に応じて書き込みベリファイ範囲を可変することができる。 In other words, the write verify range can be varied according to bit line relief, the use of the memory array, etc. in a nonvolatile memory that can output the write verify results in a small number of bits.
図2には本発明に係る半導体装置の一例であるマイクロコンピュータ(MCU)1が示される。マイクロコンピュータ1は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個の半導体基板(半導体チップ)に、CMOS集積回路製造技術等により形成される。このマイクロコンピュータ1は、中央処理装置(CPU)2、揮発性メモリとしてのRAM3、不揮発性メモリとしてのフラッシュメモリ(FLASH)4、ダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラ(DMAC)5、入出力ポート(PRT)6,7、タイマ(TMR)8、及びクロックジェネレータ(CPG)9等を備え、それら回路モジュールは内部バス10に接続される。内部バス10はアドレス、データ、及び制御信号の各バス信号線を備える。CPU2は命令制御部と実行部を備え、フェッチした命令を解読し、解読結果にしたがって演算処理を行う。フラッシュメモリ4はCPU2の動作プログラムやデータを格納する。RAM3はCPU2のワーク領域もしくはデータ一時記憶領域とされる。クロックパルスジェネレータ9は外付けされた水晶振動子の共振周波数に従った発振動作によるクロック又はシステムクロックを入力し、PLL回路でシステムクロックに位相同期する内部クロックを生成し、マイクロコンピュータ1は前記内部クロック及びその分周クロックに同期動作される。フラッシュメモリ4はCPU2によってアクセス制御され、消去及び書き込み等の動作モードはCPU2が制御レジスタ(図示せず)に設定した制御データに基づいて制御される。
FIG. 2 shows a microcomputer (MCU) 1 which is an example of a semiconductor device according to the present invention. The
図3にはフラッシュメモリ4の一例が示される。フラッシュメモリ4は不揮発性メモリセルMCを複数個マトリクス配置したメモリアレイ(MARY)11を有する。特に制限されないが、ここでは不揮発性メモリセルMCとして、ソースとドレインの間のチャネル形成領域の上に、ゲート酸化膜、シリコンナイトライド、層間絶縁膜、及びメモリゲートを備えた、MONOS(メタル・オキサイド・ナイトライド・オキサイド・セミコンダクタ)型のスタックドゲート構造を有するものとする。メモリセルのメモリゲートは対応するメモリゲート線MGLに接続され、ドレインは対応するビット線BLに接続され、ソースは対応するソース線SLに接続される。前記ビット線BLは、主副ビット線構造では主ビット線を意味する。Xアドレスデコーダ(XDEC)及びドライバ(XDRV)12はアドレスバッファ(ADB)13に入力されたXアドレス信号をデコードする。そのデコード結果に従ってメモリゲート線MGL及びソース線SLを駆動する。駆動形態は、フラッシュメモリの動作(読出し、消去、、書込み等)に応じて決まる。Xアドレス信号は内部バス10のアドレスバスABUSからアドレスバッファ13に供給される。
FIG. 3 shows an example of the flash memory 4. The flash memory 4 has a memory array (MARY) 11 in which a plurality of nonvolatile memory cells MC are arranged in a matrix. Although not particularly limited, here, the nonvolatile memory cell MC includes a gate oxide film, a silicon nitride, an interlayer insulating film, and a memory gate on a channel formation region between the source and the drain. An oxide, nitride, oxide, semiconductor) type stacked gate structure is assumed. The memory gate of the memory cell is connected to the corresponding memory gate line MGL, the drain is connected to the corresponding bit line BL, and the source is connected to the corresponding source line SL. The bit line BL means a main bit line in the main / sub bit line structure. An X address decoder (XDEC) and a driver (XDRV) 12 decode the X address signal input to the address buffer (ADB) 13. The memory gate line MGL and the source line SL are driven according to the decoding result. The driving mode is determined according to the operation (reading, erasing, writing, etc.) of the flash memory. The X address signal is supplied from the address bus ABUS of the
書込みラッチ回路(WRL)16はビット線BL毎に接続する書き込みラッチ(LAT)29を有する。ビット線BLにはYスイッチ回路及びYデコーダ(YSW・YDEC)17が接続され、内部バス10のアドレスバスABUSからアドレスバッファ(ADB)13に入力されたYアドレス信号をYデコーダ(YDEC)がデコードする。Yスイッチ回路(YSW)はYデコーダ(YDEC)のデコード結果に従ってビット線BLを選択し、選択されたビット線BL上の読出しデータをセンスアンプ回路(SAA)18の対応するセンスアンプ(SA)で増幅して入出力回路(IO)19から内部バス10のデータバスDBUSに出力する。書込み動作では内部バス1のデータバスDBUSから入出力回路19に供給された書込みデータが、Yスイッチ回路(YSW)で選択されて書込みラッチ回路16の書き込みデータラッチ(LAT)29にラッチされる。書き込み動作においてビット線BLは書き込みデータラッチ(LAT)29にラッチされた書き込みデータの論理値に応じたレベルにされる。
The write latch circuit (WRL) 16 has a write latch (LAT) 29 connected to each bit line BL. A Y switch circuit and a Y decoder (YSW / YDEC) 17 are connected to the bit line BL, and the Y decoder (YDEC) decodes the Y address signal input from the address bus ABUS of the
不揮発性メモリセルMCの消去及び書込み等に要する高電圧はメモリ電源回路(MPS)20が生成して、各部に供給する。メモリ電源回路20は外部電圧を昇圧して消去及び書き込み動作等に用いる高電圧を生成する。制御回路(CONT)21は制御レジスタ(CREG)22に設定された制御情報に従って、読み出し、消去、消去ベリファイ、書込み、及び書き込みベリファイの制御シーケンスや動作電源電圧の切換え制御を行う。動作電源電圧の切換え制御とは、読み出し、消去、消去ベリファイ、書込み、及び書き込みベリファイに応じて、ドライバ(XDRV)やセンスアンプ(SA)等の動作電源や動作タイミング等をその動作態様に従って適切に切換える制御である。発振回路(OSC)23はメモリ電源回路20及び制御回路21の同期動作クロック信号を生成する。CPU2は読み出し、消去、消去ベリファイ、書込み、及び書き込みベリファイのそれぞれの動作に対して制御レジスタ22に制御データを設定して、これによって制御回路21は設定された制御データに応ずる動作を制御する。
A high voltage required for erasing and writing of the nonvolatile memory cell MC is generated by the memory power supply circuit (MPS) 20 and supplied to each unit. The memory
特に制限されないが、ここでは不揮発性メモリセルMCはnチャネル型のMONOS構造とされる。不揮発性メモリセルMCにおけるソースとは、例えば読み出し動作においてオン状態にされて形成される電流経路の下流側端子と定義する。不揮発性メモリセルMCの書き込みは例えばホットキャリア書込みとされ、書込み対象ビット線BLを6V、ソース線SLを0Vとしてチャネル電流を流し、書込み対象メモリゲート線MGLを10Vとし、この高電界によって、メモリセルMCのドレイン端で発生するホットエレクトロンをシリコン窒化膜に注入する。消去はメモリゲート線MGLを18V、ソース線SL及びウェル領域を0Vとし、シリコン窒化膜から電子をメモリゲート線MGLに引き抜くことによって行う。 Although not particularly limited, the nonvolatile memory cell MC here has an n-channel MONOS structure. The source in the nonvolatile memory cell MC is defined as a downstream terminal of a current path formed by being turned on in a read operation, for example. The nonvolatile memory cell MC is written by, for example, hot carrier writing, the write target bit line BL is set to 6 V, the source line SL is set to 0 V, a channel current is passed, and the write target memory gate line MGL is set to 10 V. Hot electrons generated at the drain end of the cell MC are injected into the silicon nitride film. Erasing is performed by setting the memory gate line MGL to 18 V, the source line SL and the well region to 0 V, and extracting electrons from the silicon nitride film to the memory gate line MGL.
書き込み動作は、特に制限されないが、ワード線単位で行われる。例えばワード線1本分のビット線に対応する書き込みデータラッチ(LAT)29にラッチされたラッチデータの論理値に従って、メモリセルMCに書き込み電流を流すか否かを制御することにより、メモリゲート線MGLに対する高電圧パルスの印加に同期して当該ワード線のメモリセルに選択的に電子が注入される。CPU2はメモリゲート線MGLに対する高電圧パルスの印加を数回に分けて段階的に行うように書き込み動作指示すると共に、逐次メモリセルの閾値電圧が目的の閾値電圧に到達したかを判定するために書き込みベリファイ動作の指示を行う。
The write operation is not particularly limited, but is performed in units of word lines. For example, the memory gate line is controlled by controlling whether or not the write current is supplied to the memory cell MC according to the logical value of the latch data latched in the write data latch (LAT) 29 corresponding to the bit line for one word line. In synchronism with the application of the high voltage pulse to the MGL, electrons are selectively injected into the memory cell of the word line. In order to determine whether the threshold voltage of the memory cell has successively reached the target threshold voltage, the
図3において30は書き込みベリファイ判定回路(VDEC)である。この書き込みベリファイ判定回路30は、図3ではビット線1本分の構成しか代表的に図示されていないが、例えばワード線1本分のような書き込み動作対象とされるメモリセルに対する書き込みベリファイ結果として1ビットのベリファイ結果信号φvfyを生成してCPU2に返す回路である。書き込みベリファイ判定回路30は、書き込みベリファイ動作において前記メモリアレイ11からビット線BLに読み出されたベリファイ読出し単位の読出しデータを対応する書き込みデータラッチ(LAT)29の書き込みデータビットとビット対応で並列に比較判定する複数個の1ビット判定回路(SBD)31と、前記複数個の1ビット判定回路31の判定結果を集約する判定集約回路(DAGR)32と、前記判定集約回路32の判定集約結果をベリファイ結果信号φvfyとしてフラッシュメモリ4の外部に出力する出力端子TMLとを有する。前記判定集約回路32は、前記複数個の1ビット判定回路31の判定結果のうち集約する対象ビットを選択可能に構成される。
In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a write verify determination circuit (VDEC). In FIG. 3, the write verify determination circuit 30 is representatively shown only for one bit line, but for example, as a write verify result for a memory cell to be subjected to a write operation such as one word line. This circuit generates a 1-bit verification result signal φvfy and returns it to the
《トリミングデータ領域とデータ領域間で相違する判定マスク制御》
図1には書き込みベリファイ判定回路30の具体例が示される。ここではメモリアレイ11は複数個のメモリマット(MAT)33に分割されている。例えばメモリアレイ11は128バイト分すなわち1024本のビット線を有し、全体が64分割され、それぞれ16本のビット線BLを有する64個のメモリマット(MAT)33を有する。メモリゲート線MGLは各メモリマット33に共通とされる。Yスイッチ回路(YSW)において1個のメモリマット(MAT)33内のビット線は高耐圧のカラム選択Nチャネル型MOS(NMOS)トランジスタM1を介してコモンデータ線CDに共通接続される。カラム選択NMOSトランジスタM1はカラム選択信号yw0〜ywnにより択一的にオン状態にされる。特に図示はしないが、カラム選択信号yw0〜ywnは64個のメモリマットに共通化される。64本のコモンデータ線CDはそれぞれ選択ゲート(図示せず)を介して16本毎に順次16本のデータ線に接続され、16本のデータ線がデータバスDBUSにインタフェース可能にされ、データバスDBUSとの間では16ビット単位で並列にデータの入出力が可能になっている。カラム選択信号yw0〜ywnの選択レベルは外部電源電圧に対して昇圧された電圧とされ、カラム選択NMOSトランジスタM1のオン抵抗を小さくして大きな読出し信号量を得られるようになっている。
<< Determination mask control that differs between trimming data area and data area >>
FIG. 1 shows a specific example of the write verify determination circuit 30. Here, the
書き込みデータラッチ29は2個のインバータIV1,IV2が逆並列接続されたスタティックラッチを有し、スタティックラッチの入出力ノードが選択NMOSトランジスタM2を介して対応するビット線BLに接続されると共に、1ビット判定回路31に接続される。選択NMOSトランジスタM2は書き込み動作において並列にオン状態にされる。
The write data latch 29 has a static latch in which two inverters IV1 and IV2 are connected in antiparallel, and the input / output node of the static latch is connected to the corresponding bit line BL via the selection NMOS transistor M2, and 1 Connected to the
1ビット判定回路31は、書き込みベリファイ動作において各メモリマット(MAT)33から読み出された読出しデータを対応する書き込みデータラッチの書き込みデータビットとビット対応で比較判定する。図1の例では、前記1ビット判定回路31は、ベリファイセンスアンプ37を有し、一方の入力端子には対応するメモリマット33のコモンデータ線CDが接続され、ベリファイ読出しアドレスに基づいてカラム選択NMOSトランジスタM1で選択されたビット線上の読み出しデータを受ける。ベリファイセンスアンプ37は、他方に入力端子に比較電圧が入力され、ベリファイ対象メモリセルの閾値電圧が目的の高い閾値電圧に到達していれば(比較電圧よりも読出し電圧が低い状態)ハイレベルを出力し、到達していなければ(比較電圧よりも読出し電圧が高い状態))ローレベルを出力する。ベリファイセンスアンプ37の出力は、対応するメモリセルからの読出しデータに基づいて当該メモリセルの状態が目的の書き込み状態か否かを示している。
The 1-
更に1ビット判定回路31は、対応するメモリマット33の書き込みデータラッチ(LAT)29にラッチされている書き込みデータの反転データをビット対応で入力NMOSトランジスタM3のゲートに受ける。入力NMOSトランジスタM3のソースはグランド電圧GNDに共通接続され、入力NMOSトランジスタM3のドレインには選択NMOSトランジスタM4が直列され、選択MOSトランジスタM4のドレインはワイヤード・オア結合され、その結合ノードNDはPチャネル型MOS(PMOS)トランジスタM5によって電源電圧Vddにプルアップされる。選択NMOSトランジスタM4はベリファイ読出しアドレス(書き込みベリファイ動作におけるカラムアドレス)に基づいて生成されるカラム選択信号yw0’〜ywn’によってスイッチ制御される。書き込みベリファイ動作においてカラム選択信号yw0’〜ywn’はカラム選択信号yw0〜ywnに等しい信号とされる。書き込みデータラッチ29はスタティックラッチにハイレベルをラッチする事により当該メモリセルに対する書き込み動作を選択し、ローレベルをラッチすることにより当該メモリセルに対する書き込み動作を非選択とする。1個の選択MOSトランジスタM4によって選択される書き込みデータラッチ29のラッチデータがハイレベル(書き込み選択)のとき、前記結合ノードNDはハイレベルを維持し、ラッチデータがローレベル(書き込み非選択)のとき、前記結合ノードNDはローレベルに反転される。ノードNDのレベルは、ベリファイ対象のメモリセルが書き込み対象であるか否かを示す。
Further, the 1-
比較回路として2入力型の排他的負論理和ゲート36を有し、その一方の入力にはベリファイセンスアンプ37の反転出力が供給される。排他的負論理和ゲート36の他方の入力には2入力型のナンドゲート38の出力に結合され、ナンドゲート38にはノードNDと書き込みベリファイイネーブル信号EVの反転信号が供給される。信号EVは書き込みベリファイ動作が指定されることによっては論理レベルがハイレベルにされる。排他的負論理和ゲート36は、スタティックラッチ(IV1,IV2)にラッチされた書き込みデータが書き込み選択を指示するハイレベルのとき、ビット線BLへのベリファイ読出し信号が書き込み完了を意味するローレベルであれば、1ビット判定信号φ1としてハイレベルを出力し、ビット線BLへのベリファイ読出し信号が書き込み未完を意味するハイレベルであれば、1ビット判定信号φ1としてローレベルを出力する。また、排他的負論理和ゲート36は、スタティックラッチ(IV1,IV2)にラッチされた書き込みデータが書き込み非選択を指示するローレベルのときには、ビット線BLへのベリファイ読出し信号は書き込み未完を意味するハイレベルになるから、1ビット判定信号φ1としてハイレベルを出力する。このように、1ビット判定回路31は書き込みベリファイ動作において書き込み対象メモリセルが書き込み未完のときだけ1ビット判定信号φ1としてローレベルを出力し、書き込み非選択のとき、書き込み完了したとき、1ビット判定信号φ1としてハイレベルを出力する。
A 2-input exclusive negative OR
前記集約判定回路32はそれぞれの1ビット判定信号φ1に対応して2入力型のオアゲート40と2入力型のアンドゲート41を有する。64個のアンドゲート41は図の右側から左側に向け、前段のアンドゲート41の出力端子が後段のアンドゲート41の一方の入力に結合されるカスケード接続形態を有する。アンドゲート41の他方の入力端子には対応するオアゲート40の出力端子が接続される。オアゲート40は対応する1ビット判定信号とマスク信号φ2又はφ3を入力し、マスク信号φ2、φ3のハイレベルにより1ビット判定信号が示す判定結果を判定一致に強制可能なマスクゲートとして機能する。カスケード接続された64個のアンドゲートの初段のアンドゲート41の一方の入力にはハイレベル信号として例えばベリファイセンスアンプ37の活性化制御信号φvsa(ハイレベルが活性化指示レベル)が供給される。このカスケード接続された64個のアンドゲート41は、それぞれのオアゲート40の出力に対して全ビット一致するか否かを判定する判定ゲート回路として機能され、最終段のアンドゲート41の出力信号が前記判定集約結果であるベリファイ結果信号φvfyになる。アンドゲート41の出力が全てハイレベルのときベリファイ結果信号φvfyがハイレベルになる。
The
図1の例では64個のメモリマット33のうち、左側から63個のメモリマット33はデータ格納領域として利用され、残りの1個のメモリマット33はデータ領域に対するパリティーデータの格納領域とされる。マスク信号φ2はデータ格納領域のメモリマット33に対応するオアゲート40に入力され、マスク信号φ3はパリティーデータ格納領域のメモリマット33に対応するオアゲート40に入力される。図2には図示を省略したが、フラッシュメモリ4のためのパリティー生成回路及びパリティー判定回路を備え、例えばパリティー生成回路及びパリティー判定回路はマイクロコンピュータ1のパワーオンリセット処理期間において動作されないものとする。このとき、フラッシュメモリ4の前記データ格納領域の一部にはパワーオンリセット処理に用いる初期化データが格納されているものとする。例えば初期化データは回路の特性を調整するためのトリミングデータ等である。前記マスク信号φ2、φ3を生成する制御回路21は、トリミングデータを書き込むときマスク信号φ2をローレベル、マスク信号φ3をハイレベルに制御して、ワード線単位の書き込み動作に対する書き込みベリファイ動作ではパリティーデータ格納領域の状態を無視して、データ格納領域に対する書き込み完了の有無を1ビットのベリファイ結果信号φvfyによって得ることができる。前記マスク信号φ2、φ3を生成する制御回路21は、トリミングデータ以外のデータを書き込むときマスク信号φ2及びφ3をローレベルに制御して、データ格納領域及びパリティーデータ格納領域に対する書き込み完了の有無を1ビットのベリファイ結果信号φvfyによって得ることができる。これにより、パリティーデータの有無に応じて、書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。尚、データ領域に対応するオアゲート40とマスク信号φ2は省略することも可能である。
In the example of FIG. 1, of the 64
図4には書き込み動作及び書き込みベリファイ動作のフローチャートが例示される。CPU2はフラッシュメモリ4の書き込みデータラッチ回路16に128バイトの書き込みデータを転送し(S1)、CPU2はフラッシュメモリ4に書き込み動作モードを設定し、書き込み対象メモリゲート線の高電圧を印加し、書き込みデータに基づいて選択的にビット線に書き込み電流を流して、メモリセルに対する書き込みを行う(S2)。1回の書き込み動作の後、CPU2はフラッシュメモリ4に書き込みベリファイ動作モードを設定し(S3)、CPU2からのベリファイアドレスに従って各メモリマット33から1ビットづつ合計64ビットのメモリセルMCと、それに対応する書き込みデータラッチ29を選択し(S4)、ベリファイリードを行う(S5)。メモリセルからベリファイリードしたリードデータと書き込みデータラッチから読出したデータとを各々の1ビット判定回路で比較し(S6)、その結果を集約判定回路で1ビットに集約してCPU2に1ビットのベリファイ結果信号φvfyを返す。CPU2はベリファイ結果信号φvfyがハイレベル(論理値1)であるか否かを判別し(S7)、φvfy=1でなければ、ステップS2に戻って処理を繰り返す。φvfy=1であれば、128バイト分の書き込みを完了したかを判定し(S8)、未完の場合にはステップS4に戻って処理を繰り返す。128バイト分の書き込みが完了することにより一連の書き込み及び書き込み動作を終了する。CPU2は64ビット単位の書き込みベリファイの結果を1ビットのベリファイ結果信号φvfyによって得ることができるから、一々メモリセルからベリファイリードデータを16ビット単位で取り込んで逐一書き込みデータと比較する動作を行わなくてよい。
FIG. 4 illustrates a flowchart of the write operation and the write verify operation. The
図5には書き込み動作及び書き込みベリファイ動作のタイミングチャートが例示される。同図には図4のフローチャートにおいて、128バイト単位の書き込み動作の後、64ビット単位の書き込みベリファイ動作の判定結果が順次書き込み完了(図4のステップS4からS8の繰り返し)の場合を示す。 FIG. 5 illustrates a timing chart of the write operation and the write verify operation. FIG. 4 shows a case where, in the flowchart of FIG. 4, after the write operation in units of 128 bytes, the determination result of the write verify operation in units of 64 bits is the completion of sequential writing (repetition of steps S4 to S8 in FIG. 4).
図6にはベリファイセンスアンプ37の一例が示される。ベリファイセンスアンプ37は例えば差動アンプを用いて電流センス方式で機能される。オペアンプの非反転入力端子に比較電圧が印加され、反転入力端子にはベリファイ電流とメモリセル電流とによって決定される電圧が印加され、反転入力端子電圧が比較電圧よりも高いとき出力はローレベルにされ、反転入力端子電圧が比較電圧よりも低いとき出力はハイレベルにされる。ベリファイ電流はビット線プリチャージによって得られる電流、メモリ電流はビット線からソース線に流れる電流である。したがって、電流センスを実現するのに、例えば、比較電圧は、プリチャージレベルのビット線から書き込み状態のメモリセルを介してソース線に流れる電流とプリチャージレベルのビット線から消去状態のメモリセルを介してソース線に流れる電流との間の電流変化を生ずるように構成されたダミービット線における電流変化によって形成される電圧である。
FIG. 6 shows an example of the verify
《メモリブロック間で相違する判定マスク制御》
図7には書き込みベリファイ判定回路30とそのマスク機能に対する選択制御の別の例が示される。ここではメモリアレイ11はパリティー無しメモリブロックBLK1とパリティー有りメモリブロックBLK2から成る。図7においてD0〜D63、P0〜P6のそれぞれは図1の1ビット判定回路31の判定出力φ1に相当する。判定出力D0〜D63、P0〜P6を形成する回路構成は図1の1個のメモリマット33に応ずる構成31に等しいのでここではその詳細な説明は省略する。メモリブロックBLK1において判定出力D0〜D63に対応する領域はデータ領域DTAR、判定出力P0〜P6に対応する領域は非使用領域NUARとされる。メモリブロックBLK2において判定出力D0〜D63に対応する領域はデータ領域DTAR、判定出力P0〜P6に対応する領域はパリティーデータ領域PTARとされる。
<< Determination mask control that differs between memory blocks >>
FIG. 7 shows another example of selection control for the write verify determination circuit 30 and its mask function. Here, the
判定集約回路43は図1と同様にカスケード接続された複数の2入力アンドゲート41と、それぞれのアンドゲート41の一方に接続された2入力オアゲート40とから構成される。図1と同様にオアゲート40の一方の入力には対応する判定出力D0〜D63、P0〜P6が入力される。一方の入力に判定出力D0〜D63を受けるオアゲート40の他方の入力にはマスク信号φ4が入力され、一方の入力に判定出力P0〜P6を受けるオアゲート40の他方の入力にはマスク信号φ5が入力される。マスク信号φ4、φ5は制御回路21から出力されるメモリブロックBLK1の選択信号SEL1とメモリブロックBLK2の選択信号SEL2を入力する制御論回路44が形成する。制御論理44は、ブロック選択信号SEL1,SEL2を入力してマスク信号φ4を出力するノアゲート45、ブロック選択信号BLK1を反転するインバータ46、及びインバータ46の出力とブロック選択信号BLK2を入力してマスク信号φ5を生成するナンドゲート47から成る。制御回路21及び制御論理回路44は集約判定回路43のマスク機能に対する選択制御回路として機能する。
Similar to FIG. 1, the decision aggregation circuit 43 includes a plurality of two-input AND
制御回路21はメモリブロックBLK1に対する書き込みベリファイ動作においてブロック選択信号SEL1をハイレベル、ブロック選択信号SEL2をローレベルに制御する。これを受けて制御論理回路44はマスク信号φ4をローレベル、マスク信号φ5をハイレベルにする。メモリブロックBLK1に対する書き込み動作では非使用領域NUARは書き込み対象とされないが、その書き込みベリファイ動作において非使用領域NUARに対応する判定出力P0〜P6はマスク信号φ5を受けるノアゲート40によってマスクされるので、データ領域DTARに対する書き込みベリファイ結果を1ビットのベリファイ結果信号φvfyで得ることができる。
The control circuit 21 controls the block selection signal SEL1 to the high level and the block selection signal SEL2 to the low level in the write verify operation for the memory block BLK1. In response to this, the control logic circuit 44 sets the mask signal φ4 to the low level and the mask signal φ5 to the high level. In the write operation to the memory block BLK1, the non-use area NUAR is not a write target, but in the write verify operation, the determination outputs P0 to P6 corresponding to the non-use area NUAR are masked by the NOR
一方、制御回路21はメモリブロックBLK2に対する書き込みベリファイ動作においてブロック選択信号SEL2をハイレベル、ブロック選択信号SEL1をローレベルに制御する。これを受けて制御論理回路44はマスク信号φ4及びマスク信号φ5を共にローレベルにする。メモリブロックBLK2に対する書き込み動作ではそのデータ領域DTARとパリティーデータ領域PTARの双方が書き込み対象とされ、その書き込みベリファイ動作においてそれら領域に対する全ての判定出力D0〜D63、P0〜P6はローレベルのマスク信号φ4、φ5を受けるノアゲート40によってマスクされず、データ領域DTARとパリティーデータ領域PTARの双方の領域に対する書き込みベリファイ結果を1ビットのベリファイ結果信号φvfyで得ることができる。
On the other hand, the control circuit 21 controls the block selection signal SEL2 to the high level and the block selection signal SEL1 to the low level in the write verify operation for the memory block BLK2. In response to this, the control logic circuit 44 sets both the mask signal φ4 and the mask signal φ5 to the low level. In the write operation to the memory block BLK2, both the data area DTAR and the parity data area PTAR are to be written. In the write verify operation, all judgment outputs D0 to D63 and P0 to P6 for the areas are low level mask signals φ4. , Φ is not masked by the NOR
《冗長救済の有無に応じて相違する判定マスク制御》
図8には書き込みベリファイ判定回路30とそのマスク機能に対する選択制御の別の例が示される。ここではメモリアレイ11は、正規のメモリ領域(以下ユーザメモリブロック(UBLK)とも称する)50と前記ユーザメモリブロック50の欠陥救済に用いられる冗長メモリ領域(以下救済メモリブロック(RDBLK)とも称する)51とを有する。図1においてD0〜D63、R0のそれぞれは図1の1ビット判定回路31の判定出力φ1に相当する。判定出力D0〜D63、R0を形成する回路構成は図1の1個のメモリマット33に応ずる構成31に等しいのでここではその詳細な説明は省略する。din0〜din63はユーザメモリブロック50に接続し、dinR0は救済メモリブロック51に接続し、それぞれ図1のコモンデータ線CDに相当する。選択制御論理52はデータバスDBUSから16ビット単位でデータをdin0〜din63に入力するための論理回路である。選択制御論理53は救済されるべきアドレス(救済アドレス)へのアクセスに従って救済されるべき書き込みデータビットを救済マットに転送可能にする論理回路である。
《Determination mask control that differs depending on whether redundancy relief exists or not》
FIG. 8 shows another example of selection control for the write verify determination circuit 30 and its mask function. Here, the
判定集約回路55は図1と同様にカスケード接続された複数の2入力アンドゲート41と、それぞれのアンドゲート41の一方に接続された2入力オアゲート40とから構成される。判定出力D0〜D63、R0にそれぞれ対応するオアゲート40の一方の入力には対応する判定出力D0〜D63、R0が入力され、他方の入力には対応するマスク信号TH_D0〜TH_D63,Reが入力される。選択制御論理56は書き込みベリファイ動作において救済アドレスが救済メモリ領域51で救済されているとき救済アドレスに対応するマスク信号をハイレベルに制御し、救済が行われていないときには全てのマスク信号TH_D0〜TH_D63をローレベルに制御する。
The
図9には選択制御論理52の一例が示される。FDB0〜FDB15はデータバスDBUSから入力される書き込みデータである。FAB1,FAB2はアドレスバスABUSから供給される書き込みデータの転送先アドレスの内の2ビットを示す。DISは書き込みデータのデータ転送開始信号である。入力ゲート回路G1はデータFDB0〜FDB15を選択的にdin0〜din15に伝達し、入力ゲート回路G2はデータFDB0〜FDB15を選択的にdin16〜din31に伝達し、入力ゲート回路G3はデータFDB0〜FDB15を選択的にdin32〜din47に伝達し、入力ゲート回路G4はデータFDB0〜FDB15を選択的にdin48〜din63に伝達する。データ転送開始信号DISが活性化されたとき、2ビットのアドレスビットFAB1,FAB2の値を順次インクリメントしていくことにより、入力ゲートG1〜G4が順番に選択され、16ビット単位で順次供給されてくる書き込みデータが、din0〜din63に順次16ビット単位で供給される。
FIG. 9 shows an example of the
図10には選択制御論理53の一例が示される。Reは救済イネーブル信号、R0〜R5は救済アドレス信号である。選択制御論理53は書き込みデータFDB15〜FDB0が供給されたとき、前記2ビットのアドレスビットFAB1,FAB2と救済アドレスビットR0,R1との一致を条件に、アドレスビットFAB1,FAB2が選択する入力ゲートに対応する16ビットの書き込みデータの内、残りの4ビットの救済アドレスビットR2〜R5が示す1ビットの書き込みデータをセレクタ57で選択し、これをDinR0として救済メモリブロック51に供給する。データDinR0はそのときの書き込みベリファイアドレスの一部を用いて救済マット内の書き込みデータラッチ29にラッチされる。セレクタ57による選択論理の具体的内容は同図に付記された真理値表に示される。
FIG. 10 shows an example of the
図11には選択制御論理56の一例が示される。救済アドレスR0〜R5により救済が行われているとき、救済イネーブル信号Reはローレベルにされている。このとき、マスク信号TH_D0〜TH_D63のうち、救済アドレスR0〜R5により指定される一つがハイレベルにされる。これにより、救済アドレスにより救済されるべきメモリマットからの判定出力(D0〜D63の内の一つ)がオアゲート4によりマスクされ、冗長メモリブロック51からの判定出力R0に対するオアゲート4によるマスクが解除される。冗長救済が行われていない場合には、判定出力D0〜D63の全てがローレベルにされてマスクが解除され、判定出力R0に対してマスクが行われる。冗長メモリブロック51による救済の有無に応じて集約判定回路55による書き込みベリファイ範囲を可変にして、書き込みベリファイ結果を1ビットのベリファイ結果信号φvfyで得ることができる。
FIG. 11 shows an example of the
図12には書き込みデータラッチ、Yスイッチ及び1ビット判定回路の別の例を示す。同図において書き込みデータラッチ28は、逆並列接続した2個のナンドゲートNAND1,NAND2によって構成されたスタティックラッチを有し、その一方の記憶ノードにはNMOSトランジスタM10とPMOSトランジスタM11から成るCMOSトランスファゲートによって構成されえたYスイッチおよび書き込みゲート27を介して対応するコモンデータ線CDに接続する。ビット線BLには書き込み選択NMOSトランジスタM12が接続され、このNMOSトランジスタに、スタティックラッチ28の他方の記憶ノードにゲートが結合されたディスチャージNMOSトランジスタM13が直列接続される。図12の1ビット判定回路31によっても図1と同様に動作する。
FIG. 12 shows another example of the write data latch, the Y switch, and the 1-bit determination circuit. In the figure, a
以上説明したマイクロコンピュータ1のフラッシュメモリ4によれば、書き込みベリファイ結果を1ビットのベリファイ結果信号φvfyに集約して出力可能であって、ビット線救済や、パリティーデータの使用又は未使用等の用途等に応じて、書き込みベリファイ範囲を可変可能にすることができる。中央処理装置2は書き込みベリファイ動作においてベリファイ読出しデータと書き込みデータを逐次比較して判定する負担を負わずに済む。
According to the flash memory 4 of the
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、半導体装置はCPUを備えたマイクロコンピュータに限定されず、フラッシュメモリ等の揮発性メモリ単体の半導体装置であってよい。 For example, the semiconductor device is not limited to a microcomputer including a CPU, and may be a semiconductor device having a volatile memory such as a flash memory.
不揮発性メモリはフラッシュメモリに限定されず、EEPROM等であってもよい。フラッシュメモリのメモリセル構造は、スタック型のMONOS構造に限定されず、フローティングゲートを持つ構造、メモリトランジスタ部と選択トランジスタ部とを直列に有するスプリットゲートであってもよい。1ビット判定回路及び集約判定回路の論理回路構造は適宜変更可能である。 The nonvolatile memory is not limited to the flash memory, and may be an EEPROM or the like. The memory cell structure of the flash memory is not limited to the stack type MONOS structure, and may be a structure having a floating gate, or a split gate having a memory transistor portion and a select transistor portion in series. The logic circuit structures of the 1-bit determination circuit and the aggregation determination circuit can be changed as appropriate.
1 マイクロコンピュータ
2 中央処理装置(CPU)
3 RAM
4 フラッシュメモリ(FLASH)
5 ダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラ(DMAC)
6、7 入出力ポート(PRT)
8 タイマ(TMR)
9 クロックジェネレータ(CPG)
10 内部バス
ABUS アドレスバス
DBUS データバス
TMR 出力端子
12 Xアドレスデコーダ(XDEC)及びドライバ(XDRV)
13 アドレスバッファ(ADB)
16 書込みラッチ回路(WRL)
28、29 書き込みデータラッチ(LAT)
BL ビット線
17 Yデコーダ(YSW・YDEC)
18 センスアンプ回路(SAA)
19 入出力回路(IO)
φvfy 1ビットのベリファイ結果信号
M1 ビット線選択トランジスタ
M3〜M4 データラッチ選択トランジスタ
CD コモンデータ線
30 書き込みベリファイ判定回路30
31 1ビット判定回路(SBD)
32 判定集約回路(DAGR)
33 メモリマット(MAT)
36 排他的負論理和ゲート
37 ベリファイセンスアンプ
φ1 1ビット判定信号
φ2、φ3 マスク信号
40 オアゲート
41 アンドゲート
43 判定集約回路
44 制御論理回路
BLK1,BLK2 メモリブロック
SEL1,SEL2 メモリブロック選択信号
φ4、φ5 マスク信号
DTAR データ領域
PTAR パリティーデータ領域
M1 カラム選択NMOSトランジスタ
yw0〜ywn カラム選択信号
50 ユーザメモリブロック
51 救済メモリブロック
52,53,56 選択制御論理
55 判定集約回路
1
3 RAM
4 Flash memory (FLASH)
5 Direct memory access controller (DMAC)
6, 7 I / O port (PRT)
8 Timer (TMR)
9 Clock generator (CPG)
10 Internal Bus ABUS Address Bus DBUS Data Bus TMR Output Terminal 12 X Address Decoder (XDEC) and Driver (XDRV)
13 Address buffer (ADB)
16 Write latch circuit (WRL)
28, 29 Write data latch (LAT)
BL bit line 17 Y decoder (YSW • YDEC)
18 Sense amplifier circuit (SAA)
19 Input / output circuit (IO)
φvfy 1-bit verify result signal M1 bit line select transistor M3 to M4 data latch select transistor CD common data line 30 write verify determination circuit 30
31 1-bit decision circuit (SBD)
32 Judgment Aggregation Circuit (DAGR)
33 Memory Mat (MAT)
36 exclusive negative OR
Claims (10)
前記不揮発性メモリは、複数のビット線に接続された複数の不揮発性メモリセルを備えたメモリアレイと、書き込みベリファイ動作において前記メモリアレイから読み出されたベリファイ読出し単位の読出しデータを対応する書き込みデータラッチの書き込みデータビットとビット対応で並列に比較判定する複数個の1ビット判定回路と、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果を集約する判定集約回路と、前記判定集約回路の判定集約結果を不揮発性メモリの外部に出力する出力端子とを有し、
前記判定集約回路は、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果のうち集約する対象ビットを選択可能である、半導体装置。 A semiconductor device comprising a nonvolatile memory that is electrically erasable and writable,
The nonvolatile memory includes a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells connected to a plurality of bit lines, and write data corresponding to read data in a verify read unit read from the memory array in a write verify operation. A plurality of 1-bit determination circuits that compare and determine parallel to the write data bits of the latch, a determination aggregation circuit that aggregates the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits, and a determination aggregation result of the determination aggregation circuit And an output terminal for outputting to the outside of the non-volatile memory,
The determination aggregation circuit is a semiconductor device capable of selecting target bits to be aggregated among the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits.
前記メモリアレイにおいて前記第1群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルはデータ格納領域とされ、前記第2群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルは前記データ格納領域に格納されたデータのパリティーデータを格納する領域とされ、
前記選択制御回路は、前記データ格納領域にパリティー無しデータを書き込むときの書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにすると共に、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにし、前記データ格納領域にデータ及びそのパリティーデータを書き込むときの書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号及び第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにする、請求項5記載の半導体装置。 The mask gate is a two-input second logic gate. The first group of mask gates is supplied with the first mask signal and the determination result of the corresponding 1-bit determination circuit, and the second group of mask gates is supplied with the first mask signal. The second mask signal and the corresponding determination result of the 1-bit determination circuit are supplied,
The nonvolatile memory cells connected to the bit lines corresponding to the first group of mask gates in the memory array serve as data storage areas, and the nonvolatile memory is connected to the bit lines corresponding to the second group of mask gates. The cell is an area for storing parity data of the data stored in the data storage area,
The selection control circuit sets the first mask signal to a level for deselecting forcing the determination coincidence by the mask gate in a write verify operation when writing data without parity in the data storage area. The mask signal is set to a level where selection of forced matching by the mask gate is selected, and the first mask signal and the second mask signal are used as the mask in a write verify operation when writing data and its parity data in the data storage area. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein forcing of determination coincidence by the gate is set to a level for deselecting.
前記メモリアレイはメモリ領域選択信号によって選択可能な第1メモリ領域及び第2メモリ領域を有し、
前記第1メモリ領域は、前記第1群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルをデータ格納領域として有し、前記第2群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルを非使用領域として有し、
前記第2メモリ領域は前記第1群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルをデータ格納領域として有し、前記第2群のマスクゲートに対応するビット線に接続された不揮発性メモリセルを前記データ格納領域に格納されたデータのパリティーデータを格納するパリティーデータ格納領域として有し、
前記選択制御回路は、前記第1メモリ領域に対する書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにすると共に、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにし、前記第2メモリ領域に対する書き込みベリファイ動作において、前記第1マスク信号及び第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにする、請求項5記載の半導体装置。 The mask gate is a two-input second logic gate. The first group of mask gates is supplied with the first mask signal and the determination result of the corresponding 1-bit determination circuit, and the second group of mask gates is supplied with the first mask signal. The second mask signal and the corresponding determination result of the 1-bit determination circuit are supplied,
The memory array includes a first memory area and a second memory area that can be selected by a memory area selection signal.
The first memory region has a nonvolatile memory cell connected to a bit line corresponding to the first group of mask gates as a data storage region, and is connected to a bit line corresponding to the second group of mask gates. Non-volatile memory cells as non-use areas,
The second memory region has a nonvolatile memory cell connected to a bit line corresponding to the first group of mask gates as a data storage region, and is connected to a bit line corresponding to the second group of mask gates. A non-volatile memory cell as a parity data storage area for storing parity data of data stored in the data storage area;
In the write verify operation for the first memory area, the selection control circuit sets the first mask signal to a level that deselects the forced determination coincidence by the mask gate, and sets the second mask signal to the mask gate. Is set to a level at which selection matching is forced by selection, and the first mask signal and the second mask signal are set to a level at which determination matching by the mask gate is not selected in the write verify operation for the second memory area. The semiconductor device according to claim 5.
前記マスクゲートは2入力の第2論理ゲートであり、前記正規のメモリ領域に対応するマスクゲートにはマスクゲート毎に異なる第1マスク信号とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給され、前記冗長メモリ領域に対応するマスクゲートには第2マスク信号とこれに対応する1ビット判定回路の判定結果が供給され、
前記選択制御回路は、書き込みベリファイ動作において、前記冗長メモリ領域による救済が行われていないときは、前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにすると共に、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにし、前記冗長メモリ領域による救済が行われているときは、冗長メモリ領域によって置き換えが行われているビット線に対応するマスクゲートの前記第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を選択とするレベルにすると共に、その他の第1マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにし、且つ、前記第2マスク信号を前記マスクゲートによる判定一致の強制を非選択とするレベルにする、請求項5記載の半導体装置。 The memory array has a normal memory area and a redundant memory area used for defect repair of the normal memory area;
The mask gate is a two-input second logic gate, and a mask signal corresponding to the normal memory area is supplied with a first mask signal different for each mask gate and a determination result of a 1-bit determination circuit corresponding thereto. The mask gate corresponding to the redundant memory region is supplied with the second mask signal and the determination result of the 1-bit determination circuit corresponding thereto,
In the write verify operation, the selection control circuit sets the first mask signal to a level for deselecting the forced determination coincidence by the mask gate when relief by the redundant memory region is not performed. When the second mask signal is set to a level at which selection of forced matching by the mask gate is selected and relief is performed by the redundant memory area, the mask corresponding to the bit line being replaced by the redundant memory area The first mask signal of the gate is set to a level for selecting the forced determination match by the mask gate as selected, and the other first mask signal is set to a level for deselecting the forced determination match by the mask gate, and The second mask signal is set to a level that deselects the forced judgment match by the mask gate. The semiconductor device of claim 5, wherein.
前記不揮発性メモリは、複数のビット線に接続された複数の不揮発性メモリセルを備えたメモリアレイと、書き込みベリファイ動作において前記メモリアレイから読み出されたベリファイ読出し単位の読出しデータを対応する書き込みデータラッチの書き込みデータビットとビット対応で並列に比較判定する複数個の1ビット判定回路と、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果を1ビットに集約する判定集約回路とを有し、
前記判定集約回路は、前記複数個の1ビット判定回路の判定結果のうち1ビットに集約する対象ビットを選択可能であり、
前記中央処理装置は前記不揮発性メモリの書き込みベリファイ動作を指示し、書き込みベリファイ動作の結果を前記判定集約回路による判定集約結果として受け取る、半導体装置。 A semiconductor device having an electrically erasable and writable nonvolatile memory and a central processing unit, formed on one semiconductor chip,
The nonvolatile memory includes a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells connected to a plurality of bit lines, and write data corresponding to read data in a verify read unit read from the memory array in a write verify operation. A plurality of 1-bit determination circuits that compare and determine in parallel with the write data bits of the latch, and a determination aggregation circuit that aggregates the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits into one bit;
The determination aggregation circuit can select a target bit to be aggregated into one bit among the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits,
The semiconductor device, wherein the central processing unit instructs a write verify operation of the nonvolatile memory, and receives a result of the write verify operation as a determination aggregation result by the determination aggregation circuit.
Priority Applications (1)
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| JP2006192471A JP2008021370A (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| JP2006192471A Withdrawn JP2008021370A (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Semiconductor device |
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2006
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