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JP2008021370A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2008021370A
JP2008021370A JP2006192471A JP2006192471A JP2008021370A JP 2008021370 A JP2008021370 A JP 2008021370A JP 2006192471 A JP2006192471 A JP 2006192471A JP 2006192471 A JP2006192471 A JP 2006192471A JP 2008021370 A JP2008021370 A JP 2008021370A
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Withdrawn
Application number
JP2006192471A
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Inventor
Takashi Iwase
貴司 岩瀬
Masamichi Fujito
正道 藤戸
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Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To vary a write verification range according to relief of a bit line, a use of a memory array, etc. in a nonvolatile memory where a result of write verification can be aggregated to be a small number of bits to be output. <P>SOLUTION: The nonvolatile memory has a memory array (11) provided with two or more nonvolatile memory cells (MC) connected to two or more bit lines BL, two or more one-bit judgment circuits (31) which compares and judges read data of a verification read unit read from the memory array in write verification operation with write data bits of a corresponding write data latch (29) in parallel by bit correspondence, and a judgement aggregation circuit (32) which aggregates judged results of the two or more one-bit judgment circuits. The judgement aggregation circuit can select bits to be aggregated among the judged results of the two or more one-bit judgment circuits. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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. .

特開平9−198883号公報JP-A-9-198883

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 Patent Document 1 does not consider changing the write verify range. That is, in the write verify operation, the verify read data read to the bit line and the latch data of the corresponding write data latch are compared for each corresponding bit, and a logical product is taken for each result to obtain the verify result. It is necessary to exclude a specific memory area from the logical product input if it is not used selectively, and to add it to the logical product input if it is selectively used additionally. Become. For example, when the parity check circuit cannot be used in the power-on reset operation, the logical product input corresponding to the parity data storage area must be excluded from the verify determination in the power-on reset operation. When redundant relief is performed, the comparison determination result between the verify read data and the write latch data for the redundant bit is added to the logical product input, and the comparison determination result is logically calculated for the relief bit rescued by the redundant circuit. Product inputs must be excluded.

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 microcomputer 1 is not particularly limited, but is formed on a single semiconductor substrate (semiconductor chip) such as single crystal silicon by a CMOS integrated circuit manufacturing technique or the like. The microcomputer 1 includes a central processing unit (CPU) 2, a RAM 3 as a volatile memory, a flash memory (FLASH) 4 as a nonvolatile memory, a direct memory access controller (DMAC) 5, an input / output port (PRT) ) 6, 7, timer (TMR) 8, clock generator (CPG) 9, etc., and these circuit modules are connected to the internal bus 10. The internal bus 10 includes bus signal lines for address, data, and control signals. The CPU 2 includes an instruction control unit and an execution unit, decodes the fetched instruction, and performs arithmetic processing according to the decoding result. The flash memory 4 stores an operation program and data for the CPU 2. The RAM 3 is a work area or a data temporary storage area of the CPU 2. A clock pulse generator 9 inputs a clock or system clock generated by an oscillation operation in accordance with the resonance frequency of an external crystal resonator, generates an internal clock that is phase-synchronized with the system clock by a PLL circuit, and the microcomputer 1 It is operated in synchronization with the clock and its divided clock. Access to the flash memory 4 is controlled by the CPU 2, and operation modes such as erasing and writing are controlled based on control data set by the CPU 2 in a control register (not shown).

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 internal bus 10 to the address buffer 13.

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 internal bus 10 to the address buffer (ADB) 13. To do. The Y switch circuit (YSW) selects the bit line BL according to the decoding result of the Y decoder (YDEC), and the read data on the selected bit line BL is read by the sense amplifier (SA) corresponding to the sense amplifier circuit (SAA) 18. Amplified and output from the input / output circuit (IO) 19 to the data bus DBUS of the internal bus 10. In the write operation, write data supplied from the data bus DBUS of the internal bus 1 to the input / output circuit 19 is selected by the Y switch circuit (YSW) and latched in the write data latch (LAT) 29 of the write latch circuit 16. In the write operation, the bit line BL is set to a level corresponding to the logical value of the write data latched in the write data latch (LAT) 29.

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 power supply circuit 20 boosts the external voltage to generate a high voltage used for erase and write operations. The control circuit (CONT) 21 performs read, erase, erase verify, write, and write verify control sequences and operation power supply voltage switching control in accordance with control information set in the control register (CREG) 22. The operation power supply voltage switching control means that the operation power supply and operation timing of the driver (XDRV), the sense amplifier (SA), etc. are appropriately set according to the operation mode in accordance with read, erase, erase verify, write, and write verify. It is the control to switch. The oscillation circuit (OSC) 23 generates a synchronous operation clock signal for the memory power supply circuit 20 and the control circuit 21. The CPU 2 sets control data in the control register 22 for each of read, erase, erase verify, write, and write verify operations, whereby the control circuit 21 controls the operation according to the set control data.

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 CPU 2 instructs the writing operation so that the application of the high voltage pulse to the memory gate line MGL is performed in several steps. Instructs the write verify operation.

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 CPU 2. The write verify determination circuit 30 reads the read data in the verify read unit read from the memory array 11 to the bit line BL in the write verify operation in parallel with the write data bit of the corresponding write data latch (LAT) 29 in correspondence with the bit. A plurality of 1-bit determination circuits (SBD) 31 for comparison determination, a determination aggregation circuit (DAGR) 32 for aggregating the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits 31, and a determination aggregation result of the determination aggregation circuit 32 It has an output terminal TML that outputs to the outside of the flash memory 4 as a verify result signal φvfy. The determination aggregation circuit 32 is configured to be able to select target bits to be aggregated among the determination results of the plurality of 1-bit determination circuits 31.

《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 memory array 11 is divided into a plurality of memory mats (MAT) 33. For example, the memory array 11 has 128 bytes, that is, 1024 bit lines, and is divided into 64 as a whole, and has 64 memory mats (MAT) 33 each having 16 bit lines BL. The memory gate line MGL is common to the memory mats 33. In the Y switch circuit (YSW), bit lines in one memory mat (MAT) 33 are commonly connected to a common data line CD via a high breakdown voltage column selection N-channel MOS (NMOS) transistor M1. The column selection NMOS transistor M1 is alternatively turned on by column selection signals yw0 to ywn. Although not shown in particular, the column selection signals yw0 to ywn are shared by 64 memory mats. The 64 common data lines CD are connected to 16 data lines sequentially every 16 lines via a selection gate (not shown), and the 16 data lines can be interfaced to the data bus DBUS. Data can be input / output in parallel with DBUS in units of 16 bits. The selection level of the column selection signals yw0 to ywn is a voltage boosted with respect to the external power supply voltage, and the on-resistance of the column selection NMOS transistor M1 is reduced to obtain a large read signal amount.

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 bit determination circuit 31. The selection NMOS transistor M2 is turned on in parallel in the write operation.

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-bit determination circuit 31 compares and determines the read data read from each memory mat (MAT) 33 in the write verify operation in correspondence with the write data bit of the corresponding write data latch. In the example of FIG. 1, the 1-bit determination circuit 31 has a verify sense amplifier 37, and the common data line CD of the corresponding memory mat 33 is connected to one input terminal, and column selection is performed based on the verify read address. Read data on the bit line selected by the NMOS transistor M1 is received. The verify sense amplifier 37 is set to the high level when the comparison voltage is input to the other input terminal and the threshold voltage of the memory cell to be verified has reached the target high threshold voltage (the read voltage is lower than the comparison voltage). If it has not been reached (the read voltage is higher than the comparison voltage), a low level is output. The output of the verify sense amplifier 37 indicates whether or not the state of the memory cell is the target write state based on the read data from the corresponding memory cell.

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-bit determination circuit 31 receives the inverted data of the write data latched in the write data latch (LAT) 29 of the corresponding memory mat 33 in the bit correspondence at the gate of the input NMOS transistor M3. The source of the input NMOS transistor M3 is commonly connected to the ground voltage GND, the selection NMOS transistor M4 is connected in series to the drain of the input NMOS transistor M3, the drain of the selection MOS transistor M4 is wired or coupled, and the coupling node ND is P It is pulled up to the power supply voltage Vdd by a channel type MOS (PMOS) transistor M5. The selection NMOS transistor M4 is switch-controlled by column selection signals yw0 'to ywn' generated based on the verify read address (column address in the write verify operation). In the write verify operation, the column selection signals yw0 'to ywn' are equal to the column selection signals yw0 to ywn. The write data latch 29 selects the write operation for the memory cell by latching the high level in the static latch, and deselects the write operation for the memory cell by latching the low level. When the latch data of the write data latch 29 selected by one selection MOS transistor M4 is at a high level (write selection), the coupling node ND maintains a high level and the latch data is at a low level (write non-selection). At this time, the connection node ND is inverted to a low level. The level of the node ND indicates whether or not the memory cell to be verified is a write target.

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 gate 36 is provided as a comparison circuit, and an inverted output of the verify sense amplifier 37 is supplied to one input thereof. The other input of the exclusive negative OR gate 36 is coupled to the output of the two-input type NAND gate 38. The NAND gate 38 is supplied with a node ND and an inverted signal of the write verify enable signal EV. The signal EV is set to a logic level when a write verify operation is designated. When the write data latched in the static latches (IV1 and IV2) is at a high level, the exclusive negative OR gate 36 is at a low level, which means that the verify read signal to the bit line BL indicates the completion of writing. If there is, a high level is output as the 1-bit determination signal φ1, and a low level is output as the 1-bit determination signal φ1 if the verify read signal to the bit line BL indicates a high level indicating that writing is incomplete. Further, when the write data latched in the static latches (IV1, IV2) is at a low level, the exclusive negative OR gate 36 means that the verify read signal to the bit line BL is incompletely written. Since it becomes high level, a high level is output as the 1-bit determination signal φ1. As described above, the 1-bit determination circuit 31 outputs a low level as the 1-bit determination signal φ1 only when the write target memory cell is not yet completed in the write verify operation. A high level is output as the signal φ1.

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 aggregation determination circuit 32 has a two-input type OR gate 40 and a two-input type AND gate 41 corresponding to each 1-bit determination signal φ1. The 64 AND gates 41 have a cascade connection form in which the output terminal of the preceding AND gate 41 is coupled to one input of the following AND gate 41 from the right side to the left side of the drawing. The other input terminal of the AND gate 41 is connected to the output terminal of the corresponding OR gate 40. The OR gate 40 receives the corresponding 1-bit determination signal and the mask signal φ2 or φ3, and functions as a mask gate that can force the determination result indicated by the 1-bit determination signal to coincide with the determination by the high level of the mask signals φ2 and φ3. For example, an activation control signal φvsa (high level is an activation instruction level) of the verify sense amplifier 37 is supplied to one input of the first AND gate 41 of the 64 AND gates connected in cascade as a high level signal. The 64 cascaded AND gates 41 function as a determination gate circuit that determines whether or not all bits match the output of each OR gate 40, and the output signal of the AND gate 41 in the final stage is the above-described output signal. It becomes a verification result signal φvfy which is a result of determination aggregation. When all the outputs of the AND gate 41 are at a high level, the verify result signal φvfy is at a high level.

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 memory mats 33, 63 memory mats 33 from the left are used as data storage areas, and the remaining one memory mat 33 is a parity data storage area for the data areas. . The mask signal φ2 is input to the OR gate 40 corresponding to the memory mat 33 in the data storage area, and the mask signal φ3 is input to the OR gate 40 corresponding to the memory mat 33 in the parity data storage area. Although not shown in FIG. 2, a parity generation circuit and a parity determination circuit for the flash memory 4 are provided. For example, the parity generation circuit and the parity determination circuit are not operated during the power-on reset processing period of the microcomputer 1. . At this time, it is assumed that initialization data used for the power-on reset process is stored in a part of the data storage area of the flash memory 4. For example, the initialization data is trimming data for adjusting circuit characteristics. The control circuit 21 that generates the mask signals φ2 and φ3 controls the mask signal φ2 to a low level and the mask signal φ3 to a high level when writing trimming data, and parity data in a write verify operation for a write operation in units of word lines. By ignoring the state of the storage area, whether or not writing to the data storage area is completed can be obtained by a 1-bit verification result signal φvfy. The control circuit 21 for generating the mask signals φ2 and φ3 controls the mask signals φ2 and φ3 to a low level when writing data other than the trimming data, and determines whether or not the writing to the data storage area and the parity data storage area is completed. The bit verification result signal φvfy can be obtained. As a result, the write verify range can be made variable according to the presence or absence of parity data. The OR gate 40 and the mask signal φ2 corresponding to the data area can be omitted.

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 CPU 2 transfers 128 bytes of write data to the write data latch circuit 16 of the flash memory 4 (S1), the CPU 2 sets the write operation mode to the flash memory 4, applies a high voltage of the write target memory gate line, and writes A write current is selectively applied to the bit line based on the data to perform writing to the memory cell (S2). After one write operation, the CPU 2 sets a write verify operation mode in the flash memory 4 (S3), and corresponds to the memory cell MC of 64 bits in total from each memory mat 33 according to the verify address from the CPU 2, and corresponding to it. The write data latch 29 to be selected is selected (S4), and verify read is performed (S5). The read data read-verified from the memory cell and the data read from the write data latch are compared by each 1-bit determination circuit (S6), and the result is aggregated into 1 bit by the aggregation determination circuit and 1-bit verification is performed by the CPU 2. Returns result signal φvfy. The CPU 2 determines whether or not the verify result signal φvfy is at a high level (logic value 1) (S7), and if φvfy = 1, returns to step S2 and repeats the process. If φvfy = 1, it is determined whether writing of 128 bytes has been completed (S8), and if it is not completed, the process returns to step S4 to repeat the process. When the writing for 128 bytes is completed, a series of writing and writing operations are completed. Since the CPU 2 can obtain the result of the write verify in 64-bit units by the 1-bit verify result signal φvfy, the CPU 2 does not have to perform the operation of fetching the verify read data from the memory cell in 16-bit units and comparing it with the write data one by one. Good.

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 sense amplifier 37. The verify sense amplifier 37 functions by a current sense method using, for example, a differential amplifier. A comparison voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, a voltage determined by the verify current and the memory cell current is applied to the inverting input terminal, and the output is low when the inverting input terminal voltage is higher than the comparison voltage. When the inverting input terminal voltage is lower than the comparison voltage, the output is set to the high level. The verify current is a current obtained by bit line precharging, and the memory current is a current flowing from the bit line to the source line. Therefore, to realize current sensing, for example, the comparison voltage is applied to the current flowing from the precharge level bit line through the memory cell in the write state to the source line and the memory cell in the erase state from the bit line at the precharge level. This is a voltage formed by a current change in the dummy bit line configured to cause a current change between the current flowing through the source line via the current.

《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 memory array 11 includes a memory block BLK1 without parity and a memory block BLK2 with parity. In FIG. 7, each of D0 to D63 and P0 to P6 corresponds to the determination output φ1 of the 1-bit determination circuit 31 in FIG. Since the circuit configuration for forming the determination outputs D0 to D63 and P0 to P6 is the same as the configuration 31 corresponding to one memory mat 33 in FIG. 1, detailed description thereof is omitted here. In the memory block BLK1, an area corresponding to the determination outputs D0 to D63 is a data area DTAR, and an area corresponding to the determination outputs P0 to P6 is a non-use area NUAR. In the memory block BLK2, an area corresponding to the determination outputs D0 to D63 is a data area DTAR, and an area corresponding to the determination outputs P0 to P6 is a parity data area PTAR.

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 gates 41 connected in cascade and a two-input OR gate 40 connected to one of the AND gates 41. As in FIG. 1, corresponding determination outputs D0 to D63 and P0 to P6 are input to one input of the OR gate 40. The mask signal φ4 is input to the other input of the OR gate 40 that receives the determination outputs D0 to D63 at one input, and the mask signal φ5 is input to the other input of the OR gate 40 that receives the determination outputs P0 to P6 at one input. Is done. The mask signals φ4 and φ5 are formed by the control logic circuit 44 that inputs the selection signal SEL1 of the memory block BLK1 and the selection signal SEL2 of the memory block BLK2 output from the control circuit 21. The control logic 44 inputs a block selection signal SEL1, SEL2 and outputs a mask signal φ4, a NOR gate 45 that outputs a mask signal φ4, an inverter 46 that inverts the block selection signal BLK1, and an output of the inverter 46 and a block selection signal BLK2 that inputs a mask signal. It consists of a NAND gate 47 for generating φ5. The control circuit 21 and the control logic circuit 44 function as a selection control circuit for the mask function of the aggregation determination circuit 43.

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 gate 40 receiving the mask signal φ5. A write verify result for the region DTAR can be obtained by a 1-bit verify result signal φvfy.

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 gate 40 receiving φ5, and a write verify result for both the data area DTAR and the parity data area PTAR can be obtained by a 1-bit verify result signal φvfy.

《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 memory array 11 includes a normal memory area (hereinafter also referred to as a user memory block (UBLK)) 50 and a redundant memory area (hereinafter also referred to as a repair memory block (RDBLK)) 51 used for defect repair of the user memory block 50. And have. In FIG. 1, each of D0 to D63, R0 corresponds to the determination output φ1 of the 1-bit determination circuit 31 in FIG. Since the circuit configuration for forming the determination outputs D0 to D63 and R0 is the same as the configuration 31 corresponding to one memory mat 33 in FIG. 1, detailed description thereof is omitted here. Din0 to din63 are connected to the user memory block 50, and dinR0 is connected to the relief memory block 51, and each corresponds to the common data line CD in FIG. The selection control logic 52 is a logic circuit for inputting data from the data bus DBUS to din0 to din63 in units of 16 bits. The selection control logic 53 is a logic circuit that enables transfer of write data bits to be relieved in accordance with access to an address (relief address) to be relieved.

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 decision aggregation circuit 55 includes a plurality of two-input AND gates 41 connected in cascade as in FIG. 1 and a two-input OR gate 40 connected to one of the AND gates 41. The corresponding determination outputs D0 to D63 and R0 are input to one input of the OR gate 40 corresponding to the determination outputs D0 to D63 and R0, respectively, and the corresponding mask signals TH_D0 to TH_D63 and Re are input to the other input. . The selection control logic 56 controls the mask signal corresponding to the relief address to a high level when the relief address is rescued in the relief memory area 51 in the write verify operation, and all the mask signals TH_D0 to TH_D63 when the relief is not performed. Is controlled to a low level.

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 selection control logic 52. FDB0 to FDB15 are write data input from the data bus DBUS. FAB1 and FAB2 indicate 2 bits in the transfer destination address of the write data supplied from the address bus ABUS. DIS is a data transfer start signal for write data. The input gate circuit G1 selectively transmits data FDB0 to FDB15 to din0 to din15, the input gate circuit G2 selectively transmits data FDB0 to FDB15 to din16 to din31, and the input gate circuit G3 transmits data FDB0 to FDB15. The input gate circuit G4 selectively transmits data FDB0 to FDB15 to din48 to din63. When the data transfer start signal DIS is activated, the input gates G1 to G4 are sequentially selected by sequentially incrementing the values of the 2-bit address bits FAB1 and FAB2, and are sequentially supplied in units of 16 bits. The incoming write data is sequentially supplied to din0 to din63 in units of 16 bits.

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 selection control logic 53. Re is a relief enable signal, and R0 to R5 are relief address signals. When the write data FDB15 to FDB0 are supplied, the selection control logic 53 is used as an input gate selected by the address bits FAB1 and FAB2 on condition that the 2-bit address bits FAB1 and FAB2 match the relief address bits R0 and R1. Among the corresponding 16-bit write data, the 1-bit write data indicated by the remaining 4 bits of relief address bits R2 to R5 is selected by the selector 57 and supplied to the relief memory block 51 as DinR0. The data DinR0 is latched by the write data latch 29 in the relief mat using a part of the write verify address at that time. The specific contents of the selection logic by the selector 57 are shown in the truth table attached to FIG.

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 selection control logic 56. When the relief is performed by the relief addresses R0 to R5, the relief enable signal Re is at the low level. At this time, one of the mask signals TH_D0 to TH_D63 designated by the relief addresses R0 to R5 is set to the high level. As a result, the judgment output (one of D0 to D63) from the memory mat to be relieved by the relief address is masked by the OR gate 4, and the mask by the OR gate 4 on the judgment output R0 from the redundant memory block 51 is released. The When the redundant relief is not performed, all of the determination outputs D0 to D63 are set to the low level, the mask is released, and the determination output R0 is masked. The write verify range by the aggregation determination circuit 55 can be made variable according to whether the redundancy memory block 51 is relieved, and the write verify result can be obtained by a 1-bit verify result signal φvfy.

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 write data latch 28 has a static latch composed of two NAND gates NAND1 and NAND2 connected in antiparallel, and one of the storage nodes is a CMOS transfer gate comprising an NMOS transistor M10 and a PMOS transistor M11. It is connected to the corresponding common data line CD via the Y switch and the write gate 27 that have been configured. A write selection NMOS transistor M12 is connected to the bit line BL, and a discharge NMOS transistor M13 having a gate coupled to the other storage node of the static latch 28 is connected in series to the NMOS transistor. The 1-bit determination circuit 31 in FIG. 12 operates in the same manner as in FIG.

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 microcomputer 1 described above, the write verify result can be aggregated and output as a 1-bit verify result signal φvfy, and can be used for bit line relief, use of parity data or unused. The write verify range can be made variable according to the above. The central processing unit 2 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.

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.

メモリマットとそれに対応する書き込みベリファイ判定回路の一例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a memory mat and a write verify determination circuit corresponding to the memory mat. 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のブロック図である。1 is a block diagram of a microcomputer as an example of a semiconductor device according to the present invention. フラッシュメモリのブロック図である。It is a block diagram of a flash memory. 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である。5 is a flowchart of a write operation and a write verify operation. 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である。6 is a timing chart of a write operation and a write verify operation. ベリファイセンスアンプの一例回路図である。It is an example circuit diagram of a verify sense amplifier. 書き込みベリファイ判定回路とそのマスク機能に対する選択制御の別の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of selection control with respect to a write verify determination circuit and its mask function. 書き込みベリファイ判定回路とそのマスク機能に対する選択制御の更に別の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of selection control with respect to a write verify determination circuit and its mask function. 図8の選択制御論理52の一例回路図である。FIG. 9 is an example circuit diagram of the selection control logic 52 of FIG. 8. 図8の選択制御論理53の一例が示される。An example of the selection control logic 53 of FIG. 8 is shown. 図8の選択制御論理56の一例回路図である。FIG. 9 is an example circuit diagram of the selection control logic 56 of FIG. 8. 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回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating another example of a write data latch, a Y switch, and a 1-bit determination circuit.

符号の説明Explanation of symbols

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 Microcomputer 2 Central processing unit (CPU)
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 gate 37 verify sense amplifier φ1 1-bit decision signal φ2, φ3 mask signal 40 OR gate 41 AND gate 43 decision aggregation circuit 44 control logic circuit BLK1, BLK2 memory block SEL1, SEL2 memory block selection signal φ4, φ5 mask Signal DTAR data area PTAR parity data area M1 column selection NMOS transistor yw0 to ywn column selection signal 50 user memory block 51 relief memory block 52, 53, 56 selection control logic 55 decision aggregation circuit

Claims (10)

電気的に消去及び書き込み可能な不揮発性メモリを備えた半導体装置であって、
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とを有する、請求項1記載の半導体装置。   The 1-bit determination circuit is connected to a bit line selection transistor that selects a bit line specified by a verify read address from a plurality of bit lines, and the write corresponding to the bit line selected by the bit line selection transistor A data latch selection transistor that selects latch data of a data latch, and a comparison circuit that compares data of a bit line selected by the bit line selection transistor with latch data selected by the data latch selection transistor. Item 14. A semiconductor device according to Item 1. 前記ビット線選択トランジスタは前記データラッチ選択トランジスタよりも高ゲート耐圧を有する、請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the bit line selection transistor has a higher gate breakdown voltage than the data latch selection transistor. 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と、を有する請求項1又は2記載の半導体装置。   The determination aggregation circuit includes a mask gate capable of selectively forcing the determination result of the 1-bit determination circuit to be a determination match, and a determination gate for determining whether or not all bits match the output of the respective mask gates The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a circuit; and a selection control circuit that selectively controls forced determination coincidence by the mask gate. 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、請求項4記載の半導体装置。   The determination gate circuit has two input first logic gates arranged for each mask gate, the first input of the first logic gate receives the output of the corresponding mask gate, and the first logic gate of the first logic gate The two inputs receive the output of the first logic gate on the upper side of the signal path and are cascade-connected sequentially to the lower side, and the logic value supplied to the second input of the cascaded uppermost first logic gate is the lowest 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a state in which the determination results of the respective 1-bit determination circuits are all coincident is obtained with the state transmitted to the output of the first logic gate. 前記マスクゲートは2入力の第2論理ゲートであり、第1群のマスクゲートには第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、第2群の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.
前記マスクゲートは2入力の第2論理ゲートであり、第1群のマスクゲートには第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、第2群の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.
前記メモリアレイは正規のメモリ領域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とを有し、
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をアクセス制御可能な中央処理装置を有し、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、請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a central processing unit capable of controlling access to the nonvolatile memory, wherein the central processing unit inputs a determination aggregation result of the determination aggregation circuit. 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た半導体装置であって、
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.
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