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JP2008287794A - Semiconductor integrated circuit and operation method thereof - Google Patents

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JP2008287794A
JP2008287794A JP2007131106A JP2007131106A JP2008287794A JP 2008287794 A JP2008287794 A JP 2008287794A JP 2007131106 A JP2007131106 A JP 2007131106A JP 2007131106 A JP2007131106 A JP 2007131106A JP 2008287794 A JP2008287794 A JP 2008287794A
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source
write
memory cells
line
semiconductor integrated
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Application number
JP2007131106A
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Inventor
Takashi Yamaki
貴志 山木
Jiro Ishikawa
次郎 石川
Toshihiro Tanaka
利広 田中
Akira Kato
章 加藤
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Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
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Abstract

【課題】微細化プロセスでも書き込みディスターブもしくは消去ディスターブが低減された不揮発性メモリを内蔵する半導体集積回路を提供すること。
【解決手段】不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み単位WUの複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>のメモリセルのメモリゲートは、書き込みもしくは消去のためにメモリゲート線MG<0>に接続されている。書き込み単位WUの複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>の複数のソース線SL<0>…SL<n>もしくは複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>は、書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの複数の出力端子に接続されている。カウンタCOUNTの複数の出力端子は、書き込み単位WUの複数のソース線SL<0>…SL<n>もしくは複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>を時分割で駆動する。
【選択図】図5
To provide a semiconductor integrated circuit including a nonvolatile memory in which a write disturb or an erase disturb is reduced even in a miniaturization process.
A memory gate of a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> in a write unit WU of a nonvolatile memory module NVMU is used for writing or erasing. Are connected to the memory gate line MG <0>. Multiple memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> source lines SL <0>... SL <n> or multiple column-direction source lines SLB <in the write unit WU 0>... SLB <n> is connected to a plurality of output terminals of a counter COUNT as a write / erase drive circuit. The plurality of output terminals of the counter COUNT drive the plurality of source lines SL <0>... SL <n> or the plurality of column direction source lines SLB <0>.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、不揮発性メモリを内蔵する半導体集積回路およびその動作方法に関するもので、特に微細化プロセスでも書き込みディスターブもしくは消去ディスターブを低減するのに有益な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit incorporating a non-volatile memory and an operation method thereof, and more particularly to a technique useful for reducing write disturb or erase disturb even in a miniaturization process.

下記非特許文献1には、窒化膜(SiN)局所トラップ電荷に基づくMNOS型の不揮発性メモリがスケーラビィリティー、低コストと固有データ信頼性の理由で将来のメモリの有力な候補となっていることが記載されている。このセルは、制御ゲート(CG)MOSとメモリゲート(MG)MOSとを有するスプリットゲート構造となっている。書き込みでは、ソースサイドインジェクション(SSI)によりメモリゲート(MG)のエッジの窒化膜トラップにホットエレクトロンが注入される。消去では、ホットホール注入が利用される。尚、MNOSは、Metal Nitride Oxide Semiconductorの略である。   Non-Patent Document 1 describes that MNOS type non-volatile memory based on local trap charge of nitride film (SiN) is a promising candidate for future memory due to scalability, low cost and inherent data reliability. Is described. This cell has a split gate structure having a control gate (CG) MOS and a memory gate (MG) MOS. In writing, hot electrons are injected into the nitride film trap at the edge of the memory gate (MG) by source side injection (SSI). For erasing, hot hole injection is used. Note that MNOS is an abbreviation for Metal Nitride Oxide Semiconductor.

一方、下記特許文献1には、前記非特許文献1に記載されたMNOS型の不揮発性メモリの制御ゲートMOS(選択ゲートMOS)のしきい値電圧のばらつきによる書き込み特性のばらつきを低減する技術が記載されている。そのために、下記特許文献1では、書き込み対象のメモリセルと同一の選択ゲート線、同一のメモリゲート線、同一のソース線に接続された非書き込み対象のメモリセルのビット線にはハイレベル電圧が印加されている。それによって、非書き込み対象のメモリセルの選択MOSトランジスタはオフとされることで、書き込みが禁止されている。また、書き込む場合には、書き込み対象の選択ゲート線、メモリゲート線、ソース線のそれぞれに書き込みに必要な電圧を印加した状態で、複数のビット線へ書き込みパルスを順次印加する時分割方式の書き込みが実行される。   On the other hand, the following Patent Document 1 discloses a technique for reducing variation in write characteristics due to variation in threshold voltage of a control gate MOS (selection gate MOS) of the MNOS type nonvolatile memory described in Non-Patent Document 1. Are listed. For this reason, in Patent Document 1 below, a high level voltage is applied to the bit line of the non-write target memory cell connected to the same select gate line, the same memory gate line, and the same source line as the write target memory cell. Applied. As a result, the selection MOS transistor of the non-write target memory cell is turned off, thereby prohibiting writing. When writing, a time-division type writing in which a write pulse is sequentially applied to a plurality of bit lines in a state where a voltage necessary for writing is applied to each of a selection gate line, a memory gate line, and a source line to be written. Is executed.

また、下記特許文献2には、書き込み時のホットエレクトロン注入の電流量よりも消去時のホットホール注入の電流量が大きいと言う問題を解決する技術が記載されている。そのために、下記特許文献2では、不揮発性メモリの複数のセクターに順次消去パルスが印加される。セクターは不揮発性メモリセルの1行分で構成され、1つのセクター内部の複数の不揮発性メモリセルの選択ゲートとソースとメモリゲートとはそれぞれ同一の選択ゲート線と同一のソース線と同一のメモリゲート線とに接続されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-259259 describes a technique for solving the problem that the amount of hot hole injection during erase is larger than the amount of hot electron injection during writing. For this purpose, in Patent Document 2 below, erase pulses are sequentially applied to a plurality of sectors of the nonvolatile memory. The sector is composed of one row of nonvolatile memory cells, and the selection gate, source, and memory gate of the plurality of nonvolatile memory cells in one sector are the same selection gate line, the same source line, and the same memory. Connected to the gate line.

F. Ito et al, “A Novel MNOS Technology Using Gate Hole Injection in Erase Operation for Embedded Nonvolatile Memeory Applications”, 2004 Symposium on VLSI Technology Digest of Techical Papers, PP.80−81.F. Ito et al, “A Novel MNOS Technology Using Gate Hole Injection in Erase Operation for Embedded Nonvolatile Memory Applications”, 2004 Symposium. 80-81. 特開2004−319065号 公報JP 2004-319065 A 国際公開WO 2006/085373 A1 明細書International Publication WO 2006/085373 A1 Specification

本発明者等は本発明に先立って、シングルチップマイクロコントローラに搭載される内蔵フラッシュメモリモジュールの開発に従事した。この開発では、線幅が前世代の150nmから90nmと微細化プロセスが採用されることになった。この開発の当初で検討された内蔵フラッシュメモリモジュールでも、前記特許文献1に記載された書き込み方式の採用が検討された。しかし、90nmの微細化プロセスでこの書き込み方式を採用すると、書き込みディスターブが発生するという問題が明らかとされた。   Prior to the present invention, the present inventors engaged in the development of a built-in flash memory module mounted on a single chip microcontroller. In this development, the miniaturization process was adopted with a line width of 150 nm to 90 nm of the previous generation. Even in the built-in flash memory module studied at the beginning of this development, the adoption of the write method described in Patent Document 1 was studied. However, when this writing method is adopted in a 90 nm miniaturization process, a problem that writing disturb occurs is clarified.

本発明者等がその原因を検討したところ、次の事実が判明した。すなわち、前記特許文献1に記載された書き込み方式では、非書き込み対象のメモリセルのビット線にはハイレベル電圧が印加されている。また、非書き込み対象のメモリセルのソース線とメモリゲート線とは更に高い電圧が印加されている。従って、オフとされるべき非書き込み対象のメモリセルのソース・ドレイン間にリーク電流が発生して、弱い書き込みが発生すると言うメカニズムが解明された。   When the present inventors examined the cause, the following facts were found. That is, in the write method described in Patent Document 1, a high level voltage is applied to the bit line of the memory cell that is not to be written. Further, a higher voltage is applied to the source line and the memory gate line of the non-write target memory cell. Accordingly, a mechanism has been elucidated in which a leak current is generated between the source and drain of a non-write target memory cell to be turned off and weak writing occurs.

本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等の検討の結果、なされたものである。従って、本発明の目的とするところは、微細化プロセスでも書き込みディスターブもしくは消去ディスターブが低減された不揮発性メモリを内蔵する半導体集積回路を提供することにある。   The present invention has been made as a result of the study of the present inventors prior to the present invention as described above. Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit having a built-in nonvolatile memory in which write disturb or erase disturb is reduced even in a miniaturization process.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ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の代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。   A typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

即ち、本発明の代表的な半導体集積回路は、不揮発性メモリアレー(MA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>)と、書き込み・消去回路(WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>)と、ソース線を駆動する複数の出力を有する書き込み・消去駆動回路(COUNT)とを具備する(図5参照)。複数のメモリセルの電荷蓄積層への電子の注入に際して、前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力は複数のソース線(SL<0>…SL<n>)を時分割により順次駆動する(図6参照)。   That is, a typical semiconductor integrated circuit of the present invention includes a nonvolatile memory array (MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n>) and a write / erase circuit (WrCkt <0>. WrCkt <n (y + 1) + y>) and a write / erase drive circuit (COUNT) having a plurality of outputs for driving the source line (see FIG. 5). Upon injection of electrons into the charge storage layers of a plurality of memory cells, the plurality of outputs of the write / erase drive circuit sequentially drive a plurality of source lines (SL <0>... SL <n>) by time division ( (See FIG. 6).

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。すなわち、微細化プロセスでも書き込みディスターブもしくは消去ディスターブが低減された不揮発性メモリを内蔵する半導体集積回路を提供することができる。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit including a nonvolatile memory in which writing disturb or erasing disturb is reduced even in a miniaturization process.

《代表的な実施の形態》
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
<Typical embodiment>
First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. The reference numerals in the drawings referred to with parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.

〔1〕本発明の代表的な実施の形態による半導体集積回路は、不揮発性メモリアレー(MA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>)と、書き込み・消去回路(WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>)とを具備する。   [1] A semiconductor integrated circuit according to a typical embodiment of the present invention includes a nonvolatile memory array (MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n>), a write / erase circuit ( WrCkt <0>... WrCkt <n (y + 1) + y>).

前記不揮発性メモリアレーは、ゲート(MG)が行方向のゲート線(MG<0>…MG<x>)に接続され、ドレイン(D)が列方向のビット線(BL<0>…BL<n(y+1)+y>)に接続され、ソースが列方向のソース線(SL<0>…SL<n>)に接続された複数のメモリセル(MM<0,0>…MM<x,n(y+1)+y>)を含む。   In the nonvolatile memory array, the gate (MG) is connected to the gate line (MG <0>... MG <x>) in the row direction, and the drain (D) is the bit line (BL <0>... BL <in the column direction). n (y + 1) + y>) and a plurality of memory cells (MM <0, 0>... MM <0) whose sources are connected to source lines (SL <0>... SL <n>) in the column direction. x, n (y + 1) + y>).

前記複数のメモリセルの前記ゲートに、前記ゲート線を介して正のゲート電圧(+10V)を印加する。前記複数のメモリセルの前記ソースに、前記ソース線を介して正のソース電圧(+5V)を印加する。前記複数のメモリセルの前記ドレインに、前記ビット線を介して前記書き込み・消去回路により不揮発記憶(書き込み)のためのドレイン電圧を供給する。それによって前記複数のメモリセルの電荷蓄積層への電子の注入を行う。   A positive gate voltage (+10 V) is applied to the gates of the plurality of memory cells via the gate line. A positive source voltage (+5 V) is applied to the sources of the plurality of memory cells via the source line. A drain voltage for nonvolatile storage (writing) is supplied to the drains of the plurality of memory cells by the write / erase circuit via the bit lines. Thereby, electrons are injected into the charge storage layers of the plurality of memory cells.

前記複数のメモリセルの前記ゲートに前記ゲート線を介して負のゲート電圧(−5V)を印加する一方、前記複数のメモリセルの前記ソースに前記ソース線を介して正のソース電圧(+5V)を印加する。それにより、前記複数のメモリセルでは前記ソースから前記電荷蓄積層へのホールの注入が行われて、前記電荷蓄積層に注入された前記電子が前記ホールにより中和される。   A negative gate voltage (−5V) is applied to the gates of the plurality of memory cells via the gate line, while a positive source voltage (+ 5V) is applied to the sources of the plurality of memory cells via the source line. ) Is applied. Accordingly, holes are injected from the source into the charge storage layer in the plurality of memory cells, and the electrons injected into the charge storage layer are neutralized by the holes.

前記半導体集積回路は、前記列方向の前記ソース線を駆動する複数の出力を有する書き込み・消去駆動回路(COUNT)を更に具備する(図5参照)。前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入に際して、前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力は前記列方向の複数のソース線(SL<0>…SL<n>)を時分割により順次駆動する(図6参照)。   The semiconductor integrated circuit further includes a write / erase drive circuit (COUNT) having a plurality of outputs for driving the source lines in the column direction (see FIG. 5). Upon injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells, the plurality of outputs of the write / erase drive circuit are connected to a plurality of source lines (SL <0>... SL <n>) in the column direction. Drive sequentially by time division (see FIG. 6).

前記実施の形態の手段によれば、ソース線駆動の時分割の分割数をNとすると、前記電子の注入に際して、正のソース電圧が印加される時間は1/Nに減少される。その結果、電子の注入に際してのディスターブを低減することができる。   According to the means of the above embodiment, when the number of time divisions for source line driving is N, the time during which the positive source voltage is applied during the electron injection is reduced to 1 / N. As a result, the disturbance at the time of electron injection can be reduced.

好適な実施の形態による半導体集積回路では、前記電子の注入に際して、前記複数のメモリセルの前記ドレインに、前記ビット線を介して前記書き込み・消去回路により前記不揮発記憶のための前記電圧を選択的に供給する。それによって前記複数のメモリセルの選択されたメモリセルの電荷蓄積層への前記電子の前記注入が行われる。   In the semiconductor integrated circuit according to a preferred embodiment, when the electrons are injected, the voltage for the nonvolatile storage is selectively applied to the drains of the plurality of memory cells by the write / erase circuit via the bit lines. To supply. Thereby, the injection of the electrons into the charge storage layer of the selected memory cell of the plurality of memory cells is performed.

他の好適な実施の形態による半導体集積回路では、前記ソース線と前記ビット線との間にメモリセルの複数のソース・ドレイン電流経路が並列に接続されている。   In a semiconductor integrated circuit according to another preferred embodiment, a plurality of source / drain current paths of memory cells are connected in parallel between the source line and the bit line.

より好適な実施の形態による半導体集積回路は、複数のソース線ドライバ(SLD<0,0>…SLD<m,n>)と、行方向の複数の行方向ソース線(SLA<0>…SLA<m>)と、列方向の複数の列方向ソース線(SLB<0>…SLB<n>)とを含む。前記複数のソース線ドライバの出力は前記複数のソース線(SL<0,0>…SL<m,n>)に接続され、前記行方向の複数の行方向ソース線は前記複数のソース線ドライバの電源端子に接続されている。前記列方向の複数の列方向ソース線は、前記複数のソース線ドライバの入力端子と前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力との間に接続されている(図7参照)。   A semiconductor integrated circuit according to a more preferred embodiment includes a plurality of source line drivers (SLD <0,0>... SLD <m, n>) and a plurality of row direction source lines (SLA <0>... SLA in the row direction. <M>) and a plurality of column direction source lines (SLB <0>... SLB <n>) in the column direction. Outputs of the plurality of source line drivers are connected to the plurality of source lines (SL <0, 0>... SL <m, n>), and the plurality of row direction source lines in the row direction are the plurality of source line drivers. Is connected to the power terminal. The plurality of column direction source lines in the column direction are connected between input terminals of the plurality of source line drivers and the plurality of outputs of the write / erase drive circuit (see FIG. 7).

他のより好適な実施の形態による半導体集積回路は、複数のソース線転送MOSトランジスタ(SLTM<0,0>…SLTM<m,n>)と、行方向の複数の行方向ソース線(SLA<0>…SLA<m>)と、列方向の複数の列方向ソース線(SLB<0>…SLB<n>)とを含む。前記複数のソース線転送MOSトランジスタの複数のソース・ドレイン電流経路は、前記列方向の複数の列方向ソース線を介して前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力と前記複数のソース線(SL<0,0>…SL<m,n>)との間に接続される。前記複数のソース線転送MOSトランジスタの複数のゲートは、前記行方向の複数の行方向ソース線の複数の信号により駆動される(図9参照)。   A semiconductor integrated circuit according to another more preferred embodiment includes a plurality of source line transfer MOS transistors (SLTM <0, 0>... SLTM <m, n>) and a plurality of row direction source lines (SLA < 0>... SLA <m>) and a plurality of column direction source lines (SLB <0>... SLB <n>) in the column direction. The plurality of source / drain current paths of the plurality of source line transfer MOS transistors are connected to the plurality of outputs of the write / erase drive circuit and the plurality of source lines (SL) via the plurality of column direction source lines in the column direction. <0, 0>... SL <m, n>). The plurality of gates of the plurality of source line transfer MOS transistors are driven by a plurality of signals of the plurality of row direction source lines in the row direction (see FIG. 9).

更により好適な実施の形態による半導体集積回路は、前記複数のメモリセルの前記ドレインに接続された前記ビット線は副ビット線(SBL<0>…SBL<n(y+1)+y>)である。列方向の複数の主ビット線(MBL<0>…MBL<n(y+1)+y>)と複数の副ビット線との間には、複数のビット線MOSトランジスタ(ZM<0>…ZM<n(y+1)+y>)が接続されている(図11参照)。   In the semiconductor integrated circuit according to an even more preferred embodiment, the bit line connected to the drain of the plurality of memory cells is a sub bit line (SBL <0>... SBL <n (y + 1) + y>). It is. Between a plurality of main bit lines in the column direction (MBL <0>... MBL <n (y + 1) + y>) and a plurality of sub bit lines, a plurality of bit line MOS transistors (ZM <0>... ZM <n (y + 1) + y>) is connected (see FIG. 11).

他の更により好適な実施の形態による半導体集積回路は、前記副ビット線は一本の主ビット線(MBL<0>)に2個のビット線MOSトランジスタ(ZM<0,0>、ZM<1,0>)を介して接続された並列副ビット線(SBL<0>l SBL<0>r)である(図13参照)。   In a semiconductor integrated circuit according to another even more preferred embodiment, the sub-bit line is connected to one main bit line (MBL <0>) with two bit line MOS transistors (ZM <0,0>, ZM < 1, 0>) parallel subbit lines (SBL <0> l SBL <0> r) (see FIG. 13).

具体的な一つの実施の形態による半導体集積回路では、前記電荷蓄積層は2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深い準位で形成される。   In the semiconductor integrated circuit according to a specific embodiment, the charge storage layer is formed at a deep level near the interface between two types of silicon insulating films.

更に具体的な一つの実施の形態による半導体集積回路では、前記2種類のシリコン絶縁膜はシリコン酸化膜とシリコンナイトライド膜である。   In a semiconductor integrated circuit according to a more specific embodiment, the two types of silicon insulating films are a silicon oxide film and a silicon nitride film.

更に具体的な一つの実施の形態による半導体集積回路では、前記電荷蓄積層に注入された前記電子の中和のために前記ソースから前記電荷蓄積層へホットホールが注入される。   In a semiconductor integrated circuit according to a more specific embodiment, hot holes are injected from the source into the charge storage layer in order to neutralize the electrons injected into the charge storage layer.

最も具体的な一つの実施の形態による半導体集積回路では、前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入はホットエレクトロンのソースサイドインジェクションにより行われる。   In the semiconductor integrated circuit according to the most specific embodiment, the injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells is performed by hot electron source side injection.

〔2〕本発明の別の観点の代表的な実施の形態による半導体集積回路は、不揮発性メモリアレー(MA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>)と、書き込み・消去回路(WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>)とを具備する。   [2] A semiconductor integrated circuit according to a representative embodiment of another aspect of the present invention includes a nonvolatile memory array (MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n>) and a write An erasing circuit (WrCkt <0>... WrCkt <n (y + 1) + y>) is provided.

前記不揮発性メモリアレーは、複数のゲート(MG)が複数のゲート線(MG<0>…MG<x>)に並列に接続された複数のメモリセル(MM<0,0>…MM<x,0>、MM<0,y>…MM<x,y>、MM<m(x+1),n(y+1)+y>…MM<m(x+1)+x,n(y+1)+y>)を含む。前記複数のメモリセルの複数のソース・ドレイン電流経路は、ソース線(SL<0,0>…SL<m,n>)とビット線(BL<0>…BL<n(y+1)+y>)との間に直列に接続されている。   The nonvolatile memory array includes a plurality of memory cells (MM <0, 0>... MM <x) in which a plurality of gates (MG) are connected in parallel to a plurality of gate lines (MG <0>... MG <x>). , 0>, MM <0, y>... MM <x, y>, MM <m (x + 1), n (y + 1) + y> ... MM <m (x + 1) + x, n ( y + 1) + y>). The plurality of source / drain current paths of the plurality of memory cells include a source line (SL <0,0>... SL <m, n>) and a bit line (BL <0>... BL <n (y + 1) + y>) in series.

前記複数のメモリセルの前記ゲートに、前記ゲート線を介して正のゲート電圧(+10V)を印加する。前記ソース線に、正のソース電圧(+5V)を印加する。前記ビット線に、前記書き込み・消去回路により不揮発記憶(書き込み)のためのドレイン電圧を供給する。それによって前記複数のメモリセルの電荷蓄積層への電子の注入を行う。   A positive gate voltage (+10 V) is applied to the gates of the plurality of memory cells via the gate line. A positive source voltage (+5 V) is applied to the source line. A drain voltage for nonvolatile storage (writing) is supplied to the bit line by the writing / erasing circuit. Thereby, electrons are injected into the charge storage layers of the plurality of memory cells.

前記複数のメモリセルの前記ゲートに前記ゲート線を介して負のゲート電圧(−5V)を印加する一方、前記ソース線に正のソース電圧(+5V)を印加する。それにより、前記複数のメモリセルでは前記ソースから前記電荷蓄積層へのホールの注入が行われて、前記ホールの注入により前記電荷蓄積層に注入された前記電子が前記ホールにより中和される。   A negative gate voltage (−5V) is applied to the gates of the plurality of memory cells via the gate line, while a positive source voltage (+ 5V) is applied to the source line. Accordingly, holes are injected from the source into the charge storage layer in the plurality of memory cells, and the electrons injected into the charge storage layer by the hole injection are neutralized by the holes.

前記半導体集積回路は、前記ソース線を駆動する複数の出力を有する書き込み・消去駆動回路(COUNT)を更に具備する(図22参照)。前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入に際して、前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力は複数のソース線(SL<0>…SL<n>)を時分割により順次駆動する(図23参照)。   The semiconductor integrated circuit further includes a write / erase drive circuit (COUNT) having a plurality of outputs for driving the source line (see FIG. 22). Upon injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells, the plurality of outputs of the write / erase drive circuit sequentially generate a plurality of source lines (SL <0>... SL <n>) by time division. Drive (see FIG. 23).

好適な実施の形態による半導体集積回路では、前記電子の注入に際して、複数のビット線に前記書き込み・消去回路により前記不揮発記憶のための前記電圧を選択的に供給する。それによって前記複数のメモリセルの選択されたメモリセルの電荷蓄積層への前記電子の前記注入が行われる。   In the semiconductor integrated circuit according to a preferred embodiment, when the electrons are injected, the voltage for the nonvolatile memory is selectively supplied to the plurality of bit lines by the write / erase circuit. Thereby, the injection of the electrons into the charge storage layer of the selected memory cell of the plurality of memory cells is performed.

より好適な実施の形態による半導体集積回路では、前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入はホットエレクトロンのソースサイドインジェクションにより行われる。   In a semiconductor integrated circuit according to a more preferred embodiment, injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells is performed by hot electron source side injection.

〔3〕本発明の別の観点の代表的な実施の形態による半導体集積回路の動作方法では、前記半導体集積回路はワード線(MG<0>…MG<x>)に複数の不揮発性メモリセル(MM<0,0>…MM<x,n(y+1)+y>)が接続された不揮発性メモリーアレー(MA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>)を有する。   [3] In a method of operating a semiconductor integrated circuit according to a representative embodiment of another aspect of the present invention, the semiconductor integrated circuit includes a plurality of nonvolatile memory cells on word lines (MG <0>... MG <x>). Non-volatile memory array (MA <0>, MA <1>, MA <2> ... MA <n> to which (MM <0,0> ... MM <x, n (y + 1) + y>) is connected ).

前記複数の不揮発性メモリセルのそれぞれのドレイン端子には、対応するビット線(BL<0>…BL<n(y+1)+y>)が接続される。   A corresponding bit line (BL <0>... BL <n (y + 1) + y>) is connected to each drain terminal of the plurality of nonvolatile memory cells.

前記複数の不揮発性メモリセルのそれぞれのソース端子には、対応するソース線(SL<0>…SL<n>)が接続される。   A corresponding source line (SL <0>... SL <n>) is connected to each source terminal of the plurality of nonvolatile memory cells.

前記複数の不揮発性メモリセルへのデータ書き込みを行うために、前記ワード線に書き込み電圧が印加される。その書き込み期間において、前記ビット線には当該ビット線に接続される不揮発性メモリセルに書き込むべき値に応じて所定の書き込み電圧が印加される。前記書き込み期間は、第1期間と第2期間とを有する。前記第1期間では、一方のソース線に所定の電圧を印加して、他方のソース線には前記所定の電圧を印加しない。前記第1期間の後に前記第2期間では、前記一方のソース線に前記所定の電圧を印加せず前記他方のソース線に前記所定の電圧を印加する(図5参照)。   In order to write data to the plurality of nonvolatile memory cells, a write voltage is applied to the word line. In the write period, a predetermined write voltage is applied to the bit line in accordance with a value to be written in a nonvolatile memory cell connected to the bit line. The writing period has a first period and a second period. In the first period, a predetermined voltage is applied to one source line, and the predetermined voltage is not applied to the other source line. In the second period after the first period, the predetermined voltage is not applied to the one source line but the predetermined voltage is applied to the other source line (see FIG. 5).

《実施の形態の説明》
次に、実施の形態について更に詳述する。
<< Description of Embodiment >>
Next, the embodiment will be described in more detail.

《シングルチップマイクロコントローラ》
図1は、本発明の1つの実施の形態によるシングルチップマイクロコントローラを示す図である。シングルチップマイクロコントローラのLSIのチップにはCPUとSRAMと伴に、内蔵不揮発性メモリモジュールNVMUとしての内蔵フラッシュメモリが形成されている。メモリモジュールNVMUは、メモリアレーArrayと制御回路Cnt_CKTとを含んでいる。CPU、SRAM、内蔵不揮発性メモリモジュールNVMUは、バスBUSに接続されている。
<Single-chip microcontroller>
FIG. 1 is a diagram illustrating a single chip microcontroller according to one embodiment of the present invention. A built-in flash memory as a built-in nonvolatile memory module NVMU is formed on the LSI chip of the single-chip microcontroller together with the CPU and SRAM. The memory module NVMU includes a memory array Array and a control circuit Cnt_CKT. The CPU, SRAM, and built-in nonvolatile memory module NVMU are connected to the bus BUS.

《MNOS不揮発性メモリの書き込み、消去、読み出しの動作》
図2は、図1に示したLSIのチップに内蔵された不揮発性メモリモジュールNVMUのMNOS不揮発性メモリの書き込み動作を説明する図である。図2に示すように、このメモリセルは、制御ゲート(CG)MOSとメモリゲート(MG)MOSとを有するスプリットゲート構造であり、2トランジスタで1セルを構成する。図2において、100が選択ゲート(CG)、101がメモリゲート(MG)、102が電荷蓄積層、103がN型のドレイン(D)、104がN型のソース(S)、105が基板としてのP型ウェル(Well)である。また、ドレイン103はビット線BLに接続され、ソース104はソース線SLに接続されている。尚、電荷蓄積層102は、多結晶シリコンで形成されるフローティングゲートで形成されることができる。しかし、スケーラビィリティー、低コスト、固有データ信頼性のため、電荷蓄積層102をシリコン酸化膜(SiO2)とシリコンナイトライド膜(Si3N4)等の2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深いトラップ準位で形成することが望ましい。このメモリセルにデータを書き込む場合、図2のように選択ゲート100に例えば1V、メモリゲート101に例えば10V、ドレイン103に例えば0V、ソース104に例えば5V、基板105に例えば0Vを印加する。すると、ドレイン103からソース104に電子が流れ、ホットエレクトロンのソースサイドインジェクションが発生して、2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深いトラップ準位で形成された電荷蓄積層102に電子が蓄積される。よって、メモリセルのしきい値が高くなり、読み出し時のメモリセル電流が小さくなる。
<< Operation of writing, erasing and reading of MNOS non-volatile memory >>
FIG. 2 is a diagram for explaining the write operation of the MNOS nonvolatile memory of the nonvolatile memory module NVMU built in the LSI chip shown in FIG. As shown in FIG. 2, this memory cell has a split gate structure having a control gate (CG) MOS and a memory gate (MG) MOS, and one cell is constituted by two transistors. In FIG. 2, 100 is a selection gate (CG), 101 is a memory gate (MG), 102 is a charge storage layer, 103 is an N-type drain (D), 104 is an N-type source (S), and 105 is a substrate. P-type well. The drain 103 is connected to the bit line BL, and the source 104 is connected to the source line SL. Note that the charge storage layer 102 can be formed of a floating gate formed of polycrystalline silicon. However, due to its scalability, low cost, and inherent data reliability, the charge storage layer 102 has a deep trap level near the interface between two types of silicon insulating films, such as silicon oxide (SiO2) and silicon nitride (Si3N4). It is desirable to form with. When data is written in this memory cell, for example, 1V is applied to the selection gate 100, 10V is applied to the memory gate 101, 0V is applied to the drain 103, 5V is applied to the source 104, and 0V is applied to the substrate 105 as shown in FIG. Then, electrons flow from the drain 103 to the source 104, hot electron source side injection occurs, and the electrons are accumulated in the charge accumulation layer 102 formed at a deep trap level near the interface between the two types of silicon insulating films. The Therefore, the threshold value of the memory cell is increased, and the memory cell current at the time of reading is decreased.

図3は、図2に示したMNOS不揮発性メモリの消去動作を説明する図である。メモリセルのデータを消去する場合、図3に示すように、選択ゲート100に例えば0V、メモリゲート101に例えば−5V、ドレイン103に例えばオープン状態、ソース104に例えば5V、基板105に例えば0Vを印加する。すると、N型のソース104の5Vと基板105のP型ウェルの0Vの逆バイアスのPN接合の空乏層のアバランシェ降伏により、大量のホール・エレクトロン・ペアが発生する。すなわち、ソース104から基板105に降伏電流が流れ、ホットホールが発生して、ホットホールは電荷蓄積層102に注入される。注入されたホットホールは、電荷蓄積層102に蓄積された電子と結合して、中和により電子を消滅させる。よって、メモリセルのしきい値が低くなり、読み出し時のメモリセルの電流が大きくなる。多結晶シリコンのフローティングゲートで形成された電荷蓄積層に注入された電子は、低エネルギーのFNトンネル現象を利用した消去動作により電荷蓄積層から容易に放出されることができる。尚、FNは、Fowler Nordheimの略である。しかし、2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深いトラップ準位で形成された電荷蓄積層に注入された電子を中和により消滅させるには、高エネルギーのホットホール注入を利用した消去動作が有効である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the erasing operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. When erasing data in a memory cell, as shown in FIG. 3, for example, 0V is applied to the select gate 100, −5V is applied to the memory gate 101, for example, the drain 103 is opened, 5V is applied to the source 104, and 0V is applied to the substrate 105, for example. Apply. Then, a large number of hole electron pairs are generated by the avalanche breakdown of the depletion layer of the reverse bias PN junction of 5 V of the N-type source 104 and 0 V of the P-type well of the substrate 105. That is, a breakdown current flows from the source 104 to the substrate 105, hot holes are generated, and the hot holes are injected into the charge storage layer. The injected hot holes are combined with electrons stored in the charge storage layer 102, and the electrons are eliminated by neutralization. Therefore, the threshold value of the memory cell is lowered and the current of the memory cell at the time of reading is increased. Electrons injected into the charge storage layer formed by the polycrystalline silicon floating gate can be easily released from the charge storage layer by an erasing operation using a low energy FN tunnel phenomenon. Note that FN is an abbreviation for Fowler Nordheim. However, in order to eliminate the electrons injected into the charge storage layer formed in the deep trap level near the interface between the two types of silicon insulating films by neutralization, an erase operation using high energy hot hole injection is effective. It is.

図4は、図2に示したMNOS不揮発性メモリの読み出し動作を説明する図である。メモリセルのデータを読み出す場合、図4のように選択ゲート100に例えば1.5V、メモリゲート101に例えば0V、ドレイン103に例えば1V、ソース104に例えば0V、基板105に例えば0Vを印加して、メモリセル電流の大小をセンスアンプで判定する。   FIG. 4 is a diagram for explaining a read operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. When reading data from a memory cell, as shown in FIG. 4, for example, 1.5V is applied to the selection gate 100, 0V is applied to the memory gate 101, 1V is applied to the drain 103, 0V is applied to the source 104, and 0V is applied to the substrate 105. The magnitude of the memory cell current is determined by a sense amplifier.

《内蔵フラッシュメモリのメモリアレー》
図5は、図1に示したLSIのチップに内蔵された不揮発性メモリモジュールNVMUとしての内蔵フラッシュメモリの構成を示す図である。内蔵フラッシュメモリは、複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>と、複数の書き込み回路WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>と、カウンタCOUNTとを含んでいる。尚、複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>は、複数のP型ウェルにより構成される。複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>の内部でマトリックス形状に配置された複数のメモリセルMM<0,0>…MM<x,n(y+1)+y>は、図2に示した書き込み動作、図3に示した消去動作、図4に示した読み出しの動作を行う。
<Memory array of built-in flash memory>
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a built-in flash memory as the nonvolatile memory module NVMU built in the LSI chip shown in FIG. The built-in flash memory includes a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2> ... MA <n>, and a plurality of write circuits WrCkt <0> ... WrCkt <n (y + 1) + y> And a counter COUNT. The plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> are composed of a plurality of P-type wells. A plurality of memory cells MM <0,0> ... MM <x, n (y) arranged in a matrix shape inside a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2> ... MA <n> +1) + y> performs the write operation shown in FIG. 2, the erase operation shown in FIG. 3, and the read operation shown in FIG.

尚、複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>は、メモリアレー毎に異なるウェル領域上に形成する必要はない。すなわち、全てのメモリアレーを1のウェル領域上に又は2以上のメモリアレー毎に1のウェル領域上に形成することもできる。かかる点は、他の実施の形態においても同様である。   Note that the plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> do not need to be formed on different well regions for each memory array. That is, all the memory arrays can be formed on one well region or on every two or more memory arrays. This is the same in other embodiments.

複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>で、選択ゲート線CG<0>…CG<x>と、メモリゲート線MG<0>…MG<x>とは行方向に配置され、ビット線BL<0>…BL<n(y+1)+y>は列方向に配置されている。また、行方向の複数のメモリゲート線MG<0>…MG<x>は、ワード線でもある。   A plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n>, a selection gate line CG <0>... CG <x> and a memory gate line MG <0>. > Is arranged in the row direction, and bit lines BL <0>... BL <n (y + 1) + y> are arranged in the column direction. The plurality of memory gate lines MG <0>... MG <x> in the row direction are also word lines.

列方向の複数のビット線BL<0>…BL<n(y+1)+y>は、図5の下部に配置された複数の書き込み回路WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>に接続されている。図5には示されていないが、列方向の複数のビット線BL<0>…BL<n(y+1)+y>には、センス回路、データレジスタ、カラム選択回路、データ入出力バッファが接続される。センス回路は複数のメモリセルMM<0,0>、…、MM<x,n(y+1)+y>の読み出しによるメモリセル電流の大小の判定を行い、データレジスタは不揮発性メモリモジュールNVMUへの書き込みデータの保持および消去前に退避すべきメモリセル記憶情報の保持に使用される。カラム選択回路はYアドレス信号が供給されるYアドレスデコーダのデコード出力信号により駆動され、データ入出力バッファは不揮発性メモリモジュールNVMUとCPUとの間のバスBUSのデータインターフェースに使用される。   A plurality of bit lines BL <0>... BL <n (y + 1) + y> in the column direction are connected to a plurality of write circuits WrCkt <0>... WrCkt <n (y + 1) arranged at the bottom of FIG. connected to + y>. Although not shown in FIG. 5, a plurality of bit lines BL <0>... BL <n (y + 1) + y> in the column direction include sense circuits, data registers, column selection circuits, and data input / output buffers. Is connected. The sense circuit determines the magnitude of the memory cell current by reading a plurality of memory cells MM <0,0>,..., MM <x, n (y + 1) + y>, and the data register is a nonvolatile memory module NVMU. Is used to hold memory cell storage information to be saved before erasing data. The column selection circuit is driven by a decode output signal of a Y address decoder to which a Y address signal is supplied, and a data input / output buffer is used for a data interface of a bus BUS between the nonvolatile memory module NVMU and the CPU.

図5では示されていないが、行方向の複数の選択ゲート線CG<0>…CG<x>は、Xアドレス信号が供給されるXアドレスデコーダのデコード信号が供給される複数のワード選択ゲートドライバの出力に接続されている。図5では同様に示されていないが、行方向の複数のメモリゲート線MG<0>…MG<x>は、書き込み・消去のアドレス信号が供給される書き込み・消去アドレスデコーダのデコード信号が供給される複数の書き込み・消去ドライバの出力に接続されている。従って、行方向で例えば同一のメモリゲート線MG<0>にメモリゲートが接続された複数のメモリセルMM<0,0>、…、MM<0,y>…MM<0,n(y+1))>、…、MM<0,n(y+1)+y>は、1つの書き込み単位WUを構成している。すなわち、複数の書き込み単位WUの複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>のメモリセルのメモリゲートは、書き込みもしくは消去のためにメモリゲート線MG<0>…MG<x>に接続されている。また、複数の書き込み単位WUの複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>のメモリセルの選択ゲートは、選択アクセスのために選択ゲート線CG<0>…CG<x>に接続されている。   Although not shown in FIG. 5, a plurality of selection gate lines CG <0>... CG <x> in the row direction are a plurality of word selection gates supplied with a decode signal of an X address decoder supplied with an X address signal. Connected to driver output. Although not shown in FIG. 5, the plurality of memory gate lines MG <0>... MG <x> in the row direction are supplied with decode signals of a write / erase address decoder to which write / erase address signals are supplied. Connected to the outputs of a plurality of write / erase drivers. Therefore, for example, a plurality of memory cells MM <0, 0>,..., MM <0, y>... MM <0, n (y + 1))>,..., MM <0, n (y + 1) + y> constitute one write unit WU. That is, the memory gates of the memory cells of the plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> of the plurality of write units WU are connected to the memory gate line MG < 0> ... connected to MG <x>. Further, the selection gates of the memory cells of the plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> of the plurality of write units WU are selected by the selection gate line CG <0. > ... connected to CG <x>.

本発明の以前の従来では1つの書き込み単位WUの複数のメモリセルのソースは、前記特許文献1と前記特許文献2に記載されているように、同一のソース線に接続されていた。それに対して、本発明の1つの実施の形態である図5の不揮発性メモリモジュールNVMUでは、書き込み単位WUの1つのメモリアレーMA<0>の内部の複数のメモリセルの複数のソースは一本のソース線SL<0>に接続されている。書き込み単位WUの他の1つのメモリアレーMA<n>の内部の複数のメモリセルの複数のソースは他の一本のソース線SL<n>に接続されており、書き込み単位WUの他のメモリアレーMA<1>、MA<2>、…も同様になっている。書き込み単位WUの複数のソース線SL<0>…SL<n>は、書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの複数の出力端子に接続されている。書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの複数の出力端子は、書き込み単位WUの複数のソース線SL<0>…SL<n>を時分割で駆動する。   In the prior art of the present invention, the sources of a plurality of memory cells of one write unit WU are connected to the same source line as described in Patent Document 1 and Patent Document 2. On the other hand, in the nonvolatile memory module NVMU of FIG. 5 which is one embodiment of the present invention, there is one source of the plurality of memory cells in one memory array MA <0> of the write unit WU. Source line SL <0>. The plurality of sources of the plurality of memory cells inside one other memory array MA <n> of the write unit WU are connected to the other one source line SL <n>, and the other memory of the write unit WU The same applies to arrays MA <1>, MA <2>, and so on. A plurality of source lines SL <0>... SL <n> of the write unit WU are connected to a plurality of output terminals of a counter COUNT as a write / erase drive circuit. A plurality of output terminals of the counter COUNT as a write / erase drive circuit drive a plurality of source lines SL <0>.

尚、図5の不揮発性メモリモジュールNVMUでは、1つのメモリアレーMA<0>内部の全てのメモリセルが同時に消去可能であり、他のメモリアレーMA<1>、MA<2>、…、MA<n>も同様になっている。従って、メモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>、…、MA<n>が、消去単位としての消去ブロックとなっている。   In the nonvolatile memory module NVMU shown in FIG. 5, all the memory cells in one memory array MA <0> can be erased simultaneously, and the other memory arrays MA <1>, MA <2>,. The same applies to <n>. Therefore, the memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>,..., MA <n> are erase blocks as erase units.

また、図5の不揮発性メモリモジュールNVMUでは、1つのメモリアレーMA<0>の内部でビット線BL<0>とソース線SL<0>との間に複数のメモリセルMM<0,0>…MM<x,0>のソース・ドレイン電流経路が並列に接続されている。複数のメモリセルMM<0,0>…MM<x,0>をNチャンネルMOSトランジスタで構成して、高しきい値電圧を書き込み状態とし、低しきい値電圧を消去状態と定義すると、NOR型メモリアレーが形成される。逆に、低しきい値電圧を書き込み状態とし、高しきい値電圧を消去状態と定義すると、AND型メモリアレーが形成される。   In the nonvolatile memory module NVMU of FIG. 5, a plurality of memory cells MM <0,0> are provided between the bit line BL <0> and the source line SL <0> within one memory array MA <0>. ... source / drain current paths of MM <x, 0> are connected in parallel. When a plurality of memory cells MM <0,0>... MM <x, 0> are composed of N-channel MOS transistors, a high threshold voltage is defined as a write state, and a low threshold voltage is defined as an erase state. A type memory array is formed. Conversely, when the low threshold voltage is set to the write state and the high threshold voltage is defined to be the erased state, an AND type memory array is formed.

《内蔵フラッシュメモリの書き込み動作》
図6は、図5の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。この場合の書き込み対象のメモリセルは、図5の不揮発性メモリモジュールNVMUで1本の選択ゲート線CG<0>に共通接続された複数のメモリアレーMA<0>、…、MA<n>内部のメモリセルMM<0,0>、…、MM<0,y>…MM<0,n(y+1)>、…、MM<0,n(y+1)+y>の全てである。
<Internal flash memory write operation>
FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module NVMU of FIG. The memory cells to be written in this case are internal to a plurality of memory arrays MA <0>,..., MA <n> commonly connected to one select gate line CG <0> in the nonvolatile memory module NVMU of FIG. MM <0, 0>,..., MM <0, y>... MM <0, n (y + 1)>,..., MM <0, n (y + 1) + y> .

従って、図6に示すように、選択ゲート線CG<0>に例えば1V、メモリゲート線MG<0>に例えば10V、ビット線BL<0>…BL<n(y+1)>に例えば0Vを印加する。ここでは、メモリセルMM<0,n(y+1)+1>…MM<0,n(y+1)+y>にデータを書き込まないので、図6に示すように、ビット線BL<n(y+1)+1>…BL<n(y+1)+y>には例えば1.5Vを印加する。その後、書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTで生成された書き込みに最適な電圧(5V)と時間の書き込みパルスが、ソース線SL<0>…SL<n>に順次印加される。また、非書き込み対象のメモリセルMM<1,0>…MM<x,n(y+1)+y>に接続された選択ゲート線CG<1>…CG<x>、メモリゲート線MG<1>…MG<x>には、誤書き込み防止のため、図6に示すように例えば0Vを印加する。このように、図5と図6に示した実施の形態では、書き込み単位WUの内部の複数のメモリアレーMA<0>、…、MA<n>内部のメモリセルのソースを、カウンタCOUNTにより時分割で駆動している。従って、この実施の形態では、書き込みに際して書き込み対象の複数のメモリセルで特定の時間にソースに書き込み高電圧が同時に印加される印加時間が、従来と比較すると、1/(n+1)に減少する。このようにして、書き込みディスターブの低減が可能となった。   Accordingly, as shown in FIG. 6, for example, 1V is applied to the selection gate line CG <0>, 10V is applied to the memory gate line MG <0>, and 0V is applied to the bit line BL <0>... BL <n (y + 1)>. Is applied. Here, since no data is written in the memory cells MM <0, n (y + 1) +1>... MM <0, n (y + 1) + y>, as shown in FIG. For example, 1.5 V is applied to n (y + 1) +1>... BL <n (y + 1) + y>. After that, a write pulse with a voltage (5 V) and time optimal for writing generated by the counter COUNT as a writing / erasing drive circuit is sequentially applied to the source lines SL <0>... SL <n>. Further, the selection gate line CG <1>... CG <x>, the memory gate line MG <connected to the memory cells MM <1, 0>... MM <x, n (y + 1) + y> that are not to be written. For example, 0V is applied to 1>... MG <x> as shown in FIG. As described above, in the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the sources of the memory cells in the plurality of memory arrays MA <0>,..., MA <n> in the write unit WU are set by the counter COUNT. It is driven by division. Therefore, in this embodiment, the application time for simultaneously applying the write high voltage to the source at a specific time in a plurality of memory cells to be written at the time of writing is reduced to 1 / (n + 1) compared to the conventional case. In this way, the write disturb can be reduced.

《ソース線階層構造のメモリアレーの内蔵フラッシュメモリ》
図7は、本発明の他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの構成を示す図である。図7の不揮発性メモリモジュールが、図5に示した不揮発性メモリモジュールと基本的に相違するのはソース線階層構造を採用していることであり、その他は基本的には同一である。
《Built-in flash memory of memory array with source line hierarchy》
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module NVMU according to another embodiment of the present invention. The non-volatile memory module of FIG. 7 basically differs from the non-volatile memory module shown in FIG. 5 in that it employs a source line hierarchical structure, and the others are basically the same.

図7に示した不揮発性メモリモジュールNVMUでは、複数のメモリアレーMA<0>、…、MA<n>には複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>と複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>とが接続されている。複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>は、図示されていないが、書き込み・消去に際してメモリセルのソースに5Vの高電圧を供給するソース高電圧供給回路に接続されている。複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>は、書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの複数の出力端子に接続されている。複数のメモリアレーMA<0>、…、MA<n>の内部で複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>と複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>との交差部分には、複数のソース線ドライバSLD<0,0>…SLD<m,n>が配置されている。複数のソース線ドライバSLD<0,0>…SLD<m,n>のPMOSのソースは複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>に接続され、NMOSのソースは接地電圧に接続される。複数のソース線ドライバSLD<0,0>…SLD<m,n>のPMOSとNMOSのゲートは複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>に接続されている。複数のソース線ドライバSLD<0,0>、SLD<0,n>、SLD<m,0>、SLD<m,n>のPMOSとNMOSのドレインは、複数のソース線SL<0,0>、SL<0,n>、SL<m,0>、SL<m,n>に接続されている。メモリアレーMA<0>の内部で、ソース線SL<0,0>は行方向でメモリセルMM<0,0>、…、MM<0,y>と接続され、ソース線SL<0,0>は列方向でメモリセルMM<0,0>、…、MM<x,0>と接続されている。メモリアレーMA<n>の内部で、ソース線SL<m,n>は行方向でメモリセルMM<m(x+1),n(y+1)>、…、MM<m(x+1),n(y+1)+y>と接続されている。メモリアレーMA<n>の内部で、ソース線SL<m,n>は列方向でメモリセルMM<m(x+1),n(y+1)>、…、MM<m(x+1)+x,n(y+1)>と接続されている。   In the nonvolatile memory module NVMU shown in FIG. 7, a plurality of memory arrays MA <0>,..., MA <n> include a plurality of row direction source lines SLA <0>... SLA <m> and a plurality of column direction sources. Lines SLB <0>... SLB <n> are connected. The plurality of row-direction source lines SLA <0>... SLA <m> are connected to a source high voltage supply circuit that supplies a high voltage of 5 V to the source of the memory cell when writing / erasing, although not shown. A plurality of column direction source lines SLB <0>... SLB <n> are connected to a plurality of output terminals of a counter COUNT as a write / erase drive circuit. Within a plurality of memory arrays MA <0>,..., MA <n>, a plurality of row direction source lines SLA <0>... SLA <m> and a plurality of column direction source lines SLB <0>. A plurality of source line drivers SLD <0,0>... SLD <m, n> are arranged at the intersections. Sources of multiple source line drivers SLD <0,0> ... SLD <m, n> are connected to multiple row direction source lines SLA <0> ... SLA <m>, and NMOS source is connected to ground voltage Is done. The gates of the PMOS and NMOS of the plurality of source line drivers SLD <0,0>... SLD <m, n> are connected to the plurality of column-direction source lines SLB <0>. The drains of the PMOS and NMOS of the plurality of source line drivers SLD <0,0>, SLD <0, n>, SLD <m, 0>, SLD <m, n> are the plurality of source lines SL <0,0>. , SL <0, n>, SL <m, 0>, SL <m, n>. Inside the memory array MA <0>, the source lines SL <0,0> are connected to the memory cells MM <0,0>,... MM <0, y> in the row direction, and the source lines SL <0,0 > Is connected to the memory cells MM <0,0>,..., MM <x, 0> in the column direction. Inside the memory array MA <n>, the source lines SL <m, n> are memory cells MM <m (x + 1), n (y + 1)>,..., MM <m (x + 1) in the row direction. ), N (y + 1) + y>. Inside the memory array MA <n>, the source lines SL <m, n> are memory cells MM <m (x + 1), n (y + 1)>,..., MM <m (x + 1) in the column direction. ) + x, n (y + 1)>.

《ソース線階層構造の内蔵フラッシュメモリの書き込み動作》
図8は、図7のソース線階層構造の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。ソース線SL<0,0>、SL<0,1>、SL<0,2>、…、SL<0,n>が、時分割でハイレベルの5Vに駆動される。図6の波形図と比較すると、図8の波形図では複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>、SLB<2>、…、SLB<n>がカウンタCOUNTにより時分割でローレベルの0Vに駆動される点が特徴である。
<< Write operation of built-in flash memory with source line hierarchy >>
FIG. 8 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module NVMU having the source line hierarchical structure of FIG. The source lines SL <0,0>, SL <0,1>, SL <0,2>,..., SL <0, n> are driven to a high level of 5 V in a time division manner. Compared with the waveform diagram of FIG. 6, in the waveform diagram of FIG. 8, a plurality of column direction source lines SLB <0>, SLB <1>, SLB <2>,. It is characterized by being driven to 0V of the level.

《転送MOSを使用したソース線階層構造のメモリアレーの内蔵フラッシュメモリ》
図9は、本発明の他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの構成を示す図である。図9の不揮発性メモリモジュールが図7に示した不揮発性メモリモジュールと基本的に相違するのは、図7のソース線ドライバSLD<0,0>…SLD<m,n>が図9ではソース線転送MOSトランジスタSLTM<0,0>…SLTM<m,n>に置換されていることであり、その他は基本的には同一である。すなわち、図9では複数のメモリアレーMA<0>、…、MA<n>の内部で複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>と複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>との交差部分には、複数のソース線転送MOSトランジスタSLTM<0,0>…SLTM<m,n>が配置されている。尚、ソース線転送MOSトランジスタSLTM<0,0>…SLTM<m,n>は、NチャンネルMOSトランジスタで構成されている。
《Built-in flash memory of memory array with source line hierarchy using transfer MOS》
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module NVMU according to another embodiment of the present invention. 9 is basically different from the nonvolatile memory module shown in FIG. 7 in that the source line drivers SLD <0,0>... SLD <m, n> in FIG. The line transfer MOS transistors SLTM <0,0>... SLTM <m, n> are replaced, and the others are basically the same. That is, in FIG. 9, a plurality of row direction source lines SLA <0>... SLA <m> and a plurality of column direction source lines SLB <0>. A plurality of source line transfer MOS transistors SLTM <0,0>... SLTM <m, n> are arranged at the intersection with SLB <n>. The source line transfer MOS transistors SLTM <0,0>... SLTM <m, n> are composed of N-channel MOS transistors.

《転送MOSを使用したソース線階層構造の内蔵フラッシュメモリの書き込み動作》
図10は、図9のソース線階層構造の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。ソース線SL<0,0>、SL<0,1>、SL<0,2>、…、SL<0,n>が、時分割でハイレベルの5Vに駆動される。図8の波形図と比較すると、図10の波形図では複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>、SLB<2>、…、SLB<n>がカウンタCOUNTにより時分割でハイレベルの5Vに駆動される点が特徴である。
<< Write operation of internal flash memory with source line hierarchy using transfer MOS >>
FIG. 10 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module NVMU having the source line hierarchical structure of FIG. The source lines SL <0,0>, SL <0,1>, SL <0,2>,..., SL <0, n> are driven to a high level of 5 V in a time division manner. Compared to the waveform diagram of FIG. 8, in the waveform diagram of FIG. 10, a plurality of column direction source lines SLB <0>, SLB <1>, SLB <2>,..., SLB <n> are time-divided by the counter COUNT. It is characterized by being driven to 5V of the level.

《ビット線階層構造のメモリアレーの内蔵フラッシュメモリ》
図11は、本発明の更に他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの構成を示す図である。図11の不揮発性メモリモジュールが、図9に示した不揮発性メモリモジュールと基本的に相違するのはビット線階層構造を採用していることであり、その他は基本的には同一である。
<Built-in flash memory in bit line hierarchical memory array>
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module NVMU according to another embodiment of the present invention. The nonvolatile memory module of FIG. 11 basically differs from the nonvolatile memory module shown in FIG. 9 in that it employs a bit line hierarchical structure, and the others are basically the same.

すなわち、図11ではメモリアレーの内部で、副ビット線SBL<0>、SBL<y>…SBL<n(y+1)>、SBL<n(y+1)+y>は、ビット線MOSトランジスタZM<0>、ZM<y>…ZM<n(y+1)>、ZM<n(y+1)+y>を介して、主ビット線MBL<0>、MBL<y>…MBL<n(y+1)>、MBL<n(y+1)+y>にそれぞれ接続されている。また、ビット線MOSトランジスタZM<0>、ZM<y>…ZM<n(y+1)>、ZM<n(y+1)+y>のゲートは、ビット線ゲート信号線Zに共通に接続されている。また、メモリアレーMA<0>の内部で、列方向で副ビット線SBL<0>はメモリセルMM<0,0>、…、MM<x,0>と接続され、副ビット線SBL<y>はメモリセルMM<0,y>、…、MM<x,y>と接続されている。   That is, in FIG. 11, sub-bit lines SBL <0>, SBL <y>... SBL <n (y + 1)>, SBL <n (y + 1) + y> Transistors ZM <0>, ZM <y> ... ZM <n (y + 1)>, ZM <n (y + 1) + y> through main bit lines MBL <0>, MBL <y> ... MBL These are connected to <n (y + 1)> and MBL <n (y + 1) + y>, respectively. The gates of the bit line MOS transistors ZM <0>, ZM <y>... ZM <n (y + 1)>, ZM <n (y + 1) + y> are common to the bit line gate signal line Z. It is connected. In the memory array MA <0>, the subbit line SBL <0> is connected to the memory cells MM <0,0>,... MM <x, 0> in the column direction, and the subbitline SBL <y > Is connected to memory cells MM <0, y>,..., MM <x, y>.

《ビット線階層構造の内蔵フラッシュメモリの書き込み動作》
図12は、図11のビット線階層構造の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図10の波形図と比較すると、図12の波形図では書き込みのために主ビット線MBL<0>、MBL<y>…MBL<n(y+1)>が書き込み回路によってローレベルの0Vに駆動され、ビット線ゲート信号線Zはハイレベルの1.5Vに駆動される点が特徴である。その結果、副ビット線SBL<0>、SBL<y>…SBL<n(y+1)>も、ローレベルの0Vに駆動される。
<< Write operation of internal flash memory with bit line hierarchy >>
FIG. 12 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module NVMU having the bit line hierarchical structure of FIG. Compared with the waveform diagram of FIG. 10, in the waveform diagram of FIG. 12, for writing, the main bit lines MBL <0>, MBL <y>... MBL <n (y + 1)> are set to a low level of 0V by the write circuit. The bit line gate signal line Z is driven and is driven to a high level of 1.5V. As a result, the sub bit lines SBL <0>, SBL <y>... SBL <n (y + 1)> are also driven to the low level of 0V.

《並列副ビット線階層構造のメモリアレーの内蔵フラッシュメモリ》
図13は、本発明の更に他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの構成を示す図である。図13の不揮発性メモリモジュールが、図11に示した不揮発性メモリモジュールと基本的に相違するのは並列副ビット線階層構造を採用していることであり、その他は基本的には同一である。すなわち、1本の主ビット線に、並列の2本の並列副ビット線が接続される。
<< Built-in flash memory of memory array with parallel subbit line hierarchy >>
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module NVMU according to another embodiment of the present invention. The nonvolatile memory module of FIG. 13 basically differs from the nonvolatile memory module shown in FIG. 11 in that it employs a parallel sub-bit line hierarchical structure, and the others are basically the same. . That is, two parallel sub-bit lines in parallel are connected to one main bit line.

例えば、図13ではメモリアレーMA<0>の内部で、主ビット線MBL<0>に、ビット線MOSトランジスタZM<0,0>、ZM<1,0>を介して、2本の並列副ビット線SBL<0>l、SBL<0>rが接続されている。また、主ビット線MBL<y>に、ビット線MOSトランジスタZM<0,y>、ZM<1,y>を介して、2本の並列副ビット線SBL<y>l、SBL<y>rが接続されている。一方の並列副ビット線SBL<0>lに、チャージPMOSトランジスタCM<0,0>とメモリセルMM<0,0>l、…、MM<x,0>lとが接続されている。他方の並列副ビット線SBL<0>rに、チャージPMOSトランジスタCM<1,0>とメモリセルMM<0,0>r、…、MM<x,0>rとが接続されている。ビット線MOSトランジスタZM<0,0>、ZM<0,y>のゲートは、ビット線ゲート信号線Z<0>に共通に接続され、ビット線MOSトランジスタZM<1,0>、ZM<1,y>のゲートは、ビット線ゲート信号線Z<1>に共通に接続されている。また、チャージPMOSトランジスタCM<0,0>、CM<0,y>のゲートはチャージ制御信号C<0>に共通に接続され、チャージPMOSトランジスタCM<1,0>、CM<1,y>のゲートはチャージ制御信号C<1>に共通に接続されている。他のメモリアレーMA<1>、MA<2>…MA<n>も、メモリアレーMA<0>と同様に構成されている。   For example, in FIG. 13, in the memory array MA <0>, two parallel sub-lines are connected to the main bit line MBL <0> via the bit line MOS transistors ZM <0,0> and ZM <1,0>. Bit lines SBL <0> l and SBL <0> r are connected. Further, two parallel sub-bit lines SBL <y> l and SBL <y> r are connected to the main bit line MBL <y> via bit line MOS transistors ZM <0, y> and ZM <1, y>. Is connected. A charge PMOS transistor CM <0,0> and memory cells MM <0,0> l,... MM <x, 0> l are connected to one parallel subbit line SBL <0> l. A charge PMOS transistor CM <1, 0> and memory cells MM <0, 0> r,..., MM <x, 0> r are connected to the other parallel subbit line SBL <0> r. The gates of the bit line MOS transistors ZM <0,0>, ZM <0, y> are commonly connected to the bit line gate signal line Z <0>, and the bit line MOS transistors ZM <1,0>, ZM <1 , Y> are commonly connected to the bit line gate signal line Z <1>. The gates of the charge PMOS transistors CM <0,0> and CM <0, y> are commonly connected to the charge control signal C <0>, and the charge PMOS transistors CM <1,0> and CM <1, y> Are commonly connected to the charge control signal C <1>. Other memory arrays MA <1>, MA <2>... MA <n> are configured in the same manner as the memory array MA <0>.

《並列副ビット線階層構造の内蔵フラッシュメモリの書き込み動作》
図14は、図13の並列副ビット線階層構造の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図14の波形図による書き込み動作では、一方の並列副ビット線SBL<0>lに接続されたメモリセルMM<0,0>l、…、MM<x,0>lは書き込み対象とされる。しかし、他方の並列副ビット線SBL<0>rに接続されたメモリセルMM<0,0>r、…、MM<x,0>rは、非書き込み対象とされる。従って、図12の波形図と比較すると、図14の波形図では、チャージ制御信号C<0>がハイレベルの1.5Vに制御され、一方の並列副ビット線SBL<0>lに接続されたチャージPMOSトランジスタCM<0,0>がオフ状態とされる。また、図14の波形図では、ビット線ゲート信号線Z<0>がハイレベルの1.5Vに制御され、一方の並列副ビット線SBL<0>lに接続されたビット線MOSトランジスタZM<0,0>がオン状態とされる。その結果、書き込み対象のメモリセルに接続された一方の副ビット線SBL<0>l、SBL<y>l…SBL<n(y+1)>lも、ローレベルの0Vに駆動される。しかし、非書き込み対象のメモリセルに接続された一方の副ビット線SBL<0>r、SBL<y>r…SBL<n(y+1)+y>rはハイレベルの1.5Vに制御される。
<< Write operation of built-in flash memory with parallel subbit line hierarchy >>
FIG. 14 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module NVMU having the parallel subbit line hierarchical structure of FIG. In the write operation according to the waveform diagram of FIG. 14, memory cells MM <0,0> l,..., MM <x, 0> l connected to one parallel sub-bit line SBL <0> l are to be written. . However, the memory cells MM <0,0> r,..., MM <x, 0> r connected to the other parallel subbit line SBL <0> r are not written. Therefore, in comparison with the waveform diagram of FIG. 12, in the waveform diagram of FIG. 14, the charge control signal C <0> is controlled to a high level of 1.5V and connected to one parallel sub-bit line SBL <0> l. The charge PMOS transistor CM <0, 0> is turned off. In the waveform diagram of FIG. 14, the bit line gate signal line Z <0> is controlled to a high level of 1.5V, and the bit line MOS transistor ZM <0 connected to one parallel subbit line SBL <0> l. , 0> is turned on. As a result, one of the sub-bit lines SBL <0> l, SBL <y> l... SBL <n (y + 1)> l connected to the memory cell to be written is also driven to 0V at the low level. However, one sub-bit line SBL <0> r, SBL <y> r... SBL <n (y + 1) + y> r connected to the non-write target memory cell is controlled to a high level of 1.5V. The

《書き込み回路》
図15は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み回路の構成を示す図である。この書き込み回路は、例えば図5で列方向の複数のビット線BL<0>…BL<n(y+1)+y>に接続された複数の書き込み回路WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>として使用可能である。また、この書き込み回路は、図11で列方向の複数の主ビット線MBL<0>、MBL<y>…MBL<n(y+1)>、MBL<n(y+1)+y>に接続された複数の書き込み回路WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y>としても使用可能である。
<Write circuit>
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a write circuit of the nonvolatile memory module NVMU according to the various embodiments of the present invention. For example, the write circuit includes a plurality of write circuits WrCkt <0>... WrCkt <n (y) connected to a plurality of bit lines BL <0>... BL <n (y + 1) + y> in the column direction in FIG. +1) + y>. In addition, in FIG. 11, the write circuit supplies a plurality of main bit lines MBL <0>, MBL <y>... MBL <n (y + 1)>, MBL <n (y + 1) + y> in the column direction. It can also be used as a plurality of connected write circuits WrCkt <0>... WrCkt <n (y + 1) + y>.

図15の書き込み回路は、非反転ラッチ信号Latsw、反転ラッチ信号Latsw_nによりゲートが駆動されるNMOS Qn1、PMOS Qp1、クロスカップル接続の2個のインバータによる書き込みラッチWr_Latchを含む。不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込みに先立って、CPUに接続されたバスBUSから書き込みデータDBがNMOS Qn1、PMOS Qp1を介して書き込みラッチWr_Latchに格納される。その後、不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込みに際しては、書き込みラッチWr_Latchに格納された書き込みデータによりビット線BLもしくは主ビット線MBLが駆動されることができる。   The write circuit of FIG. 15 includes a non-inverted latch signal Latsw, NMOS Qn1 and PMOS Qp1 whose gates are driven by an inverted latch signal Latsw_n, and a write latch Wr_Latch with two cross-coupled inverters. Prior to the writing of the nonvolatile memory module NVMU, the write data DB is stored in the write latch Wr_Latch via the NMOS Qn1 and the PMOS Qp1 from the bus BUS connected to the CPU. Thereafter, when writing to the nonvolatile memory module NVMU, the bit line BL or the main bit line MBL can be driven by the write data stored in the write latch Wr_Latch.

図16は、図15と同様に本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み回路の構成を示す図である。図16の書き込み回路は、図15に示した回路を書き込みデータDBの格納用に使用する一方、その後の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込みに際してビット線BLもしくは主ビット線MBLを駆動するための書き込み駆動回路を含んでいる。この書き込み駆動回路は、PMOS Qp2、Qp3、NMOS Qn2、Qn3、Qn4を含んでいる。NMOS Qn3のゲートとPMOS Qp2のゲートとは、駆動のためのイネーブル信号Enbと反転イネーブル信号Enb_nとがそれぞれ供給される。NMOS Qn2のゲートとPMOS Qp3のゲートとは、クロスカップル接続の2個のインバータによる書き込みラッチWr_Latchの出力信号が供給される。NMOS Qn2のドレインとPMOS Qp3のドレインとの間に接続されたNMOS Qn4のゲートには高精度にトリミングされた書き込み用定電圧Wriが供給されることにより、NMOS Qn4には高精度書き込み用定電流が流れるものとなる。   FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the write circuit of the nonvolatile memory module NVMU according to the above-described various embodiments of the present invention, as in FIG. The write circuit of FIG. 16 uses the circuit shown in FIG. 15 for storing the write data DB, while the write drive for driving the bit line BL or the main bit line MBL in the subsequent write of the nonvolatile memory module NVMU. Includes circuitry. This write drive circuit includes PMOS Qp2, Qp3, NMOS Qn2, Qn3, and Qn4. The gate of NMOS Qn3 and the gate of PMOS Qp2 are supplied with an enable signal Enb and an inverted enable signal Enb_n for driving, respectively. The NMOS Qn2 gate and the PMOS Qp3 gate are supplied with an output signal of a write latch Wr_Latch by two cross-coupled inverters. The NMOS Qn4 connected between the drain of the NMOS Qn2 and the drain of the PMOS Qp3 is supplied with the write constant voltage Wri trimmed with high precision, so that the NMOS Qn4 has a constant current for high precision write. Will flow.

《書き込み・消去駆動回路としてのカウンタ》
図17は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの構成を示す図である。このカウンタCOUNTは、例えば図5で列方向の複数のソース線SL<0>…SL<n>を時分割で駆動する。また、このカウンタCOUNTは、例えば図7で列方向の複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>を時分割で駆動することもできる。
<< Counter as write / erase drive circuit >>
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a counter COUNT as a write / erase drive circuit of the nonvolatile memory module NVMU according to the various embodiments of the present invention. For example, the counter COUNT drives a plurality of source lines SL <0>... SL <n> in the column direction in FIG. Further, the counter COUNT can also drive, for example, a plurality of column-direction source lines SLB <0>... SLB <n> in the column direction in FIG.

図17のカウンタCOUNTは、発振器OSC、分周回路DIV、セレクタSEL、書き込みパルス生成回路WPG、シフトレジスタSR0…SRn、レベル変換器LC0…LCnで構成されている。   The counter COUNT in FIG. 17 includes an oscillator OSC, a frequency dividing circuit DIV, a selector SEL, a write pulse generation circuit WPG, shift registers SR0... SRn, and level converters LC0.

発振器OSCは一定の周波数のクロック信号を生成して、分周回路DIVは発振器OSCからのクロック信号から、2倍、4倍、8倍、・・・2n倍の周期の分周クロック出力信号を生成する。セレクタSELは、書き込みパルスセレクト信号SEL_SIGに基づき、分周回路DIVから出力された複数の分周クロック出力信号から1つの分周クロック出力信号を選択して出力する。書き込みパルス生成回路WPGは、セレクタSELから出力されたクロックから所定のパルス幅を持つ書き込みパルスを生成する。書き込みパルス生成回路WPGからの書き込みパルスは、直列接続された複数のシフトレジスタSR0…SRnにより順次遅延される。尚、セレクタSELからのクロックは、複数のシフトレジスタSR0…SRnにシフトクロックとして供給される。複数のシフトレジスタSR0…SRnの各出力の1.5Vの小振幅信号はレベル変換器LC0…LCnにより5Vの大振幅信号に変換されて、複数のソース線SL<0>…SL<n>もしくは複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>の時分割の駆動に使用される。   The oscillator OSC generates a clock signal with a constant frequency, and the divider circuit DIV generates a divided clock output signal with a period of 2 times, 4 times, 8 times,..., 2n times from the clock signal from the oscillator OSC. Generate. The selector SEL selects and outputs one divided clock output signal from the plurality of divided clock output signals output from the divider circuit DIV based on the write pulse select signal SEL_SIG. The write pulse generation circuit WPG generates a write pulse having a predetermined pulse width from the clock output from the selector SEL. The write pulse from the write pulse generation circuit WPG is sequentially delayed by a plurality of shift registers SR0... SRn connected in series. The clock from the selector SEL is supplied as a shift clock to the plurality of shift registers SR0... SRn. A small amplitude signal of 1.5 V at each output of the plurality of shift registers SR0... SRn is converted into a large amplitude signal of 5 V by the level converter LC0... LCn, and a plurality of source lines SL <0>. Used for time division driving of a plurality of column direction source lines SLB <0>... SLB <n>.

《シングルチップマイクロコントローラ》
図18は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUを内蔵フラッシュメモリFLASHとして含んだシングルチップマイクロコントローラの構成を示す図である。
<Single-chip microcontroller>
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a single chip microcontroller including the nonvolatile memory module NVMU as the built-in flash memory FLASH according to the above-described various embodiments of the present invention.

図18のシングルチップマイクロコントローラでは、CPUが実行すべきプログラムや固定データはリードオンリメモリROMに記憶され、CPUによる演算結果の記憶やCPUの作業領域の確保はランダムアクセスメモリRAMで行われる。また、フラッシュメモリFLASHには、自動車等の応用システムが使用するアプリケーションプログラムを格納する一方、応用システムの稼動情報も格納される。更に、フラッシュメモリFLASHには、フラッシュメモリの書き込み、消去、書き換えのための制御プログラムも格納されることができる。   In the single-chip microcontroller shown in FIG. 18, programs and fixed data to be executed by the CPU are stored in a read-only memory ROM, and calculation results and CPU work areas are secured by a random access memory RAM. The flash memory FLASH stores application programs used by application systems such as automobiles, and also stores operation information of application systems. Further, the flash memory FLASH can also store a control program for writing, erasing and rewriting the flash memory.

ROM、RAM、FLASH等の内部メモリと図示されていないシステムのメインメモリとの間のデータ転送は、ダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラDMACによる所定の転送単位のブロック転送により行われる。またシングルチップマイクロコントローラは、周辺回路としてシリアルコミュニケーションインターフェース回路SCI、タイマTIMER、クロックパルス発生回路CPGを有する。これらの内部回路とチップの外部とは、入出力ポートIOP1…IOP9を介して接続される。このマイクロコントローラでは、CPUとFLASH、ROM、RAM、DMAC、一部の入出力ポートIOP1…IOP5との間は、内部アドレスバスIABおよび内部データバスIDBによって接続されている。更に、SCI、TIMER等の周辺回路と入出力ポートIOP1…IOP9との間は、周辺アドレスバスPABおよび周辺データバスPDBによって接続されている。更に、このマイクロコントローラは、内部アドレスバスIAB、内部データバスIDB、周辺アドレスバスPAB、周辺データバスPDBを使用した信号転送の制御と伴に、これらのバスの状態を制御するバスシーケンスコントローラBSCを含んでいる。   Data transfer between an internal memory such as ROM, RAM, FLASH, etc. and the main memory of the system (not shown) is performed by block transfer in a predetermined transfer unit by the direct memory access controller DMAC. The single-chip microcontroller has a serial communication interface circuit SCI, a timer TIMER, and a clock pulse generation circuit CPG as peripheral circuits. These internal circuits and the outside of the chip are connected via input / output ports IOP1 to IOP9. In this microcontroller, the CPU, FLASH, ROM, RAM, DMAC, and some input / output ports IOP1... IOP5 are connected by an internal address bus IAB and an internal data bus IDB. Further, peripheral circuits such as SCI and TIMER and the input / output ports IOP1... IOP9 are connected by a peripheral address bus PAB and a peripheral data bus PDB. Furthermore, this microcontroller has a bus sequence controller BSC that controls the state of these buses along with control of signal transfer using the internal address bus IAB, internal data bus IDB, peripheral address bus PAB, and peripheral data bus PDB. Contains.

《他の構造のMNOS不揮発性メモリの書き込み、消去、読み出しの動作》
図19は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUに使用されることが可能な他の構造のMNOS不揮発性メモリの書き込み動作を説明する図である。図19に示す構造のMNOS不揮発性メモリはスプリットゲート構造ではなく、シングル・トランジスタで1セルを構成している。
<< Write, Erase, and Read Operations of MNOS Nonvolatile Memory with Other Structure >>
FIG. 19 is a diagram illustrating a write operation of the MNOS nonvolatile memory having another structure that can be used in the nonvolatile memory module NVMU according to the various embodiments of the present invention. The MNOS nonvolatile memory having the structure shown in FIG. 19 does not have a split gate structure, but constitutes one cell with a single transistor.

図19に示す構造のMNOS不揮発性メモリは、メモリゲート201、電荷蓄積層202、N型のドレイン203、N型のソース204、基板としてのP型ウェル(Well)205で構成される。また、ドレイン203はビット線BLに接続され、ソース204はソース線SLに接続されている。電荷蓄積層202にはナイトライド膜などがある。このメモリセルにデータを書き込みむ場合、図19に示すようにメモリゲート201に例えば10V、ドレイン203に例えば0V、ソース204に例えば5V、基板205に例えば0Vを印加する。すると、ドレイン203からソース204に電子が流れ、ホットエレクトロンのソースサイドインジェクションが発生して、電荷蓄積層202に電子が蓄積される。よって、メモリセルのしきい値が高くなり、読み出し時のメモリセル電流が小さくなる。尚、電荷蓄積層202は、フローティングゲートで形成されることができる。しかし、電荷蓄積層202を2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深いトラップ準位で形成することが望ましい。   The MNOS nonvolatile memory having the structure shown in FIG. 19 includes a memory gate 201, a charge storage layer 202, an N-type drain 203, an N-type source 204, and a P-type well 205 as a substrate. The drain 203 is connected to the bit line BL, and the source 204 is connected to the source line SL. The charge storage layer 202 includes a nitride film. When data is written in the memory cell, for example, 10V is applied to the memory gate 201, 0V is applied to the drain 203, 5V is applied to the source 204, and 0V is applied to the substrate 205, as shown in FIG. Then, electrons flow from the drain 203 to the source 204, hot electron source side injection occurs, and electrons are accumulated in the charge accumulation layer 202. Therefore, the threshold value of the memory cell is increased, and the memory cell current at the time of reading is decreased. Note that the charge storage layer 202 can be formed of a floating gate. However, it is desirable to form the charge storage layer 202 with a deep trap level near the interface between the two types of silicon insulating films.

図20は、図19に示したMNOS不揮発性メモリの消去動作を説明する図である。メモリセルのデータを消去する場合、図20に示すように、メモリゲート201に例えば−5V、ドレイン203に例えばオープン状態、ソース204に例えば5V、基板205に例えば0Vを印加する。すると、N型のソース204の5Vと基板205のP型ウェルの0Vの逆バイアスのPN接合の空乏層のアバランシェ降伏により、大量のホール・エレクトロン・ペアが発生する。すなわち、ソース204から基板205に降伏電流が流れ、ホットホールが発生して、ホットホールは電荷蓄積層202に注入される。注入されたホットホールは、電荷蓄積層202に蓄積された電子と結合して、電子を消滅させる。よって、メモリセルのしきい値が低くなり、読み出し時のメモリセルの電流が大きくなる。また、高エネルギーのホットホール注入を利用した消去動作により、2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深いトラップ準位で形成された電荷蓄積層202に注入された電子を中和により有効に消滅させることができる。   FIG. 20 is a diagram for explaining the erasing operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. When erasing the data in the memory cell, as shown in FIG. 20, for example, −5V is applied to the memory gate 201, the open state is applied to the drain 203, 5V is applied to the source 204, and 0V is applied to the substrate 205, for example. Then, a large number of hole electron pairs are generated due to the avalanche breakdown of the depletion layer of the reverse bias PN junction of 5 V of the N-type source 204 and 0 V of the P-type well of the substrate 205. That is, a breakdown current flows from the source 204 to the substrate 205, hot holes are generated, and the hot holes are injected into the charge storage layer 202. The injected hot holes are combined with the electrons accumulated in the charge storage layer 202 and disappear. Therefore, the threshold value of the memory cell is lowered and the current of the memory cell at the time of reading is increased. In addition, by erasing operation using high energy hot hole injection, electrons injected into the charge storage layer 202 formed at a deep trap level near the interface between the two types of silicon insulating films are effectively eliminated by neutralization. be able to.

図21は、図19に示したMNOS不揮発性メモリの読み出し動作を説明する図である。メモリセルのデータを読み出す場合、図21のように、メモリゲート201に例えば0V、ドレイン203に例えば1V、ソース204に例えば0V、基板205に例えば0Vを印加して、メモリセル電流の大小をセンスアンプで判定する。   FIG. 21 is a diagram for explaining the read operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. When reading data from a memory cell, as shown in FIG. 21, for example, 0V is applied to the memory gate 201, 1V is applied to the drain 203, 0V is applied to the source 204, and 0V is applied to the substrate 205, and the magnitude of the memory cell current is sensed. Judge with amplifier.

《シングル・トランジスタ・セルによる内蔵フラッシュメモリのメモリアレー》
図22は、図19、図20、図21に示したシングル・トランジスタ・セルの構造のMNOS不揮発性メモリを用いた不揮発性メモリモジュールNVMUとしての内蔵フラッシュメモリの構成を示す図である。
《Built-in flash memory memory array with single transistor cell》
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a built-in flash memory as a nonvolatile memory module NVMU using the MNOS nonvolatile memory having the single transistor cell structure shown in FIGS.

図9に示した不揮発性メモリモジュールと比較すると、図22では複数のメモリセルが直列に接続されている。すなわち、図22に示す不揮発性メモリモジュールでは、1つのメモリアレーMA<0>の内部でビット線BL<0>とソース線SL<0>との間に列方向の複数のメモリセルMM<0,0>、MM<1,0>、…、MM<x−1,0>、MM<x,0>のソース・ドレイン電流経路が直列に接続されている。直列接続の列方向の複数のメモリセルMM<0,0>、MM<1,0>、…、MM<x−1,0>、MM<x,0>をNチャンネルMOSトランジスタで構成して、高しきい値電圧を書き込み状態とし、低しきい値電圧を消去状態と定義すると、NAND型メモリアレーが形成される。   Compared to the nonvolatile memory module shown in FIG. 9, in FIG. 22, a plurality of memory cells are connected in series. That is, in the nonvolatile memory module shown in FIG. 22, a plurality of memory cells MM <0 in the column direction are arranged between the bit line BL <0> and the source line SL <0> in one memory array MA <0>. , 0>, MM <1, 0>,..., MM <x−1, 0>, MM <x, 0> are connected in series. A plurality of memory cells MM <0,0>, MM <1,0>,..., MM <x−1,0>, MM <x, 0> connected in series in the column direction are configured by N-channel MOS transistors. When a high threshold voltage is set as a writing state and a low threshold voltage is defined as an erasing state, a NAND type memory array is formed.

直列接続の列方向の複数のメモリセルMM<0,0>、MM<1,0>、…、MM<x−1,0>、MM<x,0>とビット線BL<0>との間には、ビット線選択NMOSトランジスタBLSM<0,0>が接続されている。同様な複数のビット線選択NMOSトランジスタBLSM<0,0>、BLSM<0,y>、…BLSM<0,n(y+1)>、BLSM<0,n(y+1)+y>のゲートは、共通のビット選択線BLS<0>に接続されている。また、直列接続の複数のメモリセルMM<0,0>、MM<1,0>、…、MM<x−1,0>、MM<x,0>のメモリゲートは、複数のメモリゲート線MG<0>、MG<1>、…、MG<x−1>、MG<x>にそれぞれ接続されている。また、行方向のメモリゲート線MG<0>にゲートが接続された行方向のメモリセルMM<0,0>…MM<0,n(y+1)+y>は、1つの書き込み単位WUを構成している。しかし、1つの書き込み単位WUで、書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTに接続された複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>により時分割の書き込みが行われる。   A plurality of memory cells MM <0,0>, MM <1,0>,..., MM <x−1,0>, MM <x, 0> and a bit line BL <0> connected in series in the column direction A bit line selection NMOS transistor BLSM <0, 0> is connected between them. A plurality of similar bit line selection NMOS transistors BLSM <0,0>, BLSM <0, y>,... BLSM <0, n (y + 1)>, BLSM <0, n (y + 1) + y> The gates are connected to a common bit select line BLS <0>. In addition, a plurality of memory cells MM <0,0>, MM <1,0>,..., MM <x−1,0>, MM <x, 0> connected in series are memory gate lines. MG <0>, MG <1>,..., MG <x−1>, and MG <x>, respectively. Further, the memory cells MM <0,0>... MM <0, n (y + 1) + y> in the row direction in which the gates are connected to the memory gate line MG <0> in the row direction are one write unit WU. Is configured. However, in one write unit WU, time division writing is performed by a plurality of column direction source lines SLB <0>... SLB <n> connected to a counter COUNT as a write / erase drive circuit.

《シングル・トランジスタ・セルによる内蔵フラッシュメモリの書き込み動作》
図23は、図22の不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図23の波形図による書き込み動作では、メモリゲート線MG<x>とビット線BL<0>、…、BL<n(y+1)+y>とに接続されたメモリセルMM<x,0>…MM<x,n(y+1)+y>は書き込み対象とされ、それ以外のメモリセルは非書き込み対象とされる。
<Built-in flash memory write operation with single transistor cell>
FIG. 23 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module NVMU of FIG. 23, the memory cell MM <x, 0 connected to the memory gate line MG <x> and the bit line BL <0>,..., BL <n (y + 1) + y>. >... MM <x, n (y + 1) + y> is set as a write target, and other memory cells are set as non-write targets.

図23の波形図に示すように、書き込み対象のメモリセルMM<x,0>…MM<x,n(y+1)+y>のメモリゲート線MG<x>に例えば10Vの書き込み電圧を印加する一方、非書き込み対象のメモリセルのメモリゲート線MG<0>…MG<x−1>にはメモリセルに書き込みが発生せずにMOSトランジスタがオンとなるような例えば5Vのターンオン電圧を印加する。複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>から行方向ソース線SLA<0>が例えば10Vのハイレベルに駆動され、他の行方向ソース線SLA<1>…SLA<m>はローレベルの0Vに維持されている。また、ビット選択線BLS<0>は例えば1.5Vのハイレベルに駆動され、他のビット選択線BLS<1>…BLS<m>はローレベルの0Vに維持されている。この状態で、複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>、SLB<2>、…、SLB<n>がカウンタCOUNTにより時分割でハイレベルの5Vに駆動される。従って、ソース線SL<0,0>、SL<0,1>、SL<0,2>、…、SL<0,n>は、時分割でハイレベルの5Vに駆動される。また、ビット線BL<0>…BL<n(y+1)>に例えば0Vを印加する一方、他のビット線BL<n(y+1)+1>…BL<n(y+1)+y>には例えば1.5Vを印加する。すると、10Vの書き込み電圧が印加されたメモリゲート線MG<x>に接続された書き込み対象のメモリセルMM<x,0>…MM<x,n(y+1)>に時分割でホットエレクトロンのソースサイドインジェクションによる書き込みが発生する。従って、この実施の形態でも、書き込み対象の複数のメモリセルで特定の時間にソースに書き込み高電圧が同時に印加される印加時間が、従来と比較すると、1/(n+1)に減少する。かくして、書き込みディスターブの低減が可能となった。   As shown in the waveform diagram of FIG. 23, for example, a write voltage of 10 V is applied to the memory gate line MG <x> of the memory cell MM <x, 0>... MM <x, n (y + 1) + y> to be written. On the other hand, the memory gate lines MG <0>... MG <x−1> of the non-write target memory cell have a turn-on voltage of, for example, 5 V so that the MOS transistor is turned on without writing in the memory cell. Apply. The row direction source lines SLA <0> are driven to a high level of, for example, 10 V from the plurality of row direction source lines SLA <0>... SLA <m>, and the other row direction source lines SLA <1>. It is maintained at a low level of 0V. Further, the bit selection line BLS <0> is driven to a high level of 1.5V, for example, and the other bit selection lines BLS <1>... BLS <m> are maintained at a low level of 0V. In this state, the plurality of column-direction source lines SLB <0>, SLB <1>, SLB <2>,..., SLB <n> are driven to high level 5V by the counter COUNT in a time division manner. Therefore, the source lines SL <0,0>, SL <0,1>, SL <0,2>,..., SL <0, n> are driven to a high level of 5 V in a time division manner. Further, for example, 0V is applied to the bit lines BL <0>... BL <n (y + 1)>, while other bit lines BL <n (y + 1) +1>... BL <n (y + 1) For example, 1.5V is applied to + y>. Then, hot electrons are time-divided into memory cells MM <x, 0>... MM <x, n (y + 1)> to be written connected to the memory gate line MG <x> to which a write voltage of 10V is applied. Writing by source side injection occurs. Therefore, also in this embodiment, the application time for simultaneously applying the write high voltage to the source at a specific time in a plurality of memory cells to be written is reduced to 1 / (n + 1) as compared with the conventional case. Thus, the write disturb can be reduced.

《シングル・トランジスタ・セルによる内蔵フラッシュメモリの消去動作》
図24は、図22の不揮発性メモリモジュールNVMUの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図24の波形図による消去動作では、メモリゲート線MG<0>、MG<1>…MG<x>に接続されたメモリセルMM<0,0>…MM<0,n(y+1)+y>、MM<1,0>…MM<1,n(y+1)+y>、…、MM<x,0>…MM<x,n(y+1)+y>が消去対象とされる。
<< Erase operation of built-in flash memory by single transistor cell >>
FIG. 24 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module NVMU of FIG. 24, the memory cells MM <0, 0>... MM <0, n (y + 1) connected to the memory gate lines MG <0>, MG <1>. + y>, MM <1,0> ... MM <1, n (y + 1) + y>, ..., MM <x, 0> ... MM <x, n (y + 1) + y> It is said.

図24の波形図に示すように、メモリゲート線MG<0>に接続されたメモリセルMM<0,0>…MM<0,n(y+1)+y>を消去するため、メモリゲート線MG<0>に例えば−5Vの消去電圧を印加する。複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>から行方向ソース線SLA<0>が例えば10Vのハイレベルに駆動され、他の行方向ソース線SLA<1>…SLA<m>はローレベルの0Vに維持されている。また全てのビット選択線BLS<0>…BLS<m>は、ローレベルの0Vに維持されている。この状態で、複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>、SLB<2>、…、SLB<n>がカウンタCOUNTにより時分割でハイレベルの5Vに駆動される。従って、ソース線SL<0,0>、SL<0,1>、SL<0,2>、…、SL<0,n>は、時分割でハイレベルの5Vに駆動される。その結果、メモリゲート線MG<0>に接続された複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>でのホットホール注入による消去動作が、時分割で実行されることになる。次に、メモリゲート線MG<1>に接続されたメモリセルMM<1,0>…MM<1,n(y+1)+y>を消去するため、メモリゲート線MG<1>に例えば−5Vの消去電圧を印加する。同様にして、メモリゲート線MG<1>に接続された複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>でのホットホール注入による消去動作を、時分割で実行する。最後に、メモリゲート線MG<x>に接続されたメモリセルMM<x,0>…MM<x,n(y+1)+y>を消去するため、メモリゲート線MG<x>に例えば−5Vの消去電圧を印加する。同様にして、メモリゲート線MG<x>に接続された複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>でのホットホール注入による消去動作を、時分割で実行する。   As shown in the waveform diagram of FIG. 24, in order to erase the memory cells MM <0, 0>... MM <0, n (y + 1) + y> connected to the memory gate line MG <0> An erase voltage of, for example, −5V is applied to the line MG <0>. The row direction source lines SLA <0> are driven to a high level of, for example, 10 V from the plurality of row direction source lines SLA <0>... SLA <m>, and the other row direction source lines SLA <1>. It is maintained at a low level of 0V. All the bit selection lines BLS <0>... BLS <m> are maintained at a low level of 0V. In this state, the plurality of column-direction source lines SLB <0>, SLB <1>, SLB <2>,..., SLB <n> are driven to high level 5V by the counter COUNT in a time division manner. Therefore, the source lines SL <0,0>, SL <0,1>, SL <0,2>,..., SL <0, n> are driven to a high level of 5 V in a time division manner. As a result, the erase operation by hot hole injection in a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> connected to the memory gate line MG <0> is time-shared. Will be executed. Next, in order to erase the memory cells MM <1, 0>... MM <1, n (y + 1) + y> connected to the memory gate line MG <1>, the memory gate line MG <1> Apply -5V erase voltage. Similarly, erase operation by hot hole injection in a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> connected to the memory gate line MG <1> is time-shared. Run with. Finally, in order to erase the memory cells MM <x, 0>... MM <x, n (y + 1) + y> connected to the memory gate line MG <x>, for example, the memory gate line MG <x> Apply -5V erase voltage. Similarly, erase operation by hot hole injection in a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <n> connected to the memory gate line MG <x> is time-shared. Run with.

図25は、図22の不揮発性メモリモジュールNVMUの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図25の波形図による消去動作は図24の波形図による消去動作と略同一であるが、複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>…SLB<n>の駆動パルスがオーバーラップパルスで、複数のソース線SL<0,0>、SL<0,1>、…SL<0,n>の駆動パルスもオーバーラップパルスである。これにより、全体の消去時間の短縮が可能である。   FIG. 25 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module NVMU of FIG. The erase operation according to the waveform diagram of FIG. 25 is substantially the same as the erase operation according to the waveform diagram of FIG. 24, but the drive pulses of the plurality of column direction source lines SLB <0>, SLB <1>... SLB <n> overlap. The drive pulses of the plurality of source lines SL <0,0>, SL <0,1>,... SL <0, n> are also overlap pulses. Thereby, the entire erasing time can be shortened.

《行方向並列・列方向時分割の消去動作》
図26は、図22の不揮発性メモリモジュールNVMUの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図26の波形図による消去動作でも、メモリゲート線MG<0>、MG<1>…MG<x>に接続されたメモリセルMM<0,0>…MM<0,n(y+1)+y>、MM<1,0>…MM<1,n(y+1)+y>、…、MM<x,0>…MM<x,n(y+1)+y>が同様に消去対象とされる。しかし、図26の波形図による消去動作では、行方向並列・列方向時分割の消去動作が実行される。
<< Erasing operation in parallel in row direction and time division in column direction >>
FIG. 26 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module NVMU of FIG. 26, the memory cells MM <0, 0>... MM <0, n (y + 1) connected to the memory gate lines MG <0>, MG <1>. + y>, MM <1,0> ... MM <1, n (y + 1) + y>, ..., MM <x, 0> ... MM <x, n (y + 1) + y> It is targeted for erasure. However, in the erase operation according to the waveform diagram of FIG. 26, row-direction parallel and column-direction time-division erase operations are executed.

図26の波形図に示すように、行方向の複数のメモリゲート線MG<0>、MG<1>…MG<x>に接続された複数のメモリセルを並列に消去するため、行方向の複数のメモリゲート線MG<0>、MG<1>…MG<x>に例えば−5Vの消去電圧を並列に印加する。複数の行方向ソース線SLA<0>…SLA<m>から行方向ソース線SLA<0>が例えば10Vのハイレベルに駆動され、他の行方向ソース線SLA<1>…SLA<m>はローレベルの0Vに維持されている。また全てのビット選択線BLS<0>…BLS<m>は、ローレベルの0Vに維持されている。この状態で、複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>、SLB<2>、…、SLB<n>がカウンタCOUNTにより時分割でハイレベルの5Vに駆動される。従って、ソース線SL<0,0>、SL<0,1>、SL<0,2>、…、SL<0,n>は、時分割でハイレベルの5Vに駆動される。その結果、行方向の複数のメモリゲート線MG<0>、MG<1>…MG<x>に接続された複数のメモリアレーMA<0>、MA<1>、MA<2>…MA<n>でのホットホール注入による消去動作が、時分割で実行されることになる。   As shown in the waveform diagram of FIG. 26, a plurality of memory cells connected to a plurality of memory gate lines MG <0>, MG <1>... MG <x> in the row direction are erased in parallel. For example, an erase voltage of −5V is applied in parallel to the plurality of memory gate lines MG <0>, MG <1>... MG <x>. The row direction source lines SLA <0> are driven to a high level of, for example, 10 V from the plurality of row direction source lines SLA <0>... SLA <m>, and the other row direction source lines SLA <1>. It is maintained at a low level of 0V. All the bit selection lines BLS <0>... BLS <m> are maintained at a low level of 0V. In this state, the plurality of column-direction source lines SLB <0>, SLB <1>, SLB <2>,..., SLB <n> are driven to high level 5V by the counter COUNT in a time division manner. Therefore, the source lines SL <0,0>, SL <0,1>, SL <0,2>,..., SL <0, n> are driven to a high level of 5 V in a time division manner. As a result, a plurality of memory arrays MA <0>, MA <1>, MA <2>... MA <connected to a plurality of memory gate lines MG <0>, MG <1>. The erase operation by hot hole injection when n> is executed in a time-sharing manner.

図27は、図22の不揮発性メモリモジュールNVMUの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。図27の波形図による消去動作は図26の波形図による消去動作と略同一であるが、複数の列方向ソース線SLB<0>、SLB<1>…SLB<n>の駆動パルスがオーバーラップパルスで、複数のソース線SL<0,0>、SL<0,1>、…SL<0,n>の駆動パルスもオーバーラップパルスである。これにより、全体の消去時間の短縮が可能である。   FIG. 27 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module NVMU of FIG. The erase operation according to the waveform diagram of FIG. 27 is substantially the same as the erase operation according to the waveform diagram of FIG. 26, but the drive pulses of the plurality of column direction source lines SLB <0>, SLB <1>... SLB <n> overlap. The drive pulses of the plurality of source lines SL <0,0>, SL <0,1>,... SL <0, n> are also overlap pulses. Thereby, the entire erasing time can be shortened.

《書き込み・消去駆動回路としてのカウンタ》
図28は、図22に示した本発明の実施の形態による不揮発性メモリモジュールNVMUの書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの構成を示す図である。
<< Counter as write / erase drive circuit >>
FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a counter COUNT as a write / erase drive circuit of the nonvolatile memory module NVMU according to the embodiment of the present invention shown in FIG.

図28のカウンタCOUNTは、発振器OSC、分周回路DIV、パルス幅セレクタPW_SEL、パルスシフトセレクタPS_SEL、パルス生成回路PG、シフトレジスタSR0…SRn、レベル変換器LC0…LCnで構成されている。   The counter COUNT in FIG. 28 includes an oscillator OSC, a frequency divider DIV, a pulse width selector PW_SEL, a pulse shift selector PS_SEL, a pulse generation circuit PG, shift registers SR0... SRn, and level converters LC0.

発振器OSCは一定の周波数のクロック信号を生成して、分周回路DIVは発振器OSCからのクロック信号から、2倍、4倍、8倍、・・・2n倍の周期の分周クロック出力信号を生成する。パルス幅セレクタPW_SELは、パルス幅セレクト信号PW_SEL_SIGに基づき、分周回路DIVから出力された周期の異なる複数の分周クロック出力信号から1つの分周クロック出力信号を選択して出力する。パルスシフトセレクタPS_SELは、パルスシフトセレクト信号PS_SEL_SIGに基づき、分周回路DIVから出力された周波数の異なる複数のクロック出力信号から1つのクロック出力信号を選択して信号線Aに出力する。パルス生成回路PGは、パルス幅セレクタPW_SELから出力されたクロックから所定のパルス幅を持つパルスを信号線Bに生成する。信号線Bのパルス生成回路PGからのパルスは、直列接続された複数のシフトレジスタSR0…SRnにより順次遅延される。尚、信号線AのパルスシフトセレクタPS_SELからのクロックは、複数のシフトレジスタSR0…SRnにシフトクロックとして供給される。複数のシフトレジスタSR0…SRnの各出力の1.5Vの小振幅信号はレベル変換器LC0…LCnにより5Vの大振幅信号に変換されて、複数の列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>の時分割の駆動に使用される。   The oscillator OSC generates a clock signal with a constant frequency, and the divider circuit DIV generates a divided clock output signal with a period of 2 times, 4 times, 8 times,..., 2n times from the clock signal from the oscillator OSC. Generate. Based on the pulse width select signal PW_SEL_SIG, the pulse width selector PW_SEL selects and outputs one divided clock output signal from a plurality of divided clock output signals having different periods output from the divider circuit DIV. The pulse shift selector PS_SEL selects one clock output signal from a plurality of clock output signals having different frequencies output from the frequency divider DIV based on the pulse shift select signal PS_SEL_SIG and outputs it to the signal line A. The pulse generation circuit PG generates a pulse having a predetermined pulse width on the signal line B from the clock output from the pulse width selector PW_SEL. Pulses from the pulse generation circuit PG of the signal line B are sequentially delayed by a plurality of shift registers SR0... SRn connected in series. Note that the clock from the pulse shift selector PS_SEL of the signal line A is supplied as a shift clock to the plurality of shift registers SR0... SRn. A 1.5 V small amplitude signal at each output of the plurality of shift registers SR0... SRn is converted into a 5 V large amplitude signal by the level converter LC0... LCn, and a plurality of column-direction source lines SLB <0>. > Used for time-division driving.

図29は、図28に示した書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの各部の波形を示す図である。図29は、信号線AのパルスシフトクロックPSによる遅延量と比較して信号線Bの分周クロック出力信号のパルス幅が長い場合を示している。信号線Bの分周クロック出力信号が信号線AのパルスシフトクロックPSによる遅延量で次々に遅延された波形がレベル変換器LC0…LCnから列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>に供給される。   FIG. 29 is a diagram showing waveforms at various parts of the counter COUNT as the write / erase drive circuit shown in FIG. FIG. 29 shows a case where the pulse width of the divided clock output signal of the signal line B is longer than the delay amount of the signal line A by the pulse shift clock PS. The waveform obtained by sequentially delaying the divided clock output signal of the signal line B by the delay amount by the pulse shift clock PS of the signal line A is changed from the level converter LC0 ... LCn to the column direction source lines SLB <0> ... SLB <n>. Supplied.

図30は、図29と同様に図28に示した書き込み・消去駆動回路としてのカウンタCOUNTの各部の波形を示す図である。図30は、信号線AのパルスシフトクロックPSによる遅延量と比較して信号線Bの分周クロック出力信号のパルス幅が略同一となっている。信号線Bの分周クロック出力信号が信号線AのパルスシフトクロックPSによる遅延量で次々に遅延された波形がレベル変換器LC0…LCnから列方向ソース線SLB<0>…SLB<n>に供給される。   FIG. 30 is a diagram showing waveforms at various parts of the counter COUNT as the write / erase drive circuit shown in FIG. 28, as in FIG. In FIG. 30, the pulse width of the divided clock output signal of the signal line B is substantially the same as the delay amount by the pulse shift clock PS of the signal line A. The waveform obtained by sequentially delaying the divided clock output signal of the signal line B by the delay amount by the pulse shift clock PS of the signal line A is changed from the level converter LC0 ... LCn to the column direction source lines SLB <0> ... SLB <n>. Supplied.

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、複数のメモリセルをNチャンネルMOSトランジスタで構成して、低しきい値電圧を書き込み状態とし、高しきい値電圧を消去状態と定義すると、消去動作に際して消去ディスターブを低減することができる。   For example, if a plurality of memory cells are composed of N-channel MOS transistors and the low threshold voltage is set to the write state and the high threshold voltage is defined to be the erase state, the erase disturb can be reduced during the erase operation.

更に、本発明は不揮発性メモリモジュールを内蔵するシングルチップマイクロコントローラ以外にも不揮発性メモリモジュールを内蔵するシステムLSI、SoC(システムオンチップ)、ファイル用大容量不揮発性メモリに適用することができる。   Furthermore, the present invention can be applied to a system LSI, a SoC (system on chip), and a large-capacity nonvolatile memory for files that incorporate a nonvolatile memory module in addition to a single chip microcontroller that incorporates a nonvolatile memory module.

図1は、本発明の1つの実施の形態によるシングルチップマイクロコントローラを示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a single chip microcontroller according to one embodiment of the present invention. 図2は、図1に示したLSIのチップに内蔵された不揮発性メモリモジュールのMNOS不揮発性メモリの書き込み動作を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the write operation of the MNOS nonvolatile memory of the nonvolatile memory module built in the LSI chip shown in FIG. 図3は、図2に示したMNOS不揮発性メモリの消去動作を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the erasing operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. 図4は、図2に示したMNOS不揮発性メモリの読み出し動作を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a read operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. 図5は、図1に示したLSIのチップに内蔵された不揮発性メモリモジュールとしての内蔵フラッシュメモリの構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a built-in flash memory as a nonvolatile memory module built in the LSI chip shown in FIG. 図6は、図5の不揮発性メモリモジュールの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図7は、本発明の他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module according to another embodiment of the present invention. 図8は、図7の不揮発性メモリモジュールの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図9は、本発明の他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module according to another embodiment of the present invention. 図10は、図9の不揮発性メモリモジュールの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図11は、本発明の更に他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールの構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a non-volatile memory module according to still another embodiment of the present invention. 図12は、図11の不揮発性メモリモジュールの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図13は、本発明の更に他の1つの実施の形態による不揮発性メモリモジュールの構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a nonvolatile memory module according to still another embodiment of the present invention. 図14は、図13の不揮発性メモリモジュールの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 14 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図15は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールの書き込み回路の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a write circuit of the nonvolatile memory module according to the various embodiments of the present invention. 図16は、図15と同様に本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールの書き込み回路の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the write circuit of the nonvolatile memory module according to the above-described various embodiments of the present invention, similar to FIG. 図17は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールの書き込み・消去駆動回路としてのカウンタの構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a counter as a write / erase drive circuit of the nonvolatile memory module according to the various embodiments of the present invention. 図18は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールを内蔵フラッシュメモリとして含んだシングルチップマイクロコントローラの構成を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a single chip microcontroller including the nonvolatile memory module according to the above-described various embodiments of the present invention as a built-in flash memory. 図19は、本発明の上記の種々の実施の形態による不揮発性メモリモジュールに使用されることが可能な他の構造のMNOS不揮発性メモリの書き込み動作を説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a write operation of the MNOS nonvolatile memory having another structure that can be used in the nonvolatile memory module according to various embodiments of the present invention. 図20は、図19に示したMNOS不揮発性メモリの消去動作を説明する図である。FIG. 20 is a diagram for explaining the erasing operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. 図21は、図19に示したMNOS不揮発性メモリの読み出し動作を説明する図である。FIG. 21 is a diagram for explaining the read operation of the MNOS nonvolatile memory shown in FIG. 図22は、図19、図20、図21に示した構造のMNOS不揮発性メモリを用いた不揮発性メモリモジュールとしての内蔵フラッシュメモリの構成を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a built-in flash memory as a nonvolatile memory module using the MNOS nonvolatile memory having the structure shown in FIG. 19, FIG. 20, and FIG. 図23は、図22の不揮発性メモリモジュールの書き込み動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 23 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the write operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図24は、図22の不揮発性メモリモジュールの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 24 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図25は、図22の不揮発性メモリモジュールの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 25 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図26は、図22の不揮発性メモリモジュールの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 26 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erasing operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図27は、図22の不揮発性メモリモジュールの消去動作を説明するための内蔵フラッシュメモリの各部の波形図である。FIG. 27 is a waveform diagram of each part of the built-in flash memory for explaining the erase operation of the nonvolatile memory module of FIG. 図28は、図22に示した本発明の実施の形態による不揮発性メモリモジュールの書き込み・消去駆動回路としてのカウンタの構成を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a counter as a write / erase drive circuit of the nonvolatile memory module according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 図29は、図28に示した書き込み・消去駆動回路としてのカウンタの各部の波形を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing waveforms at various parts of the counter as the write / erase drive circuit shown in FIG. 図30は、図29と同様に図28に示した書き込み・消去駆動回路としてのカウンタの各部の波形を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing waveforms at various parts of the counter as the write / erase drive circuit shown in FIG. 28, as in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

LSI シングルチップマイクロコントローラのLSI
NVMU 内蔵不揮発性メモリモジュール
Array メモリアレー
Cnt_CKT 制御回路
BUS バス
100 選択ゲート(CG)
101 メモリゲート(MG)
102 電荷蓄積層
103 ドレイン(D)
104 ソース(S)
105 基板としてのP型ウェル
BL ビット線
SL ソース線
COUNT 書き込み・消去駆動回路としてのカウンタ
SL<0>…SL<n> ソース線
MA<0>、…MA<n> メモリアレー
WU 書き込み単位
MM<0,0>、MM<0,y>…MM<x,n(y+1)>、MM<x,n(y+1)+y> メモリセル
CG<0>…CG<x> 選択ゲート線
MG<0>…MG<x> メモリゲート線
BL<0>…BL<n(y+1)+y> ビット線
WrCkt<0>…WrCkt<n(y+1)+y> 書き込み回路
SLA<0>…SLA<m> 行方向ソース線
SLB<0>…SLB<n> 列方向ソース線
SLD<0,0>…SLD<m,n> ソース線ドライバ
SLTM<0,0>…SLTM<m,n> ソース線転送MOSトランジスタ
MBL<0>、MBL<y>…MBL<n(y+1)>、MBL<n(y+1)+y> 主ビット線
SBL<0>、SBL<y>…SBL<n(y+1)>、SBL<n(y+1)+y> 副ビット線
ZM<0>、ZM<y>…ZM<n(y+1)>、ZM<n(y+1)+y> ビット線MOSトランジスタ
Z ビット線ゲート信号線
SBL<y>l、SBL<y>r 並列副ビット線
ZM<0,y>、ZM<1,y> ビット線MOSトランジスタ
Z<0>、Z<1> ビット線ゲート信号線
CM<0,0>、CM<0,y> チャージPMOSトランジスタ
C<0>、C<1> チャージ制御信号
LSI for LSI single chip microcontroller
NVMU built-in nonvolatile memory module Array memory array Cnt_CKT control circuit BUS bus
100 selection gate (CG)
101 Memory gate (MG)
102 Charge storage layer
103 Drain (D)
104 Source (S)
105 P-type well as substrate
BL bit line
SL source line
COUNT Counter as write / erase drive circuit
SL <0> ... SL <n> Source line
MA <0>,… MA <n> Memory array
WU write unit
MM <0,0>, MM <0, y> ... MM <x, n (y + 1)>, MM <x, n (y + 1) + y> Memory cell
CG <0>… CG <x> Select gate line
MG <0>… MG <x> Memory gate line
BL <0> ... BL <n (y + 1) + y> Bit line
WrCkt <0>… WrCkt <n (y + 1) + y> Write circuit
SLA <0> ... SLA <m> Row direction source line
SLB <0> ... SLB <n> Column direction source line
SLD <0,0> ... SLD <m, n> Source line driver
SLTM <0,0> ... SLTM <m, n> Source line transfer MOS transistor
MBL <0>, MBL <y> ... MBL <n (y + 1)>, MBL <n (y + 1) + y> Main bit line
SBL <0>, SBL <y> ... SBL <n (y + 1)>, SBL <n (y + 1) + y> Sub-bit line
ZM <0>, ZM <y> ... ZM <n (y + 1)>, ZM <n (y + 1) + y> Bit line MOS transistor
Z bit line gate signal line
SBL <y> l, SBL <y> r Parallel subbit line
ZM <0, y>, ZM <1, y> Bit line MOS transistors
Z <0>, Z <1> Bit line gate signal line
CM <0,0>, CM <0, y> Charge PMOS transistor
C <0>, C <1> Charge control signal

Claims (21)

不揮発性メモリアレーと、書き込み・消去回路とを具備して、
前記不揮発性メモリアレーは、ゲートが行方向のゲート線に接続され、ドレインが列方向のビット線に接続され、ソースが列方向のソース線に接続された複数のメモリセルを含み、
前記複数のメモリセルの前記ゲートに前記ゲート線を介して正のゲート電圧を印加して、前記複数のメモリセルの前記ソースに前記ソース線を介して正のソース電圧を印加して、前記複数のメモリセルの前記ドレインに前記ビット線を介して前記書き込み・消去回路により不揮発記憶のためのドレイン電圧を供給することによって前記複数のメモリセルの電荷蓄積層への電子の注入を行い、
前記複数のメモリセルの前記ゲートに前記ゲート線を介して負のゲート電圧を印加する一方、前記複数のメモリセルの前記ソースに前記ソース線を介して正のソース電圧を印加することによって、前記複数のメモリセルでは前記ソースから前記電荷蓄積層へのホールの注入が行われて、前記電荷蓄積層に注入された前記電子が前記ホールにより中和され、
前記列方向の前記ソース線を駆動する複数の出力を有する書き込み・消去駆動回路を更に具備して、
前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入に際して、前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力は前記列方向の複数のソース線を時分割により順次駆動する半導体集積回路。
A nonvolatile memory array and a write / erase circuit;
The nonvolatile memory array includes a plurality of memory cells having a gate connected to a gate line in a row direction, a drain connected to a bit line in a column direction, and a source connected to a source line in a column direction,
Applying a positive gate voltage to the gates of the plurality of memory cells via the gate line; applying a positive source voltage to the sources of the plurality of memory cells via the source line; Injecting electrons into the charge storage layers of the plurality of memory cells by supplying a drain voltage for nonvolatile storage by the write / erase circuit via the bit line to the drain of the memory cells,
Applying a negative gate voltage to the gates of the plurality of memory cells via the gate line, while applying a positive source voltage to the sources of the plurality of memory cells via the source line; In a plurality of memory cells, holes are injected from the source into the charge storage layer, and the electrons injected into the charge storage layer are neutralized by the holes,
A write / erase drive circuit having a plurality of outputs for driving the source lines in the column direction;
A semiconductor integrated circuit in which the plurality of outputs of the write / erase drive circuit sequentially drive a plurality of source lines in the column direction in a time division manner upon injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells.
前記電子の注入に際して、前記複数のメモリセルの前記ドレインに前記ビット線を介して前記書き込み・消去回路により前記不揮発記憶のための前記電圧を選択的に供給することによって前記複数のメモリセルの選択されたメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の前記注入が行われる請求項1に記載の半導体集積回路。   Upon the injection of electrons, the plurality of memory cells are selected by selectively supplying the voltage for the non-volatile memory to the drains of the plurality of memory cells via the bit lines by the write / erase circuit. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the injection of the electrons into the charge storage layer of the memory cell is performed. 前記ソース線と前記ビット線との間にメモリセルの複数のソース・ドレイン電流経路が並列に接続されている請求項2に記載の半導体集積回路。   3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein a plurality of source / drain current paths of the memory cell are connected in parallel between the source line and the bit line. 複数のソース線ドライバと、行方向の複数の行方向ソース線と、列方向の複数の列方向ソース線を含み、
前記複数のソース線ドライバの出力は前記複数のソース線に接続され、
前記行方向の複数の行方向ソース線は前記複数のソース線ドライバの電源端子に接続され、
前記列方向の複数の列方向ソース線は、前記複数のソース線ドライバの入力端子と前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力との間に接続されている請求項3に記載の半導体集積回路。
Including a plurality of source line drivers, a plurality of row direction source lines in the row direction, and a plurality of column direction source lines in the column direction,
The outputs of the plurality of source line drivers are connected to the plurality of source lines,
The plurality of row direction source lines in the row direction are connected to power supply terminals of the plurality of source line drivers,
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the plurality of column direction source lines in the column direction are connected between input terminals of the plurality of source line drivers and the plurality of outputs of the write / erase drive circuit. .
複数のソース線転送MOSトランジスタと、行方向の複数の行方向ソース線と、列方向の複数の列方向ソース線とを含み、
前記複数のソース線転送MOSトランジスタの複数のソース・ドレイン電流経路は、前記列方向の複数の列方向ソース線を介して前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力と前記複数のソース線との間に接続され、
前記複数のソース線転送MOSトランジスタの複数のゲートは、前記行方向の複数の行方向ソース線の複数の信号により駆動される請求項3に記載の半導体集積回路。
Including a plurality of source line transfer MOS transistors, a plurality of row direction source lines in the row direction, and a plurality of column direction source lines in the column direction,
The plurality of source / drain current paths of the plurality of source line transfer MOS transistors are connected between the plurality of outputs of the write / erase drive circuit and the plurality of source lines via the plurality of column direction source lines in the column direction. Connected between and
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the plurality of gates of the plurality of source line transfer MOS transistors are driven by a plurality of signals of the plurality of row direction source lines in the row direction.
前記複数のメモリセルの前記ドレインに接続された前記ビット線は副ビット線であり、
列方向の複数の主ビット線と複数の副ビット線との間には、複数のビット線MOSトランジスタが接続されている請求項5に記載の半導体集積回路。
The bit line connected to the drain of the plurality of memory cells is a sub-bit line;
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein a plurality of bit line MOS transistors are connected between a plurality of main bit lines and a plurality of sub bit lines in the column direction.
前記副ビット線は一本の主ビット線に2個のビット線MOSトランジスタを介して接続された並列副ビット線である請求項6に記載の半導体集積回路。   7. The semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein said sub bit line is a parallel sub bit line connected to one main bit line via two bit line MOS transistors. 前記電荷蓄積層は2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深い準位で形成される請求項3に記載の半導体集積回路。   4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the charge storage layer is formed at a deep level near an interface between two types of silicon insulating films. 前記2種類のシリコン絶縁膜はシリコン酸化膜とシリコンナイトライド膜である請求項8に記載の半導体集積回路。   9. The semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein the two types of silicon insulating films are a silicon oxide film and a silicon nitride film. 前記電荷蓄積層に注入された前記電子の中和のために前記ソースから前記電荷蓄積層へホットホールが注入される請求項9に記載の半導体集積回路。   The semiconductor integrated circuit according to claim 9, wherein hot holes are injected from the source into the charge storage layer for neutralization of the electrons injected into the charge storage layer. 前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入はホットエレクトロンのソースサイドインジェクションにより行われる請求項10に記載の半導体集積回路。   The semiconductor integrated circuit according to claim 10, wherein the injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells is performed by source side injection of hot electrons. 不揮発性メモリアレーと、書き込み・消去回路とを具備して、
前記不揮発性メモリアレーは、複数のゲートが複数のゲート線に並列に接続された複数のメモリセルを含み、前記複数のメモリセルの複数のソース・ドレイン電流経路は、ソース線とビット線との間に直列に接続され、
前記複数のメモリセルの前記ゲートに前記ゲート線を介して正のゲート電圧を印加して、前記ソース線に正のソース電圧を印加して、前記ビット線に前記書き込み・消去回路により不揮発記憶のためのドレイン電圧を供給することによって前記複数のメモリセルの電荷蓄積層への電子の注入を行い、
前記複数のメモリセルの前記ゲートに前記ゲート線を介して負のゲート電圧を印加する一方、前記ソース線に正のソース電圧を印加することによって、前記複数のメモリセルでは前記ソースから前記電荷蓄積層へのホールの注入が行われて、前記ホールの注入により前記電荷蓄積層に注入された前記電子が前記ホールにより中和され、
前記ソース線を駆動する複数の出力を有する書き込み・消去駆動回路を更に具備して、
前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子またはホールの注入に際して、前記書き込み・消去駆動回路の前記複数の出力は複数のソース線を時分割により順次駆動する半導体集積回路。
A nonvolatile memory array and a write / erase circuit;
The nonvolatile memory array includes a plurality of memory cells in which a plurality of gates are connected in parallel to a plurality of gate lines, and a plurality of source / drain current paths of the plurality of memory cells include a source line and a bit line. Connected in series between,
A positive gate voltage is applied to the gates of the plurality of memory cells via the gate line, a positive source voltage is applied to the source line, and a non-volatile memory is applied to the bit line by the write / erase circuit. Injecting electrons into the charge storage layers of the plurality of memory cells by supplying a drain voltage for
Applying a negative gate voltage to the gates of the plurality of memory cells via the gate line, while applying a positive source voltage to the source lines, the charge accumulation from the source in the plurality of memory cells. Hole injection into the layer is performed, and the electrons injected into the charge storage layer by the hole injection are neutralized by the holes,
A write / erase drive circuit having a plurality of outputs for driving the source line;
A semiconductor integrated circuit in which the plurality of outputs of the write / erase drive circuit sequentially drives a plurality of source lines in a time division manner upon injection of the electrons or holes into the charge storage layer of the plurality of memory cells.
前記電子の注入に際して、複数のビット線に前記書き込み・消去回路により前記不揮発記憶のための前記電圧を選択的に供給することによって前記複数のメモリセルの選択されたメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の前記注入が行われる請求項12に記載の半導体集積回路。   Upon injection of electrons, the write / erase circuit selectively supplies the voltage for the nonvolatile storage to the bit lines to the charge storage layer of the selected memory cell of the plurality of memory cells. The semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein the injection of the electrons is performed. 前記電荷蓄積層は2種類のシリコン絶縁膜の界面付近の深い準位で形成される請求項13に記載の半導体集積回路。   14. The semiconductor integrated circuit according to claim 13, wherein the charge storage layer is formed at a deep level near an interface between two types of silicon insulating films. 前記2種類のシリコン絶縁膜はシリコン酸化膜とシリコンナイトライド膜である請求項14に記載の半導体集積回路。   15. The semiconductor integrated circuit according to claim 14, wherein the two types of silicon insulating films are a silicon oxide film and a silicon nitride film. 前記電荷蓄積層に注入された前記電子の中和のために前記ソースから前記電荷蓄積層へホットホールが注入される請求項15に記載の半導体集積回路。   16. The semiconductor integrated circuit according to claim 15, wherein hot holes are injected from the source into the charge storage layer for neutralization of the electrons injected into the charge storage layer. 前記複数のメモリセルの前記電荷蓄積層への前記電子の注入はホットエレクトロンのソースサイドインジェクションにより行われる請求項16に記載の半導体集積回路。   17. The semiconductor integrated circuit according to claim 16, wherein the injection of the electrons into the charge storage layer of the plurality of memory cells is performed by hot electron source side injection. ワード線に複数の不揮発性メモリセルが接続された不揮発性メモリアレーを有する半導体集積回路の動作方法であって、
前記複数の不揮発性メモリセルのそれぞれのドレイン端子には対応するビット線が接続され、
前記複数の不揮発性メモリセルのそれぞれのソース端子には対応するソース線が接続され、
前記複数の不揮発性メモリセルへのデータ書き込みを行うために前記ワード線に書き込み電圧が印加されている書き込み期間において、前記ビット線には当該ビット線に接続される不揮発性メモリセルに書き込むべき値に応じて所定の書き込み電圧が印加され、前記書き込み期間は、第1の期間と第2の期間とを有し、前記第1の期間では、一方のソース線に所定の電圧を印加して他方のソース線に前記所定の電圧を印加せず、前記第1期間の後の前記第2の期間に前記一方のソース線に前記所定の電圧を印加せず前記他方のソース線に前記所定の電圧を印加する半導体集積回路の動作方法。
A method of operating a semiconductor integrated circuit having a nonvolatile memory array in which a plurality of nonvolatile memory cells are connected to a word line,
A corresponding bit line is connected to each drain terminal of the plurality of nonvolatile memory cells,
A corresponding source line is connected to each source terminal of the plurality of nonvolatile memory cells,
A value to be written to a nonvolatile memory cell connected to the bit line in the bit line in a writing period in which a write voltage is applied to the word line in order to perform data writing to the plurality of nonvolatile memory cells A predetermined write voltage is applied in accordance with the write period, and the write period has a first period and a second period. In the first period, a predetermined voltage is applied to one source line and the other The predetermined voltage is not applied to the one source line, and the predetermined voltage is not applied to the one source line in the second period after the first period. A method for operating a semiconductor integrated circuit in which a voltage is applied.
前記第1期間と前記第2期間との間に、前記一方のソース線と前記他方のソース線の両方に前記所定の電圧を印加する第3期間を有する請求項18に記載の半導体集積回路の動作方法。   19. The semiconductor integrated circuit according to claim 18, further comprising a third period in which the predetermined voltage is applied to both the one source line and the other source line between the first period and the second period. How it works. 前記ワード線に接続される複数の不揮発性メモリセルは1つのウェル領域上に形成される請求項18又は19に記載の半導体集積回路の動作方法。   20. The method of operating a semiconductor integrated circuit according to claim 18, wherein the plurality of nonvolatile memory cells connected to the word line are formed on one well region. 前記一方のソース線に接続される不揮発性メモリセルと前記他方のソース線に接続される不揮発性メモリセルとは1つのウェル領域上に形成される請求項18又は19に記載の半導体集積回路の動作方法。   20. The semiconductor integrated circuit according to claim 18, wherein the nonvolatile memory cell connected to the one source line and the nonvolatile memory cell connected to the other source line are formed on one well region. How it works.
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