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JP2000113690A - Semiconductor nonvolatile memory device - Google Patents

Semiconductor nonvolatile memory device

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Publication number
JP2000113690A
JP2000113690A JP27785998A JP27785998A JP2000113690A JP 2000113690 A JP2000113690 A JP 2000113690A JP 27785998 A JP27785998 A JP 27785998A JP 27785998 A JP27785998 A JP 27785998A JP 2000113690 A JP2000113690 A JP 2000113690A
Authority
JP
Japan
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circuit
voltage
write
memory cell
data
Prior art date
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Application number
JP27785998A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3145981B2 (en
Inventor
Toru Masaki
徹 正木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable effective writing even if the write characteristic is changed to reduce the write time by determining whether the threshold value of an electrical programmable nonvolatile memory cell is identical to the reference potential or not and then controlling the write voltage depending on the result of determination. SOLUTION: A high voltage VPP is input to a voltage boosting circuit 104. Depending on the data DL which has been initialized in a determination circuit 2 and read to a selecting circuit 6, the lowest write voltage WV5 is selected from the write voltages WV 1 to 5 and it is then impressed to a control gate of memory cell 3 for the purpose of data writing. A determination reference voltage VV is applied to the control gate of the memory cell 3 and a current across the drain and source is converted to the data DL via the current - voltage converting circuit 9 and A/D converter 8. When the data DL is read and the threshold value of memory cell 3 has not reached the write determination reference voltage VV, the higher write voltage WV 1 to 4 is selected and this selection is repeated.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体不揮発性記
憶装置に関し、特にそのデータ書き込み回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory device, and more particularly to a data write circuit thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体不揮発性記憶装置として
は、特開平4−139697号公報に示すものがある。
この半導体不揮発性記憶装置は、図10の断面図に示す
ように、P型基板100上にフィールド酸化膜101が
形成され、このフィールド酸化膜101間には、N+拡
散層のソース領域102とドレイン領域103を形成し
ている。ソース領域102とドレイン領域103の間の
上部にはゲート酸化膜110を介してフローティングゲ
ート111及びコントロールゲート112よりなる不揮
発性メモリセル104を設け、またP型基板100上に
はP型拡散層からなるバックゲート層105が形成さ
れ、このバックゲート層105には不揮発性メモリセル
104に対してデータ書き込み時に同期して低電圧側共
通電源VSSよりさらに低いバックゲート電圧VBGを
印加するバックゲート電圧供給回路106が接続されて
いる。
2. Description of the Related Art As a conventional semiconductor nonvolatile memory device, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-139699.
In this semiconductor nonvolatile memory device, as shown in the sectional view of FIG. 10, a field oxide film 101 is formed on a P-type substrate 100, and a source region 102 and a drain of an N + diffusion layer are provided between the field oxide films 101. An area 103 is formed. A non-volatile memory cell 104 including a floating gate 111 and a control gate 112 is provided above the source region 102 and the drain region 103 via a gate oxide film 110, and a P-type diffusion layer is formed on the P-type substrate 100. A back gate layer 105 is formed, and a back gate voltage supply for applying a back gate voltage VBG lower than the low voltage side common power supply VSS to the nonvolatile memory cell 104 in synchronization with data writing to the non-volatile memory cell 104 is formed on the back gate layer 105. The circuit 106 is connected.

【0003】また、この半導体不揮発性記憶装置の回路
構成は、図11に示されるとおり、各ビット線BL1〜
BLnと各ワード線WL1、WL1〜WLnとの間には
不揮発性のメモリセルM11〜Mnnが接続されてセル
アレイSAが構成され、各メモリセルはバックゲート電
圧供給回路106に接続されている。
As shown in FIG. 11, the circuit configuration of the semiconductor nonvolatile memory device includes bit lines BL1 to BL1.
Non-volatile memory cells M11 to Mnn are connected between BLn and the word lines WL1 and WL1 to WLn to form a cell array SA. Each memory cell is connected to a back gate voltage supply circuit 106.

【0004】このバックゲート電圧供給回路106よ
り、不揮発性メモリセル104のバックゲートにP型基
板100、およびバックゲート層105を介して、バッ
クゲート電圧供給回路106から供給される負電位VB
Gを印加することで、コントロールゲート112の電位
を相対的に高くして、メモリセル104のフローティン
グゲート111に注入される電荷量を増やし、書き込み
時間の低減をはかっていた。
The back gate voltage supply circuit 106 supplies a negative potential VB supplied from the back gate voltage supply circuit 106 to the back gate of the nonvolatile memory cell 104 via the P-type substrate 100 and the back gate layer 105.
By applying G, the potential of the control gate 112 is relatively increased, the amount of charge injected into the floating gate 111 of the memory cell 104 is increased, and the writing time is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
不揮発性記憶装置においては、つぎのような問題があっ
た。第1点目は、書き込みデータの信頼性の低下、もし
くは生産性の低下、第2点目は、生産コストの増大、あ
るいは製造歩留まりの低下である。
The above-mentioned conventional semiconductor nonvolatile memory device has the following problems. The first point is a decrease in the reliability or productivity of the write data, and the second point is an increase in the production cost or a decrease in the production yield.

【0006】まず第1の問題点として、上述した従来例
の半導体不揮発性記憶装置の書き込みは、書き込み対象
となるメモリセル以外のセル、すなわち非選択セルのバ
ックゲートにまで負電位VBGが印加されてしまうた
め、すでに書き込まれているメモリセルのデータの保持
抜けを起こしてしまい、データの信頼性の低下を招いて
いた。これを防ぐためには、メモリセル毎にP型基板1
00を分離する必要が生じてレイアウト面積が増大し、
生産性の低下を招いていた。
First, as a first problem, in the writing of the above-described conventional semiconductor nonvolatile memory device, the negative potential VBG is applied to cells other than the memory cell to be written, that is, the back gate of the non-selected cell. As a result, the data in the already written memory cell is lost, and the reliability of the data is reduced. To prevent this, the P-type substrate 1
00 needs to be separated, the layout area increases,
This has led to a drop in productivity.

【0007】つぎに第2の問題点について説明する。最
初に、フローティングゲートを有するMOSトランジス
タで構成されるメモリセルの書き込み特性を図9により
説明する。
Next, the second problem will be described. First, the write characteristics of a memory cell including a MOS transistor having a floating gate will be described with reference to FIG.

【0008】図9は、0.6μmプロセスのフラッシュ
ROMの書き込み特性のグラフであり、横軸には書き込
み時間tpの対数、縦軸にはメモリセルのしきい値Vt
hをとっている。図中2つの曲線A、曲線Bは、コント
ロールゲート電圧が高い場合、および低い場合の2つの
条件に設定した時の各々の書き込み特性である。図9の
特性グラフからもわかるように、書き込み時間tpが小
さい書き込み動作の初期の段階では、コントロールゲー
ト電圧が低いほどメモリセルのしきい値Vthは高く、
書き込み時間tpが大きい、書き込み動作の後半では、
コントロールゲート電圧が高いほどメモリセルのしきい
値Vthは高くなっている。個々のメモリセル、製造ロ
ットによる不純物注入量のずれやフローティングゲート
と基板間のゲート酸化膜の厚さのずれ、あるいは製造プ
ロセスの違いによるメモリセルの寸法の差異などによっ
て、図9中の2つの曲線A、曲線Bは前後、あるいは上
下に推移するが、書き込み動作の初期段階は、コントロ
ールゲート電圧が低い方が、書き込み動作の後半では、
コントロールゲート電圧が高い方が書き込み特性がよ
い。これは、書き込み動作の初期段階において、コント
ロールゲート電圧が高いとドレイン−ソース間のチャネ
ル形成が助長される方向に働くので、空乏層が形成され
にくく、空乏層が形成されにくいとピンチオフ点が発生
しにくいので、キャリアは高いエネルギーを持てず、ホ
ットエレクトロンになりにくくなる。ホットエレクトロ
ンの発生量が少ないとフローティングゲートに蓄積され
るキャリアも少なくなるので、書き込み特性が悪くな
る。その後、時間が経過すると、ドレイン−ソース間の
キャリア移動による電界が生じて空乏層が形成され、ホ
ットエレクトロンが発生してフローティングゲートに注
入され始める。
FIG. 9 is a graph showing the write characteristics of a flash ROM of a 0.6 μm process, wherein the horizontal axis is the logarithm of the write time tp, and the vertical axis is the threshold value Vt of the memory cell.
h. Two curves A and B in the figure show the respective write characteristics when the control gate voltage is set to two conditions, that is, when the control gate voltage is high and when the control gate voltage is low. As can be seen from the characteristic graph of FIG. 9, in the initial stage of the write operation in which the write time tp is short, the lower the control gate voltage, the higher the threshold value Vth of the memory cell.
In the latter half of the write operation when the write time tp is long,
The higher the control gate voltage, the higher the threshold value Vth of the memory cell. Due to a difference in impurity implantation amount between individual memory cells and manufacturing lots, a difference in thickness of a gate oxide film between a floating gate and a substrate, or a difference in memory cell dimensions due to a difference in a manufacturing process, two of FIG. The curves A and B change back and forth or up and down. In the initial stage of the write operation, the lower the control gate voltage, the later the write operation,
The higher the control gate voltage, the better the writing characteristics. This is because, in the initial stage of the write operation, when the control gate voltage is high, the formation of the channel between the drain and the source is promoted. Carriers do not have high energy and are less likely to be hot electrons. If the amount of generated hot electrons is small, the amount of carriers accumulated in the floating gate is also small, so that the writing characteristics are deteriorated. Thereafter, as time passes, an electric field is generated due to carrier movement between the drain and the source, a depletion layer is formed, and hot electrons are generated and started to be injected into the floating gate.

【0009】この時点でホットエレクトロンは、コント
ロールゲート電圧のより高い方が、ゲート酸化膜の障壁
を容易に飛び越えられ、フローティングゲートに注入さ
れる電荷量が多く、書き込み特性が良くなる。なお、メ
モリセルのフローティングゲート内に電荷が蓄積された
状態を「“1”レベルのデータが書き込まれている」と
し、フローティングゲート内の電荷が空乏である状態を
「“0”レベルのデータが書き込まれている」とする。
また、メモリセルの書き込みを判定する基準電位である
書き込み判定基準電位は、図9中、2つの曲線が交差す
る付近である。
At this point, the higher the control gate voltage, the easier the hot electrons can jump over the barrier of the gate oxide film, the larger the amount of charge injected into the floating gate, and the better the write characteristics. Note that a state in which charges are accumulated in the floating gate of the memory cell is referred to as ““ 1 ”level data is written”, and a state in which charges in the floating gate are depleted is referred to as “0” level data. Has been written. "
Further, the write determination reference potential which is a reference potential for determining the writing of the memory cell is near the intersection of the two curves in FIG.

【0010】なお図9中、書き込み判定基準電位は一定
の値を持っておらず、ある範囲で示されているが、これ
は書き込み判定基準電圧を高くすれば、書き込み完了後
のフローティングゲートの電位が高いので書き込みデー
タの信頼性の向上にはつながるが、必要以上に書き込み
判定基準電位を高くすると書き込み時間の増大を招き、
またそれに伴ってメモリセルにかかるストレスも増加す
る。例えば、図9の書き込み判定基準電位を5Vから6
Vに高くした場合を考慮すると、1バイトにつき100
μsの書き込み時間増大になり、256Kバイトのメモ
リにおいては、25.6sの書き込み時間の増大にな
る。これは、製品の信頼性、即ち書き込みデータの保証
年数や動作保証範囲などによって変わるためである。
In FIG. 9, the write determination reference potential does not have a fixed value and is shown in a certain range. However, if the write determination reference voltage is increased, the potential of the floating gate after the completion of writing is increased. Is higher, the reliability of the write data is improved, but if the write determination reference potential is set higher than necessary, the write time will increase,
In addition, the stress applied to the memory cell increases accordingly. For example, the write determination reference potential in FIG.
Considering the case of increasing to V, 100 per byte
The write time increases by μs, and in a 256-Kbyte memory, the write time increases by 25.6 s. This is because it depends on the reliability of the product, that is, the guaranteed years of the write data, the operation guarantee range, and the like.

【0011】図9に示されるとおり、全てのメモリセ
ル、製造ロット、および製造プロセスの書き込み特性
が、全く同じ書き込み特性であり、かつ書き込み判定基
準電位が高い場合であれば、コントロールゲート電圧を
高くすれば書き込み時間の短縮になるが、書き込み判定
基準電位が低い場合には、コントロールゲート電圧を低
くした方が逆に書き込み時間は短くなる、すなわち、製
品や製造ばらつきによって、一概に書き込み電圧を高く
すれば、書き込み判定基準電圧まで書き上げる時間を短
縮できるとは限らない。また、全てのメモリセル、製造
ロットの書き込み特性を同じ特性にそろえるのは事実上
不可能である。
As shown in FIG. 9, if the write characteristics of all memory cells, manufacturing lots, and manufacturing processes are exactly the same and the write determination reference potential is high, the control gate voltage is increased. The write time can be shortened, but when the write determination reference potential is low, the write time is shortened by lowering the control gate voltage, that is, the write voltage is generally increased by the product or manufacturing variation. In this case, it is not always possible to shorten the time for writing to the write determination reference voltage. Further, it is practically impossible to make the write characteristics of all memory cells and production lots the same.

【0012】メモリセル内のフローティングゲートに蓄
積されたキャリアは、ディスターブや熱ストレスなどに
より放出していくため、メモリセルのしきい値は徐々に
低下していく。そのため、書き込み判定基準電位は、デ
ータリテンション保証のため、この劣化分をマージンと
して確保する必要があり、一般的にはメモリリード時の
読み出し電圧より数V高い電圧を設定する。また、デー
タが書き込まれているか否かを判断するのに、フローテ
ィングゲートの電位が書き込み判定基準電位に到達して
いるか否かで判断を行う。従来の装置および方法では、
書き込み判定基準電位まで書き込むためには、書き込み
時間を本来必要な書き込み時間に対して余分に設定する
必要があることから、書き込み時間が増大して生産コス
トの増大を招いていた。また生産コストを削減するた
め、書き込み時間を一定の時間に制限すると、製造歩留
の低下を招いていたという欠点があった。
Since the carriers accumulated in the floating gate in the memory cell are released due to disturbance, thermal stress, etc., the threshold value of the memory cell gradually decreases. Therefore, in order to guarantee data retention, it is necessary to secure the deterioration amount as a margin for the write determination reference potential. In general, a voltage several volts higher than the read voltage at the time of memory reading is set. In addition, whether or not data is written is determined by whether or not the potential of the floating gate has reached the write determination reference potential. In conventional devices and methods,
In order to write to the write determination reference potential, the write time needs to be set extra than the originally required write time, so that the write time increases and the production cost increases. Further, when the writing time is limited to a certain time in order to reduce the production cost, there is a disadvantage that the manufacturing yield is reduced.

【0013】本発明の目的は、書き込み状態の判定動作
を頻繁に行うことで、個々のメモリセル、製造ロット、
および製造プロセスによって書き込み特性が変動して
も、最も効率的な書き込みが図れ、書き込み時間の低減
が実現できる半導体不揮発性記憶装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to frequently perform an operation of judging a write state so that individual memory cells, manufacturing lots,
Another object of the present invention is to provide a semiconductor non-volatile memory device that can achieve the most efficient writing even if the writing characteristics fluctuate due to a manufacturing process and can realize a reduction in the writing time.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体不揮発性
記憶装置は、記憶内容を電気的に書き換え可能な不揮発
性のメモリセルと、このメモリセルにデータを書き込む
手段およびそのデータを読み出す手段とを備えた半導体
不揮発性記憶装置において、“1”レベルのデータが書
き込まれたメモリセルのしきい値が基準電位であるかを
判定して判定結果を出力する判定回路と、前記判定結果
により前記メモリセルに対する書き込み電圧を制御する
コントロールゲート電圧供給回路とを有する。
According to the present invention, there is provided a semiconductor nonvolatile memory device comprising: a nonvolatile memory cell whose storage contents can be electrically rewritten; a means for writing data to the memory cell; and a means for reading the data. A determination circuit for determining whether a threshold value of a memory cell in which data of “1” level is written is a reference potential and outputting a determination result; A control gate voltage supply circuit for controlling a write voltage to the memory cell.

【0015】また、前記コントロールゲート電圧供給回
路は、装置外部より供給される高電圧を昇圧して昇圧電
圧を発生させる昇圧回路と、前記昇圧電圧を抵抗分割し
て複数の書き込み電圧、および書き込み判定基準電圧を
生成する抵抗回路と、前記判定回路から出力されるデー
タを読み込んで、書き込み信号がイネーブルの期間は、
前記複数の書き込み電圧のいずれかを、判定信号がイネ
ーブルの期間では前記書き込み判定基準電圧を、読み出
し信号がイネーブルの期間では電源電圧を選択し、ワー
ド線を介してメモリセルのコントロールゲートに出力す
る選択回路とから成り、前記判定回路は、書き込み信号
がイネーブルの期間は、電源電圧をビット線を介してメ
モリセルのドレイン端子に出力するトランジスタスイッ
チ回路と、判定信号がイネーブルの期間は、前記メモリ
セルのドレイン端子−ソース端子間の電流値をビット線
を介して読み込んで、その電流値に応じた電圧を出力す
る電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換回路の前
記電圧をデジタル変換しデータを生成するA/Dコンバ
ータと、前記データをラッチし、前記コントロールゲー
ト電圧供給回路および装置外部端子に出力するラッチ回
路と、前記読み出し信号がイネーブルの期間は、前記メ
モリセルのドレイン−ソース端子間の電流をビット線を
介して読み込んで、リードデータを出力するセンスアン
プとから成る。
The control gate voltage supply circuit includes a booster circuit for generating a boosted voltage by boosting a high voltage supplied from outside the device, a plurality of write voltages by dividing the boosted voltage by a resistor, and a write determination circuit. A resistor circuit that generates a reference voltage and data output from the determination circuit are read, and a write signal is enabled for a period of time.
Any one of the plurality of write voltages is selected as the write determination reference voltage when the determination signal is enabled, and the power supply voltage is selected during the read signal is enabled, and is output to the control gate of the memory cell via a word line. A selection circuit, wherein the determination circuit includes a transistor switch circuit that outputs a power supply voltage to a drain terminal of a memory cell via a bit line during a period in which the write signal is enabled; A current-voltage conversion circuit that reads a current value between the drain terminal and the source terminal of the cell via a bit line and outputs a voltage corresponding to the current value; and converts the voltage of the current-voltage conversion circuit into a digital signal. An A / D converter for generating data; a control gate voltage supply circuit for latching the data; A latch circuit that outputs to a device external terminal, and a sense amplifier that reads a current between a drain-source terminal of the memory cell via a bit line and outputs read data during a period in which the read signal is enabled. .

【0016】また、前記コントロールゲート電圧供給回
路の抵抗回路は、昇圧電圧を降圧して書き込み判定基準
電圧を生成する抵抗回路と、前記判定回路から出力され
るデータを入力し、抵抗値を可変させて書き込み電圧を
生成する可変抵抗回路とからなり、前記判定回路は、前
記判定信号がイネーブルの期間は、メモリセルのドレイ
ン端子−ソース端子間の電流を容量素子に充電する第1
のスイッチ回路と、前記書き込み信号がイネーブルの期
間は、電源電圧をビット線を介してメモリセルのドレイ
ン端子に出力するトランジスタスイッチ回路と、前記容
量素子の電圧値をデータとして前記可変抵抗回路に出力
する第2のスイッチ回路と、前記読み出し信号がイネー
ブルの期間は、前記メモリセルのドレイン−ソース端子
間の電流をビット線を介して読み込んで、リードデータ
を出力するセンスアンプ回路とからなる。
Also, the resistance circuit of the control gate voltage supply circuit receives the data output from the determination circuit and reduces the boosted voltage to generate a write determination reference voltage, and changes the resistance value. A variable resistance circuit that generates a write voltage by using a first resistor that charges a capacitor between a drain terminal and a source terminal of a memory cell during a period in which the determination signal is enabled.
A switch circuit that outputs a power supply voltage to a drain terminal of a memory cell via a bit line during a period in which the write signal is enabled; and a transistor that outputs a voltage value of the capacitor as data to the variable resistance circuit. And a sense amplifier circuit that reads a current between the drain and source terminals of the memory cell via a bit line and outputs read data during a period in which the read signal is enabled.

【0017】また、前記コントロールゲート電圧供給回
路は、装置外部より供給される高電圧を昇圧して昇圧電
圧を発生させる昇圧回路と、前記昇圧電圧を抵抗分割し
て複数の書き込み電圧、および複数の書き込み判定基準
電圧を生成する抵抗回路と、前記判定回路から出力され
るデータを入力して複数の書き込み電圧の中から選択す
る第1のスイッチング回路と、カウンタ回路から出力さ
れる所定のカウント値を入力して前記複数の書き込み判
定基準電圧の中から選択する第2のスイッチング回路
と、書き込み電圧、および書き込み判定基準電圧を切り
替えて、前記ワード線を介してメモリセルのコントロー
ルゲートに出力する第3のスイッチング回路とから成
り、前記判定回路は、装置外部より入力されるベリファ
イデータとセンスアンプから入力されるリードデータの
照合を行い、判定結果を前記カウンタ回路、および装置
外部に出力する比較回路と、前記判定回路のカウンタ回
路よりカウント値を読み込み、また前記比較回路より前
記判定結果を読み込んで、前記リードデータと前記ベリ
ファイデータが一致した場合はその時点のカウント値を
ラッチするラッチ回路と、メモリリード時には電源電圧
を、書き込み判定時には接地レベルより僅かに高い電圧
を前記センスアンプに与え、書き込み時には電源電圧を
ビット線を介して前記メモリセルのドレイン端子に与え
るドレイン電圧供給回路と、メモリリード時、および書
き込み判定時には前記メモリセルのドレイン−ソース間
電流を読み込み、リードデータを出力する前記センスア
ンプとから成る。
The control gate voltage supply circuit may include a booster circuit for boosting a high voltage supplied from outside the device to generate a boosted voltage, a plurality of write voltages by dividing the boosted voltage by a resistor, and a plurality of write voltages. A resistor circuit for generating a write determination reference voltage, a first switching circuit for inputting data output from the determination circuit and selecting from among a plurality of write voltages, and a predetermined count value output from the counter circuit; A second switching circuit for inputting and selecting from among the plurality of write determination reference voltages, and a third switching circuit for switching between the write voltage and the write determination reference voltage and outputting to the control gate of the memory cell via the word line. The determination circuit includes verification data input from outside the device and sense amplifiers. The read circuit receives the count value from the counter circuit of the determination circuit, and outputs the determination result from the comparison circuit. When the read data and the verify data match, a latch circuit that latches the count value at that time, a power supply voltage at the time of memory read, and a voltage slightly higher than the ground level at the time of write determination are applied to the sense amplifier, A drain voltage supply circuit for applying a power supply voltage to a drain terminal of the memory cell via a bit line at the time of writing; and a memory for reading a current between a drain and a source of the memory cell at the time of memory reading and at the time of writing judgment, and outputting read data. And a sense amplifier.

【0018】また、前記メモリセルがフラッシュROM
のような電気的に消去可能な記憶素子の場合において
は、書き込み、判定、および読み出し動作時は接地レベ
ルの電圧を、消去動作時は高電圧を前記メモリセルのソ
ース端子に出力するソース電圧供給回路を備える。
Further, the memory cell is a flash ROM.
In the case of an electrically erasable storage element such as the one described above, a source voltage supply for outputting a ground level voltage to the source terminal of the memory cell at the time of writing, judging, and reading operations and a high voltage at the time of erasing operation. Circuit.

【0019】また、前記抵抗回路がポリサイド抵抗であ
ることを特徴とする。
Further, the resistance circuit is a polycide resistor.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の第1の実施形態を示すブ
ロック図、図2は図1の詳細ブロック図である。本実施
形態は、コントロールゲート電圧供給回路1と、判定回
路2と、メモリセル3とからなる。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed block diagram of FIG. This embodiment includes a control gate voltage supply circuit 1, a determination circuit 2, and a memory cell 3.

【0021】コントロールゲート電圧供給回路1は、メ
モリセル3の読み出し結果に基づく判定回路2のデータ
によって書き込み電圧を選択する。高電圧VPPは装置
外部よりコントロールゲート電圧供給回路1に供給され
る。書き込み信号WEは装置外部よりコントロールゲー
ト電圧供給回路1、判定回路2に供給され、判定信号V
Eは装置外部よりコントロールゲート電圧供給回路1、
判定回路2に供給され、データDLは判定回路2で生成
されコントロールゲート電圧供給回路1、判定回路2に
供給される。ワード線WLは、メモリセル3とコントロ
ールゲート電圧供給回路1とに接続され、ビット線BL
は、メモリセル3と判定回路2とを接続する。
The control gate voltage supply circuit 1 selects a write voltage according to the data of the determination circuit 2 based on the read result of the memory cell 3. The high voltage VPP is supplied to the control gate voltage supply circuit 1 from outside the device. The write signal WE is supplied to the control gate voltage supply circuit 1 and the determination circuit 2 from outside the device, and the determination signal V
E is a control gate voltage supply circuit 1 from outside the device,
The data DL is supplied to the determination circuit 2, and the data DL is generated by the determination circuit 2 and supplied to the control gate voltage supply circuit 1 and the determination circuit 2. Word line WL is connected to memory cell 3 and control gate voltage supply circuit 1, and bit line BL
Connects the memory cell 3 and the determination circuit 2.

【0022】コントロールゲート電圧供給回路1は図2
に示すとおり、装置外部より供給される高電圧VPPを
昇圧して昇圧電圧VPHを発生させる昇圧回路4と、前
記昇圧電圧VPHを抵抗分割して複数の書き込み電圧W
V1〜WV5、および書き込み判定基準電圧VVを生成
する抵抗回路5と、判定回路2から出力されるデータD
Lを読み込んで、書き込み信号WEがイネーブルの期間
は、複数の書き込み電圧WV1〜WV5のいずれかを、
判定信号VEがイネーブルの期間では書き込み判定基準
電圧VVを、読み出し信号READがイネーブルの期間
では電源電圧VDDを選択し、ワード線WLを介してメ
モリセル3のコントロールゲートに出力する選択回路6
とで構成される。
The control gate voltage supply circuit 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a booster circuit 4 for boosting a high voltage VPP supplied from outside the device to generate a boosted voltage VPH, and a plurality of write voltages W
V1 to WV5, a resistance circuit 5 for generating a write determination reference voltage VV, and data D output from the determination circuit 2.
L, and while the write signal WE is enabled, one of the plurality of write voltages WV1 to WV5 is
A selection circuit 6 that selects the write determination reference voltage VV during the period in which the determination signal VE is enabled, and selects the power supply voltage VDD during the period in which the read signal READ is enabled, and outputs the selected voltage to the control gate of the memory cell 3 via the word line WL.
It is composed of

【0023】選択回路6は、図3の回路図に示すとお
り、MOSトランジスタ13〜24で構成されるスイッ
チング回路であり、書き込み電圧WV1〜WV5、書き
込み判定基準電圧VVおよび電源電圧VDDを入力電圧
とし、読み出し信号READ、判定信号VE、データD
Lおよび書き込み信号WEを選択信号として、ワード線
WLに前記入力電圧の1つを選択して出力する。
As shown in the circuit diagram of FIG. 3, the selection circuit 6 is a switching circuit composed of MOS transistors 13 to 24, and uses the write voltages WV1 to WV5, the write determination reference voltage VV and the power supply voltage VDD as input voltages. , Read signal READ, determination signal VE, data D
Using L and the write signal WE as selection signals, one of the input voltages is selected and output to the word line WL.

【0024】判定回路2は、書き込み信号WEがイネー
ブルの期間は、電源電圧VDDをビット線BLを介して
メモリセル3のドレイン端子に出力するトランジスタス
イッチ回路12と、判定信号VEがイネーブルの期間
は、メモリセル3のドレイン端子−ソース端子間の電流
値をビット線BLを介して読み込んで、電流値に応じた
電圧を出力する電流−電圧変換回路9と、出力された電
圧によりデータを生成するA/Dコンバータ8と、デー
タをラッチし、コントロールゲート電圧供給回路1、お
よび装置外部端子に出力するラッチ回路7と、読み出し
信号READがイネーブルの期間は、メモリセル3のド
レイン−ソース端子間の電流をビット線BLを介して読
み込んで、リードデータを出力するセンスアンプ10
と、メモリセル3のソース電圧を供給するソース電圧供
給回路11から構成される。
The determination circuit 2 outputs the power supply voltage VDD to the drain terminal of the memory cell 3 via the bit line BL during the period when the write signal WE is enabled, and the transistor switch circuit 12 during the period when the determination signal VE is enabled. A current value between the drain terminal and the source terminal of the memory cell 3 is read via the bit line BL, and a current-voltage conversion circuit 9 that outputs a voltage corresponding to the current value, and generates data based on the output voltage. The A / D converter 8, the latch circuit 7 for latching data and outputting to the control gate voltage supply circuit 1 and the external terminal of the device, and the drain-source terminal of the memory cell 3 during the period when the read signal READ is enabled A sense amplifier 10 that reads a current through a bit line BL and outputs read data
And a source voltage supply circuit 11 for supplying a source voltage of the memory cell 3.

【0025】ここで、高電圧VPPは装置外部より昇圧
回路4に供給される。読み出し信号READは装置外部
よりセンスアンプ10、選択回路6に供給され、書き込
み信号WEは装置外部より選択回路6、トランジスタス
イッチ回路12に供給される。判定信号VEは装置外部
よりラッチ回路7、A/Dコンバータ8、電流−電圧変
換回路9、選択回路6に供給される。データDLは判定
回路2で生成され選択回路並びに装置外部に出力され、
選択回路6の出力はワード線WLを介してメモリセル3
のゲート端子に接続される。メモリセル3のドレイン端
子はビット線BLを介してトランジスタスイッチ回路1
2、電流−電圧変換回路9、センスアンプ10に接続さ
れる。リセット信号RSTは装置外部よりラッチ回路7
に供給される。
Here, the high voltage VPP is supplied to the booster circuit 4 from outside the device. The read signal READ is supplied from outside the device to the sense amplifier 10 and the selection circuit 6, and the write signal WE is supplied from outside the device to the selection circuit 6 and the transistor switch circuit 12. The determination signal VE is supplied from outside the device to a latch circuit 7, an A / D converter 8, a current-voltage conversion circuit 9, and a selection circuit 6. The data DL is generated by the determination circuit 2 and output to the selection circuit and the outside of the device,
The output of the selection circuit 6 is applied to the memory cell 3 via the word line WL.
Is connected to the gate terminal. The drain terminal of the memory cell 3 is connected to the transistor switch circuit 1 via the bit line BL.
2, connected to the current-voltage conversion circuit 9 and the sense amplifier 10. The reset signal RST is supplied from the outside of the device to the latch circuit 7.
Supplied to

【0026】電源電圧VDDは装置外部より選択回路6
とトランジスタスイッチ回路12に供給される。抵抗回
路5で電圧VPHを抵抗分割して生成された書き込み電
圧WV1〜WV5並びに書き込み判定基準電圧VVは選
択回路6に供給される。電流−電圧変換回路9から出力
される電圧を、A/Dコンバータ8に入力してデータD
Lに変換しデータDLをラッチ回路7でラッチする。セ
ンスアンプ10はリードデータReadDATAを装置
外部に出力する。ソース電圧供給回路11より所定電圧
をメモリセル3内のソース端子に供給する。
The power supply voltage VDD is supplied to the selection circuit 6 from outside the device.
Is supplied to the transistor switch circuit 12. The write voltages WV <b> 1 to WV <b> 5 and the write determination reference voltage VV generated by dividing the voltage VPH by the resistance circuit 5 are supplied to the selection circuit 6. The voltage output from the current-voltage conversion circuit 9 is input to the A / D converter 8 and the data D
The data DL is converted to L and the data DL is latched by the latch circuit 7. The sense amplifier 10 outputs read data ReadDATA to outside the device. A predetermined voltage is supplied from a source voltage supply circuit 11 to a source terminal in the memory cell 3.

【0027】図4は図2の回路の動作を示すフロー図で
ある。まず、装置外部よりプログラミングモードを開始
する。一般的にはモードレジスタ設定後、高電圧VPP
をあるタイミングで入力することにより、プログラミン
グモードに移行する。プログラミングモード開始を受け
て、リセット信号RSTが装置外部より入力され、判定
回路2内のラッチ回路7において、データDLの初期化
を行う(ステップ42)。この場合の初期値としては
「1」が適当であり、このデータDLの初期化は、後述
するステップ46における書き込み電圧の選択におい
て、初めて書き込みを行うことをコントロールゲート電
圧供給回路1内の選択回路6に示すためである。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the circuit of FIG. First, a programming mode is started from outside the device. Generally, after setting the mode register, the high voltage VPP
At a certain timing, the mode shifts to the programming mode. In response to the start of the programming mode, a reset signal RST is input from outside the device, and the latch circuit 7 in the determination circuit 2 initializes the data DL (step 42). In this case, "1" is appropriate as the initial value. In the initialization of the data DL, in the selection of the write voltage in step 46, which will be described later, it is determined that writing is performed for the first time in the selection circuit in the control gate voltage supply circuit 1. 6.

【0028】次にステップ43で判定信号VEをディス
エーブルにするが、この判定信号VEは装置外部より制
御される。次にステップ44で書き込み信号WEをイネ
ーブルにして、書き込み動作40を開始する、この書き
込み信号WEも装置外部より制御される。前述のステッ
プ42で設定したデータDLをステップ45で選択回路
6に読み込む。ステップ45で読み込んだデータDLを
もとに、ステップ46で選択回路6内で書き込み電圧を
選択する。この書き込み電圧は、抵抗回路5で電圧VP
Hを抵抗分割して生成された書き込み電圧WV1〜WV
5のうちから選択する。なお、この時点ではデータDL
が初期値の「1」であるのでMOSトランジスタ15が
ONし、もっとも低い書き込み電圧WV5が選択され
る。ステップ46で選択された書き込み電圧は、ワード
線WLを介してメモリセル3のコントロールゲートに出
力される(ステップ47)。
Next, at step 43, the judgment signal VE is disabled. This judgment signal VE is controlled from outside the apparatus. Next, at step 44, the write signal WE is enabled to start the write operation 40. This write signal WE is also controlled from outside the device. The data DL set in the aforementioned step 42 is read into the selection circuit 6 in a step 45. Based on the data DL read in step 45, a write voltage is selected in the selection circuit 6 in step 46. This write voltage is applied to the voltage VP by the resistance circuit 5.
Write voltages WV1 to WV generated by dividing resistance of H
Select from 5 At this point, the data DL
Is the initial value "1", the MOS transistor 15 is turned on, and the lowest write voltage WV5 is selected. The write voltage selected in Step 46 is output to the control gate of the memory cell 3 via the word line WL (Step 47).

【0029】次にステップ48でメモリセル3のコント
ロールゲートには書き込み電圧、ソースにはソース電圧
供給回路11より接地レベルの電圧、ドレインには電源
電圧VDDが印加され、書き込みが実行される。この書
き込みの実行時間は、メモリセル3内において、ホット
キャリアが発生してフローティングゲートに蓄積するの
に必要最低限の時間を設定する。この時間は、10〜1
00μsが最も適当である。ステップ48で設定した一
定の書き込み時間が経過した後、書き込み信号WEをス
テップ49でディスエーブルし、ステップ50で書き込
み信号WEがディスエーブルになったのを受けて、選択
回路6、およびMOSトランジスタ12はメモリセル3
に対して電圧出力を終了し、書き込み動作40は完了す
る。
Next, at step 48, a write voltage is applied to the control gate of the memory cell 3, a ground level voltage is applied to the source from the source voltage supply circuit 11, and a power supply voltage VDD is applied to the drain of the memory cell 3, and the write is executed. The execution time of this writing is set to the minimum time required for hot carriers to be generated in the memory cell 3 and accumulated in the floating gate. This time is 10-1
00 μs is most appropriate. After the predetermined write time set in step 48 has elapsed, the write signal WE is disabled in step 49, and in response to the write signal WE being disabled in step 50, the selection circuit 6 and the MOS transistor 12 are disabled. Is the memory cell 3
, And the write operation 40 is completed.

【0030】次にステップ51で判定信号VEをイネー
ブルにして判定動作41を開始するが、この判定信号V
Eも装置外部より制御される。この判定信号VEがイネ
ーブルになったのを受けて、選択回路6はステップ52
で書き込み判定基準電圧VVをワード線WLに出力す
る。メモリセル3のコントロールゲートには書き込み判
定基準電圧VV、ソースにはソース電圧供給回路11よ
り接地レベルの電圧を与えて、次にステップ53でメモ
リセル3のドレイン−ソース間の電流をビット線BLを
介して電流−電圧変換回路9に読み込む。フローティン
グゲートの電位が書き込み判定基準電圧より高ければ、
ドレイン−ソース間に電流は流れないが、低ければ電流
が流れる。次にステップ54で電流−電圧変換回路9
で、読み込んだ電流の値に応じた電圧を発生する。電流
−電圧変換回路9から出力される電圧を、A/Dコンバ
ータ8に入力してステップ55でデータDLに変換す
る。次にステップ56でデータDLをラッチ回路7でラ
ッチする。判定信号VEをディスエーブルにし、選択回
路6、およびMOSトランジスタ12はメモリセル3に
対して電圧出力を終了し、判定動作41は完了する(ス
テップ57)。
Next, at step 51, the decision signal VE is enabled to start the decision operation 41.
E is also controlled from outside the device. In response to the determination signal VE being enabled, the selection circuit 6 determines in step 52
Outputs the write determination reference voltage VV to the word line WL. A write determination reference voltage VV is applied to the control gate of the memory cell 3, and a ground level voltage is applied to the source from the source voltage supply circuit 11. Is read into the current-voltage conversion circuit 9 via the. If the potential of the floating gate is higher than the write judgment reference voltage,
No current flows between the drain and the source, but a low current flows. Next, at step 54, the current-voltage conversion circuit 9
Then, a voltage corresponding to the value of the read current is generated. The voltage output from the current-voltage conversion circuit 9 is input to the A / D converter 8 and converted into data DL in step 55. Next, at step 56, the data DL is latched by the latch circuit 7. The determination signal VE is disabled, the selection circuit 6 and the MOS transistor 12 stop outputting the voltage to the memory cell 3, and the determination operation 41 is completed (step 57).

【0031】オペレータ、もしくはROMライターは、
判定回路2より出力されたデータDLを読み出して、メ
モリセル3のしきい値が書き込み判定基準電圧VVまで
書き込まれたか判断を行う(ステップ58)。メモリセ
ル3のしきい値が書き込み判定基準電圧VVに到達して
いない場合は、再びステップ44からステップ58まで
繰り返が、ステップ46においては、一回目の書き込み
動作では最も低い書き込み電圧WV5を選択したが、二
回目以降はデータDLにより、徐々に高い書き込み電圧
WV4〜WV1を順次選択していく。なお本実施形態で
は、書き込み電圧を5つに分割した場合を説明したが、
分割数に制限はない。
The operator or ROM writer
The data DL output from the determination circuit 2 is read, and it is determined whether the threshold value of the memory cell 3 has been written to the write determination reference voltage VV (step 58). If the threshold value of the memory cell 3 has not reached the write determination reference voltage VV, the steps from step 44 to step 58 are repeated again. In step 46, the lowest write voltage WV5 is selected in the first write operation. However, from the second time onward, gradually higher write voltages WV4 to WV1 are sequentially selected according to the data DL. In this embodiment, the case where the write voltage is divided into five is described.
There is no limit on the number of divisions.

【0032】図5は本発明の第2の実施形態を示す回路
のブロック図である。本実施形態は、第1の実施形態に
加えて書き込み電圧の生成に可変抵抗回路を用い、また
データ変換に容量素子を用いている。コントロールゲー
ト電圧供給回路1の抵抗回路5は、昇圧電圧VPHを降
圧して書き込み判定基準電圧VVを生成する抵抗回路5
と、また判定回路2から出力されるデータDLを入力
し、抵抗値を可変させて書き込み電圧WVを生成する可
変抵抗回路25とからなり、判定回路2は、判定信号V
Eがイネーブルの期間は、メモリセル3のドレイン端子
−ソース端子間の電流を、容量素子30に充電する第1
のスイッチ回路29と、書き込み信号WEがイネーブル
の期間は、電源電圧VDDをビット線BLを介してメモ
リセル3のドレイン端子に出力するトランジスタスイッ
チ回路12と、容量素子の電圧値をデータとして可変抵
抗回路25に出力する第2のスイッチ回路31と、読み
出し信号READがイネーブルの期間は、メモリセル3
のドレイン−ソース端子間の電流をビット線BLを介し
て読み込んで、リードデータを出力するセンスアンプ回
路10と、メモリセル3のソース電圧を供給するソース
電圧供給回路11から構成される。
FIG. 5 is a block diagram of a circuit showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, in addition to the first embodiment, a variable resistor circuit is used for generating a write voltage, and a capacitor is used for data conversion. The resistance circuit 5 of the control gate voltage supply circuit 1 lowers the boosted voltage VPH to generate the write determination reference voltage VV.
And a variable resistance circuit 25 that receives the data DL output from the determination circuit 2 and varies the resistance value to generate the write voltage WV. The determination circuit 2
During a period in which E is enabled, the first current for charging the capacitor 30 with the current between the drain terminal and the source terminal of the memory cell 3
During the period when the write signal WE is enabled, the transistor switch circuit 12 that outputs the power supply voltage VDD to the drain terminal of the memory cell 3 via the bit line BL, and the variable resistor using the voltage value of the capacitor as data The second switch circuit 31 that outputs to the circuit 25 and the memory cell 3
And a source voltage supply circuit 11 for reading a current between the drain and source terminals of the memory cell 3 via the bit line BL and outputting read data, and supplying a source voltage of the memory cell 3.

【0033】高電圧VPPは装置外部より昇圧回路4に
供給される。読み出し信号READは装置外部よりトラ
ンジスタスイッチ回路28、センスアンプ10に供給さ
れる。書き込み信号WEは装置外部より選択回路6、ト
ランジスタスイッチ回路12、トランジスタスイッチ回
路26に供給され、判定信号VEは装置外部よりトラン
ジスタスイッチ回路27、スイッチ回路31に供給され
る。データDLは判定回路2で生成され可変抵抗回路2
5並びに装置外部に出力される。リセット信号RSTは
装置外部より供給されて容量素子に供給される。メモリ
セル3のゲート端子はワード線WLを介してトランジス
タスイッチ回路26、27、28と接続され、メモリセ
ル3のドレイン端子はビット線BLを介して、センスア
ンプ10、スイッチ回路31、トランジスタスイッチ回
路12と接続している。電源電圧VDDは装置外部より
トランジスタスイッチ回路12、28に供給される。ソ
ース電圧供給回路11より所定電圧をメモリセル3内の
ソース端子に供給する。
The high voltage VPP is supplied to the booster circuit 4 from outside the device. The read signal READ is supplied to the transistor switch circuit 28 and the sense amplifier 10 from outside the device. The write signal WE is supplied from outside the device to the selection circuit 6, the transistor switch circuit 12, and the transistor switch circuit 26, and the determination signal VE is supplied from outside the device to the transistor switch circuit 27 and the switch circuit 31. The data DL is generated by the decision circuit 2 and the variable resistance circuit 2
5 and output outside the device. The reset signal RST is supplied from outside the device and supplied to the capacitor. The gate terminal of the memory cell 3 is connected to the transistor switch circuits 26, 27, and 28 via the word line WL, and the drain terminal of the memory cell 3 is connected to the sense amplifier 10, the switch circuit 31, and the transistor switch circuit via the bit line BL. 12 is connected. The power supply voltage VDD is supplied to the transistor switch circuits 12 and 28 from outside the device. A predetermined voltage is supplied from a source voltage supply circuit 11 to a source terminal in the memory cell 3.

【0034】昇圧回路4で生成された昇圧電圧VPHは
抵抗回路5と可変抵抗回路25に供給され、可変抵抗回
路25で生成された書き込み電圧WVはトランジスタス
イッチ回路26供給され、抵抗回路5で生成された書き
込み判定基準電圧VVはトランジスタスイッチ回路27
に供給される。センスアンプ10はリードデータRea
dDATAを装置外部に出力する。メモリセル3のドレ
イン−ソース間の電流をビット線BLとスイッチ回路3
1を介して容量素子30を充電する。
The boost voltage VPH generated by the boost circuit 4 is supplied to the resistance circuit 5 and the variable resistance circuit 25, and the write voltage WV generated by the variable resistance circuit 25 is supplied to the transistor switch circuit 26 and generated by the resistance circuit 5. The written write determination reference voltage VV is applied to the transistor switch circuit 27.
Supplied to The sense amplifier 10 reads the read data Rea
dDATA is output to the outside of the device. The current between the drain and the source of the memory cell 3 is connected to the bit line BL and the switch circuit 3
1 to charge the capacitive element 30.

【0035】図6は図5の回路の動作を示すフロー図で
ある。まず装置外部よりプログラミングモードを開始す
る。プログラミングモード開始を受けて、ステップ43
で判定信号VEをディスエーブルにしこの判定信号VE
は装置外部より制御される。次にステップ42でリセッ
ト信号RSTが装置外部より入力され、判定回路2内の
容量素子30の充電を行い、データDLの初期化を行
う。次にステップ44で書き込み信号WEをイネーブル
にして書き込み動作40を開始する。この書き込み信号
WEは装置外部より制御される。次に前述したステップ
42で設定したデータDLをステップ45で可変抵抗回
路25に読み込む。ステップ45で読み込んだデータD
Lをもとに可変抵抗回路25の抵抗値を変え、昇圧電圧
VPHを変圧してステップ60で書き込み電圧WVを生
成する。なお、この時点ではデータDLが初期値である
ので、もっとも低い書き込み電圧になるように設定す
る。ステップ60で生成された書き込み電圧WVは、ス
テップ47でワード線WLを介してメモリセル3のコン
トロールゲートに出力される。次にステップ48でメモ
リセル3のコントロールゲートには書き込み電圧WV、
ソースにはソース電圧供給回路11より接地レベルの電
圧、ドレインには電源電圧VDDが印加され、書き込み
が実行される。書き込みの実行時間は、メモリセル3内
において、ホットキャリアが発生してフローティングゲ
ートに蓄積するのに必要最低限の時間を設定する。この
時間は、10〜100μsが最も適当である。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the circuit of FIG. First, a programming mode is started from outside the apparatus. In response to the start of the programming mode, step 43
To disable the determination signal VE, and the determination signal VE
Is controlled from outside the device. Next, in step 42, the reset signal RST is input from outside the device, the capacitor 30 in the determination circuit 2 is charged, and the data DL is initialized. Next, at step 44, the write signal WE is enabled to start the write operation 40. This write signal WE is controlled from outside the device. Next, the data DL set in step 42 described above is read into the variable resistance circuit 25 in step 45. Data D read in step 45
The resistance value of the variable resistance circuit 25 is changed based on L, and the step-up voltage VPH is changed to generate the write voltage WV in step 60. At this point, since the data DL is the initial value, it is set to be the lowest write voltage. The write voltage WV generated in step 60 is output to the control gate of the memory cell 3 via the word line WL in step 47. Next, at step 48, the write voltage WV is applied to the control gate of the memory cell 3.
The source is supplied with a voltage of the ground level from the source voltage supply circuit 11 and the drain is applied with the power supply voltage VDD to execute writing. The write execution time is set to a minimum time required for hot carriers to be generated and stored in the floating gate in the memory cell 3. This time is most suitably from 10 to 100 μs.

【0036】ステップ48で設定した一定の書き込み時
間が経過した後、ステップ49で書き込み信号WEをデ
ィスエーブルにする。書き込み信号WEがディスエーブ
ルになったのを受けて、MOSトランジスタ12、およ
び26はメモリセル3に対して電圧出力を終了し、書き
込み動作40は完了する(ステップ50)。次にステッ
プ51で判定信号VEをイネーブルにして判定動作41
を開始し、容量素子30の放電を行う。この判定信号V
Eは装置外部より制御される。判定信号VEがイネーブ
ルになったのを受けて、ステップ52でMOSトランジ
スタ27は書き込み判定基準電圧VVをワード線WLに
出力する。メモリセル3のコントロールゲートには書き
込み判定基準電圧VV、ソースにはソース電圧供給回路
11より接地レベルの電圧を与え、スイッチ回路31を
開放して、ステップ70でメモリセル3のドレイン−ソ
ース間の電流をビット線BLを介して容量素子30を充
電する。判定信号VEをディスエーブルにし、MOSト
ランジスタ12、および27はメモリセル3に対して電
圧出力を終了し、判定動作41は完了する(ステップ5
7)。
After the fixed write time set in step 48 has elapsed, the write signal WE is disabled in step 49. In response to the disable of the write signal WE, the MOS transistors 12 and 26 stop outputting the voltage to the memory cell 3, and the write operation 40 is completed (step 50). Next, in step 51, the judgment signal VE is enabled to make a judgment operation 41.
Is started, and the capacitive element 30 is discharged. This determination signal V
E is controlled from outside the device. In response to the judgment signal VE being enabled, in step 52, the MOS transistor 27 outputs the write judgment reference voltage VV to the word line WL. A write determination reference voltage VV is applied to the control gate of the memory cell 3 and a ground level voltage is applied to the source from the source voltage supply circuit 11 to open the switch circuit 31. The current charges the capacitive element 30 via the bit line BL. The determination signal VE is disabled, the MOS transistors 12 and 27 terminate voltage output to the memory cell 3, and the determination operation 41 is completed (step 5).
7).

【0037】判定回路2より出力されたデータDLを読
み出して、メモリセル3のしきい値が書き込み判定基準
電圧VVまで書き込まれたか判断を行う(ステップ5
8)。メモリセル3のしきい値が書き込み判定基準電圧
VVに到達していない場合は、書き込み動作40、およ
び判定動作41を繰り返すが、ステップ46の書き込み
電圧の選択の動作において、ステップ60でのデータD
Lの電圧値をもとに、可変抵抗回路25の抵抗値を変え
て書き込み電圧WVを出力するが、データDLの電圧値
により可変抵抗回路25の抵抗値を変動させ、徐々に高
い書き込み電圧を出力する。
The data DL output from the determination circuit 2 is read to determine whether the threshold value of the memory cell 3 has been written up to the write determination reference voltage VV (step 5).
8). If the threshold value of the memory cell 3 has not reached the write determination reference voltage VV, the write operation 40 and the determination operation 41 are repeated.
The write voltage WV is output by changing the resistance value of the variable resistance circuit 25 based on the voltage value of L, and the resistance value of the variable resistance circuit 25 is changed by the voltage value of the data DL to gradually increase the write voltage. Output.

【0038】本発明の第2の実施形態は、第1の実施形
態の効果に加えて書き込み電圧の生成に可変抵抗回路を
用い、またデータ変換に容量素子を用いているため、そ
れぞれリニアリティの確保された書き込み電圧、変換デ
ータを得ることができる。
In the second embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment, since a variable resistance circuit is used for generating a write voltage and a capacitance element is used for data conversion, the linearity is secured. The obtained write voltage and converted data can be obtained.

【0039】図7は本発明の第3の実施形態を示すブロ
ック図である。本形態は、第1、2の実施形態の効果に
加えて,書き込み判定基準電圧を徐々に低い書き込み判
定基準電圧を選択する事ができる。コントロールゲート
電圧供給回路1は、装置外部より供給される高電圧VP
Pを昇圧して昇圧電圧VPHを発生させる昇圧回路4
と、昇圧電圧VPHを抵抗分割して複数の書き込み電圧
WV、および複数の書き込み判定基準電圧VVを生成す
る抵抗回路5と、判定回路2から出力されるデータDL
を入力して複数の書き込み電圧WVの中から選択する第
1のスイッチング回路32と、カウンタ回路34から出
力される所定のカウント値を入力して複数の書き込み判
定基準電圧VVの中から選択する第2のスイッチング回
路33と、書き込み電圧WV、および書き込み判定基準
電圧VVを切り替えて、ワード線WLを介してメモリセ
ル3のコントロールゲートに出力する第3のスイッチン
グ回路35とから成り、判定回路2は、装置外部より入
力されるベリファイデータVerifyDATAとセン
スアンプから入力されるリードデータの照合を行い、判
定結果をラッチ回路37、カウンタ回路34、および装
置外部に出力する比較回路36と、カウンタ回路34よ
りカウント値を読み込み、また比較回路36より判定結
果を読み込んで、リードデータとベリファイデータが一
致した場合はその時点のカウント値をラッチするラッチ
回路37と、メモリリード時には電源電圧を、書き込み
判定時には接地レベルより僅かに高い電圧をセンスアン
プ38に与え、書き込み時には電源電圧をビット線を介
してメモリセル3のドレイン端子に与えるドレイン電圧
供給回路39と、メモリリード時、および書き込み判定
時にはメモリセル3のドレイン−ソース間電流を読み込
み、リードデータを出力するセンスアンプ38と、メモ
リセル3のソース電圧を供給するソース電圧供給回路1
1から構成される。
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, it is possible to select a write determination reference voltage that is gradually lower than the write determination reference voltage. The control gate voltage supply circuit 1 includes a high voltage VP supplied from outside the device.
Boost circuit 4 for boosting P to generate boosted voltage VPH
A resistance circuit 5 that divides the boosted voltage VPH by resistance to generate a plurality of write voltages WV and a plurality of write determination reference voltages VV; and data DL output from the determination circuit 2.
And a first switching circuit 32 for selecting from among a plurality of write voltages WV and a predetermined count value output from a counter circuit 34 for selecting from among a plurality of write determination reference voltages VV. 2 switching circuit 33 and a third switching circuit 35 that switches between the write voltage WV and the write determination reference voltage VV and outputs the control voltage to the control gate of the memory cell 3 via the word line WL. The verifying data VerifyDATA input from the outside of the device is compared with the read data input from the sense amplifier, and the determination result is output from the latch circuit 37, the counter circuit 34, the comparison circuit 36 which outputs to the outside of the device, and the counter circuit 34. The count value is read, and the judgment result is read from the comparison circuit 36, When the read data and the verify data match, a latch circuit 37 for latching the count value at that time is supplied to the sense amplifier 38 with a power supply voltage at the time of memory read, a voltage slightly higher than the ground level at the time of write determination, and a power supply voltage at the time of write. Voltage supply circuit 39 for supplying a current to the drain terminal of the memory cell 3 via the bit line, a sense amplifier 38 for reading the current between the drain and source of the memory cell 3 at the time of memory read and write determination, and outputting read data. Source voltage supply circuit 1 for supplying the source voltage of memory cell 3
1

【0040】高電圧VPPは装置外部より昇圧回路4に
供給される。読み出し信号READは装置外部よりスイ
ッチング回路35、センスアンプ38、ドレイン電圧供
給回路39に供給され、書き込み信号WEは装置外部よ
りスイッチング回路35、ドレイン電圧供給回路39に
供給される。判定信号VEは装置外部よりドレイン電圧
供給回路39、比較回路36、カウンタ回路34、スイ
ッチング回路35、センスアンプ38に供給される。リ
セット信号RSTは装置外部よりてラッチ回路37に供
給され、データDLはラッチ回路37で生成されスイッ
チング回路32並びに装置外部に出力される。ベリファ
イデータVerifyDATAは装置外部より比較回路
36に供給される。
The high voltage VPP is supplied to the booster circuit 4 from outside the device. The read signal READ is supplied from outside the device to the switching circuit 35, the sense amplifier 38, and the drain voltage supply circuit 39, and the write signal WE is supplied from outside the device to the switching circuit 35 and the drain voltage supply circuit 39. The determination signal VE is supplied from outside the device to the drain voltage supply circuit 39, the comparison circuit 36, the counter circuit 34, the switching circuit 35, and the sense amplifier 38. The reset signal RST is supplied from outside the device to the latch circuit 37, and the data DL is generated by the latch circuit 37 and output to the switching circuit 32 and the outside of the device. The verify data VerifyDATA is supplied to the comparison circuit 36 from outside the device.

【0041】メモリセル3のゲート端子はワード線WL
を介してスイッチング回路35と接続され、メモリセル
3のドレイン端子はビット線BLを介してドレイン電圧
供給回路39、センスアンプ38に接続している。ソー
ス電圧供給回路11より所定電圧をメモリセル3内のソ
ース端子に供給する。スイッチング回路32の出力書き
込み電圧WVとスイッチング回路33の出力書き込み判
定基準電圧VVはスイッチング回路35に供給される。
The gate terminal of the memory cell 3 is connected to the word line WL
And the drain terminal of the memory cell 3 is connected to the drain voltage supply circuit 39 and the sense amplifier 38 via the bit line BL. A predetermined voltage is supplied from a source voltage supply circuit 11 to a source terminal in the memory cell 3. The output write voltage WV of the switching circuit 32 and the output write determination reference voltage VV of the switching circuit 33 are supplied to the switching circuit 35.

【0042】昇圧回路4で生成された昇圧電圧VPHは
抵抗回路5に供給され、抵抗回路5で生成された書き込
み電圧WV1〜WV4と書き込み判定基準電圧VV1〜
VV4は夫々スイッチング回路32とスイッチング回路
33に供給される。
The boosted voltage VPH generated by the booster circuit 4 is supplied to the resistor circuit 5, and the write voltages WV1 to WV4 generated by the resistor circuit 5 and the write determination reference voltages VV1 to VV1 are output.
VV4 is supplied to a switching circuit 32 and a switching circuit 33, respectively.

【0043】比較回路36の出力はカウンタ回路34、
ラッチ回路37に供給され、また判定結果CMPとして
装置外部に出力される。ラッチ回路37の出力はスイッ
チング回路32に供給される。センスアンプ38はリー
ドデータReadDATAを比較回路36並びに装置外
部に出力する。ドレイン電圧供給回路39はメモリセル
3に対して電圧出力する。
The output of the comparison circuit 36 is the counter circuit 34,
The data is supplied to the latch circuit 37 and is output to the outside of the device as a determination result CMP. The output of the latch circuit 37 is supplied to the switching circuit 32. The sense amplifier 38 outputs the read data ReadDATA to the comparison circuit 36 and the outside of the device. The drain voltage supply circuit 39 outputs a voltage to the memory cell 3.

【0044】図8は図7の回路の動作をに示すフロー図
である。まず装置外部より、プログラミングモードを開
始する。一般的にはモードレジスタ設定後、高電圧VP
Pをあるタイミングで入力することにより、プログラミ
ングモードに移行する。プログラミングモード開始を受
けて、リセット信号RSTが装置外部より入力され、判
定回路2内のラッチ回路37において、データDLの初
期化を行う(ステップ42)。このデータDLは、後述
するステップ46における書き込み電圧の選択におい
て、初めて書き込みを行うことをコントロールゲート電
圧供給回路1内のスイッチング回路32に示すためであ
る。ステップ43で判定信号VEをディスエーブルにす
るが、この判定信号VEは装置外部より制御される。ス
テップ44で書き込み信号WEをイネーブルにして書き
込み動作40を開始する、この書き込み信号WEも装置
外部より制御される。ステップ42で設定したデータD
Lをステップ45でスイッチング回路32に読み込む。
ステップ45で読み込んだデータDLをもとに、ステッ
プ46でスイッチング回路32内で書き込み電圧WVを
選択する。この書き込み電圧WVは、抵抗回路5で電圧
VPHを抵抗分割して生成された電圧WV1〜WV4の
うちから選択する。なお、この時点ではデータDLが初
期値であるので、もっとも低い電圧WV4が選択され
る。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the circuit of FIG. First, a programming mode is started from outside the apparatus. Generally, after setting the mode register, the high voltage VP
By inputting P at a certain timing, the mode shifts to the programming mode. In response to the start of the programming mode, the reset signal RST is input from outside the device, and the latch circuit 37 in the determination circuit 2 initializes the data DL (step 42). This data DL is to indicate to the switching circuit 32 in the control gate voltage supply circuit 1 that the writing is to be performed for the first time in the selection of the writing voltage in step 46 described later. In step 43, the determination signal VE is disabled. This determination signal VE is controlled from outside the device. In step 44, the write signal WE is enabled to start the write operation 40. This write signal WE is also controlled from outside the device. Data D set in step 42
L is read into the switching circuit 32 at step 45.
Based on the data DL read in step 45, a write voltage WV is selected in the switching circuit 32 in step 46. The write voltage WV is selected from among the voltages WV1 to WV4 generated by dividing the voltage VPH by the resistance circuit 5. At this point, since the data DL is the initial value, the lowest voltage WV4 is selected.

【0045】書き込み信号WEがイネーブルの期間はス
イッチング回路35において、書き込み電圧WVがワー
ド線WLを介してメモリセル3のコントロールゲートに
出力される(ステップ47)。メモリセル3のコントロ
ールゲートには書き込み電圧WV、ソースにはソース電
圧供給回路11より接地レベルの電圧、ドレインにはド
レイン電圧供給回路39より電源電圧VDDが印加さ
れ、書き込みが実行される(ステップ48)。書き込み
の実行時間は、メモリセル3内において、ホットキャリ
アが発生してフローティングゲートに蓄積するのに必要
最低限の時間を設定する。この時間は、10〜100μ
sが最も適当である。ステップ48で設定した一定の書
き込み時間が経過した後、書き込み信号WEをステップ
49でディスエーブルにする。書き込み信号WEがディ
スエーブルになったのを受けて、スイッチング回路3
5、およびドレイン電圧供給回路39はメモリセル3に
対して電圧出力を終了し、書き込み動作40は完了する
(ステップ50)。判定信号VEをイネーブルにしてス
テップ51でカウンタ回路34のカウント値をリセット
する。この判定信号VEは装置外部より制御される。判
定信号VEがイネーブルになったのを受けて、カウンタ
回路34は1回カウントを行い、ステップ81でカウン
ト値をスイッチング回路33に出力する。カウンタ回路
34よりカウント値を読み込んで、抵抗回路5より抵抗
分割された電圧VV1〜VV4の中から書き込み判定基
準電圧VVをステップ82で選択する。なお、この時点
においてはカウント値が1回目であるので、もっとも高
い書き込み判定基準電圧VV1を選択する。スイッチン
グ回路35において、書き込み判定基準電圧VVをワー
ド線WLに出力する(ステップ83)。
While the write signal WE is enabled, the switching circuit 35 outputs the write voltage WV to the control gate of the memory cell 3 via the word line WL (step 47). The write voltage WV is applied to the control gate of the memory cell 3, the ground level voltage is applied to the source from the source voltage supply circuit 11, and the power supply voltage VDD is applied to the drain from the drain voltage supply circuit 39, and writing is performed (step 48). ). The write execution time is set to a minimum time required for hot carriers to be generated in the memory cell 3 and accumulated in the floating gate. This time is 10-100μ
s is most appropriate. After the fixed write time set in step 48 elapses, the write signal WE is disabled in step 49. When the write signal WE is disabled, the switching circuit 3
5, and the drain voltage supply circuit 39 terminates the voltage output to the memory cell 3, and the write operation 40 is completed (step 50). The determination signal VE is enabled, and the count value of the counter circuit 34 is reset in step 51. This determination signal VE is controlled from outside the device. In response to the determination signal VE being enabled, the counter circuit 34 counts once, and outputs the count value to the switching circuit 33 in step 81. The count value is read from the counter circuit 34, and the write judgment reference voltage VV is selected in step 82 from the voltages VV1 to VV4 divided by the resistance from the resistance circuit 5. At this time, since the count value is the first time, the highest write determination reference voltage VV1 is selected. The switching circuit 35 outputs the write determination reference voltage VV to the word line WL (step 83).

【0046】次にステップ84でメモリセル3のコント
ロールゲートには書き込み判定基準電圧VV、ソースに
はソース電圧供給回路11より接地レベルの電圧を与え
て、メモリセル3のドレイン−ソース間の電流をビット
線BLを介してセンスアンプ38に読み込み、リードデ
ータReadDATAを出力する。比較回路36で、装
置外部より入力されるベリファイデータVerifyD
ATAとセンスアンプ38より入力されるリードデータ
ReadDATAとを照合して一致しているか判定を行
い、ステップ85で判定結果CMPをラッチ回路37、
カウンタ回路34、および装置外部に出力するステップ
85で、ベリファイデータVerifyDATAとリー
ドデータReadDATAが一致しなければ、ステップ
81からステップ86を繰り返す(ステップ86)。但
しステップ81が実行される毎にカウンタ回路34は1
回づつカウントを行い、ステップ82においては、カウ
ント値により書き込み判定基準電圧はVV1〜VV4ま
で徐々に低い書き込み判定基準電圧を順次選択する。
Next, at step 84, a write determination reference voltage VV is applied to the control gate of the memory cell 3, and a ground level voltage is applied to the source from the source voltage supply circuit 11, so that the current between the drain and source of the memory cell 3 is increased. The data is read into the sense amplifier 38 via the bit line BL, and read data ReadDATA is output. The comparing circuit 36 verifies verify data VerifyD input from outside the device.
The ATA and the read data ReadDATA input from the sense amplifier 38 are collated to determine whether or not they match, and in a step 85, the determination result CMP is stored in the latch circuit 37.
If the verify data VerifyDATA and the read data ReadDATA do not match in step 85 for outputting to the counter circuit 34 and the outside of the device, steps 81 to 86 are repeated (step 86). However, every time step 81 is executed, the counter circuit 34
Counting is performed each time, and in step 82, the writing determination reference voltage is gradually selected from VV1 to VV4 based on the count value, and the writing determination reference voltage is sequentially selected.

【0047】ベリファイデータVerifyDATAと
リードデータReadDATAが一致していれば、カウ
ンタ値をラッチ回路37でラッチする(ステップ5
6)。判定信号VEをディスエーブルにし、スイッチン
グ回路35、およびドレイン電圧供給回路39はメモリ
セル3に対して電圧出力を終了し、判定動作41は完了
する(ステップ57)。判定回路2より出力されたデー
タDLを読み出して、メモリセル3のしきい値が書き込
み判定基準電圧VVまで書き込まれたか判断を行う(ス
テップ58)。メモリセル3のしきい値が書き込み判定
基準電圧VVに到達していない場合は、書き込み動作4
0、および判定動作41を繰り返すが、ステップ46の
書き込み電圧の選択の動作において、一回目の書き込み
動作では最も低い書き込み電圧WV4を選択したが、二
回目以降はデータDLにより、徐々に高い書き込み電圧
WV3〜WV1を順次選択していく。なお本実施形態で
は、書き込み電圧、および書き込み判定基準電圧を4つ
に分割した場合を説明したが、分割数に制限はない。
If the verify data VerifyDATA and the read data ReadDATA match, the counter value is latched by the latch circuit 37 (step 5).
6). The determination signal VE is disabled, the switching circuit 35 and the drain voltage supply circuit 39 stop outputting the voltage to the memory cell 3, and the determination operation 41 is completed (step 57). The data DL output from the determination circuit 2 is read, and it is determined whether the threshold value of the memory cell 3 has been written to the write determination reference voltage VV (step 58). If the threshold value of the memory cell 3 has not reached the write determination reference voltage VV, the write operation 4
0 and the determination operation 41 are repeated. In the operation of selecting the write voltage in step 46, the lowest write voltage WV4 is selected in the first write operation. WV3 to WV1 are sequentially selected. In this embodiment, the case where the write voltage and the write determination reference voltage are divided into four is described, but the number of divisions is not limited.

【0048】本発明の第3の実施の形態は、第1、2の
実施形態の効果に加えて,書き込み判定基準電圧はVV
1〜VV4まで、徐々に低い書き込み判定基準電圧を順
次選択する事ができ、細かい書き込み判定が可能であ
る。
In the third embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first and second embodiments, the write judgment reference voltage is VV
From 1 to VV4, a gradually lower write determination reference voltage can be sequentially selected, and a fine write determination can be made.

【0049】なお、以上の実施形態において、ソース電
圧供給回路11は、書き込み、判定、及び読み出し動作
のみを行っているので、接地レベルの電圧を出力する定
電圧電源で実現できるが、例えばメモリセル3がフラッ
シュROMなど電気的に消去可能な記憶素子の場合にお
いては、書き込み、判定、および読み出し動作時は接地
レベルの電圧を、消去動作時は高電圧VPPをメモリセ
ル3のソース端子に出力する回路である。
In the above embodiment, since the source voltage supply circuit 11 performs only the write, determination, and read operations, the source voltage supply circuit 11 can be realized by a constant voltage power supply that outputs a ground level voltage. In the case where 3 is an electrically erasable storage element such as a flash ROM, a voltage of the ground level is output to the source terminal of the memory cell 3 during the writing, determination, and reading operations, and a high voltage VPP is output during the erasing operation. Circuit.

【0050】また、抵抗回路はポリサイド抵抗のような
拡散層より絶縁された構造をとる事が望ましい。
It is desirable that the resistor circuit has a structure insulated from a diffusion layer such as a polycide resistor.

【0051】更に、判定動作回数が増えることで、判定
に要する時間が余計にかかることが考えられるが、一回
の書き込み時間が10〜100μsに対し、一回の判定
に要する時間は、MOSトランジスタがONする時間、
およびセンスアンプの放電時間に必要な時間である10
0n〜1μsであり、判定時間は一回の書き込み時間に
比べてじゅうぶん小さいので問題にはならない。
Further, it is conceivable that an increase in the number of times of the judging operation may require extra time for the judging. However, for one writing time of 10 to 100 μs, the time required for one judging is a MOS transistor. Is turned on,
And 10 which is the time required for the discharge time of the sense amplifier.
0 n to 1 μs, and the determination time does not pose a problem because it is much shorter than the one-time writing time.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次のよう
な効果が上げられる。第1点目は、生産性の低下を招く
ことなく、書き込みデータの信頼性が向上する。第2点
目は、製造歩留まりの低下を招くことなく、生産コスト
を削減できる。
As described above, the present invention has the following effects. First, the reliability of write data is improved without lowering productivity. Second, the production cost can be reduced without lowering the production yield.

【0053】まず第1の効果として、生産性の低下を招
くことなく書き込みデータの信頼性向上が実現できる。
従来は、書き込み時において、非選択セルのバックゲー
トまで負電位が供給されてしまうため、すでに書き込ま
れているデータの保持抜けを招き、またこれを防ぐため
には、メモリセル毎のP基板の分割によるレイアウト面
積の増大で生産性の低下を招いていた。それに対し本発
明では、選択、非選択セルに関わらずメモリセル3のバ
ックゲートには同じ接地レベルの電位を供給すればよい
ので、メモリセル毎のP基板分割をすることなく、非選
択メモリセルの書き込みデータの保持抜けを防ぐことが
でき、高い信頼性を実現できるという効果がある。
First, as a first effect, it is possible to improve the reliability of write data without reducing productivity.
Conventionally, at the time of writing, since a negative potential is supplied to the back gate of an unselected cell, retention loss of already written data is caused. To prevent this, it is necessary to divide the P substrate for each memory cell. Increases the layout area, which causes a decrease in productivity. On the other hand, according to the present invention, the same ground level potential may be supplied to the back gate of the memory cell 3 regardless of the selected or unselected cell. Thus, there is an effect that high reliability can be realized.

【0054】つぎに第2の効果として、製造歩留まりの
低下を招くことなく生産コストを削減できる。従来の回
路では、メモリセルのしきい値が書き込み判定基準電圧
に到達しているかを判定して判定結果を出力する機能、
少なくとも頻繁に判定する機能を有しておらず、また判
定結果をもとに書き込み電圧を制御する機能を有してい
ないため、書き込み時間を本来必要な時間に対し余分に
とる必要があり、製造コストの増大を招いていた。もし
くは生産コストを削減するため書き込み時間を一定に制
限すると、個々のメモリセル、製造ロット、および製造
プロセスにおいて、製造歩留の低下を招いていた。これ
に対し本発明による回路では、一回あたりの書き込み時
間を短くし、判定動作を頻繁に行うことで必要最低限の
書き込み時間で済み、書き込み動作の初期では書き込み
電圧を低くできるので、速やかに書き込みが始り、かつ
書き込み動作の後半では書き込み電圧を高くできるの
で、より少ない書き込み時間で高い書き込みレベルを実
現できるため、個々のメモリセル、製造ロットおよび製
造プロセスによって書き込み特性が変動しても、最も効
率的な書き込みを図れるという効果がある。
Next, as a second effect, the production cost can be reduced without lowering the production yield. In a conventional circuit, a function of determining whether a threshold value of a memory cell has reached a write determination reference voltage and outputting a determination result,
At least it does not have the function of determining frequently and does not have the function of controlling the write voltage based on the result of the determination, so the write time needs to be extra than the originally required time. This has led to increased costs. Alternatively, if the write time is limited to a certain level in order to reduce the production cost, the production yield of individual memory cells, production lots, and production processes has been reduced. On the other hand, in the circuit according to the present invention, the write time per operation is shortened, the judgment operation is performed frequently, and the necessary minimum write time is required. Since writing can be started and the writing voltage can be increased in the second half of the writing operation, a high writing level can be realized in a shorter writing time, so that even if the writing characteristics vary depending on individual memory cells, manufacturing lots and manufacturing processes, There is an effect that the most efficient writing can be achieved.

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

【図1】本発明の第1の実施形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the first embodiment.

【図3】第1の実施形態におけるスイッチング回路を示
す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a switching circuit according to the first embodiment.

【図4】第1の実施形態におけるフローチャート図であ
る。
FIG. 4 is a flowchart in the first embodiment.

【図5】第2の実施形態を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment.

【図6】第2の実施形態におけるフローチャート図であ
る。
FIG. 6 is a flowchart in the second embodiment.

【図7】第3の実施形態を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment.

【図8】第3の実施形態におけるフローチャート図であ
る。
FIG. 8 is a flowchart in the third embodiment.

【図9】ROMの書き込み特性グラフである。FIG. 9 is a write characteristic graph of a ROM.

【図10】従来の1実施形態における断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of one conventional embodiment.

【図11】従来の1実施形態における回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram in a conventional one embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コントロールゲート電圧供給回路 2 判定回路 3 メモリセル 4 昇圧回路 5 抵抗回路 6 選択回路 7 ラッチ回路 8 A/Dコンバータ 9 電流−電圧変換回路 10 センスアンプ 11 ソース電圧供給回路 12 トランジスタスイッチ回路 13〜24 MOSトランジスタ 26〜28 トランジスタスイッチ回路 25 可変抵抗回路 29,31 スイッチ回路 30 容量素子 32,33,35 スイッチング回路 34 カウンタ回路 36 比較回路 37 ラッチ回路 38 センスアンプ 39 ドレイン電圧供給回路 100 基板 101 フィールド酸化膜 102 ソース領域 103 ドレイン領域 104 メモリセル 105 バックゲート層 106 バックゲート電圧供給回路 110 ゲート酸化膜 111 フローティングゲート 112 コントロールゲート BL ビット線 BL1〜BLn ビット線 CMP 判定結果 DL データ M11〜Mnn メモリセル READ 読み出し信号 ReadDATA リードデータ RST リセット信号 SA セルアレイ VBG バックゲート電圧 VDD 電源電圧 VE 判定信号 VerifyDATA ベリファイデータ VPH 昇圧電圧 VPP 高電圧 VV 書き込み判定基準電圧 VV1〜VV4 書き込み判定基準電圧 WE 書き込み信号 WL ワード線 WL1〜WLn ワード線 WV1〜WV5 書き込み電圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control gate voltage supply circuit 2 Judgment circuit 3 Memory cell 4 Booster circuit 5 Resistance circuit 6 Selection circuit 7 Latch circuit 8 A / D converter 9 Current-voltage conversion circuit 10 Sense amplifier 11 Source voltage supply circuit 12 Transistor switch circuit 13 to 24 MOS transistors 26 to 28 Transistor switch circuit 25 Variable resistance circuit 29, 31 Switch circuit 30 Capacitance element 32, 33, 35 Switching circuit 34 Counter circuit 36 Comparison circuit 37 Latch circuit 38 Sense amplifier 39 Drain voltage supply circuit 100 Substrate 101 Field oxide film Reference Signs List 102 Source region 103 Drain region 104 Memory cell 105 Back gate layer 106 Back gate voltage supply circuit 110 Gate oxide film 111 Floating gate 112 Control gate G BL bit line BL1 to BLn bit line CMP determination result DL data M11 to Mnn memory cell READ read signal ReadDATA read data RST reset signal SA cell array VBG back gate voltage VDD power supply voltage VE determination signal VerifyDATA verify data VPH boost voltage VPP high voltage VV Write judgment reference voltage VV1 to VV4 Write judgment reference voltage WE Write signal WL Word line WL1 to WLn Word line WV1 to WV5 Write voltage

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記憶内容を電気的に書き換え可能な不揮
発性のメモリセルと、このメモリセルにデータを書き込
む手段およびそのデータを読み出す手段とを備えた半導
体不揮発性記憶装置において、“1”レベルのデータが
書き込まれたメモリセルのしきい値が基準電位であるか
を判定して判定結果を出力する判定回路と、前記判定結
果により前記メモリセルに対する書き込み電圧を制御す
るコントロールゲート電圧供給回路とを有する事を特徴
とする半導体不揮発性記憶装置。
1. A semiconductor nonvolatile memory device comprising: a nonvolatile memory cell whose storage contents can be electrically rewritten; a unit for writing data to the memory cell; and a unit for reading the data. A determination circuit that determines whether the threshold value of the memory cell in which the data is written is the reference potential and outputs a determination result, and a control gate voltage supply circuit that controls a write voltage for the memory cell based on the determination result. A nonvolatile semiconductor memory device comprising:
【請求項2】 前記コントロールゲート電圧供給回路
は、装置外部より供給される高電圧を昇圧して昇圧電圧
を発生させる昇圧回路と、前記昇圧電圧を抵抗分割して
複数の書き込み電圧、および書き込み判定基準電圧を生
成する抵抗回路と、前記判定回路から出力されるデータ
を読み込んで、書き込み信号がイネーブルの期間は、前
記複数の書き込み電圧のいずれかを、判定信号がイネー
ブルの期間では前記書き込み判定基準電圧を、読み出し
信号がイネーブルの期間では電源電圧を選択し、ワード
線を介してメモリセルのコントロールゲートに出力する
選択回路とから成り、前記判定回路は、前記書き込み信
号がイネーブルの期間は、電源電圧をビット線を介して
前記メモリセルのドレイン端子に出力するトランジスタ
スイッチ回路と、前記判定信号がイネーブルの期間は、
前記メモリセルのドレイン端子−ソース端子間の電流値
をビット線を介して読み込んでその電流値に応じた電圧
を出力する電流−電圧変換回路と、この電流−電圧変換
回路の前記出力電圧をデジタル変換し変換データを出力
するA/Dコンバータと、前記変換データをラッチし、
前記コントロールゲート電圧供給回路および装置外部端
子に出力するラッチ回路と、前記読み出し信号がイネー
ブルの期間は、前記メモリセルのドレイン−ソース端子
間の電流をビット線を介して読み込んでリードデータを
出力するセンスアンプとから成る請求項1記載の半導体
不揮発性記憶装置。
2. The control gate voltage supply circuit according to claim 1, wherein the control gate voltage supply circuit boosts a high voltage supplied from the outside of the device to generate a boosted voltage; A resistor circuit that generates a reference voltage and data output from the determination circuit are read, and one of the plurality of write voltages is used during a period in which a write signal is enabled, and the write determination reference is made during a period in which the determination signal is enabled. A selection circuit for selecting a power supply voltage during a period in which the read signal is enabled, and outputting the selected voltage to a control gate of a memory cell via a word line. A transistor switch circuit for outputting a voltage to a drain terminal of the memory cell via a bit line; While the judgment signal is enabled,
A current-voltage conversion circuit that reads a current value between a drain terminal and a source terminal of the memory cell via a bit line and outputs a voltage corresponding to the current value, and digitally outputs the output voltage of the current-voltage conversion circuit. An A / D converter that converts and outputs conversion data, latches the conversion data,
A latch circuit that outputs the control gate voltage to the control gate voltage supply circuit and an external terminal of the device; and, while the read signal is enabled, reads a current between a drain and a source terminal of the memory cell via a bit line and outputs read data. 2. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, comprising a sense amplifier.
【請求項3】 前記コントロールゲート電圧供給回路の
抵抗回路は、昇圧電圧を降圧して書き込み判定基準電圧
を生成する抵抗回路と、前記判定回路から出力されるデ
ータを入力し、抵抗値を可変させて書き込み電圧を生成
する可変抵抗回路とからなり、前記判定回路は、前記判
定信号がイネーブルの期間は、メモリセルのドレイン端
子−ソース端子間の電流を容量素子に充電する第1のス
イッチ回路と、前記書き込み信号がイネーブルの期間
は、電源電圧をビット線を介してメモリセルのドレイン
端子に出力するトランジスタスイッチ回路と、前記容量
素子の電圧値をデータとして前記可変抵抗回路に出力す
る第2のスイッチ回路と、前記読み出し信号がイネーブ
ルの期間は、前記メモリセルのドレイン−ソース端子間
の電流をビット線を介して読み込んで、リードデータを
出力するセンスアンプ回路とからなる請求項1記載の半
導体不揮発性記憶装置。
3. A resistance circuit of the control gate voltage supply circuit receives a data output from the determination circuit and reduces a boosted voltage to generate a write determination reference voltage, and varies a resistance value. A variable resistor circuit that generates a write voltage by using a first switch circuit that charges a capacitor with a current between a drain terminal and a source terminal of a memory cell during a period in which the determination signal is enabled; A transistor switch circuit that outputs a power supply voltage to a drain terminal of a memory cell via a bit line during a period in which the write signal is enabled; and a second circuit that outputs a voltage value of the capacitor as data to the variable resistance circuit. During a period in which the read signal is enabled, a current between a drain and a source terminal of the memory cell is supplied to the switch circuit through a bit line. 2. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising: a sense amplifier circuit that reads the data and outputs read data.
【請求項4】 前記コントロールゲート電圧供給回路
は、装置外部より供給される高電圧を昇圧して昇圧電圧
を発生させる昇圧回路と、前記昇圧電圧を抵抗分割して
複数の書き込み電圧、および複数の書き込み判定基準電
圧を生成する抵抗回路と、前記判定回路から出力される
データを入力して複数の書き込み電圧の中から選択する
第1のスイッチング回路と、前記判定回路のカウンタ回
路から出力される所定のカウント値を入力して前記複数
の書き込み判定基準電圧の中から選択する第2のスイッ
チング回路と、書き込み電圧、および書き込み判定基準
電圧を切り替えて、前記ワード線を介してメモリセルの
コントロールゲートに出力する第3のスイッチング回路
とから成り、前記判定回路は、装置外部より入力される
ベリファイデータとセンスアンプから入力されるリード
データの照合を行い、判定結果を前記カウンタ回路、お
よび装置外部に出力する比較回路と、前記カウンタ回路
よりカウント値を読み込み、また前記比較回路より前記
判定結果を読み込んで、前記リードデータと前記ベリフ
ァイデータが一致した場合はその時点のカウント値をラ
ッチするラッチ回路と、メモリリード時には電源電圧
を、書き込み判定時には接地レベルより僅かに高い電圧
を前記センスアンプに与え、書き込み時には電源電圧を
ビット線を介して前記メモリセルのドレイン端子に与え
るドレイン電圧供給回路と、メモリリード時、および書
き込み判定時には前記メモリセルのドレイン−ソース間
電流を読み込み、リードデータを出力する前記センスア
ンプとから成る請求項1記載の半導体不揮発性記憶装
置。
4. The control gate voltage supply circuit includes: a booster circuit that boosts a high voltage supplied from outside the device to generate a boosted voltage; a plurality of write voltages by dividing the boosted voltage by resistance; A resistance circuit that generates a write determination reference voltage; a first switching circuit that inputs data output from the determination circuit and selects from among a plurality of write voltages; and a predetermined output that is output from a counter circuit of the determination circuit. And a second switching circuit for inputting the count value and selecting from among the plurality of write determination reference voltages, a write voltage, and a write determination reference voltage, which are switched to the control gate of the memory cell via the word line. And a third switching circuit for outputting the verifying data. The read data input from the sense amplifier is compared, the determination result is output to the counter circuit, and a comparison circuit that outputs the determination result to the outside of the device, a count value is read from the counter circuit, and the determination result is read from the comparison circuit. When the read data and the verify data match, a latch circuit that latches the count value at that time, a power supply voltage during memory read, a voltage slightly higher than the ground level during write determination to the sense amplifier, and a write during write, A drain voltage supply circuit for supplying a power supply voltage to a drain terminal of the memory cell via a bit line; and a sense amplifier for reading a drain-source current of the memory cell and outputting read data at the time of memory read and write determination 2. The nonvolatile semiconductor device according to claim 1, comprising: Sex storage device.
【請求項5】 前記メモリセルがフラッシュROMのよ
うな電気的に消去可能な記憶素子の場合においては、書
き込み、判定、および読み出し動作時は接地レベルの電
圧を、消去動作時は高電圧を前記メモリセルのソース端
子に出力するソース電圧供給回路を備えたことを特徴と
する請求項1乃至4記載の半導体不揮発性記憶装置。
5. When the memory cell is an electrically erasable storage element such as a flash ROM, a voltage of a ground level is applied at the time of writing, judging, and reading operations, and a high voltage is applied at the time of erasing operation. 5. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising a source voltage supply circuit that outputs a signal to a source terminal of the memory cell.
【請求項6】 前記抵抗回路がポリサイド抵抗であるこ
とを特徴とする請求項2乃至4記載の半導体不揮発性記
憶装置。
6. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 2, wherein said resistance circuit is a polycide resistor.
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