JP2003022680A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置に係
り、例えば、EEPROM(electrically erasable an
d programmable read only memory)などの不揮発性半
導体記憶装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, an EEPROM (electrically erasable ann).
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device such as a d programmable read only memory).
【0002】[0002]
【従来の技術】EEPROMは、記憶データの保持に電
源が不要な不揮発性のメモリでありながら、記憶データ
を電気的に書き換えることができる優れた特徴を有して
いる。このため、例えばコンピュータ組み込み機器のプ
ログラム用メモリやメモリカードなどに広く利用されて
いる。2. Description of the Related Art Although an EEPROM is a non-volatile memory that does not require a power source to hold stored data, it has an excellent feature that the stored data can be electrically rewritten. Therefore, it is widely used, for example, as a program memory or a memory card of a computer-embedded device.
【0003】図4は、従来の一般的なEEPROMの構
成を示す概略的なブロック図である。図4に示すEEP
ROMは、メモリセルアレイ1、ワード線制御部2、ビ
ット線制御部3、センスアンプ4、参照電圧生成部5、
負荷6および負荷7を有する。FIG. 4 is a schematic block diagram showing the structure of a conventional general EEPROM. EEP shown in FIG.
The ROM includes a memory cell array 1, a word line controller 2, a bit line controller 3, a sense amplifier 4, a reference voltage generator 5,
It has a load 6 and a load 7.
【0004】メモリセルアレイ1は、例えば記憶状態に
応じてしきい電圧が変化するフローティングゲート型ト
ランジスタなどによる不揮発性メモリセルがマトリクス
状に配列された構成を有している。このマトリクスにお
ける各行のメモリセルは同一のワード線WL1〜ワード
線WLmに接続され、各列のメモリセルは同一のビット
線BL1〜ビット線BLnに接続されている。ただし、
m,nは任意の自然数を示す。The memory cell array 1 has a structure in which non-volatile memory cells such as floating gate type transistors whose threshold voltage changes according to a storage state are arranged in a matrix. The memory cells in each row in this matrix are connected to the same word line WL1 to word line WLm, and the memory cells in each column are connected to the same bit line BL1 to bit line BLn. However,
m and n show arbitrary natural numbers.
【0005】このメモリセルアレイ1に記憶されるデー
タの書き換えは、目的のメモリセルに対応するワード線
WL1〜ワード線WLmおよびビット線BL1〜ビット
線BLnに書き込みデータに応じた所定の書き込み電圧
または所定の消去電圧を印加することにより行なわれ
る。また記憶データの読み出しは、目的のメモリセルに
対応するワード線WL1〜ワード線WLmに所定の読み
出し電圧を印加して、負荷6を介して電圧VRにプルア
ップされたビット線BL1〜ビット線BLnの電圧変化
を検出することにより行なわれる。The data stored in the memory cell array 1 is rewritten by a predetermined write voltage or a predetermined write voltage according to the write data on the word lines WL1 to WLm and the bit lines BL1 to BLn corresponding to the target memory cell. Is performed by applying the erase voltage of. Further, in reading the stored data, a predetermined read voltage is applied to the word lines WL1 to WLm corresponding to the target memory cell, and the bit lines BL1 to BLn pulled up to the voltage VR via the load 6 are applied. This is done by detecting the voltage change of.
【0006】ワード線制御部2は、データ読み出し処理
において、ワード線WL1〜ワード線WLmからアドレ
スデータADに対応する1つのワード線を選択し、所定
の読み出し電圧を印加する。またデータ書き換え処理に
おいても、ワード線WL1〜ワード線WLmからアドレ
スデータADに対応する1つのワード線を選択し、デー
タを消去する場合には消去電圧を、データを書き込む場
合には書き込み電圧を印加する。In the data read process, the word line controller 2 selects one word line corresponding to the address data AD from the word lines WL1 to WLm and applies a predetermined read voltage. Also in the data rewriting process, one word line corresponding to the address data AD is selected from the word lines WL1 to WLm, and the erase voltage is applied when the data is erased, and the write voltage is applied when the data is written. To do.
【0007】ビット線制御部3は、データの読み出し処
理において、ビット線BL1〜ビット線BLnを内部の
セレクタ回路で順に選択し、センスアンプ4の入力端子
に接続する。また、データ書き込み処理においては、ま
ず全てのビット線に消去電圧を印加してデータの消去を
行なう。また、入力される書き込みデータWDを内部の
ラッチ回路に保持する。次いで、保持された書き込みデ
ータWDの各ビット値に応じた書き込み電圧をビット線
BL1〜ビット線BLnに所定期間印加する。その後、
ビット線BL1〜ビット線BLnを内部のセレクタ回路
で順に選択してセンスアンプ4に接続し、センスアンプ
4において検出されたデータRDとラッチ回路に保持さ
れたデータとをビットごとに照合する。この照合の結
果、検出データRDと保持データとが不一致のビットに
対して再び書き込み電圧を印加する。書き込み電圧の印
加およびデータの照合は、全てのビットにおいて検出デ
ータRDと保持データとが一致するまで繰り返す。In the data read process, the bit line controller 3 sequentially selects the bit lines BL1 to BLn by an internal selector circuit and connects them to the input terminal of the sense amplifier 4. In the data write process, first, an erase voltage is applied to all bit lines to erase data. In addition, the input write data WD is held in the internal latch circuit. Next, the write voltage according to each bit value of the held write data WD is applied to the bit lines BL1 to BLn for a predetermined period. afterwards,
The bit lines BL1 to BLn are sequentially selected by the internal selector circuit and connected to the sense amplifier 4, and the data RD detected by the sense amplifier 4 and the data held in the latch circuit are collated for each bit. As a result of this comparison, the write voltage is applied again to the bit for which the detection data RD and the held data do not match. The application of the write voltage and the collation of data are repeated until the detection data RD and the held data match in all the bits.
【0008】センスアンプ4は、入力端子I1がビット
線制御部3のセレクタ回路において選択されたビット線
に接続されるとともに、負荷6を介して電圧VRにプル
アップされ、入力端子I2が参照電圧生成部5の出力ラ
インに接続されるとともに、負荷7を介して電圧VRに
プルアップされている。この入力端子I1と入力端子I
2との電圧差を増幅して、メモリセルのデータRDを検
出する。In the sense amplifier 4, the input terminal I1 is connected to the bit line selected by the selector circuit of the bit line control unit 3 and is pulled up to the voltage VR via the load 6, and the input terminal I2 is connected to the reference voltage. It is connected to the output line of the generator 5 and is pulled up to the voltage VR via the load 7. The input terminal I1 and the input terminal I
The voltage difference from 2 is amplified to detect the data RD of the memory cell.
【0009】参照電圧生成部5は、センスアンプ4の入
力端子I2に参照電圧を供給するためのブロックであ
り、通常、メモリセルアレイ1を構成する各メモリセル
と等価な構造のダミーセルを内部に有している。このダ
ミーセルには、所定のデータが予め書き込まれている。
また、ビット線制御部3のセレクタ回路と等価なスイッ
チを有しており、このスイッチを介して、ダミーセルの
ビット線とセンスアンプ4の入力端子I2とを接続して
いる。すなわち、メモリセルからビット線制御部3を介
して入力端子I1に至る回路のダミー回路を構成してい
る。The reference voltage generator 5 is a block for supplying a reference voltage to the input terminal I2 of the sense amplifier 4, and normally has a dummy cell having a structure equivalent to each memory cell forming the memory cell array 1 inside. is doing. Predetermined data is written in advance in this dummy cell.
Further, it has a switch equivalent to the selector circuit of the bit line control unit 3, and connects the bit line of the dummy cell and the input terminal I2 of the sense amplifier 4 via this switch. That is, a dummy circuit of a circuit from the memory cell to the input terminal I1 via the bit line control unit 3 is formed.
【0010】上述した構成を有するEEPROMによれ
ば、データ読み出し処理において、アドレスデータAD
に対応するワード線に読み出し電圧が印加されるととも
に、各ビット線が順次選択されてセンスアンプ4の入力
端子I1に接続される。これにより、電圧VRから負荷
6を介して、選択されたビット線に電流が流れる。According to the EEPROM having the above configuration, the address data AD
While the read voltage is applied to the word line corresponding to, each bit line is sequentially selected and connected to the input terminal I1 of the sense amplifier 4. As a result, a current flows from the voltage VR through the load 6 to the selected bit line.
【0011】このとき、メモリセルに記憶されるデータ
に応じてビット線に流れる電流が異なるため、入力端子
I1には記憶データに応じた電圧が入力される。例え
ば、記憶状態に応じてしきい電圧が設定されるフローテ
ィングゲート型トランジスタをメモリセルとして用いて
いる場合、しきい電圧がワード線の読み出し電圧より高
いとトランジスタがオフ状態となり、低いとオン状態と
なる。このトランジスタの導通状態に応じて入力端子I
1の入力電圧が変化する。センスアンプ4において、こ
の入力端子I1の電圧と参照電圧生成部5により生成さ
れる入力端子I2の電圧とが比較され、この比較結果に
応じてメモリセルの記憶データが読み出される。At this time, since the current flowing through the bit line differs depending on the data stored in the memory cell, a voltage corresponding to the stored data is input to the input terminal I1. For example, when a floating gate type transistor whose threshold voltage is set according to a storage state is used as a memory cell, the transistor is turned off when the threshold voltage is higher than the read voltage of the word line, and is turned on when the threshold voltage is low. Become. Depending on the conduction state of this transistor, the input terminal I
The input voltage of 1 changes. In the sense amplifier 4, the voltage of the input terminal I1 is compared with the voltage of the input terminal I2 generated by the reference voltage generator 5, and the stored data of the memory cell is read out according to the comparison result.
【0012】また、データ書き換え処理においては、ま
ずアドレスデータADにより選択されたワード線および
各ビット線に所定の消去電圧が印加され、このワード線
に接続されるメモリセルのデータが消去される。以降の
説明では、このデータ消去によってメモリセルに値
‘0’が設定されるものとする。すなわち、書き換えを
行なうアドレスのデータが全て値‘0’にクリアされ
る。In the data rewriting process, first, a predetermined erase voltage is applied to the word line selected by the address data AD and each bit line to erase the data in the memory cell connected to this word line. In the following description, it is assumed that the value "0" is set in the memory cell by this data erasing. That is, all the data of the address to be rewritten is cleared to the value "0".
【0013】次いで、アドレスデータADにより選択さ
れたワード線、および書き込みデータWDに応じたビッ
ト線に対して所定の書き込み電圧が印加される。以降の
説明では、このデータ書き込みによってメモリセルに値
‘1’が設定されるものとする。すなわち、書き込みデ
ータWDに対応したビットに値‘1’が設定される。Then, a predetermined write voltage is applied to the word line selected by the address data AD and the bit line corresponding to the write data WD. In the following description, it is assumed that the value "1" is set in the memory cell by this data writing. That is, the value "1" is set to the bit corresponding to the write data WD.
【0014】所定期間この書き込み電圧が印加された
後、次に、書き込みアドレスのワード線には読み出し電
圧が印加され、各ビット線は順次センスアンプ4の入力
端子I1の接続される。これにより、各ビットのデータ
がセンスアンプ4において検出される。検出されたデー
タRDは、ビット線制御部3のラッチ回路において保持
された各ビットのデータとビットごとに照合され、検出
データRDと保持データとが不一致のビットに対して再
び書き込み電圧が印加される。この書き込み電圧の印加
とデータ照合は、検出データRDと保持データとが全ビ
ットで一致するまで繰り返される。例えばフローティン
グゲート型トランジスタのしきい電圧は、書き込み電圧
の印加時間に応じて変化するので、電圧の印加時間を調
節することによりしきい電圧を制御することができる。After the write voltage is applied for a predetermined period, the read voltage is applied to the word line of the write address next, and each bit line is sequentially connected to the input terminal I1 of the sense amplifier 4. As a result, the data of each bit is detected by the sense amplifier 4. The detected data RD is collated for each bit with the data of each bit held in the latch circuit of the bit line control unit 3, and the write voltage is applied again to the bit where the detected data RD and the held data do not match. It The application of the write voltage and the data collation are repeated until the detection data RD and the held data match in all bits. For example, since the threshold voltage of the floating gate type transistor changes according to the application time of the write voltage, the threshold voltage can be controlled by adjusting the application time of the voltage.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常のEE
PROMにおいては、上述のようなデータの書き換え処
理を繰り返すうちにメモリセルの特性が劣化し、書き換
えに要する時間が長くなったり、あるいは書き換え不良
を起こす問題がある。By the way, ordinary EE
In the PROM, there is a problem that the characteristics of the memory cell are deteriorated as the above-mentioned data rewriting process is repeated, the time required for rewriting becomes long, or a rewriting failure occurs.
【0016】図5は、記憶状態に応じてしきい電圧が設
定されるトランジスタを用いたメモリセルにおける、デ
ータ書き換え回数と特性劣化の関係について説明する図
である。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the number of times data is rewritten and the characteristic deterioration in a memory cell using a transistor whose threshold voltage is set according to the storage state.
【0017】図5Aは、書き換え回数としきい電圧との
関係を示す模式的なグラフであり、横軸はデータ書き換
え回数を、縦軸はしきい電圧をそれぞれ示す。また、曲
線CV1Aは値‘0’に対応する高しきい電圧の変化を
示し、曲線CV2Aは値‘1’に対応する低しきい電圧
の変化を示す。このグラフから分かるように、しきい電
圧はデータ書き換え回数が増えるに従って変化し、図の
例では劣化に応じてしきい電圧が上昇している。値
‘1’の低しきい電圧が上昇して、トランジスタのゲー
トに印加される読み出し電圧Vwを越えるまでになる
と、値‘1’状態のトランジスタがオン状態からオフ状
態になるため、データを正しく読み出すことができなく
なってしまう。FIG. 5A is a schematic graph showing the relationship between the number of rewrites and the threshold voltage. The horizontal axis represents the number of data rewrites and the vertical axis represents the threshold voltage. Further, the curve CV1A shows the change of the high threshold voltage corresponding to the value "0", and the curve CV2A shows the change of the low threshold voltage corresponding to the value "1". As can be seen from this graph, the threshold voltage changes as the number of times of data rewriting increases, and in the example of the figure, the threshold voltage rises according to deterioration. When the low threshold voltage of the value "1" rises and exceeds the read voltage Vw applied to the gate of the transistor, the transistor in the value "1" is turned from the ON state to the OFF state. It becomes impossible to read.
【0018】図5Bは、書き換え回数とセンスアンプの
入力電圧との関係を示す模式的なグラフであり、横軸は
データ書き換え回数を、縦軸はセンスアンプの入力電圧
をそれぞれ示す。また、曲線CVB1は、値‘0’が記
憶された高しきい電圧のメモリセルに対する入力電圧の
変化を示し、曲線CVB2は、値‘1’が記憶された低
しきい電圧のメモリセルに対する入力電圧の変化を示
す。このグラフから分かるように、しきい電圧が上昇す
ることによってセンスアンプの入力電圧が変化し、特に
トランジスタがオン状態からオフ状態に変化する値
‘1’が記憶されたメモリセルに対する入力電圧の変化
が著しい。この電圧がセンスアンプの参照電圧Vref
を超えてしまうと、値‘1’のデータに対して値‘0’
の誤ったデータがセンスアンプにおいて検出されてしま
う。FIG. 5B is a schematic graph showing the relationship between the number of times of rewriting and the input voltage of the sense amplifier. The horizontal axis shows the number of times of data rewriting and the vertical axis shows the input voltage of the sense amplifier. Further, a curve CVB1 shows a change of an input voltage for a high threshold voltage memory cell in which a value '0' is stored, and a curve CVB2 shows an input for a low threshold voltage memory cell in which a value '1' is stored. The change in voltage is shown. As can be seen from this graph, the input voltage of the sense amplifier changes due to the increase of the threshold voltage, and in particular, the change of the input voltage to the memory cell in which the value '1' at which the transistor changes from the ON state to the OFF state is stored. Is remarkable. This voltage is the reference voltage Vref of the sense amplifier.
If it exceeds, the value "0" will be returned for the data of value "1".
Erroneous data is detected by the sense amplifier.
【0019】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、データ書き換え処理回数の増加に
伴うデータの読み出し不良の発生を抑止できる半導体記
憶装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of suppressing the occurrence of a data read failure due to an increase in the number of data rewriting processes.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体記憶装置は、マトリクス状に配列さ
れ、行ごとに同一のワード線に接続され、列ごとに同一
のビット線に接続された複数のメモリセルを有し、デー
タ読み出し処理において、所望の読み出しアドレスに対
応するワード線に読み出し電圧を印加し、上記ビット線
の電圧レベルに応じて上記メモリセルの記憶データを読
み出し、データ書き換え処理において、所望の書き込み
アドレスに対応するワード線および上記複数のビット線
に所定の消去電圧を印加した後に、所望の書き込みデー
タに応じた書き込み電圧を印加し、当該書き込み電圧の
印加後、上記書き込みアドレスに対応するメモリセルの
記憶データを読み出して上記書き込みデータと照合し、
当該照合結果に応じて上記書き込み電圧の印加を繰り返
す半導体記憶装置であって、読み出し参照線と、上記読
み出し参照線に接続されるとともに、上記複数のワード
線にそれぞれ接続され、上記メモリセルと等価な構造を
有する複数の読み出し参照メモリセルと、上記データ読
み出し処理において、上記ビット線の電圧と上記読み出
し参照線の電圧との比較に応じて上記メモリセルの記憶
データを読み出し、上記データ照合時において、上記ビ
ット線および上記読み出し参照線の電圧と所定の書き込
み参照電圧との比較に応じて上記メモリセルおよび上記
読み出し参照メモリセルの記憶データを読み出すデータ
読み出し回路と、上記データ書き換え処理において、上
記読み出し参照線に上記消去電圧を印加した後に所定の
書き込み電圧を印加し、当該書き込み電圧の印加後、上
記データ検出回路において読み出された上記読み出し参
照メモリセルの記憶データと所定のデータとを照合し、
当該照合結果に応じて当該書き込み電圧の印加を繰り返
す制御回路とを有する。In order to achieve the above object, a semiconductor memory device of the present invention is arranged in a matrix, connected to the same word line for each row, and connected to the same bit line for each column. In a data read process, a plurality of connected memory cells are provided, a read voltage is applied to a word line corresponding to a desired read address, and the stored data in the memory cell is read according to the voltage level of the bit line, In the data rewriting process, after applying a predetermined erase voltage to the word line and the plurality of bit lines corresponding to a desired write address, a write voltage according to desired write data is applied, and after applying the write voltage, The stored data of the memory cell corresponding to the write address is read out and collated with the write data,
A semiconductor memory device in which application of the write voltage is repeated according to the matching result, the read reference line being connected to the read reference line and being connected to each of the plurality of word lines, which is equivalent to the memory cell. A plurality of read reference memory cells having different structures, and in the data read process, the stored data of the memory cells is read according to the comparison between the voltage of the bit line and the voltage of the read reference line, and at the time of the data collation. A data read circuit for reading data stored in the memory cell and the read reference memory cell according to a comparison between a voltage of the bit line and the read reference line and a predetermined write reference voltage; and a read operation in the data rewriting process. After applying the erase voltage to the reference line, apply the specified write voltage. And, after application of the write voltage, and compares the stored data and the predetermined data of the read reference memory cell read in the data detection circuit,
And a control circuit that repeats the application of the write voltage according to the comparison result.
【0021】本発明の半導体記憶装置によれば、データ
書き換え処理において、読み出し参照線に消去電圧が印
加された後に、所定の書き込み電圧が印加される。当該
書き込み電圧の印加後、読み出し参照線の電圧と所定の
書き込み参照電圧との比較に応じて読み出された読み出
し参照メモリセルの記憶データと、所定のデータとが照
合される。この照合結果に応じて当該書き込み電圧の印
加が繰り返される。これにより、読み出し参照メモリセ
ルに所定のデータが書き込まれる。読み出し参照メモリ
セルはメモリセルと等価な構造を有しているので、書き
換え処理回数の増大に伴って、メモリセルと同様に特性
の劣化を起こす。データ読み出し処理において、ビット
線の電圧と読み出し参照線の電圧との比較に応じてメモ
リセルの記憶データが読み出されるので、特性の劣化に
ともなうビット線の電圧変化と読み出し参照線の電圧変
化とが近似する。According to the semiconductor memory device of the present invention, in the data rewriting process, the predetermined write voltage is applied after the erase voltage is applied to the read reference line. After the application of the write voltage, the stored data of the read reference memory cell read according to the comparison between the voltage of the read reference line and the predetermined write reference voltage is collated with the predetermined data. The application of the write voltage is repeated according to the comparison result. As a result, predetermined data is written in the read reference memory cell. Since the read reference memory cell has a structure equivalent to that of the memory cell, the characteristics of the read reference memory cell deteriorate like the memory cell as the number of times of rewriting increases. In the data read process, the stored data in the memory cell is read according to the comparison between the voltage of the bit line and the voltage of the read reference line, so that there is a change in the voltage of the bit line and a change in the voltage of the read reference line due to deterioration of the characteristics. To approximate.
【0022】また、上記メモリセルおよび上記読み出し
参照メモリセルは、上記ワード線および上記ビット線に
印加される所定の書き込み電圧に応じてしきい電圧が変
化し、上記ワード線に印加される上記読み出し電圧と上
記しきい電圧との差に応じて上記ビット線の電圧レベル
を変化させるトランジスタを含んでも良い。In the memory cell and the read reference memory cell, the threshold voltage changes according to a predetermined write voltage applied to the word line and the bit line, and the read voltage applied to the word line. A transistor that changes the voltage level of the bit line according to the difference between the voltage and the threshold voltage may be included.
【0023】また、上記制御回路は、上記データ書き込
み処理の発生を計数し、上記計数結果に基づいて、上記
読み出し参照メモリセルに対するデータの書き込みを所
定の頻度で行なっても良い。Further, the control circuit may count the occurrence of the data writing process and write the data into the read reference memory cell at a predetermined frequency based on the counting result.
【0024】また、上記メモリセルと等価な構造を有
し、所定のデータを記憶し、当該記憶データに応じた上
記書き込み参照電圧を出力する書き込み参照メモリセル
を有しても良い。It is also possible to have a write reference memory cell having a structure equivalent to that of the memory cell, storing predetermined data and outputting the write reference voltage according to the stored data.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図1〜図3を参照して説明する。図1は、本発明の
実施形態に係る半導体記憶装置の構成例を示す概略的な
ブロック図である。図1に示す半導体記憶装置は、メモ
リセルアレイ11、ワード線制御部12、ビット線制御
部13、データ読み出し部14、参照電圧生成部15、
およびダミーセルアレイ16を有する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor memory device shown in FIG. 1 includes a memory cell array 11, a word line control unit 12, a bit line control unit 13, a data read unit 14, a reference voltage generation unit 15,
And a dummy cell array 16.
【0026】メモリセルアレイ11は、例えば記憶状態
に応じてしきい電圧が変化するフローティングゲート型
トランジスタなどによる不揮発性メモリセルがマトリク
ス状に配列された構成を有している。このマトリクスに
おける各行のメモリセルは同一のワード線WL1〜ワー
ド線WLmに接続され、各列のメモリセルは同一のビッ
ト線BL1〜ビット線BLnに接続されている。The memory cell array 11 has a structure in which non-volatile memory cells such as floating gate type transistors whose threshold voltage changes according to a storage state are arranged in a matrix. The memory cells in each row in this matrix are connected to the same word line WL1 to word line WLm, and the memory cells in each column are connected to the same bit line BL1 to bit line BLn.
【0027】このメモリセルアレイ11に記憶されるデ
ータの書き換えは、目的のメモリセルに対応するワード
線WL1〜ワード線WLmおよびビット線BL1〜ビッ
ト線BLnに書き込みデータに応じた所定の書き込み電
圧または所定の消去電圧を印加することにより行なわれ
る。また記憶データの読み出しは、目的のメモリセルに
対応するワード線WL1〜ワード線WLmに所定の読み
出し電圧を印加し、ビット線BL1〜ビット線BLnの
電圧変化を検出することにより行なわれる。The data stored in the memory cell array 11 is rewritten by a predetermined write voltage or a predetermined write voltage according to the write data in the word lines WL1 to WLm and the bit lines BL1 to BLn corresponding to the target memory cell. Is performed by applying the erase voltage of. Further, the reading of the stored data is performed by applying a predetermined read voltage to the word lines WL1 to WLm corresponding to the target memory cell and detecting the voltage change of the bit lines BL1 to BLn.
【0028】ワード線制御部12は、データ読み出し処
理において、ワード線WL1〜ワード線WLmからアド
レスデータADに対応する1つのワード線を選択し、所
定の読み出し電圧を印加する。またデータ書き換え処理
においても、ワード線WL1〜ワード線WLmからアド
レスデータADに対応する1つのワード線を選択し、デ
ータを消去する場合には消去電圧を、データを書き込む
場合には書き込み電圧を印加する。In the data read process, the word line controller 12 selects one word line corresponding to the address data AD from the word lines WL1 to WLm and applies a predetermined read voltage. Also in the data rewriting process, one word line corresponding to the address data AD is selected from the word lines WL1 to WLm, and the erase voltage is applied when the data is erased, and the write voltage is applied when the data is written. To do.
【0029】ビット線制御部13は、データの読み出し
処理において、ビット線BL1〜ビット線BLnを順に
選択してデータ読み出し部14の入力ラインSBに接続
する。また、ダミーセルアレイ16につながる読み出し
参照線RLと、データ読み出し部14の入力ラインRr
efとを接続する。In the data read process, the bit line control unit 13 sequentially selects the bit lines BL1 to BLn and connects them to the input line SB of the data read unit 14. In addition, the read reference line RL connected to the dummy cell array 16 and the input line Rr of the data read unit 14
ef is connected.
【0030】また、データ書き込み処理においては、ま
ず全てのビット線および読み出し参照線RLに消去電圧
を印加する。また、入力される書き込みデータWDを保
持する。次いで、保持された書き込みデータWDの各ビ
ット値に応じた書き込み電圧をビット線BL1〜ビット
線BLnに所定期間印加するとともに、読み出し参照線
RLにも所定の書き込み電圧を印加する。その後、ビッ
ト線BL1〜ビット線BLnを順次選択してデータ読み
出し部14に接続し、データ読み出し部14において検
出されたデータRDと保持した書き込みデータWDとを
ビットごとに照合する。この照合の結果、検出データR
Dと保持データとが不一致のビットに対して再び書き込
み電圧を印加する。書き込み電圧の印加およびデータの
照合は、全てのビットにおいて検出データRDと保持デ
ータとが一致するまで繰り返す。In the data write process, first, the erase voltage is applied to all the bit lines and the read reference line RL. It also holds the input write data WD. Next, a write voltage according to each bit value of the held write data WD is applied to the bit lines BL1 to BLn for a predetermined period, and a predetermined write voltage is also applied to the read reference line RL. After that, the bit lines BL1 to BLn are sequentially selected and connected to the data reading unit 14, and the data RD detected by the data reading unit 14 and the held write data WD are collated for each bit. As a result of this comparison, the detection data R
The write voltage is applied again to the bit for which D and the held data do not match. The application of the write voltage and the collation of data are repeated until the detection data RD and the held data match in all the bits.
【0031】データ読み出し部14は、データ読み出し
処理において、入力ラインSBと入力ラインRrefと
の電圧差を増幅して、メモリセルの記憶データを検出す
る。また、データ書き換え処理のデータ照合時には、入
力ラインSBと入力ラインWrefとの電圧差、または
入力ラインRrefと入力ラインWrefとの電圧差を
増幅して、メモリセルまたはダミーセルの記憶データを
検出する。In the data read process, the data read section 14 amplifies the voltage difference between the input line SB and the input line Rref to detect the stored data in the memory cell. Further, at the time of collating data in the data rewriting process, the voltage difference between the input line SB and the input line Wref or the voltage difference between the input line Rref and the input line Wref is amplified to detect the storage data of the memory cell or the dummy cell.
【0032】参照電圧生成部15は、データ書き換え処
理のデータ照合時においてデータ読み出し部15の入力
ラインWrefに参照電圧を供給するためのブロックで
ある。例えば、メモリセルアレイ1を構成する各メモリ
セルと等価な構造のダミーセルを用いて、メモリセルか
らビット線制御部13を介して入力ラインWrefに至
る回路のダミー回路を構成しても良い。あるいは、その
他の定電圧回路によって参照電圧を生成しても良い。The reference voltage generating section 15 is a block for supplying a reference voltage to the input line Wref of the data reading section 15 at the time of collating data in the data rewriting process. For example, a dummy cell having a structure equivalent to each memory cell forming the memory cell array 1 may be used to form a dummy circuit of a circuit from the memory cell to the input line Wref via the bit line control unit 13. Alternatively, the reference voltage may be generated by another constant voltage circuit.
【0033】ダミーセルアレイ16は、メモリセルアレ
イ11の各メモリセルと等価な構造を有する複数のダミ
ーセルが、ビット線の代わりに読み出し参照線RLと接
続された構成を有している。このダミーセルは、さらに
ワード線WL1〜ワード線WLmとそれぞれ接続されて
いる。すなわち、ダミーセルアレイ16は、メモリセル
アレイ11の1列分のメモリセルに相当する。以上が、
図1に示す半導体記憶装置の各構成要素の説明である。The dummy cell array 16 has a structure in which a plurality of dummy cells having a structure equivalent to each memory cell of the memory cell array 11 are connected to the read reference line RL instead of the bit line. The dummy cells are further connected to the word lines WL1 to WLm, respectively. That is, the dummy cell array 16 corresponds to one column of memory cells of the memory cell array 11. More than,
3 is a description of each component of the semiconductor memory device shown in FIG. 1.
【0034】次に、上述したメモリセルアレイ11とそ
の周辺回路のより具体的な構成例について説明する。図
2は、メモリセルアレイ11とその周辺回路のより具体
的な構成例を示す概略的なブロック図である。Next, a more specific configuration example of the above-mentioned memory cell array 11 and its peripheral circuits will be described. FIG. 2 is a schematic block diagram showing a more specific configuration example of the memory cell array 11 and its peripheral circuits.
【0035】図2の例において、メモリセルアレイ11
は、フローティングゲート型のトランジスタによるメモ
リセルMjk(jは1≦j≦m、kは1≦k≦nの整数
をそれぞれ示す)により構成されている。このフローテ
ィングゲート型トランジスタは、ゲートがワード線Wj
に、ドレインがビット線BLkに、ソースが基準電位ラ
インにそれぞれ接続されていおり、ワード線およびビッ
ト線に印加される消去電圧または書き込み電圧に応じて
しきい電圧が上昇または低下する。In the example of FIG. 2, the memory cell array 11
Is constituted by a memory cell Mjk (where j is an integer of 1 ≦ j ≦ m and k is an integer of 1 ≦ k ≦ n) including a floating gate type transistor. The gate of the floating gate type transistor is the word line Wj.
In addition, the drain is connected to the bit line BLk and the source is connected to the reference potential line, and the threshold voltage rises or falls according to the erase voltage or the write voltage applied to the word line and the bit line.
【0036】ダミーセルアレイ16は、メモリセルアレ
イ11と等価なフローティングゲート型トランジスタに
よるダミーセルDC1〜DCmによって構成されてい
る。このフローティングゲート型トランジスタは、ゲー
トがワード線Wjに、ドレインが読み出し参照線RL
に、ソースが基準電位ラインにそれぞれ接続されてお
り、ワード線および読み出し参照線RLに印加される消
去電圧または書き込み電圧に応じてしきい電圧が上昇ま
たは低下する。The dummy cell array 16 is composed of dummy cells DC1 to DCm which are floating gate type transistors equivalent to the memory cell array 11. In this floating gate type transistor, the gate is the word line Wj and the drain is the read reference line RL.
In addition, the sources are connected to the reference potential line, respectively, and the threshold voltage rises or falls according to the erase voltage or the write voltage applied to the word line and the read reference line RL.
【0037】セレクタ回路131は、メモリセルアレイ
11のビット線BL1〜ビット線BLnにソースが接続
され、データ読み出し部14の入力ラインSBにドレイ
ンが共通接続されたトランジスタQ1〜トランジスタQ
nを有している。データ書き換え処理やデータ読み出し
処理において、このトランジスタQ1〜トランジスタQ
nのゲート電圧B1〜ゲート電圧Bnを図示しない制御
回路により制御して、ビット線BL1〜ビット線BLn
と入力ラインSBとを順次接続する。In the selector circuit 131, the sources are connected to the bit lines BL1 to BLn of the memory cell array 11 and the drains are commonly connected to the input line SB of the data reading section 14, and the transistors Q1 to Q are connected.
have n. In the data rewriting process and the data reading process, the transistors Q1 to Q
n gate voltage B1 to gate voltage Bn are controlled by a control circuit (not shown) to control the bit lines BL1 to BLn.
And the input line SB are sequentially connected.
【0038】トランジスタ134は、トランジスタQ1
〜トランジスタQnと等価な構造のトランジスタであ
り、ダミーセルアレイ16の読み出し参照線RLにソー
スが接続され、データ読み出し部14の入力ラインRr
efにドレインが接続されている。また、ゲート電圧B
Rは、トランジスタQ1〜トランジスタQnを導通状態
に設定するゲート電圧と同じ電圧が印加され、常にオン
状態に設定される。The transistor 134 is the transistor Q1.
A transistor having a structure equivalent to that of the transistor Qn, the source of which is connected to the read reference line RL of the dummy cell array 16 and the input line Rr of the data reading unit 14.
The drain is connected to ef. Also, the gate voltage B
The same voltage as the gate voltage that sets the transistors Q1 to Qn to the conductive state is applied to R and is always set to the on state.
【0039】センスアンプ142は、入力端子I1と入
力端子I2との電圧差を増幅して、メモリセルまたはダ
ミーセルの記憶データを検出する。The sense amplifier 142 amplifies the voltage difference between the input terminal I1 and the input terminal I2 to detect the storage data of the memory cell or the dummy cell.
【0040】センスアンプ142の入力端子I1は、ト
ランジスタ143のドレイン−ソース端子を介して入力
ラインSBと接続されているとともに、トランジスタ1
44のドレイン−ソース端子を介して入力ラインRre
fと接続されており、さらに、負荷147を介して電圧
VRにプルアップされている。センスアンプ142の入
力端子I2は、トランジスタ145のドレイン−ソース
端子を介して入力ラインRrefと接続されているとと
もに、負荷148を介して電圧VRにプルアップされて
おり、さらに、ドレイン−ソース端子が直列に接続され
たトランジスタ146およびトランジスタ151を介し
て基準電位ラインに接続されている。The input terminal I1 of the sense amplifier 142 is connected to the input line SB via the drain-source terminal of the transistor 143, and the transistor 1
Input line Rre via the drain-source terminal of 44
It is connected to f and is further pulled up to the voltage VR via the load 147. The input terminal I2 of the sense amplifier 142 is connected to the input line Rref via the drain-source terminal of the transistor 145 and is pulled up to the voltage VR via the load 148. It is connected to the reference potential line via the transistor 146 and the transistor 151 which are connected in series.
【0041】トランジスタ151は、メモリセルアレイ
11におけるものと等価な構造のフローティングゲート
型トランジスタであり、所定のしきい電圧に予め設定さ
れている。またゲートには、ワード線に印加される読み
出し電圧Vwと同じ電圧が印加される。The transistor 151 is a floating gate type transistor having a structure equivalent to that in the memory cell array 11, and is preset to a predetermined threshold voltage. Further, the same voltage as the read voltage Vw applied to the word line is applied to the gate.
【0042】ラッチ部133は、入力される書き込みデ
ータWDを一時的に保持するブロックである。書き換え
制御部132は、データ書き換え処理において、各ビッ
ト線および読み出し参照線RLに印加する電圧の制御
や、データ照合に関する処理を行なうブロックである。
すなわち、データ書き換え処理において、全ビット線お
よび読み出し参照線RLに消去電圧を印加し、次いで、
ラッチ部133に保持された書き込みデータWDの各ビ
ット値に応じた書き込み電圧をビット線BL1〜ビット
線BLnに所定期間印加するとともに、読み出し参照線
RLにも所定の書き込み電圧を印加する。その後、デー
タ照合時においてセンスアンプ142に検出されたデー
タRDとラッチ部133に保持された書き込みデータW
Dの各ビットとを順次照合し、照合結果において不一致
のビットに対して書き込み電圧の印加を繰り返す処理を
行なう。The latch unit 133 is a block that temporarily holds the input write data WD. The rewrite control unit 132 is a block that controls the voltage applied to each bit line and the read reference line RL in the data rewrite processing, and performs processing related to data collation.
That is, in the data rewriting process, the erase voltage is applied to all the bit lines and the read reference line RL, and then,
A write voltage according to each bit value of the write data WD held in the latch unit 133 is applied to the bit lines BL1 to BLn for a predetermined period, and a predetermined write voltage is also applied to the read reference line RL. After that, at the time of data collation, the data RD detected by the sense amplifier 142 and the write data W held in the latch unit 133
Each bit of D is sequentially collated, and the write voltage is repeatedly applied to the unmatched bits in the collation result.
【0043】読み出し制御部141は、処理に応じてト
ランジスタ143〜トランジスタ146のゲート電圧を
制御してオン状態またはオフ状態に設定するブロックで
ある。すなわち、書き換え制御部132によって入力ラ
インSBおよび入力ラインRrefに書き込み電圧が印
加される状態においては、トランジスタ143〜トラン
ジスタ145をオフ状態に設定して、センスアンプ14
2と書き換え制御部132とを切り離す。また、データ
読み出し処理においては、トランジスタ143およびト
ランジスタ145をオン状態に設定し、トランジスタ1
44およびトランジスタ146をオフ状態に設定して、
センスアンプ142の入力端子I1と入力ラインSB、
入力端子I2と入力ラインRrefとをそれぞれ接続さ
せる。また、メモリセルのデータ照合時には、トランジ
スタ143およびトランジスタ146をオン状態に設定
し、トランジスタ144およびトランジスタ145をオ
フ状態に設定する。これにより、センスアンプ142の
入力端子I1と入力ラインSB、入力端子I2と入力ラ
インWrefをそれぞれ接続させる。ダミーセルのデー
タ照合時には、トランジスタ144およびトランジスタ
146をオン状態に設定し、トランジスタ143および
トランジスタ145をオフ状態に設定して、センスアン
プ142の入力端子I1と入力ラインRref、入力端
子I2と入力ラインWrefをそれぞれ接続させる。The read control unit 141 is a block that controls the gate voltages of the transistors 143 to 146 according to the processing and sets them to the on state or the off state. That is, in the state in which the write voltage is applied to the input line SB and the input line Rref by the rewrite control unit 132, the transistors 143 to 145 are set to the off state and the sense amplifier 14 is set.
2 and the rewrite control unit 132 are separated. In the data reading process, the transistors 143 and 145 are turned on and the transistor 1 is turned on.
44 and the transistor 146 are turned off,
The input terminal I1 of the sense amplifier 142 and the input line SB,
The input terminal I2 and the input line Rref are connected to each other. Further, at the time of data collation of the memory cell, the transistors 143 and 146 are turned on and the transistors 144 and 145 are turned off. As a result, the input terminal I1 and the input line SB of the sense amplifier 142 and the input terminal I2 and the input line Wref are connected to each other. At the time of data matching of the dummy cell, the transistors 144 and 146 are set to the ON state, the transistors 143 and 145 are set to the OFF state, and the input terminal I1 and the input line Rref of the sense amplifier 142 and the input terminal I2 and the input line Wref of the sense amplifier 142 are set. Connect each.
【0044】以上が、図2に示すメモリセルアレイ11
とその周辺回路の各構成要素についての説明である。The above is the memory cell array 11 shown in FIG.
And each component of the peripheral circuit.
【0045】次に、上述した図1および図2に示す半導
体記憶装置の動作について説明する。まずデータ読み出
し処理において、アドレスデータADに対応するワード
線に読み出し電圧が印加されるとともに、各ビット線が
セレクタ131によって順次選択されて、データ読み出
し部14の入力ラインSBに接続される。この時、トラ
ンジスタ143およびトランジスタ145はオン状態に
設定されるため、選択されたビット線には負荷147を
介して電圧VRにプルアップされ、同様に、読み出し参
照線RLも、負荷148を介して電圧VRにプルアップ
される。The operation of the semiconductor memory device shown in FIGS. 1 and 2 will be described below. First, in the data read process, a read voltage is applied to the word line corresponding to the address data AD, and each bit line is sequentially selected by the selector 131 and connected to the input line SB of the data read unit 14. At this time, the transistors 143 and 145 are set to the on state, and thus the selected bit line is pulled up to the voltage VR via the load 147, and similarly, the read reference line RL is also connected via the load 148. It is pulled up to the voltage VR.
【0046】このとき、メモリセルに記憶されるデータ
に応じてビット線に流れる電流が異なるため、センスア
ンプ142の入力端子I1には記憶データに応じた電圧
が入力される。すなわち、フローティングゲート型トラ
ンジスタのしきい電圧がワード線の読み出し電圧より高
い場合においてトランジスタがオフ状態となり、入力端
子I1の電圧はハイレベルとなる。またしきい電圧が低
い場合においてトランジスタがオン状態となり、入力端
子I1の電圧はローレベルとなる。一方、入力端子I2
の電圧はダミーセルの記憶状態に応じて決まるが、後述
するように、データ書き換え処理においてダミーセルに
は常に同じデータが設定されるので、入力端子I2の電
圧は一定である。したがって、入力端子I2の一定電圧
と入力端子I1のハイレベル電圧またはローレベル電圧
とがセンスアンプ142によって比較されることによ
り、値‘1’または値‘0’のデータが読み出される。At this time, since the current flowing through the bit line varies depending on the data stored in the memory cell, a voltage corresponding to the stored data is input to the input terminal I1 of the sense amplifier 142. That is, when the threshold voltage of the floating gate type transistor is higher than the read voltage of the word line, the transistor is turned off and the voltage of the input terminal I1 becomes high level. When the threshold voltage is low, the transistor is turned on and the voltage of the input terminal I1 becomes low level. On the other hand, the input terminal I2
Although the voltage of 1 is determined according to the storage state of the dummy cell, as will be described later, since the same data is always set in the dummy cell in the data rewriting process, the voltage of the input terminal I2 is constant. Therefore, the sense amplifier 142 compares the constant voltage of the input terminal I2 with the high level voltage or the low level voltage of the input terminal I1 to read the data of the value “1” or the value “0”.
【0047】また、データ書き換え処理においては、ま
ずアドレスデータADにより選択されたワード線および
各ビット線ならびに読み出し参照線RLに所定の消去電
圧が所定期間印加され、このワード線に接続されるメモ
リセルのデータが消去される。すなわち、書き換えを行
なうアドレスのデータが全て値‘0’にクリアされる。
なお、消去電圧の印加時において全ビット線には同じ消
去電圧が印加されるので、例えばセレクタ131のトラ
ンジスタQ1〜トランジスタQnが全て導通状態に設定
された状態で、全ビット線に対して一度に消去電圧を印
加させても良い。In the data rewriting process, first, a predetermined erase voltage is applied to the word line and each bit line selected by the address data AD and the read reference line RL for a predetermined period, and the memory cell connected to this word line. Will be erased. That is, all the data of the address to be rewritten is cleared to the value "0".
Since the same erase voltage is applied to all bit lines at the time of applying the erase voltage, for example, with all the transistors Q1 to Qn of the selector 131 set to the conductive state, all the bit lines are erased at once. An erase voltage may be applied.
【0048】次いで、アドレスデータADにより選択さ
れたワード線、およびラッチ部133に保持された書き
込みデータWDに応じたビット線に対して、所定の書き
込み電圧が印加される。すなわち、書き込みデータWD
に対応したビットに値‘1’が設定される。Next, a predetermined write voltage is applied to the word line selected by the address data AD and the bit line corresponding to the write data WD held in the latch section 133. That is, the write data WD
The value "1" is set to the bit corresponding to.
【0049】所定期間この書き込み電圧が印加された
後、次に、メモリセルMCjkおよびダミーセルDCj
の記憶データがデータ照合のために読み出される。メモ
リセルMCjkの記憶データが読み出される場合には、
書き込みアドレスのワード線に読み出し電圧が印加さ
れ、各ビット線はセレクタ回路131によって順次入力
ラインSBと接続される。またこの時、トランジスタ1
43およびトランジスタ146がオン状態、トランジス
タ144およびトランジスタ145がオフ状態に設定さ
れる。これにより、セレクタ回路131において選択さ
れたビット線は、負荷147を介して電圧VRにプルア
ップされる。同様に、入力ラインWrefは負荷148
を介して電圧VRにプルアップされる。このようにし
て、各ビット線の電圧と参照電圧生成部15の電圧とが
センスアンプ142において比較され、メモリセルMC
jkの記憶データが読み出される。After the write voltage is applied for a predetermined period, the memory cell MCjk and the dummy cell DCj are next.
Stored data is read out for data collation. When the storage data of the memory cell MCjk is read,
A read voltage is applied to the word line of the write address, and each bit line is sequentially connected to the input line SB by the selector circuit 131. Also at this time, the transistor 1
43 and transistor 146 are turned on, and transistor 144 and transistor 145 are turned off. As a result, the bit line selected by the selector circuit 131 is pulled up to the voltage VR via the load 147. Similarly, the input line Wref is loaded by the load 148.
Is pulled up to the voltage VR via. In this way, the voltage of each bit line and the voltage of the reference voltage generator 15 are compared in the sense amplifier 142, and the memory cell MC
The stored data of jk is read.
【0050】また、ダミーセルDCjの記憶データが読
み出される場合には、トランジスタ144およびトラン
ジスタ146がオン状態、トランジスタ143およびト
ランジスタ145がオフ状態に設定されるため、読み出
し参照線RLが入力端子I1の接続される。したがっ
て、読み出し参照線RLの電圧と参照電圧生成部15の
電圧とがセンスアンプ142において比較されて、ダミ
ーセルDCjの記憶データが読み出される。When the data stored in the dummy cell DCj is read, the transistors 144 and 146 are turned on and the transistors 143 and 145 are turned off. Therefore, the read reference line RL is connected to the input terminal I1. To be done. Therefore, the voltage of the read reference line RL and the voltage of the reference voltage generation unit 15 are compared in the sense amplifier 142, and the storage data of the dummy cell DCj is read.
【0051】センスアンプ142において検出されたメ
モリセルMCjkのデータRDは、ラッチ部133にお
いて保持された各ビットのデータとビットごとに照合さ
れ、検出データRDと保持データとが不一致のビットに
対して再び書き込み電圧が印加される。この書き込み電
圧の印加とデータ照合が、検出データRDと保持データ
とが全ビットで一致するまで繰り返される。同様に、ダ
ミーセルDCjのデータも所定のデータ(値‘1’)と
照合され、不一致の場合には読み出し参照線RLに書き
込み電圧が繰り返される。The data RD of the memory cell MCjk detected by the sense amplifier 142 is collated bit by bit with the data of each bit held in the latch unit 133, and the detected data RD and the held data are not matched. The write voltage is applied again. The application of the write voltage and the data collation are repeated until the detection data RD and the held data match in all bits. Similarly, the data of the dummy cell DCj is also collated with predetermined data (value “1”), and if they do not match, the write voltage is repeated on the read reference line RL.
【0052】以上説明したように、本発明の実施形態に
係る半導体記憶装置によれば、データ読み出し処理にお
いて参照されるダミーセルに対してもメモリセルと同様
に書き込みと消去が実行される。したがって、データの
書き換え回数の増大によるメモリセルの特性劣化にとも
なって、データ読み出し時の参照電圧を生成するダミー
セルも同様に劣化される。As described above, according to the semiconductor memory device of the embodiment of the present invention, writing and erasing are executed on the dummy cell referred to in the data read process, similarly to the memory cell. Therefore, with the deterioration of the characteristics of the memory cell due to the increase in the number of times of rewriting data, the dummy cell that generates the reference voltage at the time of reading data is also deteriorated.
【0053】図3は、図1に示す半導体記憶装置におい
て、書き換え回数とデータ読み出し部14の入力ライン
の電圧との関係を示す模式的なグラフであり、横軸はデ
ータ書き換え回数を、縦軸はデータ読み出し時における
入力ラインSBおよび入力ラインRrefの電圧をそれ
ぞれ示す。また、曲線CV1は、値‘0’が記憶された
高しきい電圧のメモリセルに対する入力ラインSBの電
圧変化を示し、曲線CV2は、値‘1’が記憶された低
しきい電圧のメモリセルに対する入力ラインSBの電圧
変化を示し、曲線CV3は、ダミーセルアレイ16の読
み出し参照線RLに接続される入力ラインRrefの電
圧変化を示す。FIG. 3 is a schematic graph showing the relationship between the number of rewrites and the voltage of the input line of the data read section 14 in the semiconductor memory device shown in FIG. Indicates the voltages of the input line SB and the input line Rref at the time of reading data, respectively. Further, a curve CV1 shows a voltage change of the input line SB for a high threshold voltage memory cell storing a value “0”, and a curve CV2 shows a low threshold voltage memory cell storing a value “1”. Shows the voltage change of the input line SB, and the curve CV3 shows the voltage change of the input line Rref connected to the read reference line RL of the dummy cell array 16.
【0054】このグラフから分かるように、値‘1’が
記憶されたメモリセルに対する入力ラインSBの電圧が
書き換え回数の増大に伴って徐々に上昇するが、ダミー
セルにおいてもメモリセルと同様の特性劣化を起こして
トランジスタのしきい値電圧が上昇するため、入力ライ
ンRrefの電圧も同様に上昇する。したがって、特に
値‘1’の記憶データを読み出す場合において入力ライ
ンSBと入力ラインRrefとの電圧差の減少を抑える
ことができるので、データの読み出しエラーを低減でき
る。また、正常な動作を保証する書き換え回数の最大数
を従来に比べて増やすことができる。As can be seen from this graph, the voltage of the input line SB for the memory cell storing the value "1" gradually rises with the increase in the number of rewrites, but the dummy cell also has the same characteristic deterioration as the memory cell. As a result, the threshold voltage of the transistor rises, so that the voltage of the input line Rref also rises. Therefore, especially when reading the stored data of the value “1”, it is possible to suppress the decrease in the voltage difference between the input line SB and the input line Rref, and thus it is possible to reduce the data read error. In addition, the maximum number of rewrites that guarantees normal operation can be increased as compared with the conventional one.
【0055】また、データの書き換え処理におけるデー
タ照合時には、参照電圧生成部15により生成される参
照電圧に基づいて、メモリセルとダミーセルのデータが
読み出され、この読み出したデータが所望のデータと一
致するまで書き込み電圧の印加が繰り返される。したが
って、データ照合を行なわない場合よりもデータの書き
換えエラーを低減できる。Further, at the time of data collation in the data rewriting process, the data of the memory cell and the dummy cell are read based on the reference voltage generated by the reference voltage generating section 15, and the read data matches the desired data. The application of the write voltage is repeated until this is done. Therefore, the data rewriting error can be reduced as compared with the case where the data collation is not performed.
【0056】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れない。例えば、ビット線制御部13において、データ
書き込み処理の発生を計数させて、この計数結果に基づ
いて、ダミーセルに対するデータの書き込みの頻度を調
節しても良い。例えば、データ書き込み処理が2回発生
した場合にダミーセルに対するデータの書き込みを1回
行なわせても良い。このようにして、各ビットに値
‘0’または値‘1’が設定される頻度と、ダミーセル
に対するデータの書き込みの頻度とを近づけることがで
きるので、メモリセルの平均的な特性の劣化にダミーセ
ルの特性劣化をより近づけることができる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the bit line control unit 13 may cause the occurrence of data write processing to be counted, and the frequency of data write to the dummy cell may be adjusted based on the count result. For example, when the data writing process occurs twice, the data writing to the dummy cell may be performed once. In this way, the frequency of setting the value “0” or the value “1” to each bit and the frequency of writing data to the dummy cell can be made close to each other, so that the dummy cell may be deteriorated due to deterioration of average characteristics of the memory cell. The characteristic deterioration of can be made closer.
【0057】また、図2に示すメモリセルアレイは一例
に過ぎず、本発明はこれに限定されない。例えばNAN
D型のメモリセルアレイであっても良いし、その他種々
のタイプのメモリセルにも本発明は適用可能である。The memory cell array shown in FIG. 2 is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, NAN
The present invention may be applied to memory cells of various types as well as D-type memory cell arrays.
【0058】[0058]
【発明の効果】本発明によれば、データ書き換え処理回
数の増加に伴うデータの読み出し不良の発生を抑止でき
る。また、書き換え処理においてデータ照合を行なうの
で、書き換え不良の発生を抑止できる。According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of data read failure due to the increase in the number of data rewriting processes. Further, since data collation is performed in the rewriting process, it is possible to suppress the occurrence of rewriting failure.
【図1】本発明の実施形態に係る半導体記憶装置の構成
例を示す概略的なブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
【図2】メモリセルアレイとその周辺回路のより具体的
な構成例を示す概略的なブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram showing a more specific configuration example of a memory cell array and its peripheral circuits.
【図3】図1に示す半導体記憶装置において、書き換え
回数とデータ読み出し部の入力ラインの電圧との関係を
示す模式的なグラフである。FIG. 3 is a schematic graph showing the relationship between the number of rewrites and the voltage of the input line of the data reading unit in the semiconductor memory device shown in FIG.
【図4】従来の一般的なEEPROMの構成を示す概略
的なブロック図である。FIG. 4 is a schematic block diagram showing a configuration of a conventional general EEPROM.
【図5】記憶状態に応じてしきい電圧が設定されるトラ
ンジスタを用いたメモリセルにおける、データ書き換え
回数と特性劣化の関係について説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the number of times data is rewritten and characteristic deterioration in a memory cell using a transistor whose threshold voltage is set according to a storage state.
11…メモリセルアレイ、12…ワード線制御部、13
…ビット線制御部、14…データ読み出し部、15…参
照電圧生成部、16…ダミーセルアレイ、MC11〜M
Cmn…メモリセル、DC1〜DCm…ダミーセル、1
31…セレクタ回路、132…書き換え制御部、133
…ラッチ部、141…読み出し制御部、142…センス
アンプ、134,143〜146,151…トランジス
タ、147,148…負荷。11 ... Memory cell array, 12 ... Word line control unit, 13
... bit line control unit, 14 ... data reading unit, 15 ... reference voltage generation unit, 16 ... dummy cell array, MC11 to M
Cmn ... Memory cell, DC1 to DCm ... Dummy cell, 1
31 ... Selector circuit, 132 ... Rewrite control unit, 133
... Latch section, 141 ... Read control section, 142 ... Sense amplifier, 134, 143 to 146, 151 ... Transistor, 147, 148 ... Load.
Claims (4)
のワード線に接続され、列ごとに同一のビット線に接続
された複数のメモリセルを有し、データ読み出し処理に
おいて、所望の読み出しアドレスに対応するワード線に
読み出し電圧を印加し、上記ビット線の電圧レベルに応
じて上記メモリセルの記憶データを読み出し、データ書
き換え処理において、所望の書き込みアドレスに対応す
るワード線および上記複数のビット線に所定の消去電圧
を印加した後に、所望の書き込みデータに応じた書き込
み電圧を印加し、当該書き込み電圧の印加後、上記書き
込みアドレスに対応するメモリセルの記憶データを読み
出して上記書き込みデータと照合し、当該照合結果に応
じて上記書き込み電圧の印加を繰り返す半導体記憶装置
であって、 読み出し参照線と、 上記読み出し参照線に接続されるとともに、上記複数の
ワード線にそれぞれ接続され、上記メモリセルと等価な
構造を有する複数の読み出し参照メモリセルと、 上記データ読み出し処理において、上記ビット線の電圧
と上記読み出し参照線の電圧との比較に応じて上記メモ
リセルの記憶データを読み出し、上記データ照合時にお
いて、上記ビット線および上記読み出し参照線の電圧と
所定の書き込み参照電圧との比較に応じて上記メモリセ
ルおよび上記読み出し参照メモリセルの記憶データを読
み出すデータ読み出し回路と、 上記データ書き換え処理において、上記読み出し参照線
に上記消去電圧を印加した後に所定の書き込み電圧を印
加し、当該書き込み電圧の印加後、上記データ検出回路
において読み出された上記読み出し参照メモリセルの記
憶データと所定のデータとを照合し、当該照合結果に応
じて当該書き込み電圧の印加を繰り返す制御回路とを有
する半導体記憶装置。1. A plurality of memory cells arranged in a matrix, connected to the same word line for each row, and connected to the same bit line for each column, and having a desired read address in a data read process. A read voltage is applied to the word line corresponding to the word line, the storage data of the memory cell is read according to the voltage level of the bit line, and in the data rewriting process, the word line corresponding to the desired write address and the plurality of bit lines After a predetermined erase voltage is applied to the memory cell, a write voltage according to the desired write data is applied, and after the write voltage is applied, the stored data in the memory cell corresponding to the write address is read and collated with the write data. A semiconductor memory device that repeatedly applies the write voltage according to the matching result, A reference line, a plurality of read reference memory cells connected to the read reference line and connected to the plurality of word lines, respectively, and having a structure equivalent to that of the memory cell; and the bit line in the data read process. The stored data of the memory cell is read according to the comparison between the voltage of the read reference line and the voltage of the read reference line, and at the time of the data collation, the voltage of the bit line and the read reference line is compared with a predetermined write reference voltage. And a data read circuit for reading the stored data of the memory cell and the read reference memory cell, and applying a predetermined write voltage to the read reference line after applying the erase voltage to the read reference line in the data rewriting process. Read out in the data detection circuit after application of A semiconductor memory device comprising: a control circuit for collating stored data of a reference memory cell with predetermined data and repeating application of the write voltage according to the collation result.
メモリセルは、上記ワード線および上記ビット線に印加
される所定の書き込み電圧に応じてしきい電圧が変化
し、上記ワード線に印加される上記読み出し電圧と上記
しきい電圧との差に応じて上記ビット線の電圧レベルを
変化させるトランジスタを含む、 請求項1に記載の半導体記憶装置。2. The read voltage applied to the word line is changed in a threshold voltage of the memory cell and the read reference memory cell according to a predetermined write voltage applied to the word line and the bit line. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a transistor that changes a voltage level of the bit line according to a difference between a voltage and the threshold voltage.
理の発生を計数し、上記計数結果に基づいて、上記読み
出し参照メモリセルに対するデータの書き込みを所定の
頻度で行なう、 請求項1に記載の半導体記憶装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the control circuit counts the occurrence of the data write process, and writes data to the read reference memory cell at a predetermined frequency based on the count result. Storage device.
定のデータを記憶し、当該記憶データに応じた上記書き
込み参照電圧を出力する書き込み参照メモリセルを有す
る、 請求項1に記載の半導体記憶装置。4. The semiconductor according to claim 1, further comprising a write reference memory cell that has a structure equivalent to that of the memory cell, stores predetermined data, and outputs the write reference voltage according to the stored data. Storage device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001206344A JP2003022680A (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001206344A JP2003022680A (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=19042497
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JP2001206344A Pending JP2003022680A (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Semiconductor memory device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2003022680A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7167393B2 (en) | 2003-08-26 | 2007-01-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device containing reference capacitor circuit |
JP2009272026A (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
JP2013524392A (en) * | 2010-03-25 | 2013-06-17 | クアルコム,インコーポレイテッド | Reference cell write operation in memory |
-
2001
- 2001-07-06 JP JP2001206344A patent/JP2003022680A/en active Pending
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