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JPH05182481A - Semiconductor memory writing and erasing electrically - Google Patents

Semiconductor memory writing and erasing electrically

Info

Publication number
JPH05182481A
JPH05182481A JP41092A JP41092A JPH05182481A JP H05182481 A JPH05182481 A JP H05182481A JP 41092 A JP41092 A JP 41092A JP 41092 A JP41092 A JP 41092A JP H05182481 A JPH05182481 A JP H05182481A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
memory cell
write
erase
data
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP41092A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2729432B2 (en
Inventor
Shinichi Kobayashi
真一 小林
Yasushi Terada
康 寺田
Takeshi Nakayama
武志 中山
Yoshikazu Miyawaki
好和 宮脇
Tomoshi Futatsuya
知士 二ツ谷
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to US07/933,436 priority Critical patent/US5428568A/en
Publication of JPH05182481A publication Critical patent/JPH05182481A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2729432B2 publication Critical patent/JP2729432B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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Abstract

PURPOSE:To reduce the distribution range of a threshold voltage and to prevent a malfunction due to an excess erasure memory cell by correcting the threshold value voltage to the memory cell having a prescribed threshold value voltage or below after the application of an erasing voltage. CONSTITUTION:Write is performed to the memory cell whose threshold value voltage is lower than a verifying voltage due to verifying operation after erasing. Then, though a voltage generated at a node 21 is transmitted on a signal line 49a, the voltage is a voltage which VPP/VCC is resistance-divided by a resistance value R11 and the resistance value R12+R13. A voltage Vew is generated to the signal line 49b and 46a by a comparator circuit 49 in accordance with the writing voltage Vew after erasure on the signal line 49a. Thus, the threshold value voltage change quantity of the memory cell is reduced since the low voltage Vew is applied to a selective word line from an X decoder. Thus, the distribution range of the threshold value voltage of the memory cell is narrowed and the memory cell of an excess erasure state is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電気的に書込消去可能
な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)に関し、特
に、複数バイトのメモリセルを同時に消去することので
きるフラッシュEEPROMに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically programmable erasable non-volatile semiconductor memory device (EEPROM), and more particularly to a flash EEPROM capable of simultaneously erasing a plurality of bytes of memory cells.

【0002】[0002]

【従来の技術】EEPROMは、記憶情報を電気的に消
去しかつ書換えることができるとともに記憶情報を電源
遮断時においても保持することができるため、ICカー
ドの記憶装置などに広く用いられている。EEPROM
の1つに、複数バイトのメモリセルを同時に消去するこ
とのできるフラッシュEEPROM(以下、フラッシュ
メモリと称す)がある。
2. Description of the Related Art EEPROMs are widely used in IC card storage devices and the like because they can electrically erase and rewrite stored information and retain the stored information even when the power is cut off. .. EEPROM
One of them is a flash EEPROM (hereinafter referred to as a flash memory) capable of simultaneously erasing a plurality of bytes of memory cells.

【0003】図21は、一般的なフラッシュメモリセル
の断面構造を示す図である。図21において、フラッシ
ュメモリセルは、低不純物濃度のP- 型の半導体基板1
の主表面に所定の間隔を有して形成される高不純物濃度
のN+ 型不純物領域2および3を含む。不純物領域2お
よび3はそれぞれドレイン領域およびソース領域を与え
る。このフラッシュメモリセルはさらに、不純物領域2
と不純物領域3の間のチャネル領域7上に約100A
(オングストローム)程度の極めて薄い膜厚の絶縁膜4
を介して形成されるフローティングゲート5と、フロー
ティングゲート5上に層間絶縁膜8を介して形成される
コントロールゲート6を含む。このフラッシュメモリセ
ルはフローティングゲート5とコントロールゲート6と
を備える2層ゲート構造を有する。フローティングゲー
ト5は、不純物領域2および3ならびにコントロールゲ
ート6と絶縁膜4および8をそれぞれ介して電気的に分
離される。
FIG. 21 is a diagram showing a cross-sectional structure of a general flash memory cell. In FIG. 21, a flash memory cell is a P type semiconductor substrate 1 having a low impurity concentration.
Of N + type impurity regions 2 and 3 having a high impurity concentration and formed on the main surface thereof at a prescribed interval. Impurity regions 2 and 3 provide a drain region and a source region, respectively. The flash memory cell further includes an impurity region 2
About 100 A on the channel region 7 between the impurity region 3 and the impurity region 3.
Insulating film 4 with extremely thin film thickness of about (angstrom)
And a control gate 6 formed on the floating gate 5 with an interlayer insulating film 8 interposed therebetween. This flash memory cell has a two-layer gate structure including a floating gate 5 and a control gate 6. Floating gate 5 is electrically isolated from impurity regions 2 and 3 and control gate 6 via insulating films 4 and 8, respectively.

【0004】フラッシュメモリセルはフローティングゲ
ート5に注入された電荷(電子)の蓄積量に従って情報
を記憶する。
The flash memory cell stores information according to the amount of charge (electrons) accumulated in the floating gate 5.

【0005】フローティングゲート5に電子が多く注入
されている状態においては、チャネル領域7には反転層
が形成されにくく、このためメモリセルのしきい値電圧
は高くなる。一方、フローティングゲート5から電子が
放出されている状態では、チャネル領域7には反転層が
形成されやすく、このメモリセルのしきい値電圧は低く
なる。ここで、メモリセルのしきい値電圧は、不純物領
域2と不純物領域3との間のチャネル領域7に低抵抗の
反転層が形成され、この不純物領域2と不純物領域3と
の間に電流が流れる状態を与える、コントロールゲート
6に印加される電圧を示す。
In the state where many electrons are injected into floating gate 5, an inversion layer is hard to be formed in channel region 7, and therefore the threshold voltage of the memory cell becomes high. On the other hand, when electrons are emitted from the floating gate 5, an inversion layer is easily formed in the channel region 7, and the threshold voltage of this memory cell becomes low. Here, regarding the threshold voltage of the memory cell, a low resistance inversion layer is formed in the channel region 7 between the impurity region 2 and the impurity region 3, and a current flows between the impurity region 2 and the impurity region 3. The voltage applied to the control gate 6 which gives a flowing state is shown.

【0006】図22はコントロールゲート6に印加され
る電圧とフローティングゲート5の電子の注入/放出状
態との対応関係を示す図である。図22に示すように、
フローティングゲート5に電子が注入されている状態で
はそのしきい値電圧は高く、コントロールゲート6に印
加される電圧がVg0以上になるとソース−ドレイン電
流Idsが流れる。この状態は書込状態と呼ばれ、デー
タ“0”が記憶された状態と定義される。
FIG. 22 is a diagram showing the correspondence between the voltage applied to the control gate 6 and the electron injection / emission state of the floating gate 5. As shown in FIG. 22,
The threshold voltage is high when electrons are injected into the floating gate 5, and the source-drain current Ids flows when the voltage applied to the control gate 6 becomes Vg0 or higher. This state is called a write state and is defined as a state in which data "0" is stored.

【0007】フローティングゲート5から電子が放出さ
れた状態はそのしきい値電圧が低いため、コントロール
ゲート6へ印加される電圧VgがVg1以上となったと
きソース−ドレイン電流Idsが流れる(Vg1<Vg
0)。この状態は消去状態と呼ばれ、データ“1”を記
憶した状態と定義される。すなわち、フラッシュメモリ
セルにおいては、このフローティングゲート5の電子の
蓄積量(注入/放出)に従ってそのしきい値電圧が変化
することを利用して“1”および“0”の2値情報を記
憶する。過消去状態については後に説明する。
Since the threshold voltage is low when electrons are emitted from the floating gate 5, the source-drain current Ids flows (Vg1 <Vg when the voltage Vg applied to the control gate 6 becomes Vg1 or more).
0). This state is called an erased state and is defined as a state in which data "1" is stored. That is, in the flash memory cell, binary information of "1" and "0" is stored by utilizing the fact that the threshold voltage changes according to the amount of electrons accumulated (injection / emission) of the floating gate 5. .. The overerased state will be described later.

【0008】次に、この図21に示すフラッシュメモリ
セルの一般的なデータ書込および消去動作について説明
する。通常データの書換え時においては消去動作が先に
行なわれ、次いでデータの書込が行なわれる。
General data write and erase operations of the flash memory cell shown in FIG. 21 will now be described. When rewriting normal data, an erasing operation is performed first, and then data writing is performed.

【0009】データ書込時においては、ドレイン領域と
なる不純物領域2に対し通常6V程度の書込電圧が印加
され、コントロールゲート6に通常12V程度の高電圧
が印加され、不純物領域3は接地される。この状態にお
いては、コントロールゲート6の高電圧はしきい値電圧
Vg0よりも十分高いため、チャネル領域7に反転層が
形成されソース−ドレイン電流Idsが流れる。このと
き、不純物領域2には高電界によりアバランシェ降伏現
象が生じ、ソース−ドレイン電流の電子が励起され、ホ
ットエレクトロンとなる。このホットエレクトロンはコ
ントロールゲート6とドレイン不純物領域2との間に印
加された高電界によりフローティングゲート5方向へ加
速されてフローティングゲート5に注入される。これに
より、フラッシュメモリセルのしきい値電圧が上昇し書
込状態が実現される。
At the time of data writing, a write voltage of about 6V is normally applied to impurity region 2 serving as a drain region, a high voltage of about 12V is usually applied to control gate 6, and impurity region 3 is grounded. It In this state, the high voltage of the control gate 6 is sufficiently higher than the threshold voltage Vg0, so that the inversion layer is formed in the channel region 7 and the source-drain current Ids flows. At this time, an avalanche breakdown phenomenon occurs in the impurity region 2 due to the high electric field, and electrons of the source-drain current are excited to become hot electrons. The hot electrons are accelerated toward the floating gate 5 and injected into the floating gate 5 by the high electric field applied between the control gate 6 and the drain impurity region 2. As a result, the threshold voltage of the flash memory cell rises and the write state is realized.

【0010】消去動作時においては、ソース不純物領域
3に高電圧(12V程度)が印加され、コントロールゲ
ート6は接地され、またドレイン不純物領域2はフロー
ティング状態とされる。この状態においては、フローテ
ィングゲート5とソース不純物領域3との間に薄いゲー
ト絶縁膜4を介して高電界が発生し、この高電界により
フローティングゲート5から電子がトンネル電流となっ
てソース不純物領域3へ放出され、フラッシュメモリセ
ルのしきい値電圧が下降し、消去状態が実現される。
In the erase operation, a high voltage (about 12 V) is applied to the source impurity region 3, the control gate 6 is grounded, and the drain impurity region 2 is in a floating state. In this state, a high electric field is generated between the floating gate 5 and the source impurity region 3 through the thin gate insulating film 4, and the high electric field causes electrons from the floating gate 5 to become a tunnel current and become a source impurity region 3. To the erased state, the threshold voltage of the flash memory cell drops, and the erased state is realized.

【0011】フラッシュメモリは、図21に示す構造の
フラッシュメモリセルを行列状のマトリクスに配列した
メモリセルアレイを含む。このメモリセルアレイ内のメ
モリセルに所望のデータを記憶させることにより記憶装
置として機能する。
The flash memory includes a memory cell array in which flash memory cells having the structure shown in FIG. 21 are arranged in a matrix. By storing desired data in the memory cells in this memory cell array, it functions as a memory device.

【0012】図23は一般的なフラッシュメモリの全体
の構成を示す図である。図23において、フラッシュメ
モリ100は、行および列のマトリクス状に配列された
複数のフラッシュメモリセルを備えるメモリセルアレイ
110を含む。図23においては図面を簡略化するため
に、メモリセルアレイ110は、2行2列に配列された
4個のフラッシュメモリセル16、17、18および1
9を含むように示される。メモリセルアレイ110にお
いては、各々に1行のメモリセルが接続されるワード線
W(W0、W1)と、各々に1列のフラッシュメモリセ
ルが接続されるビット線B(B0、B1)が配設され
る。
FIG. 23 is a diagram showing the entire structure of a general flash memory. In FIG. 23, the flash memory 100 includes a memory cell array 110 including a plurality of flash memory cells arranged in a matrix of rows and columns. In FIG. 23, in order to simplify the drawing, the memory cell array 110 includes four flash memory cells 16, 17, 18 and 1 arranged in 2 rows and 2 columns.
It is shown to include 9. In the memory cell array 110, word lines W (W0, W1) to which one row of memory cells are connected, and bit lines B (B0, B1) to which one column of flash memory cells are connected are arranged. To be done.

【0013】フラッシュメモリ100はさらに、与えら
れたアドレス信号(これはチップ外部から与えられても
よく、また同一チップ上に形成された演算処理装置から
与えられてもよい)を受けて内部アドレス信号を発生す
るアドレスバッファ8と、アドレスバッファ8からの内
部行アドレス信号をデコードして対応のワード線を選択
するXデコーダ12と、アドレスバッファ8からの内部
列アドレス信号をデコードしてメモリセルアレイ110
の対応の列を選択する列選択信号Y(Y1、Y0)を発
生するYデコーダ9と、Xデコーダ12およびYデコー
ダ9により選択されたメモリセルの記憶データを検知し
かつ増幅するセンスアンプ15と、選択されたメモリセ
ルへ情報を書込むための書込回路20と、装置外部とデ
ータの入出力を行なうデータ入出力バッファ21を含
む。
The flash memory 100 further receives an applied address signal (this may be applied from outside the chip or from an arithmetic processing unit formed on the same chip) and an internal address signal. Generating an address buffer 8, an X decoder 12 which decodes an internal row address signal from the address buffer 8 to select a corresponding word line, and an internal column address signal from the address buffer 8 to decode a memory cell array 110.
A Y decoder 9 for generating a column selection signal Y (Y1, Y0) for selecting the corresponding column, and a sense amplifier 15 for detecting and amplifying the stored data of the X decoder 12 and the memory cell selected by the Y decoder 9. , A write circuit 20 for writing information to a selected memory cell, and a data input / output buffer 21 for inputting / outputting data to / from the outside of the device.

【0014】センスアンプ15および書込回路20とメ
モリセルアレイ110のビット線Bとの間には、Yデコ
ーダ9からの列選択信号Yに従って対応のビット線をセ
ンスアンプ15または書込回路20へ接続する列選択ゲ
ート回路120が設けられる。列選択ゲート回路120
は、ビット線B0に対して設けられ列選択信号Y0に応
答して導通状態となるYゲートトランジスタ10と、ビ
ット線B1に対して設けられ、列選択信号Y1に応答し
て導通状態となるYゲートトランジスタ11を含むよう
に示される。
Between sense amplifier 15 and write circuit 20 and bit line B of memory cell array 110, a corresponding bit line is connected to sense amplifier 15 or write circuit 20 in accordance with column selection signal Y from Y decoder 9. A column selection gate circuit 120 is provided. Column selection gate circuit 120
Y gate transistor 10 provided for bit line B0 and rendered conductive in response to column selection signal Y0, and Y provided for bit line B1 and rendered conductive in response to column selection signal Y1. It is shown to include a gate transistor 11.

【0015】センスアンプ15はデータ読出時において
選択ビット線へ読出電圧を与えるとともにこのビット線
を流れる電流の有無を検出して選択メモリセルの情報を
増幅した後データ入出力バッファ21に含まれる出力回
路へその増幅信号を伝達する。このセンスアンプ15に
より検知/増幅されたデータはまた後に説明するベリフ
ァイ動作のために書込/消去制御回路25へも与えられ
る。書込回路20は、データ入出力バッファ21に含ま
れる入力バッファからの書込データに従って、選択され
たビット線へ書込データに対応する電圧を与える。
Sense amplifier 15 applies a read voltage to a selected bit line during data reading, detects the presence / absence of a current flowing through this bit line, amplifies the information in the selected memory cell, and then outputs the data contained in data input / output buffer 21. The amplified signal is transmitted to the circuit. The data detected / amplified by the sense amplifier 15 is also applied to the write / erase control circuit 25 for a verify operation described later. Write circuit 20 applies a voltage corresponding to the write data to the selected bit line in accordance with the write data from the input buffer included in data input / output buffer 21.

【0016】フラッシュメモリ100はさらに、外部制
御信号、すなわち、チップイネーブル信号CE、アウト
プットイネーブル信号OEおよびライトイネーブル信号
WEに応答して各種内部制御信号を発生するとともに書
込動作および消去動作を制御する書込/消去制御回路2
5と、書込/消去制御回路25の選択信号に応答して外
部から与えられる高電圧Vppおよび動作電源電圧Vc
cのいずれかを選択するVpp/Vcc切換回路22
と、書込/消去制御回路25からの制御の下に、フラッ
シュメモリの動作モードに応じてワード線へ印加される
電圧を変更するワード線電圧変更回路23と、書込/消
去制御回路25の制御の下にメモリセルの各ソースへ動
作モードに応じた電圧を印加するソース電位発生回路2
4を含む。
The flash memory 100 further generates various internal control signals in response to external control signals, that is, the chip enable signal CE, the output enable signal OE and the write enable signal WE, and controls the write and erase operations. Write / erase control circuit 2
5, a high voltage Vpp and an operating power supply voltage Vc externally applied in response to a selection signal of the write / erase control circuit 25.
Vpp / Vcc switching circuit 22 for selecting either c
Under the control of the write / erase control circuit 25, the word line voltage change circuit 23 for changing the voltage applied to the word line according to the operation mode of the flash memory, and the write / erase control circuit 25. A source potential generation circuit 2 for applying a voltage according to an operation mode to each source of a memory cell under control
Including 4.

【0017】メモリセルアレイ110においては、一度
にアクセスされる単位(たとえば1バイト)のメモリセ
ルに対して1本のソース線Si(S1、S2)が設けら
れており、このソース線Siは共通ソース線Sを介して
ソース電位発生回路24へ接続される。すなわち、列方
向に配列されたアクセス単位のメモリセルは同じソース
線Siに接続される。このようにアクセス単位のメモリ
セルに対し1本のソース線を設ける構成とすることによ
り、ソース線の配線面積を低減し高集積化を図る。
In the memory cell array 110, one source line Si (S1, S2) is provided for each unit (for example, 1 byte) of memory cells accessed at one time, and the source line Si is a common source. It is connected to the source potential generating circuit 24 via the line S. That is, the access-unit memory cells arranged in the column direction are connected to the same source line Si. By thus providing one source line for each memory cell of the access unit, the wiring area of the source line is reduced and high integration is achieved.

【0018】ワード線電圧変更回路23から発生される
電圧はXデコーダ12へ与えられる。Xデコーダ12は
このワード線電圧変更回路23からの電圧をワード線駆
動信号として選択されたワード線上へ伝達する。
The voltage generated from the word line voltage changing circuit 23 is applied to the X decoder 12. The X decoder 12 transmits the voltage from the word line voltage changing circuit 23 to the selected word line as a word line drive signal.

【0019】高電圧Vppは通常12Vであり、動作電
源電圧Vccは通常5Vである。ソース電位発生回路2
4は消去モード時に高電圧Vppを発生してソース線S
iへ伝達し、書込および読出動作モード時においてはソ
ース線Siを接地電位へ接続する。
The high voltage Vpp is usually 12V, and the operating power supply voltage Vcc is usually 5V. Source potential generation circuit 2
4 generates a high voltage Vpp in the erase mode to generate the source line S
i, and source line Si is connected to the ground potential in the write and read operation modes.

【0020】書込回路20は、データ“0”(書込状態
に対応)の書込時には書込高電圧(高電圧Vppよりも
低い6V程度)を出力し、消去状態に対応するデータ
(“1”)の書込時には接地電位レベルの電圧を発生す
る。
The write circuit 20 outputs a write high voltage (about 6V lower than the high voltage Vpp) at the time of writing data "0" (corresponding to the write state), and the data ("" corresponding to the erase state). When writing "1"), a voltage of the ground potential level is generated.

【0021】ワード線電圧変更回路23は、種々の動作
モードに応じて高電圧Vpp、動作電源電圧Vcc、書
込ベリファイ電圧Vwr、消去ベリファイ電圧Verを
発生する。
The word line voltage changing circuit 23 generates a high voltage Vpp, an operating power supply voltage Vcc, a write verify voltage Vwr, and an erase verify voltage Ver according to various operation modes.

【0022】図24は、図23に示すワード線電圧変更
回路の具体的構成を示す図である。図24において、ワ
ード線電圧変更回路23は、Vpp/Vcc切換回路2
2からの電圧Vpp/Vccを受けるノードND1と接
地電位との間に直列に接続される抵抗35および36と
nチャネルMOS(絶縁ゲート型電界効果)トランジス
タ34を含む。ここで、“Vpp/Vcc”は、電圧V
ppまたは電圧Vccのいずれか一方を示す。抵抗35
および36はそれぞれ抵抗値R1およびR2を有する。
トランジスタ34はベリファイ信号VRFYに応答して
導通状態となる。抵抗35と抵抗36との接続点である
ノードND2から電圧Vpp/Vccまたはベリファイ
電圧が出力される。
FIG. 24 shows a specific structure of the word line voltage changing circuit shown in FIG. In FIG. 24, a word line voltage changing circuit 23 is a Vpp / Vcc switching circuit 2
Includes resistors 35 and 36 and an n-channel MOS (insulated gate field effect) transistor 34 connected in series between node ND1 receiving voltage Vpp / Vcc from 2 and ground potential. Here, “Vpp / Vcc” is the voltage V
Either pp or voltage Vcc is shown. Resistance 35
And 36 have resistance values R1 and R2, respectively.
Transistor 34 becomes conductive in response to verify signal VRFY. The voltage Vpp / Vcc or the verify voltage is output from the node ND2 which is the connection point between the resistors 35 and 36.

【0023】ベリファイ信号VRFYは、消去動作モー
ドにおいてメモリセルが確実に消去状態となっているか
否かを調べるベリファイサイクルおよびデータ書込動作
時において選択メモリセルへ確実に書込データが書込ま
れたか否かを調べるベリファイサイクル時に“H”レベ
ルの活性状態となる。
The verify signal VRFY is used to verify whether or not the memory cell is surely in the erased state in the erase operation mode, and whether the write data is surely written to the selected memory cell in the verify cycle and the data write operation. In the verify cycle for checking whether or not there is an active state of "H" level.

【0024】ワード線電圧変更回路23はさらに、ベリ
ファイ信号VRFYを反転するインバータ回路37と、
インバータ回路37およびVppスイッチ38の出力に
応答して活性化され、電圧Vpp/Vccを伝達するV
ppスイッチ38と、入力線47a上の電圧と入力線4
7b上の電圧とを比較する比較回路47と、比較回路4
7の出力線47c上の電圧に応答して導通状態となり、
電圧Vpp/Vccを信号線23aを介してXデコーダ
22(図23参照)へ伝達するpチャネルMOSトラン
ジスタ29と、インバータ回路37の出力に応答して出
力線47cを接地電位へリセットするnチャネルMOS
トランジスタ30を含む。
The word line voltage changing circuit 23 further includes an inverter circuit 37 for inverting the verify signal VRFY,
V which is activated in response to the outputs of the inverter circuit 37 and the Vpp switch 38 and transmits the voltage Vpp / Vcc
pp switch 38, voltage on input line 47a and input line 4
Comparing circuit 47 for comparing the voltage on 7b and comparing circuit 4
7 becomes conductive in response to the voltage on the output line 47c of No. 7,
A p-channel MOS transistor 29 transmitting voltage Vpp / Vcc to X decoder 22 (see FIG. 23) via signal line 23a, and an n-channel MOS transistor resetting output line 47c to the ground potential in response to the output of inverter circuit 37.
The transistor 30 is included.

【0025】比較回路47は、Vppスイッチ38の出
力信号に応答して選択的に電圧Vpp/Vccをノード
ND3へ伝達するpチャネルMOSトランジスタ26
と、ノードND3とノードND4との間に設けられるp
チャネルMOSトランジスタ27と、ノードND3とノ
ードND5との間に設けられるpチャネルMOSトラン
ジスタ28と、ノードND4とノードND6との間に設
けられるnチャネルMOSトランジスタ32と、ノード
ND5とノードND6との間に設けられるnチャネルM
OSトランジスタ31と、ノードND6と接地電位との
間に接続されるnチャネルMOSトランジスタ33を含
む。
Comparing circuit 47 responds to the output signal of Vpp switch 38 to selectively transmit voltage Vpp / Vcc to node ND3.
And p provided between the nodes ND3 and ND4
Between the channel MOS transistor 27, the p-channel MOS transistor 28 provided between the nodes ND3 and ND5, the n-channel MOS transistor 32 provided between the nodes ND4 and ND6, and between the nodes ND5 and ND6 N channel M provided in
It includes an OS transistor 31 and an n-channel MOS transistor 33 connected between node ND6 and the ground potential.

【0026】ノードND4はトランジスタ27および2
8のゲートへ接続される。これによりトランジスタ27
および28はカレントミラー回路を構成し、トランジス
タ27とトランジスタ28には同一量の電流が流れる。
トランジスタ31のゲートは入力線47aを介してノー
ドND2に接続される。トランジスタ32のゲートは入
力線47bを介して信号線23aへ接続される。トラン
ジスタ33のゲートへはベリファイ信号VRFYが与え
られる。比較回路47は、ベリファイ信号VRFYに応
答して活性化され、信号線47a上の電圧と信号線23
aおよび47b上の電圧とを同一に設定する機能を備え
る。
Node ND4 has transistors 27 and 2
8 gates. This causes the transistor 27
And 28 form a current mirror circuit, and the same amount of current flows through the transistors 27 and 28.
The gate of the transistor 31 is connected to the node ND2 via the input line 47a. The gate of the transistor 32 is connected to the signal line 23a via the input line 47b. The verify signal VRFY is applied to the gate of the transistor 33. The comparison circuit 47 is activated in response to the verify signal VRFY, and the voltage on the signal line 47 a and the signal line 23.
It has the function of setting the voltages on a and 47b to be the same.

【0027】図25はこの図24に示すVppスイッチ
38の具体的構成を示す図である。図25において、V
ppスイッチ38は、入力信号(Vppスイッチ活性化
信号)を反転するインバータ回路145と、そのゲート
が動作電源電圧Vccに結合され、インバータ回路14
5の出力を伝達するnチャネルMOSトランジスタ14
3と、トランジスタ143から伝達された信号を反転す
るインバータを構成するpチャネルMOSトランジスタ
141およびnチャネルMOSトランジスタ144と、
出力ノードND10上の信号電位に応答して電圧Vpp
/VccをノードND11へ伝達するpチャネルMOS
トランジスタ142を含む。
FIG. 25 shows a specific structure of Vpp switch 38 shown in FIG. In FIG. 25, V
The pp switch 38 has an inverter circuit 145 that inverts an input signal (Vpp switch activation signal) and its gate coupled to the operating power supply voltage Vcc.
N-channel MOS transistor 14 for transmitting the output of 5
3, a p-channel MOS transistor 141 and an n-channel MOS transistor 144 that form an inverter that inverts the signal transmitted from the transistor 143,
The voltage Vpp in response to the signal potential on the output node ND10
P-channel MOS for transmitting / Vcc to the node ND11
A transistor 142 is included.

【0028】トランジスタ141の一方導通端子(ソー
ス端子)へは電圧Vpp/Vccが伝達される。トラン
ジスタ143は、ノードND11が高電圧Vppレベル
となったとき、この高電圧Vppがインバータ回路14
5の出力へ印加されるのを防止する機能を備える。この
フラッシュメモリ全体の動作を説明する前にワード線電
圧変更回路23の動作について図24および図25を参
照して説明する。
Voltage Vpp / Vcc is transmitted to one conduction terminal (source terminal) of transistor 141. When the node ND11 becomes the high voltage Vpp level, the transistor 143 outputs the high voltage Vpp at the inverter circuit 14 level.
5 has a function of preventing application to the output. Before describing the operation of the entire flash memory, the operation of the word line voltage changing circuit 23 will be described with reference to FIGS. 24 and 25.

【0029】ベリファイ動作を行なわない場合、すなわ
ち消去動作、データ書込およびデータ読出動作各モード
時においてはベリファイ信号VRFYは接地電位レベル
の“L”にある。この状態では、トランジスタ33およ
び34がオフ状態となり、一方トランジスタ30がイン
バータ回路37からの“H”(動作電源電圧Vccレベ
ル)の信号によりオン状態となる。
When the verify operation is not performed, that is, in the erase operation, data write and data read modes, verify signal VRFY is at the ground potential level "L". In this state, transistors 33 and 34 are turned off, while transistor 30 is turned on by a signal of "H" (operating power supply voltage Vcc level) from inverter circuit 37.

【0030】トランジスタ33がオフ状態となることに
より、比較回路47には電流が流れず、不活性状態とな
る。トランジスタ34がオフ状態となると、抵抗35お
よび36には電流が流れず、ノードND2からはノード
ND1へ与えられた電圧Vpp/Vccが出力される。
一方、トランジスタ30がオン状態となることにより、
信号線47cの電位が接地電位レベルの“L”となり、
トランジスタ29がオン状態となり、信号線23aへは
電圧Vpp/Vccが伝達される。
When the transistor 33 is turned off, no current flows in the comparison circuit 47, and the comparison circuit 47 becomes inactive. When transistor 34 is turned off, current does not flow through resistors 35 and 36, and voltage Vpp / Vcc applied to node ND1 is output from node ND2.
On the other hand, since the transistor 30 is turned on,
The potential of the signal line 47c becomes "L" of the ground potential level,
Transistor 29 is turned on, and voltage Vpp / Vcc is transmitted to signal line 23a.

【0031】ベリファイ動作モード時においてはベリフ
ァイ信号VRFYが動作電源電圧Vccレベルの“H”
となる。これにより、トランジスタ33および34がオ
ン状態となり、一方、トランジスタ30がインバータ回
路37の出力によりオフ状態となる。この状態において
は、抵抗35および36に電流が流れるため、ノードN
D2からはノードND1へ与えられた電圧Vpp/Vc
cを抵抗値R1およびR2で抵抗分割した電圧が与えら
れる。ノードND2の電圧は信号線47aを介して比較
回路47のトランジスタ31のゲートへ与えられる。ト
ランジスタ33はオン状態であるため、この比較回路4
7は比較動作を実行する。
In the verify operation mode, verify signal VRFY is at "H" level of operating power supply voltage Vcc.
Becomes As a result, the transistors 33 and 34 are turned on, while the transistor 30 is turned off by the output of the inverter circuit 37. In this state, a current flows through the resistors 35 and 36, so that the node N
The voltage Vpp / Vc applied to the node ND1 from D2
A voltage obtained by resistance-dividing c by resistance values R1 and R2 is given. The voltage of the node ND2 is applied to the gate of the transistor 31 of the comparison circuit 47 via the signal line 47a. Since the transistor 33 is in the ON state, this comparison circuit 4
7 performs the comparison operation.

【0032】Vppスイッチ38は、インバータ回路3
7の出力が“L”であるため、インバータ回路145の
出力が“H”となる。これによりトランジスタ144が
オン状態となり、ノードND10の電位はローレベルと
なる。今、トランジスタ141へ電圧Vppが与えられ
ており、ノードND11の電位が電圧Vccレベルであ
る場合にはトランジスタ141がオン状態となり、この
トランジスタ141および144を介して電流が流れ
る。しかしながら、ノードND10の電位レベルがロー
レベルとなると、トランジスタ142がオン状態とな
り、ノードND11へ電圧Vpp/Vccを伝達する。
これによりトランジスタ141は確実にオフ状態に設定
され、ノードND10は接地電位レベルの“L”とな
る。これに応答して比較回路47のトランジスタ26が
オン状態となり、ノードND3の電位はVpp/Vcc
となる。
The Vpp switch 38 is the inverter circuit 3
Since the output of 7 is "L", the output of the inverter circuit 145 becomes "H". Accordingly, the transistor 144 is turned on and the potential of the node ND10 becomes low level. Now, when the voltage Vpp is applied to the transistor 141 and the potential of the node ND11 is at the voltage Vcc level, the transistor 141 is turned on, and a current flows through the transistors 141 and 144. However, when the potential level of the node ND10 becomes low level, the transistor 142 is turned on and the voltage Vpp / Vcc is transmitted to the node ND11.
As a result, the transistor 141 is surely set to the off state, and the node ND10 becomes the ground potential level "L". In response to this, the transistor 26 of the comparison circuit 47 is turned on, and the potential of the node ND3 is Vpp / Vcc.
Becomes

【0033】トランジスタ31は入力線47a上の電圧
(以下、消去ベリファイ電圧Verと称す)に応じてオ
ン状態となり、ノードND5の電位は、ノードND3と
ノードND6の間の電圧をトランジスタ28および31
のオン抵抗で抵抗分割した値となる。このとき出力線4
7c上の電圧は接地電位レベルよりも高くなり、応じて
トランジスタ29がオフ状態へ近づき、その抵抗値が大
きくなり、信号線23a上の電圧を電圧Vpp/Vcc
より低下させる。信号線23a上の電圧はトランジスタ
32のゲートへ与えられる。トランジスタ32はこの信
号線23a上の電圧の低下に伴ってその抵抗値が上昇
し、ノードND4の電位を上昇させる。
Transistor 31 is turned on in response to the voltage on input line 47a (hereinafter referred to as erase verify voltage Ver), and the potential of node ND5 is the voltage between nodes ND3 and ND6.
The resistance is divided by the ON resistance of. Output line 4 at this time
The voltage on 7c becomes higher than the ground potential level, and accordingly, the transistor 29 approaches the off state, its resistance value increases, and the voltage on the signal line 23a is changed to the voltage Vpp / Vcc.
Lower more. The voltage on the signal line 23a is applied to the gate of the transistor 32. The resistance value of the transistor 32 increases as the voltage on the signal line 23a decreases, thereby increasing the potential of the node ND4.

【0034】このノードND4の電位上昇はトランジス
タ27および28のゲートへフィードバックされる。こ
れによりトランジスタ27および28の抵抗値が大きく
なり、トランジスタ27および28を介して流れる電流
量が小さくなる。これによりノードND5の電位が低下
し、信号線47cを介してトランジスタ29の抵抗値を
低下させ、信号線23a上の電圧を上昇させる。
This rise in the potential of node ND4 is fed back to the gates of transistors 27 and 28. As a result, the resistance values of transistors 27 and 28 increase, and the amount of current flowing through transistors 27 and 28 decreases. This lowers the potential of the node ND5, lowers the resistance value of the transistor 29 via the signal line 47c, and raises the voltage on the signal line 23a.

【0035】すなわち、この比較回路47は、その動作
時においては、入力線47aへ与えられる消去ベリファ
イ電圧Verと信号線23a上に伝達される電圧とが等
しくなるように動作する。したがって、Xデコーダへは
信号線23aを介して抵抗値R1およびR2により決定
される電圧が伝達される。この抵抗値R1およびR2を
適当に設定することにより所望の電圧レベルの消去ベリ
ファイ電圧を生成することができる。
That is, the comparator circuit 47 operates such that, during its operation, the erase verify voltage Ver applied to the input line 47a and the voltage transmitted on the signal line 23a become equal. Therefore, the voltage determined by resistance values R1 and R2 is transmitted to X decoder through signal line 23a. By properly setting the resistance values R1 and R2, an erase verify voltage having a desired voltage level can be generated.

【0036】なお、ベリファイ信号VRFYがローレベ
ルの状態のときに、図25に示すVppスイッチ38に
おいてはノードND11が接地電位レベルのローレベル
となり、ノードND10には電圧Vpp/Vccレベル
の電圧が発生され、トランジスタ142はオフ状態とな
る。これにより、比較回路47のトランジスタ26は電
圧Vpp/Vccいずれにもかかわらずそのソースとゲ
ートの電位が同じとなるためオフ状態に設定され、信号
線47cがリセットされた状態においてもこの信号線4
7cからトランジスタ30へ電流が流れることはない。
When the verify signal VRFY is at the low level, the node ND11 of the Vpp switch 38 shown in FIG. 25 is at the ground potential level of the low level, and the voltage of the voltage Vpp / Vcc level is generated at the node ND10. Then, the transistor 142 is turned off. As a result, the transistor 26 of the comparison circuit 47 is set to the OFF state because the source and the gate thereof have the same potential regardless of the voltage Vpp / Vcc, and the signal line 4c is reset even when the signal line 47c is reset.
No current flows from 7c to transistor 30.

【0037】次に図23に戻ってフラッシュメモリの全
体の動作について説明する。メモリセルへのデータの書
込は制御信号、すなわちチップイネーブル信号CEおよ
びライトイネーブル信号WEにより起動される。外部デ
ータの選択されたメモリセルへの書込動作は、メモリセ
ルの消去を行なう消去動作モードと選択メモリセルへ実
際にデータを書込む書込動作モードとを含む。以下の説
明においては、この消去動作モードと書込動作モード両
者を合せてプログラムモードと称す。まず、プログラム
モードのうちの書込動作モードについて先に説明する。
Next, returning to FIG. 23, the entire operation of the flash memory will be described. Writing of data to the memory cell is activated by a control signal, that is, a chip enable signal CE and a write enable signal WE. The writing operation of external data to the selected memory cell includes an erase operation mode for erasing the memory cell and a write operation mode for actually writing data to the selected memory cell. In the following description, both the erase operation mode and the write operation mode will be collectively referred to as a program mode. First, the write operation mode of the program modes will be described first.

【0038】書込動作モード時においては、Vpp/V
cc切換回路22は書込/消去制御回路25の制御の下
に高電圧Vppを発生する。またワード線電圧変更回路
23は、ベリファイモードではないためベリファイ信号
が“L”であり、高電圧Vppを発生してXデコーダ1
2へ与える。ソース電位発生回路24は、書込/消去制
御回路25の制御の下に共通ソース線Sを接地電位に接
続する。これにより各ソース線Si(S1、S2)は接
地電位に設定される。
In the write operation mode, Vpp / V
The cc switching circuit 22 generates a high voltage Vpp under the control of the write / erase control circuit 25. Since the word line voltage changing circuit 23 is not in the verify mode, the verify signal is "L", the high voltage Vpp is generated, and the X decoder 1
Give to 2. The source potential generation circuit 24 connects the common source line S to the ground potential under the control of the write / erase control circuit 25. As a result, each source line Si (S1, S2) is set to the ground potential.

【0039】アドレスバッファ8は、書込/消去制御回
路25によりアドレスストローブタイミングを決定さ
れ、与えられたアドレス信号から内部アドレス信号を発
生する。今、ワード線W0とビット線B0が選択される
状態を想定する。この場合、Xデコーダ12はワード線
W0上にワード線電圧変更回路23から伝達された高電
圧Vppを伝達する。Yデコーダ9は、列選択信号Y0
をハイレベルに立上げる。この列選択信号Y0のハイレ
ベルは、書込高電圧が電源電圧Vccよりも高い電圧で
あり、この電圧を通過させるために動作電源電圧Vcc
よりも高いレベルである。このYデコーダ9が書込高電
圧を発生する構成は、図24に示すワード線電圧変更回
路23と同様、電圧Vppを抵抗分割して発生する構成
が用いられてもよい。
Address buffer 8 has its address strobe timing determined by write / erase control circuit 25, and generates an internal address signal from the applied address signal. Now, assume that the word line W0 and the bit line B0 are selected. In this case, the X decoder 12 transmits the high voltage Vpp transmitted from the word line voltage changing circuit 23 onto the word line W0. The Y decoder 9 uses the column selection signal Y0.
To a high level. The high level of the column selection signal Y0 is a voltage at which the write high voltage is higher than the power supply voltage Vcc, and the operating power supply voltage Vcc is required to pass this voltage.
Higher level than. The structure for generating the write high voltage by Y decoder 9 may be the same as that for word line voltage changing circuit 23 shown in FIG. 24, and a structure for generating voltage Vpp by resistance division may be used.

【0040】データ入出力バッファ21は、書込/消去
制御回路25の制御の下に外部からの書込データDを受
け内部データを生成して書込回路20へ与える。書込回
路20はこの書込/消去制御回路25の制御の下に、デ
ータ“0”を書込むときには書込高電圧(通常6V程
度)を発生する。データ“1”の場合には接地電位レベ
ルの信号を発生する。列選択信号Y0により列選択ゲー
ト120に含まれるYゲートトランジスタ10が導通状
態となり、ビット線B0上へ書込高電圧を印加する。こ
れにより、メモリセル16のコントロールゲートとドレ
インとの間に高電界が印加され、フローティングゲート
へのホットエレクトロンの注入が行なわれる。これによ
り、メモリセル16のしきい値電圧が上昇し、書込状態
となり、データ“0”を記憶する。データ“1”を書込
む場合にはドレインには高電界は印加されないため、ホ
ットエレクトロンは生じず、フローティングゲートへの
電荷の注入/放出は生じない。このデータ“1”の書込
みを特に行なわないのは、このデータ書込に先立ってメ
モリセルは消去状態(データ“1”記憶状態)に設定さ
れているためである。
Under the control of write / erase control circuit 25, data input / output buffer 21 receives write data D from the outside, generates internal data, and supplies it to write circuit 20. Under the control of write / erase control circuit 25, write circuit 20 generates a write high voltage (usually about 6 V) when writing data "0". In the case of data "1", a signal of the ground potential level is generated. The column selection signal Y0 turns on the Y gate transistor 10 included in the column selection gate 120, and applies a write high voltage onto the bit line B0. As a result, a high electric field is applied between the control gate and drain of the memory cell 16, and hot electrons are injected into the floating gate. As a result, the threshold voltage of the memory cell 16 rises and the memory cell 16 enters the write state and stores the data "0". When writing data "1", since a high electric field is not applied to the drain, hot electrons are not generated and charges are not injected / released to / from the floating gate. The reason why the data "1" is not written is that the memory cell is set to the erased state (data "1" stored state) prior to the data writing.

【0041】次に、このメモリセルを消去状態に設定す
るためにデータ書込動作に先立って実行される消去動作
モードについて図26に示すフロー図を参照して説明す
る。
Next, the erase operation mode executed prior to the data write operation for setting this memory cell to the erased state will be described with reference to the flow chart shown in FIG.

【0042】書込/消去制御回路25はチップイネーブ
ル信号CEおよびライトイネーブルWEがともに活性状
態となるとまず消去動作モードに入る。フラッシュメモ
リにおいては、この消去動作モードにおいてすべてのメ
モリセルが同時に消去される。このとき、すべてのメモ
リセルのしきい値電圧を揃えるために、まずすべてのメ
モリセルに対しデータ“0”を書込む消去前書込が行な
われる(図26ステップS501)。
The write / erase control circuit 25 first enters the erase operation mode when both the chip enable signal CE and the write enable WE are activated. In the flash memory, all memory cells are simultaneously erased in this erase operation mode. At this time, in order to equalize the threshold voltages of all the memory cells, pre-erase writing for writing data "0" is first performed to all the memory cells (step S501 in FIG. 26).

【0043】この消去前書込サイクルにおいては、書込
回路20は書込高電圧を発生し、Xデコーダ12はすべ
てのワード線(W0、W1)を選択し、Yデコーダ9は
すべての列選択信号Y(Y1、Y0)を活性状態に設定
する。ワード線電圧変更回路23は、高電圧Vppを発
生してXデコーダ12へ与える。ソース電位発生回路2
4は接地電位を発生して共通ソース線Sへ伝達する。こ
れにより、すべてのメモリセル16、17、18および
19のドレインに書込高電圧が印加され、コントロール
ゲートに高電圧Vppが印加され、ソースが接地電位に
設定される。その結果、すべてのメモリセルはデータ
“0”が書込まれた書込状態に設定される。このすべて
のメモリセルへの書込を行なってそのしきい値電圧を高
くする動作は消去前書込動作と呼ばれる。
In this pre-erase write cycle, write circuit 20 generates a write high voltage, X decoder 12 selects all word lines (W0, W1), and Y decoder 9 selects all columns. The signal Y (Y1, Y0) is set to the active state. The word line voltage changing circuit 23 generates a high voltage Vpp and supplies it to the X decoder 12. Source potential generation circuit 2
4 generates a ground potential and transmits it to the common source line S. As a result, the write high voltage is applied to the drains of all the memory cells 16, 17, 18 and 19, the high voltage Vpp is applied to the control gate, and the sources are set to the ground potential. As a result, all the memory cells are set to the written state in which the data "0" has been written. The operation of writing to all the memory cells to raise the threshold voltage thereof is called a pre-erase write operation.

【0044】この消去前書込動作完了後、すべてのメモ
リセルを消去状態に設定する。このとき、Xデコーダ1
2はすべてのワード線W0、W1を非選択状態とし、そ
の電位を接地電位レベルに設定する。またYデコーダ9
も不作動状態とされ、列選択信号Y0およびY1が
“L”に設定される。これにより、ビット線B0、およ
びB1がフローティング状態に設定される。一方、ソー
ス電位発生回路24は書込/消去制御回路25の制御の
下に高電圧Vppを所定の期間発生して共通ソース線S
へ与える。この所定の期間発生される高電圧Vppはパ
ルス状の信号であり消去電圧パルスと呼ばれる。この消
去電圧パルスの印加により、各メモリセルにおいては、
フローティングゲートからソースへトンネル効果により
電子が引抜かれ、メモリセルのしきい値電圧が下降する
(ステップS502)。
After completion of the write operation before erasure, all memory cells are set to the erased state. At this time, the X decoder 1
2 sets all word lines W0 and W1 in a non-selected state and sets the potential thereof to the ground potential level. Also Y decoder 9
Is also deactivated and column selection signals Y0 and Y1 are set to "L". As a result, the bit lines B0 and B1 are set to the floating state. On the other hand, the source potential generation circuit 24 generates the high voltage Vpp for a predetermined period under the control of the write / erase control circuit 25 to generate the common source line S.
Give to. The high voltage Vpp generated during this predetermined period is a pulsed signal and is called an erase voltage pulse. By applying this erase voltage pulse, in each memory cell,
Electrons are extracted from the floating gate to the source due to the tunnel effect, and the threshold voltage of the memory cell drops (step S502).

【0045】次いで、メモリセルが消去状態に設定され
たか否かを確認するためのベリファイ動作が実行され
る。このベリファイサイクルにおいては、ソース電位発
生回路24は接地電位へ共通ソース線Sを接続する(ス
テップS503)。
Then, a verify operation for confirming whether or not the memory cell is set to the erased state is executed. In this verify cycle, the source potential generation circuit 24 connects the common source line S to the ground potential (step S503).

【0046】次いで、Xデコーダ12およびYデコーダ
9は0番地のメモリセルを選択する(ステップS50
4)。この選択された0番地のメモリセルが接続される
ワード線へはXデコーダ12を介してワード線電圧変更
回路23から消去ベリファイ電圧Verが伝達される。
すなわち、図24において、ベリファイ信号VRFYが
“H”であり、信号線23aからベリファイ電圧Ver
が発生される。
Next, the X decoder 12 and the Y decoder 9 select the memory cell at address 0 (step S50).
4). The erase verify voltage Ver is transmitted from the word line voltage changing circuit 23 via the X decoder 12 to the word line to which the selected memory cell at address 0 is connected.
That is, in FIG. 24, the verify signal VRFY is "H", and the verify voltage Ver from the signal line 23a.
Is generated.

【0047】今、0番地のメモリセルがメモリセル16
であるとする。この0番地のメモリセル16のデータが
センスアンプ15で検知増幅された後書込/消去制御回
路25へ伝達される。書込/消去制御回路25は、この
センスアンプ15から与えられたデータが消去状態を示
すデータ“1”であるか否かを判別する(ステップS5
06)。読出データがデータ“1”であれば、そのメモ
リセルのしきい値電圧は消去ベリファイ電圧Verより
も低いことを示しており、そのメモリセルが消去状態に
あることを示している。この場合、書込/消去制御回路
25は選択されたメモリセルの番地が最終番地であるか
否かを判別し(ステップS507)、最終番地でない場
合にその番地を1増加させて(ステップS508)、ス
テップS506へ戻る。ステップS507において最後
の番地のメモリセルがデータ“1”を記憶していると判
別された場合には消去動作モードが終了する。
Now, the memory cell at address 0 is the memory cell 16
Suppose The data in the memory cell 16 at address 0 is detected and amplified by the sense amplifier 15 and then transmitted to the write / erase control circuit 25. The write / erase control circuit 25 determines whether the data supplied from the sense amplifier 15 is the data "1" indicating the erased state (step S5).
06). If the read data is the data "1", it indicates that the threshold voltage of the memory cell is lower than the erase verify voltage Ver, which indicates that the memory cell is in the erased state. In this case, the write / erase control circuit 25 determines whether or not the address of the selected memory cell is the final address (step S507), and if it is not the final address, increments the address by 1 (step S508). , And returns to step S506. If it is determined in step S507 that the memory cell at the last address stores data "1", the erase operation mode ends.

【0048】一方、ステップS506においてある番地
において読出データが“1”でないと書込/消去制御回
路25において判別された場合、そのメモリセルは所望
の消去ベリファイ電圧以下のしきい値電圧を有していな
いため、そのメモリセルは消去状態にないと判定され、
ステップS502へ戻る。すなわち、ソース電位発生回
路24からソース線へ高電圧の消去電圧パルスが印加さ
れ、各メモリセルに対する消去動作が実行される。この
後再び0番地からのメモリセルを選択してその記憶デー
タを読出し、すべてのメモリセルのしきい値電圧が消去
ベリファイ電圧以下であることが確認されるまでこの動
作が繰り返し行なわれる。
On the other hand, if the write / erase control circuit 25 determines that the read data is not "1" at a certain address in step S506, the memory cell has a threshold voltage equal to or lower than the desired erase verify voltage. Memory cell, it is determined that the memory cell is not in the erased state,
It returns to step S502. That is, a high voltage erase voltage pulse is applied from the source potential generation circuit 24 to the source line, and the erase operation is executed for each memory cell. Thereafter, the memory cell from address 0 is selected again, the stored data is read, and this operation is repeated until it is confirmed that the threshold voltages of all the memory cells are equal to or lower than the erase verify voltage.

【0049】ここで、消去ベリファイ電圧Verは通常
のデータ読出時にワード線へ伝達される電圧よりも低く
設定されている。
Here, the erase verify voltage Ver is set lower than the voltage transmitted to the word line during normal data reading.

【0050】[0050]

【発明が解決しようとする課題】フラッシュメモリセル
においては、フローティングゲートからの電子の放出に
より消去状態が実現される。この電子の放出はフローテ
ィングゲートとソース領域との間にトンネル電流を生じ
させることにより行なわれる。電子の放出量は、フロー
ティングゲートとソース領域との間に印加される消去電
圧パルスの高さおよび幅とその印加回数に依存する。
In the flash memory cell, the erased state is realized by the emission of electrons from the floating gate. This electron emission is performed by generating a tunnel current between the floating gate and the source region. The amount of electrons emitted depends on the height and width of the erase voltage pulse applied between the floating gate and the source region and the number of times the erase voltage pulse is applied.

【0051】上述の消去動作モードにおいては、消去前
書込を行なってメモリセルのしきい値電圧を揃えた後、
消去電圧パルスの印加およびベリファイを行なうことに
より、メモリセルのしきい値電圧を所定の値(消去ベリ
ファイ電圧)以下に下降させている。
In the erase operation mode described above, after programming before erasure is performed to align the threshold voltages of the memory cells,
By applying the erase voltage pulse and verifying, the threshold voltage of the memory cell is lowered to a predetermined value (erase verify voltage) or less.

【0052】ソース線はアクセス単位(たとえば1バイ
ト)のメモリセルに対し共通に設けられる。ソース領域
とこのソース線とを接続するためには配線が必要とされ
るが、このためソース抵抗が存在する。このソース抵抗
によりアクセス単位内のメモリセルにおいてソース電位
が異なる状態が生じる。したがって、アクセス単位内の
メモリセルにおいてもその消去時における電子放出量が
異なり、消去特性にばらつきが生じる。
The source line is commonly provided for memory cells of access unit (for example, 1 byte). A wiring is required to connect the source region and this source line, and therefore a source resistance exists. This source resistance causes a state where the source potentials are different in the memory cells in the access unit. Therefore, even in the memory cells in the access unit, the amount of electron emission at the time of erasing is different, and the erase characteristics vary.

【0053】また、メモリセルアレイにおいて、局所的
な要因として、ゲート絶縁膜の変動、またチャネル面積
の変動などがその製造プロセスにおける変動により生じ
ることもある。この場合においても、またメモリセルの
消去特性にばらつきが生じる。
In the memory cell array, variations in the gate insulating film, variations in the channel area, and the like may occur as local factors due to variations in the manufacturing process. Even in this case, the erase characteristics of the memory cells also vary.

【0054】このようなメモリセルの消去特性において
ばらつきが生じた場合、消去電圧パルスの印加により、
メモリセルのフローティングゲートから電子が過剰に引
抜かれる状態が生じる。
When variations occur in the erase characteristics of such memory cells, application of an erase voltage pulse causes
A state occurs in which electrons are excessively extracted from the floating gate of the memory cell.

【0055】このフローティングゲートから過剰に電子
が引抜かれた状態は過消去状態と呼ばれ、その過消去さ
れたメモリセルのしきい値電圧はデプレッション状態を
示す。ここで、「デプレッション状態」は、コントロー
ルゲートへ接地電位が印加された状態においてメモリセ
ルにソース−ドレイン電流が流れる状態を示す。
The state in which electrons are excessively extracted from the floating gate is called an over-erased state, and the threshold voltage of the over-erased memory cell indicates a depletion state. Here, the "depletion state" refers to a state in which a source-drain current flows through the memory cell in a state where the ground potential is applied to the control gate.

【0056】すなわち、図27に示すように、消去前書
込を行ないメモリセルのしきい値電圧を所定の範囲内に
揃えた後消去を行なって、各メモリセルのしきい値電圧
を消去ベリファイ電圧Ver以下に設定した場合、図2
7において破線で示すように過消去されたメモリセルが
存在する。また、ベリファイ時に未消去セルが見出され
たとき、再度消去電圧パルスが印加される。これは消去
状態のセルへも印加されるため、また過消去の原因とな
る。
That is, as shown in FIG. 27, pre-erase writing is performed to adjust the threshold voltages of the memory cells within a predetermined range, and then erasing is performed to verify the threshold voltage of each memory cell. When the voltage is set to be less than or equal to Ver, FIG.
In FIG. 7, there are overerased memory cells as indicated by the broken line. When an unerased cell is found during verification, the erase voltage pulse is applied again. This is also applied to cells in the erased state, which also causes overerasure.

【0057】この過消去されたメモリセルが存在した場
合、正確なデータの読出を行なうことができないという
問題が生じる。
If this over-erased memory cell exists, the problem that accurate data cannot be read occurs.

【0058】この過消去されたメモリセルの問題を図2
8を参照して説明する。図28においては3本のワード
線WL1、WL2、およびWL3とビット線BLとの交
点に配設されたメモリセルFM1、FM2、およびFM
3を配設した状態を示す。メモリセルFM1はデータ
“1”を格納しており、消去状態にある。メモリセルF
M2は過消去された状態にあり、図28においてはデー
タ“11”を記憶する状態として示す。メモリセルFM
3は書込状態にあり、データ“0”を記憶する。
The problem of this over-erased memory cell is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 28, memory cells FM1, FM2, and FM arranged at intersections of three word lines WL1, WL2, and WL3 and bit line BL.
3 shows a state in which 3 is provided. The memory cell FM1 stores data "1" and is in an erased state. Memory cell F
M2 is in a state of being over-erased, and is shown as a state of storing data "11" in FIG. Memory cell FM
3 is in a writing state and stores data "0".

【0059】データ読出時においては、与えられたアド
レスに従って選択ワード線上に動作電源電圧Vcc程度
の電圧が伝達され、一方ビット線BL上には電流を生じ
させるための読出電圧が印加される。このビット線BL
における電流の有無をセンスアンプにより検出すること
によりデータの読出が行なわれる。今、メモリセルFM
2は過消去された状態にある。したがって、ワード線W
L2の選択・非選択にかかわらず、このメモリセルFM
2は常時導通状態にある。今、メモリセルFM3が選択
された状態を考える。メモリセルFM3はデータ“0”
を記憶しており、ワード線WL3が選択されてもこのメ
モリセルFM3は非導通状態である。しかしながら、こ
の場合ワード線WL2が非選択状態であってもメモリセ
ルFM2は導通状態であり、ビット線BLからソース線
SLへ電流が流れ、メモリセルFM3は消去状態にある
データ“1”を格納していると判断される。すなわちデ
ータ“0”がデータ“1”と誤って読出され、信頼性の
高いフラッシュメモリを得ることができない。
At the time of data reading, a voltage of about operating power supply voltage Vcc is transmitted on the selected word line according to the applied address, while a read voltage for generating a current is applied on bit line BL. This bit line BL
Data is read by detecting the presence / absence of current in the sense amplifier. Now memory cell FM
2 is in an over-erased state. Therefore, the word line W
Regardless of whether L2 is selected or not, this memory cell FM
2 is always in a conducting state. Now, consider a state in which the memory cell FM3 is selected. Memory cell FM3 has data "0"
The memory cell FM3 is in a non-conductive state even when the word line WL3 is selected. However, in this case, even if the word line WL2 is in the non-selected state, the memory cell FM2 is in the conductive state, the current flows from the bit line BL to the source line SL, and the memory cell FM3 stores the data "1" in the erased state. It is determined that That is, the data "0" is erroneously read as the data "1", and a highly reliable flash memory cannot be obtained.

【0060】また、データをメモリセルへ実際に書込む
ためはに、前述の消去動作モードが行なわれた後、実際
にメモリセルへデータを書込むための書込動作モードが
実行される。
Further, in order to actually write the data to the memory cell, after the erase operation mode described above is performed, the write operation mode for actually writing the data to the memory cell is executed.

【0061】すなわち、図29に示すように、プログラ
ムモードは、消去動作モードを実行するシーケンスと書
込動作モードを実行するシーケンスとを必要とする。消
去動作モードは、図26に示すフローと同様であるが、
図29においては少し簡略化して示す。すなわち、消去
動作モードにおいては、消去前書込(ステップS60
2)が行なわれた後、消去パルスを印加してメモリセル
のしきい値電圧を低下させ(ステップS603)、次い
でメモリセルが所定のしきい値電圧以下になっているか
を判別する消去ベリファイが実行され(ステップS60
4)、すべてのメモリセルの消去状態にあることが確認
されると消去動作モードが完了する(ステップS60
6)。
That is, as shown in FIG. 29, the program mode requires a sequence for executing the erase operation mode and a sequence for executing the write operation mode. The erase operation mode is similar to the flow shown in FIG.
In FIG. 29, it is shown in a slightly simplified form. That is, in the erase operation mode, pre-erase writing (step S60
After step 2) is performed, an erase pulse is applied to reduce the threshold voltage of the memory cell (step S603), and then erase verify is performed to determine whether the memory cell is below a predetermined threshold voltage. Executed (step S60
4) When it is confirmed that all the memory cells are in the erased state, the erase operation mode is completed (step S60).
6).

【0062】この消去動作モードが終了した後、新たに
書込動作モードが始まる(ステップS608)。この書
込動作モードにおいては、まず書込回路20へ書込デー
タを与え、この書込回路20からデータ“0”が書込ま
れるメモリセルに対し書込パルスが印加される(ステッ
プS610)。この書込パルスは、ワード線に高電圧V
ppを印加した状態で、所定の書込高電圧をパルス状に
印加する。この書込パルスを印加した後、書込まれたデ
ータの内容を読出す。この書込データの内容を読出す場
合には、選択ワード線上へは動作電源電圧Vcc(通常
読出モード時においてワード線へ印加される電圧レベ
ル)よりも少し高い書込ベリファイ電圧が印加される。
この書込まれたメモリセルのデータを読出し、書込デー
タが一致していない場合には、再度選択メモリセルへの
書込パルスの印加が実行され、再び書込ベリファイが実
行される(ステップS612)。書込データと選択され
たメモリセルの記憶データの一致/不一致は図23に示
す書込/消去制御回路25において行なわれる。この書
込ベリファイサイクルにおいて記憶データと書込データ
とが一致したならば選択メモリセルへのデータの書込が
終了する。この書込動作モードは、書込まれるべきメモ
リセルに対しすべて実行される。したがって、従来のフ
ラッシュメモリにおいては、プログラムモードの時間が
長くなるという問題が生じる。
After the erase operation mode is completed, the write operation mode is newly started (step S608). In this write operation mode, write data is first applied to write circuit 20, and a write pulse is applied from write circuit 20 to a memory cell in which data "0" is written (step S610). This write pulse applies a high voltage V to the word line.
With pp applied, a predetermined high voltage for writing is applied in pulses. After applying this write pulse, the content of the written data is read. When reading the content of the write data, a write verify voltage slightly higher than the operating power supply voltage Vcc (voltage level applied to the word line in the normal read mode) is applied to the selected word line.
The written data of the memory cell is read, and when the write data does not match, the application of the write pulse to the selected memory cell is executed again, and the write verify is executed again (step S612). ). Matching / non-matching between the write data and the stored data of the selected memory cell is performed in write / erase control circuit 25 shown in FIG. If the stored data and the written data match in this write verify cycle, the writing of the data to the selected memory cell is completed. This write operation mode is executed for all memory cells to be written. Therefore, the conventional flash memory has a problem that the program mode takes a long time.

【0063】特に、消去動作モードにおいてはすべての
メモリセルを消去状態に設定した後各メモリセルが消去
状態に設定されているか否かを判別する消去ベリファイ
が必要とされる。このため消去動作モードに要する時間
が特に長くなるという問題が生じる。
Particularly, in the erase operation mode, after all memory cells are set to the erased state, erase verify is required to determine whether or not each memory cell is set to the erased state. Therefore, there is a problem that the time required for the erase operation mode becomes particularly long.

【0064】また書込動作モードにおいては、データ書
込単位(通常1バイト単位)ごとに書込が行なわれる
が、通常、データの書込は1バイトのメモリセルに対し
てのみ実行されるものではなく、複数バイトのメモリセ
ルに対するデータの書込が順次行なわれるためまた同様
に書込動作モードに要する時間も長くなる。
In the write operation mode, data is written in units of data write (usually in units of 1 byte), but data is normally written only in 1-byte memory cells. Instead, the data is sequentially written into the memory cells of a plurality of bytes, and the time required for the write operation mode also becomes long.

【0065】また、この消去動作モードと書込動作モー
ドとはともに書込/消去制御回路の下に実行されるもの
の、消去動作モードと書込動作モードとは互いに独立な
動作シーケンスを有しており、そのため制御動作が複雑
となり、プログラム動作が煩雑になるという問題が生じ
る。
Although both the erase operation mode and the write operation mode are executed under the write / erase control circuit, the erase operation mode and the write operation mode have independent operation sequences. However, this causes a problem that the control operation becomes complicated and the program operation becomes complicated.

【0066】それゆえ、この発明の目的は、メモリセル
へ容易かつ確実に短時間でデータを書込むことのできる
不揮発性半導体記憶装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device which can easily and surely write data to a memory cell in a short time.

【0067】この発明の他の目的は消去動作モードに要
する時間を短縮することのできる不揮発性半導体記憶装
置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device capable of shortening the time required for the erase operation mode.

【0068】この発明のさらに他の目的は、メモリセル
の消去特性がばらついても安定かつ確実に消去動作を行
なうことのできる不揮発性半導体記憶装置を提供するこ
とである。
Still another object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device capable of performing a stable and reliable erase operation even if the erase characteristics of memory cells vary.

【0069】[0069]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の不
揮発性半導体記憶装置は、行および列からなるマトリク
ス状に配列され、各々がフローティングゲート型トラン
ジスタで構成されかつこのフローティングゲートの蓄積
電荷量に従って書込状態と消去状態とを表わすデータを
格納する複数のメモリセルが設けられるメモリセルアレ
イと、このメモリセルアレイの各行に対応して配設さ
れ、各々に対応の行のメモリセルが接続される複数のワ
ード線と、このメモリセルアレイの各列に対応して配設
され、各々に対応の列のメモリセルが接続される複数の
ビット線と、与えられたアドレス信号に応答して対応の
メモリセルを選択するメモリセル選択手段と、消去動作
モード時において、メモリセル選択手段により選択され
たメモリセルへ消去電圧を印加する消去手段と、この消
去電圧の印加の後、消去電圧を印加されたメモリセルの
しきい値電圧が所定値以下となっているか否かを判別す
る判別手段と、この判別手段によりそのしきい値電圧が
所定値以下と判別されたメモリセルに対し、そのしきい
値電圧がすべて上記所定値以上かつ上記書込状態を表現
するしきい値電圧未満となるまでしきい値修正電圧を印
加する修正手段を備える。
According to another aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is arranged in a matrix of rows and columns, each of which is composed of a floating gate type transistor, and a charge accumulated in the floating gate. A memory cell array provided with a plurality of memory cells for storing data representing a written state and an erased state according to an amount, and arranged corresponding to each row of the memory cell array, and the memory cells of the corresponding row are connected to each. A plurality of word lines, a plurality of bit lines arranged corresponding to each column of the memory cell array and connected to memory cells of a corresponding column, and a plurality of corresponding bit lines in response to a given address signal. Memory cell selecting means for selecting a memory cell and erasing to the memory cell selected by the memory cell selecting means in the erase operation mode The erasing means for applying the pressure, the deciding means for deciding whether or not the threshold voltage of the memory cell to which the erasing voltage is applied after the application of the erasing voltage is below a predetermined value, and the deciding means. For the memory cells whose threshold voltage is determined to be less than or equal to the predetermined value, the threshold correction voltage is applied until all the threshold voltages are greater than or equal to the predetermined value and less than the threshold voltage expressing the written state. And a correction means for applying.

【0070】請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置
は、行および列からなるマトリクス状に配列され、各々
がフローティングゲート型トランジスタを有しかつこの
フローティングゲートの蓄積電荷量に従って書込状態と
消去状態とをそれぞれ表わすデータを格納するメモリセ
ルを備えるメモリセルアレイと、このメモリセルアレイ
の各行に対応して配設され、各々に対応の行のメモリセ
ルが接続される複数のワード線と、このメモリセルアレ
イの各列に対応して配設され、各々に対応の列のメモリ
セルが接続される複数のビット線と、プログラムされる
べきメモリセルを選択するメモリセル線選択手段と、こ
のメモリセル選択手段により選択されたメモリセルが所
定のしきい値電圧以上のしきい値電圧を有しているか否
かを判別する判別手段と、各ビット線に対応して設けら
れ、対応のビット線に接続されるメモリセルに対する前
記判別手段の判別結果を示すデータを格納する判別デー
タ格納手段と、この判別データ格納手段が格納するデー
タに応答して、前記メモリセル選択手段により選択され
たメモリセルへ選択的に消去電圧を印加し、これにより
選択されたワード線に接続されるメモリセルのしきい値
電圧をすべて前記所定のしきい値電圧以下に設定するし
きい値電圧修正手段を備える。
A nonvolatile semiconductor memory device according to a second aspect is arranged in a matrix of rows and columns, each having a floating gate type transistor, and a writing state and an erasing state according to the amount of charge accumulated in the floating gate. And a plurality of word lines arranged corresponding to each row of the memory cell array and connected to the memory cells of the corresponding row, and the memory cell array. A plurality of bit lines arranged corresponding to the respective columns, to which the memory cells in the corresponding columns are connected, a memory cell line selecting means for selecting a memory cell to be programmed, and the memory cell selecting means. A discriminator for discriminating whether or not the memory cell selected by has a threshold voltage equal to or higher than a predetermined threshold voltage. Determination data storage means for storing the data indicating the determination result of the determination means with respect to the memory cells connected to the corresponding bit lines, and the data stored by the determination data storage means. In response to the above, the erase voltage is selectively applied to the memory cell selected by the memory cell selection means, and the threshold voltage of the memory cell connected to the selected word line is set to the predetermined threshold voltage. Threshold voltage correcting means for setting the threshold voltage or less is provided.

【0071】請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置
は、フローティングゲート型トランジスタからなるメモ
リセルが行および列からなるマトリクス状に配列された
メモリセルアレイと、このメモリセルアレイの各行に対
応して配設され、各々に対応の行のメモリセルが接続さ
れる複数のワード線と、メモリセルアレイの各列に対応
して配設され、各々に対応の列のメモリセルが接続され
る複数のビット線と、プログラムモード時において、プ
ログラムされるべきメモリセルへ消去電圧を印加し、こ
のプログラムされるべきメモリセルをすべて消去状態に
設定する消去手段と、消去手段によるメモリセルの消去
の後、プログラムデータに従ってプログラムされるべき
メモリセルへ対応のデータを書込むデータ書込手段を含
む。
According to another aspect of the non-volatile semiconductor memory device of the present invention, a memory cell array in which memory cells made of floating gate type transistors are arranged in a matrix of rows and columns, and arranged corresponding to each row of the memory cell array. A plurality of word lines connected to the memory cells of the corresponding rows and a plurality of bit lines arranged corresponding to the columns of the memory cell array and connected to the memory cells of the corresponding columns, respectively. In the program mode, an erase voltage is applied to the memory cells to be programmed to set all the memory cells to be programmed to the erased state, and after the erase of the memory cells by the erase means, according to the program data. Data writing means for writing corresponding data to the memory cell to be programmed is included.

【0072】請求項4記載の不揮発性半導体記憶装置
は、この請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置におい
てデータ書込手段が、書込状態を表わす第1の論理値の
データ書込時と消去状態を示す第2の論理値のデータを
メモリセルへ書込む時とで、フローティングゲートへの
電荷注入効率が異なるようにされた電荷注入手段を含
む。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth aspect, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the third aspect, the data writing means writes and erases the first logical value representing the written state. A charge injecting means is provided so that the efficiency of injecting charge into the floating gate is different when writing the data of the second logical value indicating the state into the memory cell.

【0073】好ましくは、消去状態を表わす第2の論理
値データの書込時における電荷注入効率は、第1の論理
値のデータ書込時における電荷注入効率よりも小さくさ
れる。
Preferably, the charge injection efficiency when writing the second logic value data representing the erased state is smaller than the charge injection efficiency when writing the first logic value data.

【0074】[0074]

【作用】請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置におい
ては、消去電圧の印加の後、修正手段により所定のしき
い値電圧以下のメモリセルに対してのみしきい値電圧の
修正を実行しているので、しきい値電圧の分布範囲を小
さくすることができ、過消去状態のメモリセルの存在確
率を大幅に低減することができる。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect, after the erase voltage is applied, the threshold voltage is corrected by the correction means only for the memory cells having a predetermined threshold voltage or less. Therefore, the threshold voltage distribution range can be reduced, and the existence probability of the over-erased memory cell can be significantly reduced.

【0075】請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置に
おいては、所定のしきい値電圧以上のメモリセルに対し
てのみ修正手段により消去電圧が印加されるため、既に
消去状態となっているメモリセルへはさらに消去電圧が
印加されることがなく、メモリセルの消去特性がばらつ
いてもしきい値電圧の分布範囲は確実に小さくすること
ができ、過消去状態のメモリセルの存在確率を大幅に低
減する。
According to another aspect of the non-volatile semiconductor memory device of the present invention, the erasing voltage is applied by the correcting means only to the memory cells having a predetermined threshold voltage or higher, so that the memory cell already in the erased state The erase voltage is not applied to the memory cell, and even if the erase characteristics of the memory cells vary, the threshold voltage distribution range can be made smaller and the existence probability of over-erased memory cells is greatly reduced. To do.

【0076】請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置に
おいては、消去パルスをプログラムされるべきメモリセ
ルへ印加した後、プログラムデータに従ってデータを書
込むので、消去動作モードは消去電圧パルスを印加する
サイクルだけであり、消去動作モードに要する時間を大
幅に短縮することができ、これにより高速でデータの書
込を行なうことができる。また、“0”と“1”のデー
タが同時に書込まれるため、消去動作モードと書込動作
モードとが同時に実行されることと等価となり、消去動
作モードと書込動作モードとを別々に独立して実行する
方法に比べて大幅に制御が簡略化される。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the third aspect, the erase pulse is applied to the memory cell to be programmed and then the data is written in accordance with the program data. Therefore, the erase operation mode is the cycle of applying the erase voltage pulse. However, the time required for the erase operation mode can be significantly reduced, and high-speed data writing can be performed. Further, since the data of "0" and "1" are written at the same time, it is equivalent to that the erase operation mode and the write operation mode are executed at the same time, and the erase operation mode and the write operation mode are separately independent. The control is greatly simplified as compared with the method that is executed.

【0077】請求項4記載の不揮発性半導体記憶装置に
おいては、データ“1”書込時におけるフローティング
ゲートへの電子の注入効率がデータ“0”書込時におけ
る電子の注入効率よりも小さくされているため、消去電
圧印加後過消去されたメモリセルに対してもフローティ
ングゲートへの電子の注入が実現されるため、そのしき
い値電圧はエンハンスメント状態となり、過剰消去状態
のメモリセルが存在せず、かつデータ“1”の電子注入
効率が小さいため、そのしきい値電圧の変化の値は小さ
く、データ“0”が誤って記憶されることもない。
According to another aspect of the non-volatile semiconductor memory device of the present invention, the efficiency of electron injection into the floating gate at the time of writing data "1" is smaller than the efficiency of electron injection at the time of writing data "0". Since electrons are injected into the floating gate even for memory cells that are over-erased after the erase voltage is applied, the threshold voltage becomes an enhancement state, and there is no over-erased memory cell. Moreover, since the electron injection efficiency of the data “1” is small, the change value of the threshold voltage is small, and the data “0” is not erroneously stored.

【0078】[0078]

【実施例】図1はこの発明の一実施例である不揮発性半
導体記憶装置(フラッシュメモリ)の構成を示す図であ
る。図1において、図23に示す従来のフラッシュメモ
リの構成要素と対応する部分には同一の参照番号を付
し、その詳細説明は省略する。
1 is a diagram showing the configuration of a nonvolatile semiconductor memory device (flash memory) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts corresponding to those of the conventional flash memory shown in FIG. 23 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0079】図1において、この発明の一実施例である
フラッシュメモリは、データ書込時において、書込/消
去制御回路25の制御の下に書込パルス幅を変更して書
込回路20へ伝達する書込パルス幅変更回路43と、消
去動作モード時において選択されたワード線へ負電圧を
印加する負電圧スイッチ回路44と、この負電圧スイッ
チ回路44へ負電圧を伝達する負電圧発生回路45と、
データ書込動作モード時においてビット線へ伝達される
書込電圧レベルを変更するためのBL電圧変更回路42
を含む。
In FIG. 1, the flash memory according to the embodiment of the present invention changes the write pulse width to the write circuit 20 under the control of the write / erase control circuit 25 at the time of data writing. Write pulse width changing circuit 43 for transmitting, negative voltage switch circuit 44 for applying a negative voltage to the selected word line in the erase operation mode, and negative voltage generating circuit for transmitting a negative voltage to this negative voltage switch circuit 44. 45,
BL voltage change circuit 42 for changing the write voltage level transmitted to the bit line in the data write operation mode.
including.

【0080】他の構成はほぼ従来のフラッシュメモリと
同様である。しかし、ワード線電圧変更回路46は、消
去後書込時においては、通常書込時(消去動作モード後
実際にメモリセルへデータが書込まれる動作モード時)
にワード線へ伝達される電圧よりも低い電圧を発生して
Xデコーダ48へ伝達する機能をさらに備える。このワ
ード線電圧変更回路46は、その構成については後に詳
細に説明するが、ベリファイモード時においては、デー
タ読出(通常読出モード時)および消去後書込モード時
においてワード線へ与えられる電圧よりもさらに低いベ
リファイ電圧を発生してXデコーダへ伝達する。通常書
込時および通常読出時においてはVpp/Vccレベル
の電圧が印加される。
Other configurations are almost the same as those of the conventional flash memory. However, the word line voltage changing circuit 46, during the writing after the erasing, performs the normal writing (in the operation mode in which data is actually written in the memory cell after the erasing operation mode).
Further, it further has a function of generating a voltage lower than the voltage transmitted to the word line and transmitting it to the X decoder 48. The structure of this word line voltage changing circuit 46 will be described in detail later, but in the verify mode, it is higher than the voltage applied to the word line in the data read (normal read mode) and the erase-after-write mode. A lower verify voltage is generated and transmitted to the X decoder. During normal writing and normal reading, a voltage of Vpp / Vcc level is applied.

【0081】したがって、このワード線電圧変更回路4
6は少なくともVpp、Vcc、消去ベリファイ電圧、
消去後書込電圧と4種類の電圧を発生する機能を備え
る。
Therefore, the word line voltage changing circuit 4
6 is at least Vpp, Vcc, erase verify voltage,
It has a function of generating a write voltage after erasing and four kinds of voltages.

【0082】Xデコーダ48は消去動作モード時におい
ては選択ワード線電位を接地電位レベルに設定し、非選
択ワード線をハイレベルに印加する機能を備える。通常
のデータ書込および読出動作モード時においては、Xデ
コーダ48は、電源電圧Vccレベルの電圧を選択ワー
ド線上へ伝達する。次に動作について説明する。
The X decoder 48 has a function of setting the selected word line potential to the ground potential level and applying the non-selected word line to the high level in the erase operation mode. In the normal data write and read operation modes, X decoder 48 transmits the voltage of power supply voltage Vcc level onto the selected word line. Next, the operation will be described.

【0083】通常の書込および読出は従来と同様にして
行なわれる。ここで「通常の書込」は選択メモリセルの
フローティングゲートへ電子を注入しデータ“0”を書
き込む動作を示す。「読出」は単に、選択メモリセルの
データをセンスアンプ15およびデータ入出力バッファ
21を介して読出す動作を示す。この通常の書込および
読出動作時においては、アドレスバッファ8は、書込/
消去制御回路25の制御の下に与えられたアドレス信号
を取込み、内部アドレス信号を発生する。内部アドレス
信号はメモリセルアレイ110のワード線を指定するX
アドレス信号と、ビット線を指定するYアドレス信号を
含む。Xデコーダ48は、通常の書込または読出動作モ
ードであるため、選択ワード線の電位を電圧Vccレベ
ルの“H”へ上昇させ、残りの非選択ワード線を接地電
位レベルの“L”に設定する。Yデコーダ9は与えられ
たYアドレス信号をデコードし、対応のビット線を選択
するため列選択信号Yを“H”に設定する。
Normal writing and reading are performed in the same manner as the conventional one. Here, "normal writing" refers to the operation of injecting electrons into the floating gate of the selected memory cell and writing data "0". “Read” simply means an operation of reading the data of the selected memory cell via the sense amplifier 15 and the data input / output buffer 21. In the normal write and read operations, the address buffer 8 writes / writes.
The address signal applied under the control of the erase control circuit 25 is taken in and an internal address signal is generated. The internal address signal is X for designating the word line of the memory cell array 110.
It includes an address signal and a Y address signal designating a bit line. Since the X decoder 48 is in the normal write or read operation mode, it raises the potential of the selected word line to "H" of the voltage Vcc level and sets the remaining non-selected word lines to "L" of the ground potential level. To do. The Y decoder 9 decodes the applied Y address signal, and sets the column selection signal Y to "H" to select the corresponding bit line.

【0084】データ書込が行なわれるかデータ読出が行
なわれるかはアウトプットイネーブル信号OEおよびラ
イトイネーブル信号WEにより決定される。データ読出
時においては、アウトプットイネーブル信号OEが活性
状態にあり、列選択回路120に含まれるYゲートトラ
ンジスタを介して選択されたメモリセルが接続されるビ
ット線上のデータがセンスアンプ15へ伝達される。セ
ンスアンプ15はこのビット線に電流が流れるか否かを
判別し、その判別結果に従って内部データを生成してデ
ータ入出力バッファ21へ与える。データ入出力バッフ
ァ21は与えられた内部読出データから外部読出データ
Qを生成して出力する。
Whether data writing or data reading is performed is determined by output enable signal OE and write enable signal WE. At the time of data reading, output enable signal OE is in the active state, and the data on the bit line to which the selected memory cell is connected via the Y gate transistor included in column selection circuit 120 is transmitted to sense amplifier 15. It The sense amplifier 15 determines whether or not a current flows through this bit line, generates internal data according to the determination result, and supplies it to the data input / output buffer 21. Data input / output buffer 21 generates and outputs external read data Q from the applied internal read data.

【0085】データ書込時においては、書込回路20が
書込/消去制御回路25の制御の下に活性化され、デー
タ“0”を書込む場合には書込高電圧を発生する。この
書込高電圧は列選択ゲート回路120内のYゲートトラ
ンジスタ(10または11)を介してビット線B上へ伝
達される。データ書込時においては、ワード線電圧変更
回路46からは高電圧Vppが発生されており、Xデコ
ーダ48を介して選択ワード線W(W0またはW1)の
電位は高電圧ppとなる。ソース電位発生回路24は書
込/消去制御回路25の制御の下に共通ソース線Sを接
地電位へ接続している。これにより、選択されたメモリ
セルのフローティングゲートへアバランシェ降伏により
発生したホットエレクトロンが注入され、そのしきい値
電圧が上昇し、データ“0”が書込まれる。
At the time of data writing, write circuit 20 is activated under the control of write / erase control circuit 25, and when writing data "0", a write high voltage is generated. This write high voltage is transmitted onto the bit line B through the Y gate transistor (10 or 11) in the column selection gate circuit 120. At the time of data writing, the high voltage Vpp is generated from the word line voltage changing circuit 46, and the potential of the selected word line W (W0 or W1) becomes the high voltage pp via the X decoder 48. The source potential generation circuit 24 connects the common source line S to the ground potential under the control of the write / erase control circuit 25. As a result, hot electrons generated by avalanche breakdown are injected into the floating gate of the selected memory cell, the threshold voltage thereof is increased, and data "0" is written.

【0086】データ“1”の書込のとき、書込回路20
は書込高電圧を何ら発生しないため、そのメモリセルへ
の書込は実行されず、消去状態を保持する。
When writing data "1", the write circuit 20
Does not generate a write high voltage, writing to that memory cell is not executed and the erased state is held.

【0087】次に、消去動作モードについてその動作フ
ローを示す図2を参照して説明する。
Next, the erase operation mode will be described with reference to FIG. 2 showing the operation flow.

【0088】この発明の一実施例であるフラッシュメモ
リにおいては、消去電圧パルスを印加する前にメモリセ
ルのしきい値電圧を揃えるために行なわれていた消去前
書込は行なわれない。
In the flash memory according to the embodiment of the present invention, the pre-erase writing, which is performed for equalizing the threshold voltages of the memory cells before applying the erase voltage pulse, is not performed.

【0089】消去動作モード時においては、書込/消去
制御回路25の制御の下に負電圧発生回路45が活性化
され、所定電圧(−10V程度)の負電圧が発生され負
電圧スイッチ回路44へ伝達される。
In the erase operation mode, the negative voltage generating circuit 45 is activated under the control of the write / erase control circuit 25, and a negative voltage of a predetermined voltage (about -10V) is generated to generate the negative voltage switch circuit 44. Transmitted to.

【0090】Xデコーダ48は、アドレスバッファ8か
らのXアドレス信号をデコードし対応のワード線を選択
する。このとき、Xデコーダ48は消去動作モード時に
おいては書込/消去制御回路25の制御の下に選択ワー
ド線の電位を接地電位レベルの“L”に、非選択ワード
線の電位を“H”に設定する。
X decoder 48 decodes the X address signal from address buffer 8 and selects the corresponding word line. At this time, the X decoder 48 sets the potential of the selected word line to "L" of the ground potential level and the potential of the non-selected word line to "H" under the control of the write / erase control circuit 25 in the erase operation mode. Set to.

【0091】負電圧スイッチ回路44は各ワード線に対
応して設けられた負電圧スイッチを含む。この負電圧ス
イッチは対応のワード線の電位が“L”のときに所定の
負電圧を伝達する。対応のワード線が“H”の電位レベ
ルを有している場合には何ら機能せず、そのワード線電
位は“H”に保持される。負電圧スイッチ回路44の動
作は書込/消去制御回路25により制御される(ステッ
プS71)。
Negative voltage switch circuit 44 includes a negative voltage switch provided corresponding to each word line. The negative voltage switch transmits a predetermined negative voltage when the potential of the corresponding word line is "L". If the corresponding word line has the potential level of "H", it does not function at all and the potential of the word line is held at "H". The operation of the negative voltage switch circuit 44 is controlled by the write / erase control circuit 25 (step S71).

【0092】次いで、ソース電位発生回路24は共通ソ
ース線S上へ電源電圧Vcc(約5V)レベルの電圧を
伝達する。一方、Yデコーダ9は不活性状態とされ、列
選択ゲート回路120に含まれるYゲートトランジスタ
をすべてオフ状態に設定する。これによりビット線Bは
すべてフローティング手段(ハイインピーダンス状態)
に設定される。
Then, source potential generating circuit 24 transmits a voltage of power supply voltage Vcc (about 5 V) level onto common source line S. On the other hand, the Y decoder 9 is inactivated, and all the Y gate transistors included in the column selection gate circuit 120 are turned off. As a result, all the bit lines B are floating means (high impedance state).
Is set to.

【0093】選択ワード線W上には負電圧スイッチ回路
44により−10V程度の大きな負電圧が印加されてお
り、一方ソース線Siへはソース電位発生回路24から
電源電圧Vccレベルの電圧が印加される。これにより
選択メモリセルのコントロールゲートとソース領域との
間には約15V程度の高電圧が印加されることになり、
フローティングゲートとソース領域との間にトンネル電
流が流れ、フローティングゲートの電子がソース領域へ
放出される。これにより選択メモリセルのしきい値電圧
は下降する(ステップS72およびS73)。
A large negative voltage of about -10 V is applied to the selected word line W by the negative voltage switch circuit 44, while a voltage of the power supply voltage Vcc level is applied from the source potential generating circuit 24 to the source line Si. It As a result, a high voltage of about 15 V is applied between the control gate and the source region of the selected memory cell,
A tunnel current flows between the floating gate and the source region, and electrons in the floating gate are emitted to the source region. This lowers the threshold voltage of the selected memory cell (steps S72 and S73).

【0094】この選択ワード線への負電圧およびソース
線への正電圧による消去電圧パルスを印加した後、ソー
ス電位を接地電位レベルの0Vに設定する(ステップS
74)。
After applying the erase voltage pulse by the negative voltage to the selected word line and the positive voltage to the source line, the source potential is set to the ground potential level of 0 V (step S).
74).

【0095】Xアドレス信号をそのままとし、Yデコー
ダ9へ、列についての0番地すなわち第0列を示すYア
ドレス信号を与え、Yデコーダ9により第0列目のビッ
ト線を選択させる(ステップS75)。
With the X address signal as it is, the Y decoder 9 is supplied with the Y address signal indicating the 0th address of the column, that is, the 0th column, and the Y decoder 9 selects the bit line of the 0th column (step S75). ..

【0096】次いで書込/消去制御回路25の制御の下
にワード線電圧変更回路46からベリファイ電圧VTを
発生し、Xデコーダ48を介して選択ワード線上へ伝達
する。このベリファイ電圧VTは、接地電位0V以上で
ありかつ通常読出時において与えられる電源電圧Vcc
レベルよりも十分低い値である。このベリファイ電圧V
Tは0Vであってもよい。
Then, under the control of the write / erase control circuit 25, the verify voltage VT is generated from the word line voltage changing circuit 46 and transmitted to the selected word line via the X decoder 48. This verify voltage VT is equal to or higher than ground potential 0V and is a power supply voltage Vcc applied during normal reading.
It is well below the level. This verify voltage V
T may be 0V.

【0097】次いで書込/消去制御回路25の制御の下
にセンスアンプ15を活性化し、第0列のメモリセルの
データを読出し、書込/消去制御回路25へ伝達する。
書込/消去制御回路25はこのセンスアンプ15から伝
達されたデータが“0”であるか否かを判別する。すな
わち、この第0列のメモリセルのしきい値電圧がベリフ
ァイ電圧VTより大きいか否かを判別する(ステップS
77)。今消去電圧パルスが印加されたのは、選択され
た1本のワード線に接続されるメモリセルに対してのみ
であり、他のメモリセルへは消去電圧パルスは印加され
ていない。したがって、この同一ビット線上に存在する
他の非選択ワード線に接続されるメモリセルは過消去状
態とはなっていないため、第0列のメモリセルに対する
読出データに対しては全く影響を及ぼさない。
Then, the sense amplifier 15 is activated under the control of the write / erase control circuit 25 to read the data of the memory cell in the 0th column and transmit it to the write / erase control circuit 25.
The write / erase control circuit 25 determines whether or not the data transmitted from the sense amplifier 15 is "0". That is, it is determined whether the threshold voltage of the memory cell in the 0th column is higher than the verify voltage VT (step S).
77). The erase voltage pulse is applied only to the memory cell connected to the selected one word line, and the erase voltage pulse is not applied to the other memory cells. Therefore, since the memory cells connected to the other non-selected word lines existing on the same bit line are not in the over-erased state, they have no influence on the read data for the memory cell in the 0th column. ..

【0098】この選択されたワード線に接続される第0
列のメモリセルのデータが“1”のとき、すなわちその
メモリセルのしきい値電圧がベリファイ電圧VTレベル
よりも小さい場合には、この第0列のメモリセルへ書込
電圧を印加する(ステップS78)。すなわち、書込回
路20を活性化してワード線およびビット線に書込電圧
を印加する。この場合、書込パルス幅変更回路43が書
込/消去制御回路25の制御の下に通常書込時より短い
パルス幅の書込パルスを発生して書込回路20へ与え
る。これにより書込回路20は通常書込時より短いパル
ス幅の書込パルスを発生する。
The 0th word connected to this selected word line
When the data in the memory cell in the column is "1", that is, when the threshold voltage of the memory cell is lower than the verify voltage VT level, the write voltage is applied to the memory cell in the 0th column (step S78). That is, the write circuit 20 is activated and a write voltage is applied to the word line and the bit line. In this case, write pulse width changing circuit 43 generates a write pulse having a shorter pulse width than that at the time of normal writing under the control of write / erase control circuit 25, and applies it to write circuit 20. As a result, the write circuit 20 generates a write pulse having a shorter pulse width than that in normal writing.

【0099】また、ビット線電圧変更回路42が活性化
され、通常の書込動作時よりも低い電圧を発生してYデ
コーダ9へ与える。この状態では列選択信号Yのレベル
は低くなり、Yゲートトランジスタの抵抗値を高くす
る。YゲートトランジスタはMOSトランジスタであ
り、そのゲート電圧に印加された電圧からしきい値電圧
を引いた電圧だけ通過させる。これにより、ビット線B
上へは通常書込時よりも電圧レベルの低い書込電圧が伝
達される。
Further, bit line voltage changing circuit 42 is activated to generate a voltage lower than that in the normal write operation and apply it to Y decoder 9. In this state, the level of the column selection signal Y becomes low and the resistance value of the Y gate transistor becomes high. The Y gate transistor is a MOS transistor, and passes only a voltage obtained by subtracting a threshold voltage from the voltage applied to its gate voltage. As a result, the bit line B
A write voltage having a lower voltage level than that at the time of normal writing is transmitted upward.

【0100】選択ワード線上へはワード線電圧変更回路
46から通常書込時よりも低い電圧レベルを有する高圧
が伝達される。この状態の下で、選択メモリセルにおい
てアバランシェ降伏によるホットエレクトロンのフロー
ティングゲートへの注入が実行される。
A high voltage having a voltage level lower than that at the normal writing is transmitted from the word line voltage changing circuit 46 onto the selected word line. Under this state, hot electrons are injected into the floating gate by avalanche breakdown in the selected memory cell.

【0101】このとき、書込電圧が与えるエネルギーは
通常の書込時よりも小さくなっている。したがってホッ
トエレクトロンの発生数およびフローティングゲートへ
の注入電子数が通常書込時よりも少なくなり、メモリセ
ルのしきい値電圧の変化量は通常の書込時よりも小さく
なる。
At this time, the energy given by the write voltage is smaller than that during normal writing. Therefore, the number of hot electrons generated and the number of electrons injected into the floating gate are smaller than in normal writing, and the amount of change in the threshold voltage of the memory cell is smaller than in normal writing.

【0102】この書込パルスとメモリセルのしきい値電
圧の変化量との関係について図3を参照して説明する。
図3において横軸は書込パルス印加時間(マイクロ秒単
位)を示し、縦軸はメモリセルのしきい値電圧を示す。
また○印で表わされる曲線はドレイン電圧5V、コント
ロールゲート電圧12Vの印加条件におけるメモリセル
のしきい値電圧の変化を示し、●印で表わされる曲線は
ドレイン電圧5V、ゲート電圧10Vの条件におけるし
きい値電圧の変化を表わす。
The relationship between the write pulse and the amount of change in the threshold voltage of the memory cell will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis represents the write pulse application time (in microsecond units), and the vertical axis represents the threshold voltage of the memory cell.
The curve indicated by a circle shows the change in the threshold voltage of the memory cell under the application conditions of the drain voltage of 5V and the control gate voltage of 12V, and the curve indicated by the ● indicates the drain voltage of 5V and the gate voltage of 10V. Indicates the change in the threshold voltage.

【0103】図3に見られるように、ドレイン電圧5
V、コントロールゲート電圧12Vの条件で書込を行っ
た場合、パルス幅(書込パルス時間)が10マイクロ秒
のときには約6V程度のしきい値電圧の移動が確認され
る。一方、ドレイン電圧5V、コントロールゲート電圧
12Vの条件下で、書込パルス幅を1マイクロ秒にする
と、しきい値電圧は約1V変化する。ここで、しきい値
電圧は書込パルスが全く印加されない状態においては約
1V程度のメモリセルを用いている。
As seen in FIG. 3, drain voltage 5
When writing is performed under the conditions of V and the control gate voltage of 12V, when the pulse width (writing pulse time) is 10 microseconds, the shift of the threshold voltage of about 6V is confirmed. On the other hand, when the write pulse width is set to 1 microsecond under the conditions of the drain voltage of 5V and the control gate voltage of 12V, the threshold voltage changes by about 1V. Here, the threshold voltage uses a memory cell of about 1 V when no write pulse is applied.

【0104】したがって、書込パルス幅変更回路43に
よりその書込パルス幅を消去後書込動作モードにおいて
通常書込時よりも短くすることによりメモリセルのしき
い値電圧の変化量を小さくすることができ、徐々にメモ
リセルのしきい値電圧を上昇させることができる。
Therefore, the write pulse width changing circuit 43 shortens the write pulse width in the post-erase write operation mode as compared with the normal write to reduce the amount of change in the threshold voltage of the memory cell. Therefore, the threshold voltage of the memory cell can be gradually increased.

【0105】また、図3に見られるように、コントロー
ルゲート電圧を12Vから10Vへ低下させると、書込
パルス幅が1μs(マイクロ秒)以上の領域においてし
きい値電圧の変化量を小さくすることができる。したが
ってコントロールゲート電圧を低くすることによっても
消去後書込時においてメモリセルのしきい値電圧を徐々
に上昇させることができる。
As shown in FIG. 3, when the control gate voltage is lowered from 12 V to 10 V, the change amount of the threshold voltage is reduced in the region where the write pulse width is 1 μs (microsecond) or more. You can Therefore, by lowering the control gate voltage, the threshold voltage of the memory cell can be gradually increased at the time of writing after erasing.

【0106】上述のようにして、しきい値電圧の変化量
を小さくして、ベリファイを行ない、メモリセルのしき
い値電圧がベリファイ電圧VT以上となるまでメモリセ
ルへの消去後書込を実行する。ワード線の電圧がベリフ
ァイ電圧VTの条件の下で読出データが“0”となる
と、そのYアドレスが最終番地であるか否かの判別が行
なわれ(ステップS79)、最終番地でない場合にはそ
のYアドレスを1インクリメントして(ステップS8
0)、ステップS76へ戻る。
As described above, the amount of change in the threshold voltage is reduced to carry out the verification, and the post-erase writing to the memory cell is executed until the threshold voltage of the memory cell becomes equal to or higher than the verify voltage VT. To do. When the read data becomes "0" under the condition that the voltage of the word line is the verify voltage VT, it is determined whether or not the Y address is the final address (step S79). Increment the Y address by 1 (step S8
0), and returns to step S76.

【0107】この動作が選択されたワード線に接続され
るすべてのメモリセルに対して実行され、この選択され
たワード線に接続されるメモリセルのしきい値電圧がベ
リファイ電圧VTよりも低いメモリセルに対して上述の
消去後書込動作を実行する。これにより、選択されたワ
ード線に接続されるメモリセルのしきい値電圧はすべて
ベリファイ電圧VTよりも高くなる。
This operation is executed for all the memory cells connected to the selected word line, and the memory cells connected to this selected word line have a threshold voltage lower than the verify voltage VT. The above-described write operation after erase is executed on the cell. As a result, the threshold voltages of the memory cells connected to the selected word line are all higher than the verify voltage VT.

【0108】この結果、図4に示すように、ワード線選
択後消去電圧を印加した状態では、各メモリセルの消去
特性のばらつきにより広く分布していたメモリセルのし
きい値電圧(曲線A)は徐々にそのしきい値電圧が上昇
させられるため、曲線Bに示すようにしきい値電圧は狭
い領域内に分布する。
As a result, as shown in FIG. 4, in the state where the erase voltage is applied after the word line is selected, the threshold voltage of the memory cells (curve A) which is widely distributed due to the variation of the erase characteristics of each memory cell. The threshold voltage is gradually increased, so that the threshold voltage is distributed in a narrow region as shown by the curve B.

【0109】たとえばしきい値電圧Vth1をベリファ
イ電圧VTとした場合、このしきい値Vth1よりも低
いしきい値電圧を有するメモリセルに対し消去後書込が
実行されることになり、曲線Aで示すメモリセルのしき
い値電圧の分布が曲線Bで示すしきい値電圧分布へ移行
することになる。この状態においてしきい値電圧Vth
1近傍のメモリセルに対しては、そのしきい値電圧がし
きい値電圧Vth1よりも少し小さいものが存在するか
もしれない。しかしながらこの場合、通常のデータ読出
時においてワード線電位が0Vの場合においてそのオン
抵抗は極めて高く無視し得る程度のソースドレイン電流
しか生じさせず、データ“0”がデータ“1”と誤って
読出される状態はなくなり、過消去されたメモリセルに
よる誤ったデータの読出が防止される。
For example, when threshold voltage Vth1 is set to verify voltage VT, post-erase programming is executed for a memory cell having a threshold voltage lower than this threshold Vth1, and curve A indicates that The threshold voltage distribution of the memory cell shown shifts to the threshold voltage distribution shown by the curve B. In this state, the threshold voltage Vth
For the memory cells near 1, the threshold voltage may be slightly smaller than the threshold voltage Vth1. However, in this case, when the word line potential is 0 V during normal data reading, the ON resistance is extremely high, and only a negligible source / drain current is generated, and the data “0” is erroneously read as the data “1”. Therefore, the erroneous reading of data by the overerased memory cell is prevented.

【0110】また上述のように消去動作モード時におい
て選択ワード線へ負電圧を印加する構成により、ソース
領域へは電源電圧Vccレベル程度の電圧を印加するだ
けでよく、ソース領域には高電圧Vppが印加されない
ため、この領域においてホットエレクトロンが発生する
ことはなく、トンネリング電流によるフローティングゲ
ートからの電子の放出が行なわれるだけでありホットホ
ールによるゲート絶縁膜へのダメージを防止することが
でき、フラッシュメモリの寿命を長くすることができ
る。
Further, as described above, in the configuration in which the negative voltage is applied to the selected word line in the erase operation mode, it suffices to apply a voltage of about the power supply voltage Vcc level to the source region and the high voltage Vpp to the source region. Since no electrons are applied in this region, hot electrons are not generated in this region, only electrons are emitted from the floating gate due to the tunneling current, and it is possible to prevent damage to the gate insulating film due to hot holes. The life of the memory can be extended.

【0111】また、このような負電圧は、後に詳細に説
明するように、選択ワード線のみへ印加されるだけであ
り、駆動負荷容量は小さいため、容量を用いたチャージ
ポンプ回路により容易に負電圧を発生することができ
る。またこの構成は、高電圧Vppをも同様に内部でチ
ャージポンプ動作により発生することが可能となり、こ
の場合においても高電圧Vppは選択ワード線のみへ印
加されるだけであるため容易に容量を用いたチャージポ
ンプ回路により発生することができる。これにより5V
程度の動作電源電圧Vccから高電圧Vppおよび負電
圧両者を小占有面積で容易に作成することができ、5V
単一電源のフラッシュメモリを得ることが可能となる。
As will be described later in detail, such a negative voltage is applied only to the selected word line, and the driving load capacitance is small. Therefore, the negative voltage can be easily made negative by the charge pump circuit using the capacitance. A voltage can be generated. Further, in this configuration, the high voltage Vpp can be similarly generated internally by the charge pump operation, and in this case also, since the high voltage Vpp is only applied to the selected word line, the capacity can be easily used. Can be generated by the existing charge pump circuit. 5V by this
It is possible to easily generate both the high voltage Vpp and the negative voltage from the operating power source voltage Vcc of about 5% in a small occupied area.
It is possible to obtain a flash memory with a single power supply.

【0112】また図1に示す構成において、ビット線電
圧変更回路42、ワード線電圧変更回路46および書込
パルス幅変更回路43はそれぞれ同時に駆動されてもよ
く、またこのうちの1つのみが選択的に駆動される構成
であってもよい。これらの回路を組合わせて動作させる
ことにより、消去後書込におけるしきい値電圧の変化量
の制御を精度よく行なうことができる。
In the structure shown in FIG. 1, bit line voltage changing circuit 42, word line voltage changing circuit 46 and write pulse width changing circuit 43 may be driven simultaneously, and only one of them may be selected. It may be configured to be driven mechanically. By operating these circuits in combination, it is possible to accurately control the amount of change in the threshold voltage in the post-erase writing.

【0113】図2に示すフロー図で表わされる一連の消
去動作サイクルはハードウェアを用いてチップ内部で実
現されてもよい。また、書込/消去制御回路25をマイ
クロプロセサにより構成し、この図2に示すフローチャ
ートを実行するようにプログラムしてもよい。この消去
動作サイクルは、チップイネーブル信号CEとライトイ
ネーブルWEがともに活性状態となったときに起動さ
れ、順次シーケンシャルに所望の動作が実行されるよう
な制御回路の構成により容易にハードウェアで実現する
ことができる。
The series of erase operation cycles shown in the flow chart of FIG. 2 may be implemented in the chip using hardware. Further, write / erase control circuit 25 may be configured by a microprocessor and programmed to execute the flowchart shown in FIG. This erase operation cycle is easily realized by hardware by the configuration of the control circuit that is activated when both the chip enable signal CE and the write enable WE are activated and the desired operation is executed sequentially and sequentially. be able to.

【0114】次に各回路の具体的構成および動作につい
て順次詳細に説明する。図5は、図1に示すワード線電
圧変更回路の具体的構成を示す図である。図5におい
て、ワード線電圧変更回路46は、消去後書込指示信号
PAEとベリファイ動作モードであることを示すベリフ
ァイ信号VRFYを受けるNOR回路57と、消去後書
込信号PAEおよびベリファイ信号VRFYに応答して
選択的に所望のワード線駆動電圧を発生する電圧発生部
460を含む。消去後書込信号PAEおよびベリファイ
信号VRFYは図1に示す書込/消去制御回路25から
与えられる。NOR回路57は、消去後書込信号PAE
およびベリファイ信号VRFYがともに“L”となった
ときのみ“H”の信号を発生する。
Next, the specific structure and operation of each circuit will be sequentially described in detail. FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration of the word line voltage changing circuit shown in FIG. In FIG. 5, word line voltage changing circuit 46 responds to NOR circuit 57 receiving post-erase write instruction signal PAE and verify signal VRFY indicating the verify operation mode, and post-erase write signal PAE and verify signal VRFY. And a voltage generator 460 that selectively generates a desired word line drive voltage. Post-erase write signal PAE and verify signal VRFY are applied from write / erase control circuit 25 shown in FIG. The NOR circuit 57 uses the post-erase write signal PAE.
And a signal of "H" is generated only when both the verify signal VRFY become "L".

【0115】電圧発生部460は、電圧Vpp/Vcc
を受けるノードND20と接地電位との間に直列に接続
される抵抗50、51および52とnチャネルMOSト
ランジスタ63を含む。抵抗50、51および52はそ
れぞれ抵抗値R11、R12およびR13を備える。ト
ランジスタ63はそのゲートにNOR回路57の出力を
インバータ回路58を介して受ける。
The voltage generator 460 generates the voltage Vpp / Vcc.
It includes resistors 50, 51 and 52 and an n channel MOS transistor 63 connected in series between node ND20 receiving the signal and ground potential. The resistors 50, 51 and 52 have resistance values R11, R12 and R13, respectively. The transistor 63 receives the output of the NOR circuit 57 at its gate via the inverter circuit 58.

【0116】電圧発生部460はさらに、消去後書込信
号PAEに応答して選択的に電圧Vpp/Vccを発生
するVppスイッチ55と、Vppスイッチ55の出力
に応答してノードND21上の電圧を信号線49aへ伝
達するnチャネルMOSトランジスタ53と、ベリファ
イ信号VRFYに応答してノードND22上の電圧を信
号線49a上へ伝達するnチャネルMOSトランジスタ
54を含む。
Voltage generation unit 460 further changes the voltage on node ND21 in response to the output of Vpp switch 55 and Vpp switch 55 that selectively generates voltage Vpp / Vcc in response to post-erase write signal PAE. It includes an n channel MOS transistor 53 transmitting to signal line 49a, and an n channel MOS transistor 54 transmitting a voltage on node ND22 to signal line 49a in response to verify signal VRFY.

【0117】Vppスイッチ55は5Vのレベルの
“H”の信号に従って高電圧Vppの電圧を選択的に通
過させる機能を備える。このVppスイッチ55の構成
は図25に示す構成と同様である。すなわち、Vppス
イッチ55は、消去後書込信号PAEが活性状態の
“H”のとき電圧Vpp/Vccを発生する。Vppス
イッチ55が発生する電圧Vpp/Vccは、ノードN
D20へ与えられる電圧Vpp/Vccと同じである。
The Vpp switch 55 has a function of selectively passing the high voltage Vpp in accordance with the signal of "H" of 5V level. The structure of this Vpp switch 55 is similar to that shown in FIG. That is, Vpp switch 55 generates voltage Vpp / Vcc when post-erasing write signal PAE is in the active state of "H". The voltage Vpp / Vcc generated by the Vpp switch 55 is
It is the same as the voltage Vpp / Vcc applied to D20.

【0118】ワード線電圧変更回路46はさらに、この
インバータ回路58の出力に応答して活性化され、信号
線49a上に与えられる電圧発生部460の出力電圧と
信号線49b上のワード線駆動信号電圧とを比較する比
較回路49と、NOR回路57の出力に応答して電圧V
pp/Vccを発生するVppスイッチ56と、比較回
路49の出力信号線49c上の信号に応答して電圧Vp
p/Vccを信号線46a上へ伝達するpチャネルMO
Sトランジスタ67と、NOR回路57の出力に応答し
て出力信号線49cを接地電位レベルにリセットnチャ
ネルMOSトランジスタ59を含む。
The word line voltage changing circuit 46 is further activated in response to the output of the inverter circuit 58, and the output voltage of the voltage generator 460 applied to the signal line 49a and the word line drive signal on the signal line 49b. In response to the output of the comparator circuit 49 for comparing the voltage with the NOR circuit 57, the voltage V
Vpp switch 56 for generating pp / Vcc and voltage Vp in response to a signal on output signal line 49c of comparison circuit 49.
p channel MO for transmitting p / Vcc onto the signal line 46a
It includes an S transistor 67 and an n channel MOS transistor 59 for resetting the output signal line 49c to the ground potential level in response to the output of the NOR circuit 57.

【0119】Vppスイッチ56はVppスイッチ55
と同様の構成を備え、電圧Vpp/Vccを発生して比
較回路49へ電圧Vpp/Vccを供給して作動状態に
設定する。信号線46a上の電圧はXデコーダ48へ与
えられる。
The Vpp switch 56 is the Vpp switch 55.
With the same configuration as the above, the voltage Vpp / Vcc is generated and the voltage Vpp / Vcc is supplied to the comparison circuit 49 to set the operating state. The voltage on the signal line 46 a is applied to the X decoder 48.

【0120】比較回路49は、図24に示す比較回路4
7と同様の構成を備えており、電圧供給源として機能す
る、Vppスイッチ56の出力信号をそのゲートに受け
るpチャネルMOSトランジスタ66と、トランジスタ
66から電圧を供給されてカレントミラー回路を構成す
るpチャネルMOSトランジスタ64および65と、信
号線49a上の信号をそのゲートに受けるnチャネルM
OSトランジスタ62と、信号線49b上の信号をその
ゲートに受けるnチャネルMOSトランジスタ61と、
インバータ回路58の出力をそのゲートに受け、トラン
ジスタ61および62に対する電流経路を与えるnチャ
ネルMOSトランジスタ60を含む。この比較回路49
の動作は図24に示す比較回路47と同様であり、活性
状態となったときには信号線49a上の信号電位と信号
線49b、すなわち信号線46a上の信号電位とを等し
くする機能を備える。次にこのワード線電圧変更回路4
6の動作について説明する。
The comparison circuit 49 is the comparison circuit 4 shown in FIG.
7, a p-channel MOS transistor 66 that functions as a voltage supply source and receives the output signal of the Vpp switch 56 at its gate, and a p-channel MOS transistor 66 that is supplied with a voltage from the transistor 66 to form a current mirror circuit. Channel MOS transistors 64 and 65, and an n channel M receiving the signal on signal line 49a at its gate
An OS transistor 62, an n-channel MOS transistor 61 whose gate receives a signal on the signal line 49b,
Included is an n channel MOS transistor 60 which receives the output of inverter circuit 58 at its gate and provides a current path for transistors 61 and 62. This comparison circuit 49
24 is similar to that of the comparison circuit 47 shown in FIG. 24, and has a function of making the signal potential on the signal line 49a equal to the signal potential on the signal line 49b, that is, the signal line 46a when activated. Next, this word line voltage changing circuit 4
The operation of No. 6 will be described.

【0121】(i) ベリファイ動作時 ワード線選択後、この選択されたワード線に接続される
メモリセルに対し消去電圧パルスが印加される。この消
去電圧パルス印加後、選択されたワード線に接続される
メモリセルに対しそのしきい値電圧が所定のベリファイ
電圧VT以下であるか否かの判別が実行される。このベ
リファイ動作時においてはベリファイ信号VRFYが
“H”となり、消去後書込信号PAEは“L”である。
(I) During Verify Operation After selecting a word line, an erase voltage pulse is applied to the memory cell connected to the selected word line. After this erase voltage pulse is applied, it is determined whether or not the threshold voltage of the memory cell connected to the selected word line is equal to or lower than a predetermined verify voltage VT. During this verify operation, the verify signal VRFY becomes "H", and the post-erase write signal PAE is "L".

【0122】この状態においては、Vppスイッチ55
の出力は“L”であり(図25参照)、トランジスタ5
3はオフ状態となる。一方、トランジスタ54はベリフ
ァイ信号VRFYに応答してオン状態となる。これによ
り、ノードND22が信号線49aに接続される。NO
R回路57は、ベリファイ信号VRFYが“H”である
ため“L”の信号を出力し、応じてインバータ回路58
は“H”の信号を出力する。これにより、トランジスタ
59がオフ状態、トランジスタ60および63がオン状
態となる。またVppスイッチ56は、NOR回路57
からの“L”の信号に応答して“L”の信号を出力す
る。
In this state, the Vpp switch 55
Output is "L" (see FIG. 25), and the transistor 5
3 is turned off. On the other hand, the transistor 54 is turned on in response to the verify signal VRFY. As a result, the node ND22 is connected to the signal line 49a. NO
The R circuit 57 outputs a signal of "L" because the verify signal VRFY is "H", and accordingly, the inverter circuit 58.
Outputs a signal of "H". As a result, the transistor 59 is turned off and the transistors 60 and 63 are turned on. Further, the Vpp switch 56 includes a NOR circuit 57.
The signal of "L" is output in response to the signal of "L".

【0123】この結果、比較回路49が活性化され、信
号線49a上の信号電位と信号線49b上の信号電位と
を比較する。信号線49a上にはノードND22上の信
号電位が伝達される。今、トランジスタ63がオン状態
であるため、ノードND22には、ノードND20へ与
えられた電圧Vpp/Vccを比R13:(R11+R
12)で抵抗分割した電圧が現われる。したがって、比
較回路49の機能(図24参照)により、信号線49b
すなわち信号線46aにはこの電圧Vpp/Vccを抵
抗値(R11+R12)と抵抗値R13とで分割した電
圧がベリファイ電圧VTとして発生し、Xデコーダへ伝
達される。
As a result, the comparison circuit 49 is activated and compares the signal potential on the signal line 49a with the signal potential on the signal line 49b. The signal potential on node ND22 is transmitted onto signal line 49a. Since the transistor 63 is on, the voltage Vpp / Vcc applied to the node ND20 is applied to the node ND22 by the ratio R13: (R11 + R).
The voltage divided by resistance appears in 12). Therefore, the signal line 49b is changed by the function of the comparison circuit 49 (see FIG. 24).
That is, a voltage obtained by dividing the voltage Vpp / Vcc by the resistance value (R11 + R12) and the resistance value R13 is generated as the verify voltage VT on the signal line 46a and is transmitted to the X decoder.

【0124】(ii) 消去後書込動作時 ベリファイ動作によりしきい値電圧がベリファイ電圧V
Tより低いと判断されたメモリセルに対し消去後書込が
実行される。このとき消去書込信号PAEが“H”とな
る。ベリファイ信号VRFYは“L”である。この状態
においては、Vppスイッチ55の出力は電圧Vpp/
Vccとなり、トランジスタ53がオン状態となり、一
方、トランジスタ54はオフ状態となる。この消去後書
込信号PAEの“H”状態により、トランジスタ60お
よび63がオン状態、トランジスタ54がオフ状態とな
る。また、トランジスタ66はVppスイッチ56によ
りオン状態となる。
(Ii) At the time of write operation after erasure The threshold voltage becomes the verify voltage V by the verify operation.
Writing after erasure is performed on the memory cell determined to be lower than T. At this time, the erase write signal PAE becomes "H". The verify signal VRFY is "L". In this state, the output of the Vpp switch 55 is the voltage Vpp /
The voltage becomes Vcc and the transistor 53 is turned on, while the transistor 54 is turned off. Due to the "H" state of the post-erasing write signal PAE, the transistors 60 and 63 are turned on and the transistor 54 is turned off. Further, the transistor 66 is turned on by the Vpp switch 56.

【0125】したがって消去後書込動作時においては、
信号線49a上にはノードND21に発生した電圧が伝
達される。このノードND21に現われる電圧としては
電圧Vpp/Vccを抵抗値R11と抵抗値(R12+
R13)で抵抗分割した電圧が発生される。この消去後
書込時に現われる消去後書込電圧Vewはベリファイ電
圧VTよりも高い。この信号線49a上の消去後書込電
圧Vewに従って、比較回路49は信号線49bおよび
46aへこの消去後書込電圧Vewを発生させる。これ
により、Xデコーダから選択ワード線へ高電圧Vppよ
り低い消去後書込電圧Vewが与えられる。
Therefore, in the write operation after erasure,
The voltage generated at node ND21 is transmitted onto signal line 49a. As the voltage appearing at the node ND21, the voltage Vpp / Vcc is the resistance value R11 and the resistance value (R12 +
A resistance-divided voltage is generated in R13). The post-erase write voltage Vew that appears during the post-erase write is higher than the verify voltage VT. According to post-erase write voltage Vew on signal line 49a, comparison circuit 49 generates post-erase write voltage Vew on signal lines 49b and 46a. As a result, the post-erase write voltage Vew lower than the high voltage Vpp is applied from the X decoder to the selected word line.

【0126】(iii) 通常書込時および通常読出時 消去動作モード完了後メモリセルへデータ“0”を書込
む場合およびメモリセルデータを読出す場合には、消去
後書込信号PAEおよびベリファイ信号VRFYはとも
に“L”となる。この状態においてはトランジスタ53
および54はともにオフ状態となる。またNOR回路5
7はその両入力が“L”であるため“H”の信号を発生
する。これにより、トランジスタ59がオン状態、トラ
ンジスタ60および63がインバータ回路58からの
“L”の信号によりオフ状態となる。トランジスタ66
はそのゲートにVppスイッチ56を介して電圧Vpp
/Vccを受けるためオフ状態となる。この状態におい
ては、信号線49cの電位は接地電位レベルの“L”と
なり、トランジスタ67は電圧Vpp/Vccを信号線
46上へ伝達する。通常の読出モード時においては電圧
VccがXデコーダへ伝達され、通常書込時においては
電圧VppがXデコーダへ伝達される。
(Iii) At the time of normal writing and normal reading In the case of writing data "0" to the memory cell after completion of the erase operation mode and when reading the memory cell data, the post-erase write signal PAE and the verify signal. Both VRFY are "L". In this state, the transistor 53
Both and 54 are turned off. Also, NOR circuit 5
7 outputs a signal of "H" because both inputs are "L". As a result, the transistor 59 is turned on, and the transistors 60 and 63 are turned off by the "L" signal from the inverter circuit 58. Transistor 66
Has its gate connected to the voltage Vpp via Vpp switch 56.
Since it receives / Vcc, it is turned off. In this state, the potential of signal line 49c attains to the ground potential level "L", and transistor 67 transmits voltage Vpp / Vcc onto signal line 46. Voltage Vcc is transmitted to the X decoder in the normal read mode, and voltage Vpp is transmitted to the X decoder in the normal write mode.

【0127】上述のように、消去後書込信号PAEおよ
びベリファイ信号VRFYに従って、電圧Vpp/Vc
c、消去後書込電圧Vew、およびベリファイ電圧VT
を選択的に発生することができる。ここで、消去後書込
電圧Vewは通常書込時の電圧よりも低く、またベリフ
ァイ電圧VTは通常読出時の電圧Vccおよび消去後書
込電圧Vewよりも低い。
As described above, according to post-erasing write signal PAE and verify signal VRFY, voltage Vpp / Vc is applied.
c, write voltage Vew after erase, and verify voltage VT
Can be selectively generated. Here, post-erase write voltage Vew is lower than the voltage during normal writing, and verify voltage VT is lower than voltage Vcc during normal reading and post-erase write voltage Vew.

【0128】なお、データ書込を行なった後、この書込
データが正しいか否かを判別する書込ベリファイサイク
ルが実行される。このときにワード線へ印加される書込
ベリファイ電圧レベルが上述のベリファイ電圧VTと異
なる場合には、電圧発生回路460からさらにもう1つ
別の書込ベリファイ電圧が発生される構成を用いればよ
い。この構成は抵抗分割回路において抵抗の数を1つ増
やすことにより容易に実現することができる。またこれ
に代えて、書込ベリファイ時においては、通常読出時に
与えられる動作電源電圧Vccを容量を用いて昇圧して
発生する構成が用いられてもよい。
After data writing, a write verify cycle is executed to determine whether this write data is correct. If the write verify voltage level applied to the word line at this time is different from the above-mentioned verify voltage VT, the voltage generating circuit 460 may generate another write verify voltage. .. This configuration can be easily realized by increasing the number of resistors by 1 in the resistance division circuit. Alternatively, at the time of write verify, a configuration may be used in which operating power supply voltage Vcc applied at the time of normal read is boosted and generated using a capacitor.

【0129】またこのベリファイ電圧VTは、接地電位
以上でありかつ消去後書込が行なわれた後のメモリセル
のしきい値電圧が書込状態を示すしきい値電圧よりも低
い値となるような値であればよい。
The verify voltage VT is higher than the ground potential and the threshold voltage of the memory cell after programming after erasure is lower than the threshold voltage indicating the programmed state. Any value will do.

【0130】上述の構成により、消去後書込動作時にお
いてワード線へ伝達される電圧レベルを低くすることが
でき、メモリセルのしきい値電圧変化量を小さくするこ
とができ、メモリセルのしきい値電圧の分布範囲を狭く
することができる。
With the structure described above, the voltage level transmitted to the word line in the write operation after erasing can be lowered, the threshold voltage change amount of the memory cell can be reduced, and the memory cell drain can be reduced. The distribution range of the threshold voltage can be narrowed.

【0131】図6は、図1に示すビット線電圧変更回路
およびYデコーダの具体的構成の一例を示す図である。
図6において、ビット線電圧変更回路(BL電圧変更回
路)42は、電圧Vpp/Vccを受けるノードND3
0と接地電位との間に直列に接続される抵抗70、およ
び71とnチャネルMOSトランジスタ72を含む。抵
抗70および71はそれぞれ抵抗値R21およびR22
を有する。トランジスタ72はそのゲートに消去後書込
信号PAEを受ける。抵抗70と抵抗71の接続ノード
であるノードND31は信号線68aに接続される。消
去後書込信号PAEが“H”となったとき、ノードND
31には、電圧Vpp/Vccを抵抗値R21およびR
22で抵抗分割した電圧が現われる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a specific configuration of the bit line voltage changing circuit and the Y decoder shown in FIG.
In FIG. 6, a bit line voltage changing circuit (BL voltage changing circuit) 42 has a node ND3 receiving the voltage Vpp / Vcc.
It includes resistors 70 and 71 and an n-channel MOS transistor 72 connected in series between 0 and the ground potential. The resistors 70 and 71 have resistance values R21 and R22, respectively.
Have. Transistor 72 receives erased write signal PAE at its gate. A node ND31 which is a connection node of the resistors 70 and 71 is connected to the signal line 68a. When the write signal PAE after erasure becomes "H", the node ND
31, the voltage Vpp / Vcc is set to the resistance values R21 and R21.
The voltage divided by 22 appears.

【0132】ビット線電圧変更回路42はさらに消去後
書込信号PAEを受けるインバータ回路80と、インバ
ータ回路80の出力に応答して起動されて電圧Vpp/
Vccを発生するVppスイッチ81と、消去後書込信
号PAEとVppスイッチ81の出力とに応答して活性
化され、信号線68aと信号線68b上の信号電位を比
較する比較回路68と、比較回路68の出力信号を伝達
する信号線68c上の信号に応答して電圧Vpp/Vc
cを選択的に通過させるpチャネルMOSトランジスタ
69と、インバータ回路80の出力に応答して信号線6
8cを接地電位にリセットするnチャネルMOSトラン
ジスタ76を含む。トランジスタ69の出力電圧は信号
線42aを介してYデコーダ9へ伝達される。
Bit line voltage changing circuit 42 is further activated in response to the output of inverter circuit 80 and inverter circuit 80 receiving post-erase write signal PAE, and voltage Vpp /
A comparison is made between a Vpp switch 81 that generates Vcc and a comparison circuit 68 that is activated in response to the post-erasing write signal PAE and the output of the Vpp switch 81 and that compares the signal potentials on the signal line 68a and the signal line 68b. In response to the signal on the signal line 68c transmitting the output signal of the circuit 68, the voltage Vpp / Vc
In response to the output of the p-channel MOS transistor 69 for selectively passing c and the inverter circuit 80, the signal line 6
It includes an n channel MOS transistor 76 for resetting 8c to the ground potential. The output voltage of the transistor 69 is transmitted to the Y decoder 9 via the signal line 42a.

【0133】比較回路68は、図24に示す比較回路4
7および図5に示す比較回路49と同様の構成を備え
る。すなわち、比較回路68はVppスイッチ81の出
力をそのゲートに受けるpチャネルMOSトランジスタ
77と、トランジスタ77を介して与えられる電圧を電
源電圧として動作するカレントミラー型回路を構成する
pチャネルMOSトランジスタ78および79と、信号
線68aおよび信号線68b上の信号を比較するための
差動増幅手段を構成するnチャネルMOSトランジスタ
73および74と、消去後書込信号PAEに応答してオ
ン状態となり、トランジスタ73および74の電流経路
を与えるnチャネルMOSトランジスタ75を含む。
The comparison circuit 68 is the comparison circuit 4 shown in FIG.
7 and a configuration similar to that of the comparison circuit 49 shown in FIG. That is, the comparison circuit 68 receives a p-channel MOS transistor 77 whose gate receives the output of the Vpp switch 81, and a p-channel MOS transistor 78 forming a current mirror type circuit which operates using a voltage supplied through the transistor 77 as a power supply voltage. 79, n channel MOS transistors 73 and 74 forming a differential amplifying means for comparing signals on the signal line 68a and the signal line 68b, and turned on in response to the post-erase write signal PAE, so that the transistor 73 is turned on. And n channel MOS transistor 75 providing a current path of 74.

【0134】比較回路68は、消去後書込信号PAEが
“H”のとき活性状態となり、信号線68a上の信号電
位と信号線68b上の信号電位とを差動的に増幅して差
動増幅結果を信号線68c上へ伝達する。トランジスタ
69はこの信号線68c上の信号電位に従ってその抵抗
値が異なる。トランジスタ69の出力電圧は信号線68
bへ伝達される。したがって、この比較回路68は、動
作時においては信号線68a上の信号電位と信号線68
b上の信号電位と同じ電位に設定する機能を備える。
The comparison circuit 68 becomes active when the post-erasing write signal PAE is "H", and differentially amplifies the signal potential on the signal line 68a and the signal potential on the signal line 68b to obtain a differential signal. The amplification result is transmitted to the signal line 68c. The resistance value of the transistor 69 varies according to the signal potential on the signal line 68c. The output voltage of the transistor 69 is the signal line 68.
is transmitted to b. Therefore, the comparator circuit 68, in operation, has a signal potential on the signal line 68a and the signal line 68a.
It has the function of setting the same potential as the signal potential on b.

【0135】消去後書込信号PAEが“L”のときには
比較回路68は不動作状態(トランジスタ77および7
5はともにオフ状態)となり、信号線68cはトランジ
スタ76により接地電位レベルに設定される。これによ
りトランジスタ69は与えられた電圧Vpp/Vccを
信号線42a上へ伝達する。
When write signal PAE after erasure is "L", comparison circuit 68 is in an inactive state (transistors 77 and 7).
5 are both turned off), and the signal line 68c is set to the ground potential level by the transistor 76. Accordingly, transistor 69 transmits the applied voltage Vpp / Vcc onto signal line 42a.

【0136】Yデコーダ9はYゲートトランジスタそれ
ぞれに対応して設けられる単位デコーダを含む。この単
位デコーダは、予め定められた組合わせのアドレス信号
を受けるNAND型デコード回路86と、電源電圧Vc
cをそのゲートに受け、デコード回路86の出力を通過
させる、保護抵抗として機能するnチャネルMOSトラ
ンジスタ84と、トランジスタ84を介して伝達される
電圧を受けるように信号線42aと接地電位との間に相
補接続されたpチャネルMOSトランジスタ82および
nチャネルMOSトランジスタ85と、ノードND36
上の信号電位に応答して選択的に信号線42a上の信号
電位をノードND35へ伝達するpチャネルMOSトラ
ンジスタ83を含む。このトランジスタ83はノードN
D36の電位を安定化させるために設けられる。トラン
ジスタ84はノードND35の信号電位が高電圧Vpp
となったときにNAND型デコード回路86の出力トラ
ンジスタが破壊されるのを防止する機能を備える。
Y decoder 9 includes a unit decoder provided corresponding to each Y gate transistor. This unit decoder includes a NAND type decode circuit 86 which receives a predetermined combination of address signals and a power supply voltage Vc.
n between the signal line 42a and the ground potential so as to receive the voltage transmitted through the transistor 84 and an n-channel MOS transistor 84 that functions as a protection resistor and receives the output of the decode circuit 86 at its gate. P-channel MOS transistor 82 and n-channel MOS transistor 85, which are complementarily connected to each other, and node ND36.
Included is a p-channel MOS transistor 83 that selectively transmits the signal potential on signal line 42a to node ND35 in response to the signal potential above. This transistor 83 is a node N
It is provided to stabilize the potential of D36. In the transistor 84, the signal potential of the node ND35 is high voltage Vpp.
In this case, the output transistor of the NAND type decode circuit 86 is prevented from being destroyed.

【0137】NAND型デコード回路86は与えられた
所定の組合わせのアドレス信号がすべて“H”のとき
“L”の信号を出力する。ノードND35の“L”に応
答して、トランジスタ85がオフ状態、トランジスタ8
2がオン状態となる。これによりノードND36へは信
号線42a上の信号電位が伝達される。ノードND36
への信号電位に応答してトランジスタ83がオフ状態と
なり、ノードND35の電位はNAND型デコード回路
86により“L”に保持される。
The NAND type decoding circuit 86 outputs a signal of "L" when all the address signals of the given combination are "H". In response to "L" of the node ND35, the transistor 85 is turned off and the transistor 8
2 is turned on. As a result, the signal potential on the signal line 42a is transmitted to the node ND36. Node ND36
The transistor 83 is turned off in response to the signal potential to the node ND35, and the potential of the node ND35 is held at "L" by the NAND type decoding circuit 86.

【0138】デコード回路86が非選択状態のとき(与
えられたアドレス信号の少なくとも1ビットが“L”の
とき)、デコード回路86の出力は“H”となり、トラ
ンジスタ85がオン状態、トランジスタ82がオフ状態
となる。これによりノードND36の電位レベルは
“L”となる。ノードND36の電位レベルはトランジ
スタ83のゲートへ伝達される。トランジスタ83がオ
ン状態となり、ノードND35の電位レベルは信号線4
2a上の電位レベルとなり、トランジスタ82は確実に
オフ状態に設定される。ノードND36から列選択信号
Yが発生され、対応のYゲートトランジスタのゲートへ
伝達される。次にこのビット線電圧変更回路42および
Yデコーダ9によるビット線電圧変更の動作について説
明する。
When the decode circuit 86 is in the non-selected state (when at least one bit of the applied address signal is "L"), the output of the decode circuit 86 is "H", the transistor 85 is in the ON state, and the transistor 82 is in the ON state. It is turned off. As a result, the potential level of the node ND36 becomes "L". The potential level of node ND36 is transmitted to the gate of transistor 83. The transistor 83 is turned on, and the potential level of the node ND35 changes to the signal line 4
The potential level on 2a is reached, and the transistor 82 is surely set to the off state. A column selection signal Y is generated from node ND36 and transmitted to the gate of the corresponding Y gate transistor. Next, the operation of changing the bit line voltage by the bit line voltage changing circuit 42 and the Y decoder 9 will be described.

【0139】(i) 消去後書込動作時 消去後書込動作時においては消去後書込信号PAEが
“H”となる。この状態においては比較回路68が活性
化され、信号線68a上に与えられた電圧Vpp/Vc
cを抵抗値R21およびR22で抵抗分割した電圧が信
号線42a上へ伝達される。
(I) At the time of write operation after erasure At the time of write operation after erase, write signal PAE after erase becomes "H". In this state, comparison circuit 68 is activated and voltage Vpp / Vc applied to signal line 68a is applied.
A voltage obtained by resistance-dividing c by resistance values R21 and R22 is transmitted to the signal line 42a.

【0140】選択デコード回路86からは“L”の信号
が出力される。これにより、ノードND36へはトラン
ジスタ82を介してこの電圧Vpp/Vccを抵抗値R
21およびR22で抵抗分割した電圧が伝達される。こ
のときの電圧は、通常書込時にノードND36へ現われ
る電圧Vpp/Vcc(通常書込時においては書込高電
圧を伝達するためVppが通常現われる)よりも低い電
圧レベルである。これにより、Yゲートトランジスタの
ゲート電圧は通常書込時よりも低くなり、書込回路20
から書込高電圧が発生されても、Yゲートトランジスタ
を介して対応のビット線へ伝達される信号電位は低くな
る。このときビット線へ伝達される電圧レベルはそのゲ
ートへ与えられる電圧レベルとYゲートトランジスタの
しきい値電圧とにより決定される。したがって、抵抗7
0および71の抵抗値R21およびR22によりビット
線電圧レベルは適切なレベルに調節することができる。
The selective decoding circuit 86 outputs an "L" signal. As a result, the voltage Vpp / Vcc is applied to the node ND36 via the transistor 82 as the resistance value R.
The voltage divided by the resistors 21 and R22 is transmitted. The voltage at this time is a voltage level lower than voltage Vpp / Vcc appearing at node ND36 during normal writing (Vpp normally appears because a write high voltage is transmitted during normal writing). As a result, the gate voltage of the Y gate transistor becomes lower than that during normal writing, and the write circuit 20
Even if a write high voltage is generated from, the signal potential transmitted to the corresponding bit line via the Y gate transistor becomes low. At this time, the voltage level transmitted to the bit line is determined by the voltage level applied to its gate and the threshold voltage of the Y gate transistor. Therefore, the resistance 7
The bit line voltage level can be adjusted to an appropriate level by the resistance values R21 and R22 of 0 and 71.

【0141】(ii) 通常読出モード時、通常書込時お
よびベリファイモード時 この状態においては消去後書込信号PAEは“L”にあ
る。したがって信号線42aへは電圧Vpp/Vccが
その動作モードに従って伝達される。この信号線42a
上の信号電位は選択デコード回路の出力ノードND36
へ伝達される。したがって、列選択信号Yの電圧レベル
は電圧Vpp/Vccレベルとなる。
(Ii) In normal read mode, normal write and verify mode In this state, post-erasure write signal PAE is at "L". Therefore, voltage Vpp / Vcc is transmitted to signal line 42a according to its operation mode. This signal line 42a
The upper signal potential is the output node ND36 of the selective decoding circuit.
Transmitted to. Therefore, the voltage level of the column selection signal Y becomes the voltage Vpp / Vcc level.

【0142】なお、電圧Vpp/Vccは通常読出時、
通常書込時および消去後書込時において高電圧Vppが
発生され、消去ベリファイ動作時および通常読出時には
電圧Vccが発生される構成であってもよい。このとき
書込ベリファイ時(データ書込後書込データが正常か否
かを判別するサイクル)においてワード線へVccより
高い電圧が印加される場合には、書込ベリファイモード
時においては高電圧Vppが発生される構成が用いられ
てもよい。
It should be noted that the voltage Vpp / Vcc is
High voltage Vpp may be generated during normal writing and after erasing, and voltage Vcc may be generated during erase verify operation and normal reading. At this time, if a voltage higher than Vcc is applied to the word line at the time of write verify (a cycle for determining whether or not the write data is normal after the data write), the high voltage Vpp in the write verify mode. May be used.

【0143】図7は、図1に示す書込パルス幅変更回路
43の具体的構成を示す図である。図7において、書込
パルス幅変更回路43は、所定の周期の発振信号を出力
する発振回路87と、発振回路87からの発振信号を分
周比#1で分周して出力する分周回路88と、分周回路
88の出力信号を分周比#2で分周する分周回路89
と、分周回路89の出力信号を分周比#3で分周する分
周回路90と、分周回路90の出力を分周比#4で分周
する分周回路91と、消去後書込信号PAEに応答して
分周回路88の出力信号と分周回路91の出力信号の一
方を選択的に通過させる選択回路900を含む。選択回
路900から書込パルス信号PGMが発生され、書込回
路20へ与えられる。書込回路20はこの書込パルス信
号PGMに応答してデータ“0”を書込むときこの書込
パルス信号PGMの規定する時間内、書込高電圧を発生
する。
FIG. 7 shows a specific structure of write pulse width changing circuit 43 shown in FIG. In FIG. 7, a write pulse width changing circuit 43 includes an oscillating circuit 87 that outputs an oscillating signal of a predetermined cycle, and a frequency dividing circuit that divides the oscillating signal from the oscillating circuit 87 by a frequency dividing ratio # 1 and outputs the divided signal. 88 and a frequency dividing circuit 89 for frequency-dividing the output signal of the frequency dividing circuit 88 by a frequency dividing ratio # 2.
A frequency dividing circuit 90 which divides the output signal of the frequency dividing circuit 89 by the frequency dividing ratio # 3; a frequency dividing circuit 91 which divides the output of the frequency dividing circuit 90 by the frequency dividing ratio # 4; It includes a selection circuit 900 which selectively passes one of the output signal of frequency dividing circuit 88 and the output signal of frequency dividing circuit 91 in response to an input signal PAE. A write pulse signal PGM is generated from selection circuit 900 and applied to write circuit 20. When writing data "0" in response to write pulse signal PGM, write circuit 20 generates a write high voltage within the time defined by write pulse signal PGM.

【0144】選択回路900は、一方のCMOSトラン
スミッションゲートを構成するnチャネルMOSトラン
ジスタ92およびpチャネルMOSトランジスタ94
と、他方のCMOSトランスミッションゲートを構成す
るnチャネルMOSトランジスタ93およびpチャネル
MOSトランジスタ95を含む。トランジスタ92およ
び95のゲートへは消去後書込信号PAEが与えられ
る。トランジスタ94および93のゲートへは消去後書
込信号PAEがインバータ回路96を介して与えられ
る。
Select circuit 900 includes n-channel MOS transistor 92 and p-channel MOS transistor 94 which form one CMOS transmission gate.
And an n-channel MOS transistor 93 and a p-channel MOS transistor 95 forming the other CMOS transmission gate. After erasing, write signal PAE is applied to the gates of transistors 92 and 95. Post-erasing write signal PAE is applied to the gates of transistors 94 and 93 through inverter circuit 96.

【0145】発振回路87および分周回路88〜91へ
はリセット信号RSが与えられる。分周回路88〜91
からは順次周期が長くなったパルス信号が発生される。
すなわち、分周回路88の出力するパルス信号の周期は
分周回路91の出力パルス信号の周期よりも短く、した
がって分周回路88の出力パルスの幅は分周回路91の
出力パルスの幅よりも短くなる。次に動作について説明
する。
Reset signal RS is applied to oscillation circuit 87 and frequency dividing circuits 88 to 91. Frequency divider circuits 88-91
, A pulse signal whose cycle becomes longer is generated.
That is, the cycle of the pulse signal output from the frequency dividing circuit 88 is shorter than the cycle of the output pulse signal of the frequency dividing circuit 91, and therefore the width of the output pulse of the frequency dividing circuit 88 is smaller than the width of the output pulse of the frequency dividing circuit 91. It gets shorter. Next, the operation will be described.

【0146】リセット信号RSが活性状態の場合には、
発振回路87は発振動作を行なわず、また分周回路88
〜91もリセット状態を維持しており、この状態ではパ
ルス信号は出力されない。
When the reset signal RS is active,
The oscillator circuit 87 does not oscillate, and the frequency divider circuit 88
Up to 91 also maintain the reset state, and no pulse signal is output in this state.

【0147】書込時においてはリセット信号RSが不活
性状態となり、発振回路87および分周回路88〜91
が動作し、所定のパルス幅の信号を出力する。
At the time of writing, the reset signal RS becomes inactive, and the oscillation circuit 87 and the frequency dividing circuits 88 to 91.
Operates and outputs a signal having a predetermined pulse width.

【0148】通常の書込動作時においては消去後書込信
号PAEは“L”であり、トランジスタ93および95
がオン状態、トランジスタ92および94がオフ状態と
なる。したがって選択回路900は分周回路91からの
出力パルス信号を選択して書込パルス信号PGMとして
書込回路20へ与える。
In a normal write operation, post-erase write signal PAE is at "L" and transistors 93 and 95 are provided.
Is turned on and the transistors 92 and 94 are turned off. Therefore, selection circuit 900 selects the output pulse signal from frequency dividing circuit 91 and applies it to write circuit 20 as write pulse signal PGM.

【0149】消去後書込動作時においては、消去後書込
信号PAEが“H”となり、トランジスタ92および9
4がオン状態、トランジスタ93および95がオフ状態
となる。この状態では、選択回路900は分周回路88
の出力パルス信号を選択して書込パルス信号PGMとし
て書込回路20へ与える。分周回路88の出力パルス信
号の幅は分周回路91の出力信号のパルス幅よりも短
い。これにより消去後書込時においては、短い時間のみ
書込が行なわれることになり、メモリセルのしきい値電
圧の変化量を通常書込時よりも小さくすることができ
る。
In the write operation after erasure, write signal PAE after erasure attains "H" and transistors 92 and 9 are provided.
4 is on, and transistors 93 and 95 are off. In this state, the selection circuit 900 has the frequency dividing circuit 88.
The output pulse signal of is selected and applied to the write circuit 20 as the write pulse signal PGM. The width of the output pulse signal of the frequency dividing circuit 88 is shorter than the pulse width of the output signal of the frequency dividing circuit 91. As a result, at the time of writing after erasing, writing is performed only for a short time, and the amount of change in the threshold voltage of the memory cell can be made smaller than that at the time of normal writing.

【0150】なお、この書込パルス幅変更回路43は発
振回路47の出力を分周回路を用いて分周して出力して
いる。この分周回路に代えて、発振回路87からのパル
ス信号の立下がりのみを遅延させる立下がり遅延回路を
用いても書込パルス幅を変更する構成が得られる。
The write pulse width changing circuit 43 divides the output of the oscillating circuit 47 using a frequency dividing circuit and outputs it. A configuration in which the write pulse width is changed can be obtained by using a fall delay circuit that delays only the fall of the pulse signal from the oscillation circuit 87 instead of this frequency divider circuit.

【0151】消去電圧パルス印加時においては選択ワー
ド線の電位は負電圧に設定され、ソース線へは約5V程
度の電圧が印加される。これによりソース領域への印加
電界を低減し、ゲート絶縁膜の損傷(ホットホールによ
る)を防止する。以下この消去電圧パルス印加時におい
て選択ワード線に負電圧を印加するための構成について
説明する。
When the erase voltage pulse is applied, the potential of the selected word line is set to a negative voltage, and a voltage of about 5 V is applied to the source line. This reduces the electric field applied to the source region and prevents damage to the gate insulating film (due to hot holes). The configuration for applying a negative voltage to the selected word line when the erase voltage pulse is applied will be described below.

【0152】図8は図1に示す負電圧発生回路45の具
体的構成を示す図である。図8において、負電圧発生回
路45は、所定の周期を有する2相のパルス状クロック
信号φ,/φを発生する発振器450と、発振器450
からの2相のクロック信号φ,/φに応答してチャージ
ポンプ動作を行なって負電圧を発生するチャージポンプ
回路454と、書込/消去制御回路25からの負電圧発
生指示信号ENVに応答して発振器450を活性化する
制御回路452を含む。この制御回路452はまたチャ
ージポンプ回路454から出力される負電圧を監視し、
この出力される負電圧が所定のレベル以下となったとき
に発振器450の動作を停止させ、所定レベル(約−1
0V)の安定な負電圧を出力するための負電圧モニタ機
能を備える。このような負電圧が所定の電位レベルに達
したか否かを検出するレベル検出回路の構成はこの分野
においてよく知られている。
FIG. 8 shows a specific structure of negative voltage generating circuit 45 shown in FIG. In FIG. 8, a negative voltage generating circuit 45 includes an oscillator 450 for generating two-phase pulse-shaped clock signals φ and / φ having a predetermined cycle, and an oscillator 450.
In response to a two-phase clock signal φ, / φ from which the charge pump operation is performed to generate a negative voltage, and the write / erase control circuit 25 receives a negative voltage generation instruction signal ENV. And a control circuit 452 for activating the oscillator 450. The control circuit 452 also monitors the negative voltage output from the charge pump circuit 454,
When the output negative voltage becomes equal to or lower than a predetermined level, the operation of the oscillator 450 is stopped and a predetermined level (about -1
It has a negative voltage monitor function for outputting a stable negative voltage of 0V). The structure of a level detection circuit for detecting whether or not such a negative voltage has reached a predetermined potential level is well known in the art.

【0153】チャージポンプ回路454は、接地電位と
出力ノードOGとの間に直列に接続される、各々がダイ
オード接続されたpチャネルMOSトランジスタT0〜
Tnと、接続ノードG1〜Gnの電位をチャージポンプ
動作により低下させるための容量C1〜Cnを含む。ト
ランジスタT0〜Tnは出力ノードOGと接地電位との
間に順方向に接続されたダイオードと等価である。容量
C1、C3…C(2i+1)へは発振器450からのク
ロック信号φが与えられる。容量C2、…C(2i)…
Cnへは発振器450から相補クロック信号/φが与え
られる。次に動作について説明する。
Charge pump circuit 454 is connected in series between the ground potential and output node OG, and each is a diode-connected p channel MOS transistor T0.
It includes Tn and capacitors C1 to Cn for lowering the potentials of the connection nodes G1 to Gn by a charge pump operation. The transistors T0 to Tn are equivalent to diodes connected in the forward direction between the output node OG and the ground potential. The clock signal φ from the oscillator 450 is applied to the capacitors C1, C3 ... C (2i + 1). Capacity C2, ... C (2i) ...
A complementary clock signal / φ is applied to Cn from an oscillator 450. Next, the operation will be described.

【0154】消去動作モードにおいて負電圧発生指示信
号ENVが発生されると制御回路452が起動され、発
振器450は2相のクロック信号φおよび/φを発生す
る。
When negative voltage generation instruction signal ENV is generated in the erase operation mode, control circuit 452 is activated and oscillator 450 generates two-phase clock signals φ and / φ.

【0155】クロック信号φが“H”となると、ノード
G1、G3、…Gn−1の電位が容量C1、C3、…C
n−1の容量結合により上昇する。これにより、トラン
ジスタT0、T2、…Tn−2がオン状態となり、各ノ
ードG2〜Gn−1の電位もそれぞれ前段のノードの電
位に対応したレベルとなる。
When the clock signal φ becomes "H", the potentials of the nodes G1, G3, ... Gn-1 change to the capacitances C1, C3 ,.
It rises due to capacitive coupling of n-1. As a result, the transistors T0, T2, ... Tn-2 are turned on, and the potentials of the nodes G2 to Gn-1 also reach the levels corresponding to the potentials of the nodes at the preceding stages.

【0156】クロック信号φが“L”へ立下がると、ノ
ードG1、G3、…Gn−1の電位レベルが下降し、ト
ランジスタT0がオフ状態、またトランジスタT2、T
4、Tn−2もオフ状態となる。
When the clock signal φ falls to "L", the potential levels of the nodes G1, G3, ... Gn-1 drop, the transistor T0 is turned off, and the transistors T2, T are turned on.
4 and Tn-2 are also turned off.

【0157】次いでクロック信号/φが“H”へ立上が
ると、ノードG2、G4、…Gnの電位が上昇し、トラ
ンジスタT1、T3、…Tn−1がオン状態となり、前
段のノードの電位がそれぞれのノードへ伝達される。次
いでクロック信号/φが“L”へ立下がると、トランジ
スタT1、T3、…Tn−1がオフ状態となり、トラン
ジスタTnがオン状態となり、出力ノードOGがノード
Gnに応じた電位レベルとなる。
Then, when the clock signal / φ rises to "H", the potentials of the nodes G2, G4, ... Gn rise, the transistors T1, T3, ... Tn-1 are turned on, and the potential of the node at the previous stage changes. It is transmitted to each node. Then, when the clock signal / φ falls to "L", the transistors T1, T3, ... Tn-1 are turned off, the transistor Tn is turned on, and the output node OG has a potential level corresponding to the node Gn.

【0158】以下この動作を繰り返すこにとより、各ノ
ードG1〜Gnの電位は順次低下し、各ノードG1〜G
nの電荷がそれぞれ前段のノードG0〜Gn−1へ伝達
され、かつクロック信号φ,/φの周期ごとに出力ノー
ドOGから電荷が引抜かれ、すなわち出力ノードOGへ
電子が注入され、出力ノードOGの電位が低下する。こ
のチャージポンプ回路454からは最終的に、各ノード
G0〜Gnの電位差がトランジスタのしきい値電圧Vt
hとなる負電圧が発生されて出力ノードOGへ与えられ
る。したがって、出力ノードOGへは、このトランジス
タT0〜Tnの段数としきい値電圧との積により決定さ
れる負電圧が現われる。通常この負電圧は約−10Vの
レベルである。
By repeating this operation, the potentials of the nodes G1 to Gn are sequentially lowered, and the potentials of the nodes G1 to Gn are reduced.
The charges of n are respectively transmitted to the nodes G0 to Gn−1 in the previous stage, and the charges are extracted from the output node OG at every cycle of the clock signals φ and / φ, that is, electrons are injected into the output node OG and the output node OG is output. Potential decreases. From the charge pump circuit 454, the potential difference between the nodes G0 to Gn is finally determined by the threshold voltage Vt of the transistor.
A negative voltage of h is generated and applied to output node OG. Therefore, a negative voltage determined by the product of the number of stages of transistors T0 to Tn and the threshold voltage appears at output node OG. Typically this negative voltage is at a level of about -10V.

【0159】制御回路452はこの出力ノードOGの負
電圧レベルを検出し、所定レベルとなったときには発振
回路450の発振動作を停止させ、チャージポンプ動作
を行なわせず、それにより一定のレベルの負電圧を発生
させる。
Control circuit 452 detects the negative voltage level of output node OG, and when it reaches a predetermined level, oscillating circuit 450 stops the oscillating operation and does not perform the charge pump operation. Generate voltage.

【0160】図9は図1に示す負電圧スイッチ回路44
に含まれる負電圧スイッチ440の具体的構成を示す図
である。負電圧スイッチ440は各ワード線に対応して
設けられる。図9において、負電圧スイッチ440は、
出力ノード44bの信号電位に応答して負電圧発生回路
45からの負電圧をノード44aへ伝達するpチャネル
MOSトランジスタ441と、ノード44aと出力ノー
ド44bとの間にダイオード接続されるpチャネルMO
Sトランジスタ442と、ノード44aとノード44c
との間に設けられる容量443と、出力ノード44b上
の信号電位に応答して選択的にクロック信号φnをノー
ド44cへ伝達するpチャネルMOSトランジスタ44
4を含む。
FIG. 9 shows the negative voltage switch circuit 44 shown in FIG.
3 is a diagram showing a specific configuration of a negative voltage switch 440 included in FIG. The negative voltage switch 440 is provided corresponding to each word line. In FIG. 9, the negative voltage switch 440 is
A p-channel MOS transistor 441 transmitting a negative voltage from negative voltage generating circuit 45 to node 44a in response to a signal potential of output node 44b, and a p-channel MO diode-connected between node 44a and output node 44b.
S transistor 442, node 44a and node 44c
And a p-channel MOS transistor 44 selectively transmitting clock signal φn to node 44c in response to a signal potential on output node 44b.
Including 4.

【0161】トランジスタ442は、ノード44bから
ノード44aへ順方向にダイオード接続され、クロック
信号φnは書込/消去制御回路25から消去動作モード
時のみ発生される。消去動作モード時以外は電気的にフ
ローティング状態(ハイインピーダンス状態)または接
地電位に設定される。
Transistor 442 is diode-connected in the forward direction from node 44b to node 44a, and clock signal φn is generated from write / erase control circuit 25 only in the erase operation mode. It is electrically set to the floating state (high impedance state) or the ground potential except in the erase operation mode.

【0162】対応のワード線と出力ノード44bとの間
には、書込/消去制御回路25から消去動作モード時に
発生される負電圧伝搬信号NTRに応答してオン状態と
なるpチャネルMOSトランジスタ449が設けられ
る。この負電圧伝搬信号NTRは負電圧発生回路45か
ら発生される負電圧とほぼ同じ電圧レベルの信号であ
る。次に動作について説明する。
Between the corresponding word line and output node 44b, p channel MOS transistor 449 is turned on in response to negative voltage propagation signal NTR generated from write / erase control circuit 25 in the erase operation mode. Is provided. This negative voltage propagation signal NTR is a signal having substantially the same voltage level as the negative voltage generated from negative voltage generating circuit 45. Next, the operation will be described.

【0163】消去動作時においては、負電圧伝搬信号N
TRが発生され、トランジスタ449がオン状態とな
り、対応のワード線上の電位が負電圧出力ノード44b
へ伝達される。
In the erase operation, the negative voltage propagation signal N
TR is generated, the transistor 449 is turned on, and the potential on the corresponding word line changes to the negative voltage output node 44b.
Transmitted to.

【0164】今、対応のワード線の電位が接地電位レベ
ルの0Vであるとする。このとき、ノード44bを介し
てトランジスタ441および444のゲートへは接地電
位レベルの電圧が印加される。これによりトランジスタ
444がオン状態となり、クロック信号φnをノード4
4cへ伝達する。
Now, it is assumed that the potential of the corresponding word line is at the ground potential level of 0V. At this time, the voltage of the ground potential level is applied to the gates of transistors 441 and 444 via node 44b. As a result, the transistor 444 is turned on and the clock signal φn is transferred to the node 4
4c.

【0165】クロック信号φnが0Vレベルの“L”か
ら電源電圧Vccレベルの5Vの“H”へ立上がると、
容量443の容量結合によりノード44aの電位が上昇
する。このとき、トランジスタ441はそのゲートに接
地電位レベルの信号を受けかつその他方導通端子に負電
圧発生回路45からの負電圧(約−10V)を受けてい
るため、このノード44aへ注入された正電荷はトラン
ジスタ441を介して負電圧発生回路45へ放出され
る。したがって、ノード44aの電位は、ノード44b
の電位とトランジスタ441のしきい値電圧Vthpと
の和すなわち0V+Vthp<1Vにまでしか上昇しな
い。
When the clock signal φn rises from "L" of 0V level to "H" of 5V of power supply voltage Vcc level,
Due to the capacitive coupling of the capacitor 443, the potential of the node 44a rises. At this time, the transistor 441 receives the signal of the ground potential level at its gate and the negative voltage (about -10 V) from the negative voltage generating circuit 45 at the other conduction terminal thereof, so that the positive voltage injected into this node 44a is increased. The charges are discharged to the negative voltage generation circuit 45 via the transistor 441. Therefore, the potential of the node 44a is
And the threshold voltage Vthp of the transistor 441, that is, 0V + Vthp <1V.

【0166】次いで、クロック信号φnが“H”から
“L”へ立下がるとノード44aから容量443の容量
結合により電荷が引抜かれ、ノード44aの電位は下降
する。このノード44aの電位低下に応じてトランジス
タ442がオン状態となり、ノード44aの電位がノー
ド44bへ伝達される。このときの負電圧出力ノード4
4bの電位およびノード44aの電位は、対応のワード
線の寄生容量を主要構成要素とする寄生容量と容量44
3の容量とにより決定される値となる。このときノード
44bおよび44aは少なくとも負の電位となる。
Then, when the clock signal φn falls from "H" to "L", charges are extracted from the node 44a by the capacitive coupling of the capacitor 443, and the potential of the node 44a drops. Transistor 442 is turned on in response to the decrease in the potential of node 44a, and the potential of node 44a is transmitted to node 44b. Negative voltage output node 4 at this time
The potential of 4b and the potential of the node 44a are the parasitic capacitance and the capacitance 44 whose main constituent elements are the parasitic capacitance of the corresponding word line.
It becomes a value determined by the capacity of 3. At this time, the nodes 44b and 44a have at least a negative potential.

【0167】次いでクロック信号φnが“H”へ立上が
ると再びノード44aの電位は容量443の容量結合に
より上昇する。しかしこのときノード44bの電位は負
電位であり、トランジスタ441がオン状態となってお
り、このノード44aの電位は負電圧出力ノード44b
の電位とトランジスタ441のしきい値電圧の和で与え
られる電圧レベルまでにしか上昇しない。トランジスタ
442はノード44aの電位がノード44bの電位より
も高いためオフ状態であり、負電圧出力ノード44bの
電位は変化しない。
Then, when clock signal φn rises to "H", the potential of node 44a rises again due to capacitive coupling of capacitance 443. However, at this time, the potential of the node 44b is a negative potential, the transistor 441 is in an ON state, and the potential of the node 44a is a negative voltage output node 44b.
Voltage and the threshold voltage of the transistor 441. Transistor 442 is off because the potential of node 44a is higher than the potential of node 44b, and the potential of negative voltage output node 44b does not change.

【0168】次いでクロック信号φnが“L”へ立下が
ると再びノード44aの電位が下降し、この下降電位が
負電圧出力ノード44bへ伝達される。
Then, when clock signal φn falls to "L", the potential of node 44a falls again, and this falling potential is transmitted to negative voltage output node 44b.

【0169】上述の動作を繰り返すことにより、ノード
44aおよび負電圧出力ノード44bの電位が順次低下
し最終的にこの負電圧出力ノード44bの電位は負電圧
発生回路45から与えられる負電圧とトランジスタ44
1のしきい値電圧Vthpとの和で与えられる電圧レベ
ルにまで低下する。負電圧伝搬信号NTRは負電圧発生
回路から発生される負電圧とほぼ同程度のレベルの信号
であり、このノード44b上の負電圧が対応のワード線
へ伝達されており、対応のワード線の電位は負電圧とな
る。
By repeating the above operation, the potentials of node 44a and negative voltage output node 44b are sequentially reduced, and finally the potential of negative voltage output node 44b and the transistor 44 are supplied with the negative voltage applied from negative voltage generating circuit 45.
It lowers to a voltage level given by the sum of the threshold voltage Vthp of unity. Negative voltage propagation signal NTR is a signal of a level approximately the same as the negative voltage generated from the negative voltage generating circuit, the negative voltage on node 44b is transmitted to the corresponding word line, and the negative voltage of the corresponding word line is transmitted. The potential becomes a negative voltage.

【0170】対応のワード線の電位が電源電圧Vccレ
ベルの“H”のとき、トランジスタ441および444
のゲートへは電源電圧Vccレベルの信号が与えられる
ため、トランジスタ441および444はオフ状態とな
る。この状態では、ノード44aの電位は変化しないた
め、負電圧出力ノード44bの電位は対応のワード線電
位から伝達された電位を保持する。
When the potential of the corresponding word line is "H" at the power supply voltage Vcc level, transistors 441 and 444 are provided.
Since a signal of power supply voltage Vcc level is applied to the gate of, the transistors 441 and 444 are turned off. In this state, since the potential of node 44a does not change, the potential of negative voltage output node 44b holds the potential transmitted from the corresponding word line potential.

【0171】上述のように、対応のワード線の電位が接
地電位レベルの場合にはそのワード線レベルを負電圧へ
設定することができる。したがって、消去電圧パルス印
加時においては選択されたワード線電位をXデコーダに
より接地電位レベルの“L”、非選択ワード線の電位を
電源電圧Vccレベルの“H”とすれば、選択ワード線
上へのみ負電圧を印加することができ、この選択された
ワード線に接続されるメモリセルに対してのみ消去電圧
パルスを印加することができる。次にこの動作モードに
応じて選択ワード線の電位を変更するための構成につい
て説明する。
As described above, when the potential of the corresponding word line is at the ground potential level, that word line level can be set to a negative voltage. Therefore, when the erase word pulse is applied, if the potential of the selected word line is set to "L" at the ground potential level and the potential of the non-selected word line is set to "H" at the power supply voltage Vcc level by the X decoder, the selected word line potential is moved to Only the negative voltage can be applied, and the erase voltage pulse can be applied only to the memory cell connected to the selected word line. Next, a configuration for changing the potential of the selected word line according to this operation mode will be described.

【0172】図10は図1に示すXデコーダ48の具体
的構成を示す図である。図10において、メモリセルア
レイ110のワード線W0に関連する部分のみを示す。
Xデコーダ48は、所定の組のアドレス信号(Xアドレ
ス信号)を受けるNAND型デコード回路196と、消
去動作時に発生される消去信号ERASEをインバータ
回路195を介してそのゲートに受け、デコード回路1
96の出力を選択的にノードND50へ伝達するnチャ
ネルMOSトランジスタ191と、デコード回路196
の出力を反転するインバータ回路194と、消去信号E
RASEに応答してインバータ回路194の出力を選択
的にノードND50へ伝達するnチャネルMOSトラン
ジスタ192と、ノードND50上の信号電位に応答し
て選択的にワード線電圧変更回路46からのワード線駆
動信号をワード線W0へ伝達するpチャネルMOSトラ
ンジスタ198と、ノードND50上の信号電位に応答
してワード線W0を接地電位に設定するnチャネルMO
Sトランジスタ193と、ワード線W0への負電圧印加
時にトランジスタ193とワード線W0とを遮断するた
めのpチャネルMOSトランジスタ199と、ワード線
W0上の信号電位に応答してノードND50の電位をワ
ード線電圧変更回路からのワード線駆動信号レベルに設
定する安定化のためのpチャネルMOSトランジスタ1
97を含む。トランジスタ199へのゲートへは約−1
V程度の負電圧が印加される。この−1Vの負電圧は負
電圧発生回路45からの負電圧が与えられてもよく、ま
た他の回路から与えられてもよい。次に動作について説
明する。
FIG. 10 is a diagram showing a specific structure of the X decoder 48 shown in FIG. In FIG. 10, only the portion related to the word line W0 of the memory cell array 110 is shown.
The X decoder 48 receives a NAND type decode circuit 196 which receives a predetermined set of address signals (X address signals) and an erase signal ERASE generated at the time of an erase operation at its gate via an inverter circuit 195, and the decode circuit 1
N channel MOS transistor 191 for selectively transmitting the output of 96 to node ND50, and decode circuit 196
Inverter circuit 194 for inverting the output of the
An n-channel MOS transistor 192 that selectively transmits the output of the inverter circuit 194 to the node ND50 in response to RASE, and a word line drive from the word line voltage changing circuit 46 in response to the signal potential on the node ND50. A p-channel MOS transistor 198 for transmitting a signal to word line W0 and an n-channel MO transistor for setting word line W0 to the ground potential in response to the signal potential on node ND50.
The S-transistor 193, the p-channel MOS transistor 199 for cutting off the transistor 193 and the word line W0 when a negative voltage is applied to the word line W0, and the potential of the node ND50 in response to the signal potential on the word line W0. A p-channel MOS transistor 1 for stabilization that is set to the word line drive signal level from the line voltage changing circuit
Including 97. About -1 to the gate to transistor 199
A negative voltage of about V is applied. The negative voltage of -1 V may be given by the negative voltage from the negative voltage generating circuit 45 or may be given by another circuit. Next, the operation will be described.

【0173】消去動作時、すなわち消去電圧パルスを印
加する場合には消去信号ERASEが“H”となる。こ
の状態では、トランジスタ191はオフ状態、トランジ
スタ192がオン状態である。今デコード回路196へ
与えられるアドレス信号の組がすべて“H”であり、ワ
ード線W0が選択された状態を考える。この状態におい
てはNAND型デコード回路196の出力は“L”であ
り、インバータ回路192を介してノードND50の電
位は“H”となる。これにより、トランジスタ198が
オフ状態、トランジスタ193がオン状態となる。トラ
ンジスタ199はそのゲートに−1V程度の負電圧を印
加されておりオン状態であり、ワード線W0の電位は接
地電位レベルの“L”となる。
During the erase operation, that is, when the erase voltage pulse is applied, the erase signal ERASE becomes "H". In this state, the transistor 191 is off and the transistor 192 is on. It is now assumed that the set of address signals applied to decode circuit 196 is all "H" and word line W0 is selected. In this state, the output of the NAND type decoding circuit 196 is "L", and the potential of the node ND50 becomes "H" via the inverter circuit 192. As a result, the transistor 198 is turned off and the transistor 193 is turned on. The transistor 199 is in the on state because a negative voltage of about -1 V is applied to its gate, and the potential of the word line W0 becomes the ground potential level "L".

【0174】このワード線W0上の接地電位レベルはト
ランジスタ197のゲートへ与えられ、トランジスタ1
97がオン状態となり、ノードND50へはワード線電
圧変更回路からの電圧Vpp/Vcc(この場合電圧V
cc)が与えられ、このワード線W0の電位レベルは接
地電位レベルに維持される。
The ground potential level on word line W0 is applied to the gate of transistor 197, and transistor 1
97 is turned on, and the voltage Vpp / Vcc from the word line voltage changing circuit (in this case, the voltage Vpp
cc) is applied, and the potential level of word line W0 is maintained at the ground potential level.

【0175】消去動作時においては負電圧伝搬信号NT
Rが発生され、トランジスタ449がオン状態となり、
ワード線W0が負電位スイッチ440に接続される。図
9を参照して説明したように、ワード線電位が接地電位
レベルの場合、負電位スイッチ440が駆動され、この
負電位スイッチ440を介してワード線W0の電位は負
電位となる(ここで負電圧伝搬信号NTRは負電圧発生
回路45から発生される負電圧とほぼ同じレベルの信号
である)。
During the erase operation, the negative voltage propagation signal NT
R is generated, the transistor 449 is turned on,
Word line W0 is connected to negative potential switch 440. As described with reference to FIG. 9, when the word line potential is at the ground potential level, the negative potential switch 440 is driven, and the potential of the word line W0 becomes a negative potential via this negative potential switch 440 (here, The negative voltage propagation signal NTR is a signal of substantially the same level as the negative voltage generated from the negative voltage generation circuit 45).

【0176】ワード線W0の電位が負電位となると、ト
ランジスタ199はそのゲート電位がソース電位よりも
高くなりオフ状態となる。これにより、トランジスタ1
93とワード線W0とは分離され、ワード線W0は負電
位に固定される。
When the potential of the word line W0 becomes negative, the gate potential of the transistor 199 becomes higher than the source potential and the transistor 199 is turned off. As a result, the transistor 1
93 and the word line W0 are separated, and the word line W0 is fixed to a negative potential.

【0177】一方、ワード線W0が非選択状態の場合に
は、デコード回路196の出力は“H”であり、ノード
ND50の電位は“L”となる。この状態においてはト
ランジスタ198がオン状態、トランジスタ193がオ
フ状態となり、ワード線W0の電位はワード線電圧変更
回路から与えられる電圧レベルとなる(Vccレベ
ル)。したがってこの場合、負電圧伝搬信号NTRが発
生されても負電圧スイッチ440は動作せず、ワード線
W0の電位は“H”となる。
On the other hand, when the word line W0 is in the non-selected state, the output of the decoding circuit 196 is "H" and the potential of the node ND50 is "L". In this state, the transistor 198 is turned on and the transistor 193 is turned off, and the potential of the word line W0 becomes the voltage level applied from the word line voltage changing circuit (Vcc level). Therefore, in this case, the negative voltage switch 440 does not operate even if the negative voltage propagation signal NTR is generated, and the potential of the word line W0 becomes "H".

【0178】消去動作時以外すなわち消去電圧パルスを
印加する動作モード以外においては消去信号ERASE
は“L”である。この状態では、トランジスタ191が
オン状態、トランジスタ192がオフ状態となる。した
がってワード線W0が選択された場合、デコード回路1
96の出力が“L”となり、ノードND50の電位レベ
ルはトランジスタ191を介して“L”となる。したが
って、選択ワード線W0の電位はトランジスタ198を
介してワード線電圧変更回路から与えられた電圧レベル
となる。消去動作以外においては負電圧伝搬信号NTR
は発生されず、ワード線W0と負電圧スイッチ440と
は分離されている。
The erase signal ERASE is set except in the erase operation, that is, in the operation mode in which the erase voltage pulse is applied.
Is "L". In this state, the transistor 191 is on and the transistor 192 is off. Therefore, when the word line W0 is selected, the decoding circuit 1
The output of 96 becomes "L", and the potential level of the node ND50 becomes "L" via the transistor 191. Therefore, the potential of the selected word line W0 becomes the voltage level applied from the word line voltage changing circuit via the transistor 198. Negative voltage propagation signal NTR other than erase operation
Is not generated and the word line W0 and the negative voltage switch 440 are separated.

【0179】上述の構成のXデコーダを用いることによ
り、消去電圧パルス印加時においてのみ選択ワード線を
負電圧に設定しかつ非選択ワード線を“H”レベルに設
定し、それ以外の動作時においては選択ワード線をワー
ド線電圧変更回路からの出力電圧レベルに設定しかつ非
選択ワード線の電位レベルを接地電位レベルに設定する
ことができる。
By using the X decoder having the above-described structure, the selected word line is set to the negative voltage and the non-selected word line is set to the "H" level only when the erase voltage pulse is applied, and in the other operations. Can set the selected word line to the output voltage level from the word line voltage changing circuit and set the potential level of the non-selected word line to the ground potential level.

【0180】このような構成のXデコーダを用いた場
合、消去電圧パルス印加時においてはソース線SへはV
cc(5V)レベルの電圧が印加されるだけであり、そ
のソース領域における高電圧Vppの印加を行なう必要
がなくなりゲート絶縁膜のこの高電圧Vppの印加によ
る損傷を防止することができ、フラッシュメモリの寿命
を長くすることができる。
When the X decoder having such a configuration is used, V is applied to the source line S when the erase voltage pulse is applied.
Only the cc (5V) level voltage is applied, and it is not necessary to apply the high voltage Vpp to the source region of the flash memory, so that the gate insulating film can be prevented from being damaged by the application of the high voltage Vpp. The life of can be extended.

【0181】また負電圧は選択ワード線へ伝達されるだ
けであり、その駆動負荷は小さく、極めて駆動能力の小
さな負電圧発生回路で十分に負電圧をワード線へ印加す
ることができ、小占有面積で容易に負電圧を発生するこ
とができる。これにより高電圧Vppも書込時において
ワード線へ伝達されるだけであり、電源電圧Vccから
小占有面積のチャージポンプ回路を用いて発生すること
ができ、5V単一電源で動作するフラッシュメモリを得
ることができる。
Further, the negative voltage is only transmitted to the selected word line, the driving load thereof is small, and the negative voltage generating circuit having an extremely small driving capability can sufficiently apply the negative voltage to the word line, thus occupying a small area. A negative voltage can be easily generated in the area. As a result, the high voltage Vpp is only transmitted to the word line at the time of writing, and can be generated from the power supply voltage Vcc by using a charge pump circuit having a small occupied area. Obtainable.

【0182】上述の実施例においては、消去電圧パルス
を印加した後、所定のしきい値電圧VT以下のメモリセ
ルに対し消去後書込を行なってしきい値電圧を徐々に上
昇させている。しきい値電圧の分布範囲を狭くする方法
としては、また、所定のしきい値電圧以上のメモリセル
のしきい値電圧を徐々に低下させる方法も可能である。
以下、この方法について説明する。
In the above-described embodiment, after the erase voltage pulse is applied, the memory cell having a predetermined threshold voltage VT or lower is subjected to post-erase writing to gradually raise the threshold voltage. As a method of narrowing the distribution range of the threshold voltage, a method of gradually decreasing the threshold voltage of the memory cell having a predetermined threshold voltage or more is also possible.
Hereinafter, this method will be described.

【0183】図11はこの発明の他の実施例であるフラ
ッシュメモリの全体の構成を示す図である。図11にお
いて、図1に示す実施例のフラッシュメモリと対応する
部分には同一の参照番号を付す。図11において、フラ
ッシュメモリは各ビット線B0およびB1に対応して設
けられ、対応のビット線に接続されるメモリセルのしき
い値電圧が所定電圧値以下となっているか否かを示すベ
リファイデータをラッチするベリファイデータラッチ3
21および322と、制御信号CLTに応答してベリフ
ァイデータラッチ321および322のラッチデータを
それぞれ対応のビット線B0およびB1へ伝達する転送
回路310を含む。
FIG. 11 is a diagram showing the overall structure of a flash memory according to another embodiment of the present invention. 11, parts corresponding to those of the flash memory of the embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In FIG. 11, a flash memory is provided corresponding to each bit line B0 and B1, and verify data indicating whether or not the threshold voltage of a memory cell connected to the corresponding bit line is equal to or lower than a predetermined voltage value. Data latch 3 for latching
21 and 322, and a transfer circuit 310 for transmitting the latch data of verify data latches 321 and 322 to corresponding bit lines B0 and B1 in response to control signal CLT.

【0184】転送回路310は、ベリファイデータラッ
チ321とビット線B0との間に設けられ、そのゲート
に制御信号CLTを受けるnチャネルMOSトランジス
タ311と、ビット線B1とベリファイデータラッチ3
22との間に設けられ、そのゲートに制御信号CLTを
受けるnチャネルMOSトランジスタ312を含む。
Transfer circuit 310 is provided between verify data latch 321 and bit line B0, and has an n channel MOS transistor 311 receiving the control signal CLT at its gate, bit line B1 and verify data latch 3.
22 and an n channel MOS transistor 312 receiving a control signal CLT at its gate.

【0185】ベリファイデータラッチ321および32
2は書込/消去制御回路25の制御の下に消去動作モー
ド(消去電圧印加動作と消去ベリファイ動作両者を含
む)において活性化されるとともに、またそのラッチデ
ータも書込/消去制御回路25によりリセットされる。
他の構成は図1に示すメモリと同様である。次に動作に
ついて説明する。
Verify data latches 321 and 32
2 is activated in the erase operation mode (including both the erase voltage applying operation and the erase verify operation) under the control of the write / erase control circuit 25, and its latch data is also controlled by the write / erase control circuit 25. Will be reset.
The other structure is similar to that of the memory shown in FIG. Next, the operation will be described.

【0186】書込動作および読出動作は図1に示すフラ
ッシュメモリの場合と同様であり、その説明は繰り返さ
ない。
The write operation and read operation are similar to those of the flash memory shown in FIG. 1, and description thereof will not be repeated.

【0187】次に消去動作モードについてその動作フロ
ーである図12を参照して説明する。
Next, the erase operation mode will be described with reference to the operation flow of FIG.

【0188】まず、アドレスバッファ8からのXアドレ
ス信号に応答してXデコーダ48は対応のワード線を選
択する。今、選択ワード線(特定ワード線)をワード線
W0とする(ステップS101)。
First, in response to the X address signal from address buffer 8, X decoder 48 selects the corresponding word line. Now, the selected word line (specific word line) is set to the word line W0 (step S101).

【0189】次いで、ソース電位発生回路(図11にお
いては示していないが図1のメモリと同様設けられてい
る)を動作させてソース線S1およびS2の電位を接地
電位レベルの0Vに設定する(ステップS102)。
Then, the source potential generating circuit (not shown in FIG. 11 but provided similarly to the memory of FIG. 1) is operated to set the potentials of source lines S1 and S2 to the ground potential level of 0V ( Step S102).

【0190】次いで書込/消去制御回路25の制御の下
にYデコーダ9から列についての0番地を示す列選択信
号(列選択信号Y0)を発生させる(ステップS10
3)。
Then, under the control of the write / erase control circuit 25, the Y decoder 9 generates a column selection signal (column selection signal Y0) indicating the address 0 of the column (step S10).
3).

【0191】Xデコーダ48へはワード線電圧変更回路
46から所定のベリファイ電圧が発生されて与えられ
る。これにより選択ワード線W0の電位はベリファイ電
圧VT2が与えられる(ステップS104)。
The word line voltage changing circuit 46 generates and applies a predetermined verify voltage to the X decoder 48. As a result, the verify voltage VT2 is applied to the potential of the selected word line W0 (step S104).

【0192】次いで、センスアンプ15を活性化し、こ
の列についての0番地のメモリセルのデータを読出す。
書込/消去制御回路25はこの読出データが書込状態を
示すデータ“0”のとき、書込回路20へ書込パルスを
与える。センスアンプ15を不活性状態とした後、この
書込パルス回路20は書込パルスに応答して“H”の信
号を発生する。今列についての0番地が選択されてお
り、この書込回路20からの“H”の信号はYゲートト
ランジスタ10、ビット線B0上に伝達される。この状
態において、制御信号CLTは“H”に設定される。こ
れによりベリファイデータラッチ321は書込/消去制
御回路25の下に活性化されこの書込回路20から与え
られた“H”のデータをラッチする(ステップS10
5)。
Then, the sense amplifier 15 is activated and the data of the memory cell at address 0 for this column is read.
Write / erase control circuit 25 gives a write pulse to write circuit 20 when the read data is data "0" indicating the written state. After deactivating sense amplifier 15, write pulse circuit 20 generates a signal of "H" in response to the write pulse. The address 0 for the current column is selected, and the "H" signal from the write circuit 20 is transmitted to the Y gate transistor 10 and the bit line B0. In this state, the control signal CLT is set to "H". As a result, the verify data latch 321 is activated under the write / erase control circuit 25 and latches the "H" data supplied from the write circuit 20 (step S10).
5).

【0193】一方、書込/消去制御回路25は、この読
出したメモリセルのデータが消去状態を示す“1”の場
合には、書込回路20へは書込パルスを与えない。した
がってこの場合、ベリファイデータラッチにはリセット
状態の“L”のデータがラッチされる。
On the other hand, write / erase control circuit 25 does not give a write pulse to write circuit 20 when the data in the read memory cell is "1" indicating the erased state. Therefore, in this case, the "L" data in the reset state is latched in the verify data latch.

【0194】以下この動作を選択されたワード線W0に
接続されている各メモリセルに対して行ない(ステップ
S106およびS107)、次いでこのベリファイデー
タラッチ321および322に“H”のデータがラッチ
されているか否かの判別が行なわれる(ステップS10
8)。すなわち、この選択されたワード線W0に接続さ
れるメモリセルの記憶データが“1”であるか否かの判
別が行なわれる。
Thereafter, this operation is performed for each memory cell connected to the selected word line W0 (steps S106 and S107), and then the verify data latches 321 and 322 latch "H" data. Whether or not it is determined (step S10).
8). That is, it is determined whether or not the storage data of the memory cell connected to the selected word line W0 is "1".

【0195】ステップS108において1つでもデータ
“0”を示すメモリセルがあると、ソース電位発生回路
24はソース線S1およびS2をハイインピーダンス状
態に設定する(ステップS109)。
When there is at least one memory cell showing data "0" in step S108, source potential generating circuit 24 sets source lines S1 and S2 in a high impedance state (step S109).

【0196】次いで制御信号CLTを“H”に保持した
状態で、負電圧発生回路45および負電圧スイッチ44
を介して選択ワード線W0が負電位に設定される。この
選択ワード線W0の負電圧の設定は、先に示した回路構
成を用い、消去信号ERASEをステップS110にお
いて発生することにより実現される。
Next, with the control signal CLT held at "H", the negative voltage generating circuit 45 and the negative voltage switch 44 are provided.
The selected word line W0 is set to a negative potential via. The setting of the negative voltage of the selected word line W0 is realized by generating the erase signal ERASE in step S110 using the circuit configuration described above.

【0197】しきい値電圧が所定のしきい値電圧VT2
によりも高いメモリセルに対してはベリファイデータラ
ッチ321,322は“H”の信号をラッチしている。
このため、対応のビット線上には“H”の正電圧が印加
される。選択ワード線上には負電圧が印加される。ソー
ス線Sはハイインピーダンス状態である。これにより、
フローティングゲートとドレインとの間に高電界が生
じ、トンネル電流によりフローティングゲートからドレ
イン領域およびビット線上へ電子が引抜かれる。
Threshold voltage is a predetermined threshold voltage VT2
For higher memory cells, the verify data latches 321 and 322 latch the "H" signal.
Therefore, a positive voltage of "H" is applied to the corresponding bit line. A negative voltage is applied on the selected word line. The source line S is in a high impedance state. This allows
A high electric field is generated between the floating gate and the drain, and a tunnel current draws electrons from the floating gate onto the drain region and the bit line.

【0198】1回の消去電圧パルスを印加した後、再び
ステップS102へ戻り、この選択ワード線W0上のメ
モリセルを順次読出し、この読出したデータ結果に従っ
て対応のメモリセルが消去状態(この場合しきい値電圧
が所定のしきい値電圧VT2以下)であるか否かを判別
し、その判別結果を示すデータを対応のベリファイデー
タラッチへ書込む。
After the erase voltage pulse is applied once, the process returns to step S102 again, the memory cells on the selected word line W0 are sequentially read, and the corresponding memory cells are erased according to the read data result. It is determined whether the threshold voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage VT2), and the data indicating the determination result is written into the corresponding verify data latch.

【0199】この動作中において途中でデータ“0”か
らデータ“1”となったメモリセルに対しては対応のベ
リファイデータラッチがリセットされ、その記憶データ
は“L”となる。これは書込回路20が“L”の信号を
出力するため容易に“L”のデータを対応のベリファイ
データラッチへ格納することができる。
During this operation, the corresponding verify data latch is reset for the memory cell whose data has changed from data “0” to data “1”, and the stored data becomes “L”. This is because write circuit 20 outputs an "L" signal, so that "L" data can be easily stored in the corresponding verify data latch.

【0200】リセットされたベリファイデータラッチに
接続されるビット線上へは接地電位レベルが印加される
だけである。したがって選択されたワード線W0上に負
電圧が印加されてもこのフローティングゲートとドレイ
ン領域との間にトンネル現象を生じさせるだけの十分な
高電界は生じず、フローティングゲートからの電子の引
抜きは生じない。したがって、この場合には、常にその
しきい値電圧がベリファイ電圧VT2よりも高いメモリ
セルに対してのみ消去動作が行なわれる。
The ground potential level is only applied onto the bit line connected to the reset verify data latch. Therefore, even if a negative voltage is applied on the selected word line W0, a sufficiently high electric field for causing a tunnel phenomenon is not generated between the floating gate and the drain region, and the extraction of electrons from the floating gate occurs. Absent. Therefore, in this case, the erase operation is always performed only on the memory cell whose threshold voltage is higher than verify voltage VT2.

【0201】この選択ワード線W0に接続されるすべて
のメモリセルがベリファイ電圧VT2で設定されたしき
い値電圧以下のしきい値を有するまでベリファイ動作を
実行しつつ消去動作を行なう。この動作方法では、その
しきい値電圧がベリファイ電圧VT2以下となったメモ
リセルに対しては消去電圧パルスは印加されない。した
がって、このメモリセルのしきい値電圧の最大値をベリ
ファイ電圧VT2として極めて狭いしきい値電圧の分布
を実現することができる。
Erase operation is performed while performing the verify operation until all the memory cells connected to the selected word line W0 have a threshold voltage equal to or lower than the threshold voltage set by the verify voltage VT2. In this operating method, the erase voltage pulse is not applied to the memory cell whose threshold voltage becomes the verify voltage VT2 or less. Therefore, an extremely narrow threshold voltage distribution can be realized with the maximum value of the threshold voltage of this memory cell being the verify voltage VT2.

【0202】図13はこの図11に示すフラッシュメモ
リにおける消去動作後のしきい値電圧の分布を示す図で
ある。図13において、特定のワード線すなわちプログ
ラムされるべきメモリセルを含むワード線を選択した状
態においては、そこに接続されるメモリセルのしきい値
電圧の分布は曲線D1およびD2で与えられる。曲線D
1はそのしきい値電圧がベリファイ電圧VT2よりも十
分高く書込状態のセルを示す。曲線D2は既に消去状態
にありそのしきい値電圧がベリファイ電圧VT2よりも
小さいメモリセルの分布を示す。この消去動作モードに
おいては、曲線D1で表わされるメモリセルに対して消
去動作が実行される。これによりしきい値電圧の最大値
をベリファイ電圧VT2として極めて狭い範囲内にこの
しきい値電圧が分布するしきい値電圧分布が得られる
(曲線D3)。この図12に示す消去動作フローは、書
込/消去制御回路25を簡単なマイクロプロセサで構成
することにより実現することができる。また、この書込
/消去制御回路25は、フラッシュメモリ内蔵のマイク
ロコンピュータ等で用いられる場合にはその外部のマイ
クロプロセッサがその機能を実行するように構成されて
もよい。
FIG. 13 is a diagram showing the distribution of threshold voltages after the erase operation in the flash memory shown in FIG. In FIG. 13, when a specific word line, that is, a word line including a memory cell to be programmed is selected, the threshold voltage distribution of the memory cells connected thereto is given by curves D1 and D2. Curve D
Reference numeral 1 indicates a cell in the written state whose threshold voltage is sufficiently higher than the verify voltage VT2. A curve D2 shows the distribution of memory cells which are already in the erased state and whose threshold voltage is smaller than the verify voltage VT2. In this erase operation mode, the erase operation is performed on the memory cell represented by the curve D1. As a result, a threshold voltage distribution is obtained in which the maximum threshold voltage is the verify voltage VT2 and the threshold voltage is distributed within an extremely narrow range (curve D3). The erase operation flow shown in FIG. 12 can be realized by configuring the write / erase control circuit 25 with a simple microprocessor. Further, the write / erase control circuit 25 may be configured such that, when used in a microcomputer having a built-in flash memory or the like, an external microprocessor thereof executes its function.

【0203】上述の2つの実施例のいずれにおいても、
実際にメモリセルへデータを書込むデータ書込動作前に
消去動作を行なってしきい値電圧の分布範囲を狭くして
いる。しかし、先の構成を利用することにより、この消
去動作モードに要する時間を大幅に短縮することができ
る。以下、この構成について説明する。
In both of the above two embodiments,
Before the data write operation of actually writing the data to the memory cell, the erase operation is performed to narrow the threshold voltage distribution range. However, by using the above configuration, the time required for this erase operation mode can be greatly shortened. The configuration will be described below.

【0204】図14はこの発明のさらに他の実施例であ
るフラッシュメモリのプログラム動作を原理的に示すフ
ロー図である。まずこのフラッシュメモリにおけるプロ
グラム動作モードについて図14を参照して説明する。
FIG. 14 is a flow chart showing in principle the program operation of the flash memory which is still another embodiment of the present invention. First, the program operation mode in this flash memory will be described with reference to FIG.

【0205】まず、チップイネーブル信号CEおよびラ
イトイネーブル信号WEがともに活性状態となることに
よりプログラム動作モードが起動される(ステップS3
00)。これに応答して、まずアドレス信号に従って、
プログラムされるべきメモリセルが接続されるワード線
を選択した後、この選択ワード線に接続されるメモリセ
ルに対し十分な大きさの消去電圧パルスを印加する(ス
テップS302)。この消去電圧パルスは、選択された
メモリセルがすべて十分消去状態となるような大きさを
備える。ここで、プログラムされるべきメモリセルが接
続される領域として消去電圧パルスが印加される単位
は、バイト単位であってもよく、複数バイト単位でもよ
く、ワード線単位であってもよく、またすべてのメモリ
セルに対し同時に消去電圧が印加される構成であっても
よい。以下の説明においては消去単位は1本のワード線
である場合について説明する。
First, the program operation mode is activated when both the chip enable signal CE and the write enable signal WE are activated (step S3).
00). In response to this, first according to the address signal,
After selecting the word line to which the memory cell to be programmed is connected, an erase voltage pulse of sufficient magnitude is applied to the memory cell connected to this selected word line (step S302). The erase voltage pulse has a magnitude such that all the selected memory cells are sufficiently erased. Here, the unit to which the erase voltage pulse is applied as a region to which the memory cell to be programmed is connected may be a byte unit, a plurality of byte units, a word line unit, or all. The erase voltage may be simultaneously applied to the memory cells. In the following description, the case where the erase unit is one word line will be described.

【0206】この消去電圧パルス印加を行なう場合、先
の実施例の場合と同様、選択ワード線へ負電圧が印加さ
れ、ソース線へ電圧Vcc(5V程度)が印加され、ビ
ット線がフローティング状態とされる。
When this erase voltage pulse is applied, a negative voltage is applied to the selected word line, a voltage Vcc (about 5 V) is applied to the source line, and the bit line is in the floating state, as in the case of the previous embodiment. To be done.

【0207】次いで消去電圧パルス印加後消去ベリファ
イが行なわれる(ステップS306)。ここで、消去電
圧パルスがどのようなメモリセルでも十分消去状態とさ
れるような大きさを有していると説明している。しかし
ながら、確認のために消去ベリファイ動作が実行され
る。十分な大きさの消去電圧パルスであれば特に行なう
必要はない。この消去ベリファイ動作においては、ソー
ス線を接地電位に設定した後、各選択ワード線の電位を
所定のベリファイ電圧(0Vより少し高い程度)に設定
し、各メモリセルのデータを読出し、データ“1”が読
出されるか否かを判別する。未消去のメモリセルが存在
する場合には再度ステップS304へ戻って消去電圧パ
ルスを印加する。消去ベリファイ動作完了後データに従
ったデータ“0”および“1”の同時書込が行なわれる
(ステップS308)。このデータ“0”書込およびデ
ータ“1”書込のいずれもフローティングゲートへの電
子の注入により行なわれる。データの書込を行なった
後、プログラムデータが正確に各メモリセルへ書込まれ
たか否かの書込ベリファイ動作が行なわれる(ステップ
S310)。すべてのメモリセルに対しプログラムデー
タと同じデータが書込まれている場合には書込が終了す
る(ステップS312)。
Then, after the erase voltage pulse is applied, erase verify is performed (step S306). Here, it is explained that the erase voltage pulse has a magnitude such that any memory cell can be sufficiently erased. However, the erase verify operation is performed for confirmation. If the erase voltage pulse has a sufficient magnitude, it need not be performed. In this erase verify operation, after setting the source line to the ground potential, the potential of each selected word line is set to a predetermined verify voltage (a little higher than 0 V), the data of each memory cell is read, and the data "1" is read. It is determined whether or not "" is read. If there is an unerased memory cell, the process returns to step S304 and the erase voltage pulse is applied. After the erase verify operation is completed, data "0" and "1" are simultaneously written according to the data (step S308). Both data "0" writing and data "1" writing are performed by injecting electrons into the floating gate. After writing the data, a write verify operation is performed to determine whether or not the program data is accurately written in each memory cell (step S310). When the same data as the program data has been written in all the memory cells, the writing ends (step S312).

【0208】この図14に示す動作フローにおいては消
去電圧パルスを印加している。このため、過消去された
メモリセルが存在する可能性がある。しかしながら、過
消去されたメモリセルはデータ“1”を記憶する。この
過消去状態のメモリセルに対しデータ“0”を書込み、
書込状態と設定する場合にはその書込ベリファイ動作に
より確実にしきい値電圧が書込状態を示す値にまで上昇
される。
In the operation flow shown in FIG. 14, an erase voltage pulse is applied. Therefore, there is a possibility that overerased memory cells exist. However, the overerased memory cell stores the data "1". Data "0" is written to the over-erased memory cell,
When the write state is set, the write verify operation surely raises the threshold voltage to a value indicating the write state.

【0209】一方、この過消去されたメモリセルにデー
タ“1”を書込む場合、この実施例におけるデータ
“1”の書込はフローティングゲートへの電子の注入が
行なわれる。したがってこの場合そのしきい値電圧は上
昇するために、過消去メモリセルのしきい値電圧はデプ
レッション状態からエンハンスメント状態となる。すな
わち、データ“1”書込における電子の注入効率は、過
消去されたメモリセルのしきい値電圧がエンハンスメン
ト状態となる程度の大きさであるが、データ“0”書込
時における電子注入効率よりも十分低い値に設定され
る。次にこのデータ“1”およびデータ“0”書込時に
おける電子注入効率を調整するための構成について説明
する。
On the other hand, when data "1" is written in the over-erased memory cell, the data "1" is written in this embodiment by injecting electrons into the floating gate. Therefore, in this case, the threshold voltage rises, so that the threshold voltage of the overerased memory cell changes from the depletion state to the enhancement state. That is, the electron injection efficiency in writing data “1” is as large as the threshold voltage of the over-erased memory cell is in the enhancement state, but the electron injection efficiency in writing data “0” is large. Is set to a value sufficiently lower than Next, a configuration for adjusting the electron injection efficiency at the time of writing the data "1" and the data "0" will be described.

【0210】図15は、この発明のさらに他の実施例に
おける第1のプログラム動作モードにおけるメモリセル
のしきい値電圧変化を示す図である。この第1のプログ
ラム方法においては、まず消去電圧パルスが印加され
る。消去電圧パルスの印加により選択メモリセルのしき
い値電圧はそれぞれの初期データ“0”および“1”に
より異なる。しかし十分な消去電圧パルスを印加するこ
とによりこのメモリセルのしきい値電圧がすべて消去状
態を表わす状態となる。消去ベリファイモードにおける
ベリファイ電圧は0Vよりも少し大きな値に設定されて
いる。
FIG. 15 is a diagram showing changes in the threshold voltage of the memory cell in the first program operation mode in still another embodiment of the present invention. In this first programming method, an erase voltage pulse is first applied. By applying the erase voltage pulse, the threshold voltage of the selected memory cell differs depending on the respective initial data "0" and "1". However, by applying a sufficient erase voltage pulse, all the threshold voltages of this memory cell are brought into the state representing the erased state. The verify voltage in the erase verify mode is set to a value slightly higher than 0V.

【0211】消去電圧パルスを複数回または十分の大き
さのパルスを印加した場合、過消去メモリセルが存在す
る可能性が生じる。しかし、この消去電圧パルスの印加
により、フローティングゲートからソース領域へトンネ
リング電流により電子が引抜かれる。フローティングゲ
ートが過剰消去状態となり正電荷が増加した場合、この
トンネル現象を生じさせるための電界が小さくなり、ト
ンネル現象が生じにくくなり、このため過消去メモリセ
ルのしきい値電圧の最低到達電位にも限度が生じ、ある
値に収束する。ここで、図15において横軸は時間を示
し、縦軸はメモリセルのしきい値電圧を表わす。
When the erase voltage pulse is applied a plurality of times or a sufficiently large pulse is applied, there is a possibility that an overerased memory cell exists. However, by applying this erase voltage pulse, electrons are extracted from the floating gate to the source region by a tunneling current. When the floating gate becomes in the over-erased state and the positive charge increases, the electric field for causing the tunnel phenomenon becomes small and the tunnel phenomenon becomes difficult to occur, so that the minimum reaching potential of the threshold voltage of the over-erased memory cell is reached. Also has a limit and converges to a certain value. Here, in FIG. 15, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the threshold voltage of the memory cell.

【0212】この消去電圧電圧パルス印加により選択メ
モリの各しきい値電圧をデプレッション状態とした後デ
ータ“0”および“1”の書込を行なう。データ“0”
の書込においてはフローティングゲートへの電荷注入効
率が十分大きくかつデータ“1”の書込においてはこの
フローティングゲートへの電荷注入効率は小さくされ
る。消去状態のメモリセルのしきい値電圧がデプレッシ
ョン状態から少しエンハンスメント状態に移行するまで
書込パルスが印加される。
By applying the erase voltage voltage pulse, each threshold voltage of the selected memory is brought into the depletion state, and then data "0" and "1" are written. Data “0”
In writing data, the charge injection efficiency into the floating gate is sufficiently high, and in writing data "1", the charge injection efficiency into the floating gate is reduced. The write pulse is applied until the threshold voltage of the memory cell in the erased state slightly shifts from the depletion state to the enhancement state.

【0213】図16は図15に示すメモリセルのしきい
値電圧変化を実現するための電圧印加条件を示す図であ
る。図16においては1つの消去単位をセクタとして表
わし、この1つのセクタが2つのメモリセルで構成され
る場合を一例として示す。この図16(A)に示すよう
に、ソース線SL1およびSL2はそれぞれワード線W
0およびW1と平行に配設される。図1および図11に
示すフラッシュメモリにおいてはソース線S1およびS
2はビット線B0およびB1と平行に配設されている。
しかしこの図16に示す構成においては、セクタ単位で
のデータの書換え(プログラム)を実現するために、ソ
ース線SL1およびSL2はワード線W0およびW1と
平行に配設され、各ソース線SL1およびSL2はセク
タ単位でその電位を設定することができる。次にこの図
16に示す構成において、メモリセル16へデータ
“0”を書込みメモリセル18へデータ“1”を書込む
際の電圧印加条件について説明する。
FIG. 16 is a diagram showing voltage application conditions for realizing the threshold voltage change of the memory cell shown in FIG. In FIG. 16, one erase unit is represented as a sector, and one sector is composed of two memory cells as an example. As shown in FIG. 16A, source lines SL1 and SL2 are word lines W, respectively.
0 and W1 are arranged in parallel. In the flash memory shown in FIGS. 1 and 11, the source lines S1 and S1
2 is arranged in parallel with the bit lines B0 and B1.
However, in the structure shown in FIG. 16, source lines SL1 and SL2 are arranged in parallel with word lines W0 and W1 in order to realize rewriting (programming) of data in sector units, and source lines SL1 and SL2 are arranged. Can set its potential in sector units. Next, in the structure shown in FIG. 16, voltage application conditions for writing data "0" into memory cell 16 and writing data "1" into memory cell 18 will be described.

【0214】消去電圧パルス印加時においては、プログ
ラムされるべきメモリセルはセクタSE1に含まれる。
すなわちセクタSE1が選択セクタでありセクタSE2
は非選択セクタである。
When the erase voltage pulse is applied, the memory cell to be programmed is included in sector SE1.
That is, sector SE1 is the selected sector and sector SE2
Is a non-selected sector.

【0215】消去動作時においてはビット線B0および
B1がフローティング状態(FL)に設定され、ワード
線W0へは−9Vの負電圧が印加され、ワード線W1は
接地電位に設定される。ソース線SL1には5Vの電圧
が印加され、ソース線SL2へは接地電位レベルの0V
が伝達される。この選択ワード線W0への負電圧の印加
は図1および図11に示すに負電圧発生回路および負電
圧スイッチ回路およびXデコーダ48の構成を用いるこ
とにより実現される。この状態においてはセクタSE1
に含まれるメモリセル16および18においてコントロ
ールゲートとソース領域に高電界が印加されトンネル現
象によりフローティングゲートの電子がソース線SL1
上へ引抜かれ、そのしきい値電圧が低下する。
In the erase operation, bit lines B0 and B1 are set to a floating state (FL), a negative voltage of -9V is applied to word line W0, and word line W1 is set to the ground potential. A voltage of 5V is applied to the source line SL1 and a ground potential level of 0V is applied to the source line SL2.
Is transmitted. The application of the negative voltage to the selected word line W0 is realized by using the configurations of the negative voltage generating circuit, the negative voltage switch circuit, and the X decoder 48 shown in FIGS. In this state, sector SE1
In the memory cells 16 and 18 included in, a high electric field is applied to the control gate and the source region, and electrons in the floating gate are generated by the tunnel phenomenon due to the tunneling phenomenon.
It is pulled upward, and its threshold voltage decreases.

【0216】セクタSE2においては、ワード線W1お
よびソース線SL2の電位はともに接地電位レベルの0
Vであり、何ら変化は生じない。
In sector SE2, the potentials of word line W1 and source line SL2 are both at the ground potential level of 0.
V, no change occurs.

【0217】データ書込時においては、データ“0”が
書込まれるメモリセル16が接続されるビット線B0へ
は4V程度の書込電圧が印加される。このデータ書込時
においては選択ワード線W0の電位は10Vと高電圧に
設定される。データ“1”が書込まれるメモリセル18
が接続されるビット線B1には2V程度の比較的低い書
込電圧が印加される。非選択セクタSE2においてはワ
ード線W1およびソース線SL2はともに接地電位レベ
ルの0Vであり、またソース線SL1の電位も0Vに設
定される。
At the time of data writing, a write voltage of about 4 V is applied to bit line B0 connected to memory cell 16 in which data "0" is written. At the time of this data writing, the potential of the selected word line W0 is set to a high voltage of 10V. Memory cell 18 in which data "1" is written
A relatively low write voltage of about 2 V is applied to the bit line B1 connected to. In unselected sector SE2, both word line W1 and source line SL2 are at the ground potential level of 0V, and the potential of source line SL1 is also set to 0V.

【0218】この状態においては、先に図3を参照して
説明したように、ビット線B0の電位が高いため、フロ
ーティングゲートへはアバランシェ降伏によるホットエ
レクトロンが多く注入され、このメモリセル16のしき
い値電圧が大きく上昇し、一方そのドレイン電圧が2V
と低いメモリセル18においてはアバランシェ降伏によ
るホットエレクトロンの注入量は少なく、そのしきい値
電圧が上昇する度合は低い。この構成により、メモリセ
ル16が書込状態のデータ“0”を格納し、またメモリ
セル18は消去状態のデータ“1”を格納する。このと
き、フローティングゲートへの電子の注入が行なわれて
おり、そのしきい値電圧が上昇しているため、メモリセ
ル18は過消去状態とはならない。
In this state, as described above with reference to FIG. 3, since the potential of bit line B0 is high, a large amount of hot electrons due to avalanche breakdown are injected into the floating gate, and this memory cell 16 is affected. The threshold voltage rises significantly, while its drain voltage is 2V
In the low memory cell 18, the injection amount of hot electrons due to avalanche breakdown is small, and the threshold voltage thereof is not highly increased. With this configuration, the memory cell 16 stores the data "0" in the written state, and the memory cell 18 stores the data "1" in the erased state. At this time, electrons are being injected into the floating gate and the threshold voltage thereof is rising, so that the memory cell 18 is not in the over-erased state.

【0219】書込ベリファイ動作においては、データ
“0”の書込に対しては従来と同様再度、データ“0”
の書込が行なわれる。データ“1”に対して誤ってデー
タ“0”が書込まれた場合は、一旦選択セクタSE1内
のメモリセルがすべて消去状態とされる。データ“1”
の電子に対する注入効率は小さくされているためそのし
きい値電圧の上昇量は小さいためほぼその状態が生じる
可能性は無視し得る程度であると考えられる。誤ってデ
ータ“1”の代わりにデータ“0”が書込まれた場合に
は再度消去電圧パルスを印加した後データ“1”の書込
みが行なわれる。
In the write verify operation, the data "0" is written again as in the conventional case when the data "0" is written.
Is written. When the data "0" is erroneously written to the data "1", all the memory cells in the selected sector SE1 are erased. Data “1”
Since the injection efficiency of electrons into the electron is small, the increase amount of the threshold voltage is small, and it is considered that the possibility that this state will occur is negligible. When data "0" is written by mistake instead of data "1", data "1" is written after the erase voltage pulse is applied again.

【0220】このデータの書込は、それぞれアクセス単
位(1バイト単位、1ワード単位)で行なわれる。この
場合、図示の構成において1つのメモリセルが1つのア
クセス単位を代表していると考えればよい。
Writing of this data is performed in access units (1 byte unit, 1 word unit). In this case, it may be considered that one memory cell in the illustrated configuration represents one access unit.

【0221】図17は、別のプログラム方法を示す図で
ある。この図17において、横軸は時間を示し、縦軸は
メモリセルのしきい値電圧を示す。この図12に示す方
法においては、消去後のデータ書込サイクルは“書込
1”および“書込2”と2つのデータ書込サイクルを含
む。1番目の書込サイクル“書込1”においては、プロ
グラムされるべきメモリセルに対しまずデータ“1”が
書込まれ、すべてのメモリセルのしきい値電圧が低いし
きい値電圧を有するエンハンスメント状態とされる。
FIG. 17 is a diagram showing another programming method. In FIG. 17, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the threshold voltage of the memory cell. In the method shown in FIG. 12, the data write cycle after erasing includes two data write cycles, "write 1" and "write 2". In the first write cycle "write 1", data "1" is first written to the memory cell to be programmed, and the threshold voltages of all memory cells are low. To be in a state.

【0222】第2番目の書込サイクル“書込2”におい
ては、データ“0”が書込まれるメモリセルに対しての
みデータ“0”の書込が行なわれる。
In the second write cycle "write 2", data "0" is written only to the memory cell in which data "0" is written.

【0223】図18はこの図17に示すプログラム方法
におけるメモリセルへの電圧印加条件を示す図である。
図18においてはメモリセル16へデータ“0”が書込
まれ、メモリセル18へデータ“1”が書込まれる場合
が示される。
FIG. 18 is a diagram showing conditions of voltage application to the memory cell in the programming method shown in FIG.
FIG. 18 shows a case where data "0" is written in memory cell 16 and data "1" is written in memory cell 18.

【0224】まず消去サイクルにおいては、ビット線B
0およびB1がフローティング状態(FL)とされ、ワ
ード線W0が負電圧の−9Vに設定され、かつソース線
SL1に5Vが印加される。ワード線W1およびソース
線SL2は接地電位レベルの0Vである。この状態にお
いては、メモリセル16および18は消去電圧パルスが
印加され、フローティングゲートから電子がトンネル電
流により引抜かれ、そのしきい値電圧が低下し、デプレ
ッション状態となる。
First, in the erase cycle, the bit line B
0 and B1 are set to a floating state (FL), word line W0 is set to a negative voltage of -9V, and 5V is applied to source line SL1. The word line W1 and the source line SL2 are at the ground potential level of 0V. In this state, the erase voltage pulse is applied to the memory cells 16 and 18, electrons are extracted from the floating gate by the tunnel current, the threshold voltage thereof is lowered, and the depletion state is set.

【0225】次いでデータ書込が行なわれる。まず“書
込1”のサイクルにおいてはビット線B0およびB1へ
4Vの電圧が印加され、ワード線W0へ5Vが印加され
る。ワード線W1、およびソース線SL1およびSL2
は接地電位の0Vに設定される。この状態においてはメ
モリセル16および18のコントロールゲートへ与えら
れる電圧値が低い。このため、図3に示すように、フロ
ーティングゲートへの注入される電子の数が少なくな
り、しきい値電圧の変化量は小さく、メモリセル16お
よび18のしきい値電圧は低い値のエンハンスメント状
態となる。
Then, data writing is performed. First, in the "write 1" cycle, a voltage of 4V is applied to bit lines B0 and B1, and 5V is applied to word line W0. Word line W1 and source lines SL1 and SL2
Is set to the ground potential of 0V. In this state, the voltage value applied to the control gates of memory cells 16 and 18 is low. Therefore, as shown in FIG. 3, the number of electrons injected into the floating gate is small, the amount of change in the threshold voltage is small, and the threshold voltages of the memory cells 16 and 18 are low. Becomes

【0226】次いでデータ“0”を書込む“書込2”サ
イクルが実行される。このサイクルにおいてはビット線
B0に4Vの電圧が印加され、選択ワード線W0には1
0Vが印加される。ビット線Bの電圧は0Vに設定され
る。この状態においは、メモリセル16のコントロール
ゲートに10Vの高電圧が印加され、またドレイン領域
に4Vの電圧が印加されるため、アバランシェ降伏によ
り発生したホットエレクトロンがフローティングゲート
へ注入され、このしきい値電圧が大きく変動し書込状態
を示すしきい値電圧となり、これによりデータ“0”が
書込まれる。メモリセル18においては、そのドレイン
領域の電位は0Vであり、ホットエレクトロンは発生し
ないため、そのフローティングゲートの注入電子量は変
化しない。このようにデータ“1”の書込およびデータ
“0”の書込は2段階で行なうことにより、過消去され
たメモリセルが存在せず、かつ高速でメモリセルデータ
の書換えを実行することができる。
Then, a "write 2" cycle for writing data "0" is executed. In this cycle, a voltage of 4V is applied to the bit line B0 and 1 is applied to the selected word line W0.
0V is applied. The voltage of the bit line B is set to 0V. In this state, since a high voltage of 10 V is applied to the control gate of the memory cell 16 and a voltage of 4 V is applied to the drain region, hot electrons generated by avalanche breakdown are injected into the floating gate, and this threshold voltage is applied. The value voltage fluctuates greatly and becomes a threshold voltage indicating a written state, whereby data "0" is written. In the memory cell 18, since the drain region has a potential of 0 V and hot electrons are not generated, the amount of electrons injected into the floating gate does not change. By thus performing the writing of the data “1” and the writing of the data “0” in two stages, it is possible to rewrite the memory cell data at a high speed without the overerased memory cells. it can.

【0227】この“書込1”サイクルと“書込2”サイ
クルとで選択ワード線W0へ印加される電圧を変化する
構成は、先のワード線電圧変更回路を用いて実現するこ
とができる。この場合、先の実施例において消去後書込
動作における制御信号を書込サイクルに応じて変更する
ことにより所望の電圧レベルのワード線駆動信号を得る
ことができる。また書込電圧は図18に示す構成の場
合、書込回路20が発生する書込高電圧をビット線電圧
変更回路42(図1参照)により低減することにより実
現されてもよく、また単に書込高電圧が4Vのレベルに
設定されていてもよい。
The structure for changing the voltage applied to the selected word line W0 in the "write 1" cycle and the "write 2" cycle can be realized by using the above word line voltage changing circuit. In this case, the word line drive signal having a desired voltage level can be obtained by changing the control signal in the write operation after erase in accordance with the write cycle in the previous embodiment. In the case of the structure shown in FIG. 18, the write voltage may be realized by reducing the write high voltage generated by write circuit 20 by bit line voltage changing circuit 42 (see FIG. 1), or simply by writing. The built-in high voltage may be set to the level of 4V.

【0228】図19はさらに他のプログラム方法を示す
図である。図19において横軸は時間を示し、縦軸はメ
モリセルのしきい値電圧を示す。この図19に示すプロ
グラム方法においては消去動作を実行した後、データ
“1”を書込む“書込1”サイクルの時間を短くし、そ
の後のデータ“0”を書込む“書込2”サイクルの時間
を長くする。これは、各データ“0”および“1”また
は書込サイクルに応じて書込パルス幅を変更することに
より実現される。この場合、先に図3において示したよ
うに、書込パルス印加時間が短くなると、メモリセルの
しきい値変化量は小さくなることを利用する。
FIG. 19 is a diagram showing another programming method. In FIG. 19, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the threshold voltage of the memory cell. In the programming method shown in FIG. 19, after performing the erase operation, the time of the "write 1" cycle for writing the data "1" is shortened, and the "write 2" cycle for writing the subsequent data "0" is shortened. Make the time longer. This is realized by changing the write pulse width according to each data "0" and "1" or the write cycle. In this case, as shown in FIG. 3, the amount of change in the threshold voltage of the memory cell decreases as the write pulse application time decreases.

【0229】図20は図19に示すプログラム方法を実
現するためのメモリセルへの電圧印加条件の一例を示す
図である。図20においても、2行2列に配列されたメ
モリセル16〜19からなるメモリセルアレイにおいて
メモリセル16および18を含むセクタS1におけるプ
ログラムを行なう場合の電圧印加条件が示される。メモ
リセル16に対しデータ“0”が書込まれ、メモリセル
18にデータ“1”が書込まれる。この場合、消去条件
は先の実施例と同様であり選択ワード線W0に−9Vの
電圧が印加され、ソース線SL1に5Vが印加される。
これによりメモリセル16および18のしきい値がデプ
レッション状態とされる。
FIG. 20 is a diagram showing an example of voltage application conditions to the memory cell for realizing the programming method shown in FIG. FIG. 20 also shows voltage application conditions when programming is performed in sector S1 including memory cells 16 and 18 in a memory cell array including memory cells 16 to 19 arranged in 2 rows and 2 columns. Data "0" is written to the memory cell 16, and data "1" is written to the memory cell 18. In this case, the erasing conditions are the same as in the previous embodiment, and a voltage of -9V is applied to the selected word line W0 and 5V is applied to the source line SL1.
This brings the threshold values of the memory cells 16 and 18 into the depletion state.

【0230】次いでデータ“1”を書込む“書込1”サ
イクルが実行される。この状態においては、ビット線B
0およびB1に4Vの電圧が印加され、ワード線W0へ
10Vの高電圧が印加される。ソース線SL1は接地電
位の0Vに設定される。非選択セクタSE2においては
各信号線は0Vに設定される。この場合、“書込1”サ
イクルにおいては書込パルスの印加時間が図19に示す
ように極めて短くされている。したがってメモリセル1
6および18においてフローティングゲートに注入され
る電子の量は少なく、各メモリセル16および18はし
きい値電圧が低い値のエンハンスメント状態となる。
Then, a "write 1" cycle for writing data "1" is executed. In this state, the bit line B
A voltage of 4V is applied to 0 and B1, and a high voltage of 10V is applied to the word line W0. The source line SL1 is set to the ground potential of 0V. In the non-selected sector SE2, each signal line is set to 0V. In this case, the application time of the write pulse in the "write 1" cycle is extremely short as shown in FIG. Therefore, memory cell 1
In 6 and 18, the amount of electrons injected into the floating gate is small, and each memory cell 16 and 18 is in an enhancement state in which the threshold voltage is low.

【0231】次いでデータ“0”の書込が行なわれる。
これはメモリセル16に対してのみ行なわれる。したが
ってこの場合ビット線B0に4Vが印加され、ワード線
W0には高電圧10Vが印加される。ビット線B1は接
地電位の0Vである。この状態においては、データ
“1”の場合と同様のフローティングゲートへの電子の
注入が生じる。この“書込2”サイクルは書込パルス印
加時間が“書込1”サイクル時のそれよりも長くされて
いる。したがってメモリセル16のしきい値電圧が大き
く上昇し、そのしきい値電圧は書込状態を示す高い値の
エンハンスメント状態となる。
Then, data "0" is written.
This is done only for memory cell 16. Therefore, in this case, 4V is applied to the bit line B0 and a high voltage of 10V is applied to the word line W0. The bit line B1 is at ground potential 0V. In this state, electrons are injected into the floating gate as in the case of data "1". The "write 2" cycle has a write pulse application time longer than that in the "write 1" cycle. Therefore, the threshold voltage of memory cell 16 greatly rises, and the threshold voltage is in the enhancement state of a high value indicating the written state.

【0232】この書込サイクルを2段階とし、それぞれ
の書込パルス幅を変更する構成は、図1に示す書込パル
ス幅変更回路43を用いることにより実現される。
The structure in which the write pulse is changed to two stages and the write pulse width is changed is realized by using write pulse width changing circuit 43 shown in FIG.

【0233】このデータ“0”およびデータ“1”両者
の書込を行なうためのワード線電圧、ビット線電圧およ
び書込パルス幅の変更は図1に示す書込パルス幅変更回
路43、ビット線電圧変更回路42およびワード線電圧
変更回路46を用いることができる。この場合、前述の
ように、消去後書込を行なうときの消去後書込信号PA
Eに代えて各書込サイクルに応じて制御信号が発生され
る。
The word line voltage, the bit line voltage and the write pulse width for writing both data "0" and data "1" are changed by writing pulse width changing circuit 43 and bit line shown in FIG. The voltage changing circuit 42 and the word line voltage changing circuit 46 can be used. In this case, as described above, the post-erase write signal PA when performing the post-erase write is used.
Instead of E, a control signal is generated according to each write cycle.

【0234】この図14に示す動作フロー図において
は、消去電圧パルスを印加した後消去ベリファイ(ステ
ップS306)が実行されている。しかしこの消去電圧
パルスが十分なしきい値電圧変化をもたらす条件が保証
されていれば、特に行なわれなくてもよい。すなわち消
去電圧パルス印加を行ない、各メモリセルのしきい値電
圧がデプレッション状態であることが保証されれば、特
に消去ベリファイ動作は行なわれなくてもよい。
In the operation flow chart shown in FIG. 14, after the erase voltage pulse is applied, the erase verify (step S306) is executed. However, if the condition that the erase voltage pulse brings about a sufficient threshold voltage change is guaranteed, it is not necessary to perform the operation. That is, if the erase voltage pulse is applied and it is guaranteed that the threshold voltage of each memory cell is in the depletion state, the erase verify operation need not be performed.

【0235】またこのような大きな消去電圧パルスでな
く、過消去メモリセルが存在するような大きなしきい値
電圧の分布が存在する場合においては、消去ベリファイ
サイクルに実行することにより、すべてデプレッション
状態とならない場合においても、消去ベリファイ動作に
よりそのしきい値電圧の最大値が保証される。したがっ
てデータ“1”の書込を行なうときにこのベリファイ電
圧(消去ベリファイ電圧)レベルのセルのしきい値が上
昇しても書込状態を示すしきい値電圧よりも十分低いし
きい値変動しかもたらさないように構成される。すなわ
ち、これらの実施例においては消去後書込を行なってし
きい値電圧範囲を揃えるとともにその後にデータ“0”
の書込を行なう代わりに、この消去後書込動作をデータ
“1”書込を実行することで省略している。なお上述の
実施例においてはプログラムされる単位を示すセクタと
して1本のワード線を示したが、これはバイト単位、複
数バイト単位であればよい。
If there is a large threshold voltage distribution such that an over-erased memory cell exists, instead of such a large erase voltage pulse, the erase verify cycle is performed so that all are in the depletion state. Even if it does not, the maximum value of the threshold voltage is guaranteed by the erase verify operation. Therefore, when the data "1" is written, even if the threshold voltage of the cell at the verify voltage (erase verify voltage) level rises, the threshold voltage fluctuation is sufficiently lower than the threshold voltage indicating the written state. Configured not to bring. That is, in these embodiments, writing is performed after erasing to make the threshold voltage range uniform and, after that, data "0" is written.
This post-erasing write operation is omitted by executing the data "1" write instead of performing the write. Although one word line is shown as the sector indicating the unit to be programmed in the above embodiment, this may be a byte unit or a plurality of byte units.

【0236】またフラッシュメモリはメモリセルアレイ
が複数のブロックに分割されており、各ブロックごとに
アクセスされる構成であってもよい。
The flash memory may have a structure in which the memory cell array is divided into a plurality of blocks and each block is accessed.

【0237】[0237]

【発明の効果】請求項1記載の発明においては消去電圧
パルス印加後所定のしきい値電圧以下のメモリセルに対
して消去後書込を行なってそのしきい値電圧を徐々に修
正しているため、しきい値電圧のばらつきが小さくな
り、過消去メモリセルによる誤ったデータの読出および
プログラムを防止することができる。
According to the first aspect of the invention, after the erase voltage pulse is applied, the threshold voltage is gradually corrected by performing the write after erase on the memory cell having a predetermined threshold voltage or less. Therefore, variation in threshold voltage is reduced, and erroneous data reading and programming by the overerased memory cell can be prevented.

【0238】請求項2記載の発明によれば、所定のしき
い値電圧以上のしきい値電圧を有する未消去メモリセル
に対してのみ消去電圧パルスを印加するため、消去メモ
リセルに対し再び消去電圧パルスが印加されることがな
くなり、消去後のメモリセルのしきい値電圧のばらつき
が小さくなり、過消去メモリセルによる誤動作を防止す
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the erase voltage pulse is applied only to the non-erased memory cell having the threshold voltage equal to or higher than the predetermined threshold voltage, the erase memory cell is erased again. The voltage pulse is not applied, the variation in the threshold voltage of the memory cell after erasing is reduced, and the malfunction due to the over-erased memory cell can be prevented.

【0239】また請求項1および請求項2記載の発明に
よれば、消去電圧パルス印加前にメモリセルのしきい値
電圧を揃えるための消去前書込を行なう必要がなくな
り、消去動作モードに要する時間を短縮することができ
る。
According to the first and second aspects of the present invention, there is no need to perform pre-erase writing for equalizing the threshold voltages of the memory cells before applying the erase voltage pulse, which is necessary for the erase operation mode. The time can be shortened.

【0240】請求項3記載の発明によれば、メモリセル
を消去状態に設定した後データ“0”およびデータ
“1”の書込を行なうため、消去動作モードと書込動作
モードと別々なシーケンスで行なう必要がなくなり、デ
ータのプログラムのためのシーケンスの制御が簡略化さ
れるとともに、プログラムに要する時間を短縮すること
ができる。
According to the invention described in claim 3, since the data "0" and the data "1" are written after the memory cell is set to the erased state, the erase operation mode and the write operation mode have different sequences. , The sequence control for data programming is simplified, and the time required for programming can be shortened.

【0241】請求項4記載の発明によれば、データ
“0”書込とデータ“1”書込とでフローティングゲー
トへの電子の注入効率を異ならせたので、誤ったデータ
の書込が防止されるとともに、過消去メモリセルに対し
ても書込が行なわれるため、そのしきい値電圧が上昇し
過消去メモリセルによる誤動作を防止することができ
る。
According to the invention described in claim 4, since the efficiency of injecting electrons into the floating gate is different between the data "0" write and the data "1" write, erroneous data write is prevented. At the same time, writing is also performed on the over-erased memory cell, so that the threshold voltage of the over-erased memory cell rises and malfunction due to the over-erased memory cell can be prevented.

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

【図1】この発明の一実施例である不揮発性半導体記憶
装置の全体の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device which is an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例である不揮発性半導体記憶
装置における消去動作モードを示す動作フロー図であ
る。
FIG. 2 is an operation flowchart showing an erase operation mode in the nonvolatile semiconductor memory device which is an embodiment of the present invention.

【図3】フラッシュメモリセルにおける書込特性を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing write characteristics in a flash memory cell.

【図4】図1に示す不揮発性半導体記憶装置における消
去動作実行後のメモリセルのしきい値電圧の分布を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing distribution of threshold voltages of memory cells after execution of an erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.

【図5】図1に示すワード線電圧変更回路の具体的構成
を示す図である。
5 is a diagram showing a specific configuration of the word line voltage changing circuit shown in FIG.

【図6】図1に示すビット線電圧変更回路およびYデコ
ーダの具体的構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of a bit line voltage changing circuit and a Y decoder shown in FIG.

【図7】図1に示す書込パルス幅変更回路の具体的構成
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a specific configuration of the write pulse width changing circuit shown in FIG.

【図8】図1に示す負電圧発生回路の具体的構成を示す
図である。
8 is a diagram showing a specific configuration of the negative voltage generating circuit shown in FIG.

【図9】図1に示す負電圧スイッチ回路に含まれる負電
圧スイッチの具体的構成を示す図である。
9 is a diagram showing a specific configuration of a negative voltage switch included in the negative voltage switch circuit shown in FIG.

【図10】図1に示すXデコーダの具体的構成を示す図
である。
10 is a diagram showing a specific configuration of the X decoder shown in FIG.

【図11】この発明の他の実施例である不揮発性半導体
記憶装置の全体の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device which is another embodiment of the present invention.

【図12】図11に示す不揮発性半導体記憶装置におけ
る消去動作モードを示すフロー図である。
12 is a flowchart showing an erase operation mode in the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.

【図13】図11に示す不揮発性半導体記憶装置におけ
る消去動作完了後のメモリセルのしきい値電圧の分布を
示す図である。
13 is a diagram showing a distribution of threshold voltages of memory cells after completion of an erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.

【図14】この発明のさらに他の実施例である不揮発性
半導体記憶装置の動作を示すフロー図である。
FIG. 14 is a flowchart showing an operation of a nonvolatile semiconductor memory device which is still another embodiment of the present invention.

【図15】図14に示す動作フロー図における第1のプ
ログラム方法を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a first programming method in the operation flowchart shown in FIG. 14;

【図16】図15に示す第1のプログラム方法を実現す
るためのメモリセルへの電圧印加条件を示す図である。
16 is a diagram showing a voltage application condition to a memory cell for realizing the first programming method shown in FIG.

【図17】図14に示すフロー図における第2のプログ
ラム方法を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a second programming method in the flowchart shown in FIG. 14.

【図18】図17に示すプログラム方法における各メモ
リセルへの電圧印加条件を示す図である。
18 is a diagram showing voltage application conditions to each memory cell in the programming method shown in FIG.

【図19】図14に示す動作フローにおける第3のプロ
グラム方法を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a third programming method in the operation flow shown in FIG. 14.

【図20】図19に示すプログラム方法における各メモ
リセルへの電圧印加条件を示す図である。
20 is a diagram showing voltage application conditions to each memory cell in the programming method shown in FIG.

【図21】一般的なフラッシュメモリセルの断面構造を
示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a cross-sectional structure of a general flash memory cell.

【図22】図21に示すフラッシュメモリセルの書込状
態と消去状態におけるしきい値電圧の変化を示す図であ
る。
22 is a diagram showing changes in threshold voltage of the flash memory cell shown in FIG. 21 in a written state and an erased state.

【図23】従来の不揮発性半導体記憶装置の全体の構成
を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing an overall configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図24】図23に示すワード線電圧変更回路の具体的
構成を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a specific configuration of the word line voltage changing circuit shown in FIG. 23.

【図25】図24に示すVppスイッチの具体的構成を
示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a specific configuration of the Vpp switch shown in FIG. 24.

【図26】従来の不揮発性半導体記憶装置における消去
動作モードを示すフロー図である。
FIG. 26 is a flowchart showing an erase operation mode in a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図27】従来の不揮発性半導体記憶装置におけるメモ
リセルのしきい値電圧の分布を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing distribution of threshold voltages of memory cells in a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図28】過消去メモリセルの問題を説明するための図
である。
FIG. 28 is a diagram for explaining a problem of an overerased memory cell.

【図29】従来の不揮発性半導体記憶装置のプログラム
モードを示すフロー図である。
FIG. 29 is a flowchart showing a program mode of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 アドレスバッファ 9 Yデコーダ 15 センスアンプ 20 書込回路 21 データ入出力バッファ 22 Vpp/Vcc切換回路 23 ワード線電圧変更回路 24 ソース電位発生回路 25 書込/消去制御回路 45 負電圧発生回路 46 ワード線電圧変更回路 48 Xデコーダ 44 負電圧スイッチ回路 321 ベリファイデータラッチ 322 ベリファイデータラッチ 440 負電圧スイッチ 8 address buffer 9 Y decoder 15 sense amplifier 20 writing circuit 21 data input / output buffer 22 Vpp / Vcc switching circuit 23 word line voltage changing circuit 24 source potential generating circuit 25 writing / erasing control circuit 45 negative voltage generating circuit 46 word line Voltage change circuit 48 X decoder 44 Negative voltage switch circuit 321 Verify data latch 322 Verify data latch 440 Negative voltage switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮脇 好和 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 二ツ谷 知士 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshikazu Miyawaki 4-chome, Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture LS Electric Co., Ltd. LSE Research Laboratory (72) Inventor Tomoshi Futani 4-chome, Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture No. 1 Mitsubishi Electric Corporation LSI Research Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 行および列からなるマトリクス状に配列
され、各々が情報を不揮発的に記憶する複数のメモリセ
ルを備えるメモリセルアレイを備え、前記メモリセルの
各々はフローティングゲート型トランジスタを有し、か
つ前記フローティングゲートの蓄積電荷量に従って第1
のしきい値電圧を与える書込状態と第2のしきい値電圧
を与える消去状態とを有し、 前記メモリセルアレイの各行に対応して配設され、各々
に対応の行のメモリセルが接続される複数のワード線、 前記メモリセルアレイの各列に対応して配設され、各々
に対応の列のメモリセルが接続される複数のビット線、 与えられたアドレス信号に応答して前記メモリセルアレ
イの対応のメモリセルを選択するメモリセル選択手段、 消去動作モード時、前記メモリセル選択手段により選択
されたメモリセルへ、各前記選択されたメモリセルを前
記消去状態に設定するための消去電圧を印加する消去手
段、 前記消去電圧の印加後、前記消去電圧を印加された各メ
モリセルのしきい値電圧が所定値以下となっているか否
かを判別する判別手段、および前記判別手段によりその
しきい値電圧が前記所定値以下と判別されたメモリセル
に対し、そのしきい値電圧が前記所定値以上かつ前記第
1のしきい値電圧未満となるまでしきい値修正電圧を印
加する修正手段を備える、電気的に書込消去可能な半導
体記憶装置。
1. A memory cell array comprising a plurality of memory cells arranged in a matrix of rows and columns, each memory cell storing information in a nonvolatile manner, each of the memory cells having a floating gate type transistor, And according to the accumulated charge amount of the floating gate,
Of the memory cells of the memory cell array are connected to the memory cells of the corresponding rows. A plurality of word lines, a plurality of bit lines arranged corresponding to each column of the memory cell array and connected to memory cells of a corresponding column, the memory cell array in response to a given address signal Memory cell selecting means for selecting a corresponding memory cell, and in the erase operation mode, an erase voltage for setting each of the selected memory cells to the erased state, to the memory cell selected by the memory cell selecting means. Erasing means for applying, deciding means for deciding whether or not the threshold voltage of each memory cell to which the erasing voltage is applied after applying the erasing voltage is below a predetermined value, and For the memory cell whose threshold voltage is determined to be equal to or lower than the predetermined value by another means, the threshold correction voltage is applied until the threshold voltage becomes equal to or higher than the predetermined value and lower than the first threshold voltage. An electrically writable and erasable semiconductor memory device comprising a correction means for applying a voltage.
【請求項2】 行および列からなるマトリクス状に配列
され、各々がフローティングゲート型トランジスタを有
しかつ前記フローティングゲートの蓄積電荷量に従って
情報を不揮発的に記憶する複数のメモリセルを備えるメ
モリセルアレイ、 前記メモリセルアレイの各行に対応して配設され、各々
に対応の行のメモリセルが接続される複数のワード線、 前記メモリセルアレイの各列に対応して配設され、各々
に対応の列のメモリセルが接続される複数のビット線、 与えられたアドレス信号にしたがって対応のメモリセル
を選択するためのメモリセル選択手段、 前記メモリセル選択手段により選択されたメモリセルが
所定のしきい値電圧以上のしきい値電圧を有しているか
否かを判別する判別手段、 各ビット線に対応して設けられ、対応のビット線に接続
されるメモリセルについての前記判別手段の判別結果を
示すデータを格納する判別データ格納手段、および前記
判別データ格納手段の格納するデータに応答して、前記
メモリセル選択手段により選択されたメモリセルへ並列
的かつ選択的に消去電圧を印加し、これにより前記選択
されたメモリセルのしきい値電圧をすべて前記所定のし
きい値電圧以下に設定するしきい値修正手段を備える、
電気的に書込消去可能な半導体記憶装置。
2. A memory cell array having a plurality of memory cells arranged in a matrix of rows and columns, each having a floating gate type transistor and storing information in a nonvolatile manner according to an amount of charge accumulated in the floating gate. A plurality of word lines which are arranged corresponding to the respective rows of the memory cell array and to which the memory cells of the corresponding rows are respectively connected; and a plurality of word lines which are arranged corresponding to the respective columns of the memory cell array and which correspond to the respective columns. A plurality of bit lines to which the memory cells are connected, a memory cell selecting means for selecting a corresponding memory cell according to a given address signal, and the memory cell selected by the memory cell selecting means has a predetermined threshold voltage. Discriminating means for discriminating whether or not it has the above threshold voltage, provided corresponding to each bit line, and Selected by the memory cell selection means in response to the discrimination data storage means for storing the data indicating the discrimination result of the discrimination means for the memory cell connected to the test line, and the data stored in the discrimination data storage means. A threshold value correcting means for applying an erase voltage to the memory cells in parallel and selectively, thereby setting all the threshold voltages of the selected memory cells to the predetermined threshold voltage or less.
A semiconductor memory device that can be electrically written and erased.
【請求項3】 行および列からなるマトリクス状に配列
され、各々がフローティングゲート型トランジスタから
構成され、かつ前記フローティングゲートの蓄積電荷量
に従って書込状態と消去状態とを表現する複数のメモリ
セルを備えるメモリセルアレイ、 前記メモリセルアレイの各行に対応して配設され、各々
に対応の行のメモリセルが接続される複数のワード線、 前記メモリセルアレイの各列に対応して配設され、各々
に対応の列のメモリセルが接続される複数のビット線、 プログラム動作モード時、プログラムされるべきメモリ
セルを選択し、該選択されたメモリセルへ消去電圧を印
加し、これにより前記プログラムされるべきメモリセル
を前記消去状態に設定するための消去手段、および前記
消去手段による消去電圧の印加後、プログラムデータに
従って前記プログラムされるべきメモリセルへ対応のデ
ータを同時に書込むデータ書込手段を備える、電気的に
書込消去可能な半導体記憶装置。
3. A plurality of memory cells arranged in a matrix of rows and columns, each of which is composed of a floating gate type transistor, and which expresses a written state and an erased state according to the amount of charge accumulated in the floating gate. A memory cell array provided, a plurality of word lines arranged corresponding to each row of the memory cell array, to which the memory cells of the corresponding row are connected, arranged corresponding to each column of the memory cell array, respectively A plurality of bit lines to which memory cells of corresponding columns are connected, a memory cell to be programmed is selected in a program operation mode, an erase voltage is applied to the selected memory cell, and thereby, the memory cell to be programmed is to be programmed. Erase means for setting the memory cell to the erase state, and after applying the erase voltage by the erase means, An electrically writable and erasable semiconductor memory device comprising data writing means for simultaneously writing corresponding data to the memory cell to be programmed in accordance with gram data.
【請求項4】 前記データ書込手段は、前記消去状態を
表現する第1の論理値のデータを書込むために必要とさ
れる前記フローティングゲートへの電荷注入効率が前記
書込状態を与える第2の論理値を表現するデータを書込
むために必要とされる前記フローティングゲートへの電
荷注入効率よりも低くされた電荷注入手段を含む、請求
項3記載の電気的に書込消去可能な半導体記憶装置。
4. The data write means is characterized in that a charge injection efficiency to the floating gate required to write data of a first logical value expressing the erased state gives the written state. 4. An electrically writable and erasable semiconductor as claimed in claim 3, including charge injection means having a charge injection efficiency lower than the charge injection efficiency to the floating gate required to write data representing a logic value of 2. Storage device.
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