JP4896479B2 - Data erasing method of semiconductor memory device - Google Patents
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Description
この発明は、外部書込み端子を通して外部書込み書換え装置を用いてデータの書き込み及び書き換えを行えるとともに、内部書込み書換え回路によってもデータの書き込み及び書き換えを行える半導体メモリ装置のデータ消去方法に関する。 The present invention, together can write and rewrite the data using an external writing rewriting device through external write terminal, it relates to a data erase method for a semiconductor memory device capable of performing write and rewrite data by internal write rewriting circuit.
各種の電子機器を始め、時計その他の計測機器、通信機器、事務機器、産業用機器、娯楽用機器など、あらゆる機器の制御にマイクロコンピュータが用いられるようになっている。そのマイクロコンピュータには、制御回路に相当するCPU(中央処理装置)と、その動作プログラムやデータを記憶するための半導体メモリとして、一般にROM(リード・オンリー・メモリ)とRAM(ランダム・アクセス・メモリ)が設けられているが、電気的にデータの書き換えが可能で、無電源状態でもデータを保持できるEEPROM等の不揮発性メモリも設けられるようになっている。 Microcomputers are used to control various devices such as various electronic devices, watches and other measuring devices, communication devices, office devices, industrial devices, and entertainment devices. In the microcomputer, a CPU (Central Processing Unit) corresponding to a control circuit and a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) are generally used as semiconductor memories for storing operation programs and data. However, a nonvolatile memory such as an EEPROM that can electrically rewrite data and can retain data even in a non-powered state is also provided.
図8に、従来の一般的なマイクロコンピュータの構成例を示す。
このマイクロコンピュータ5は、制御回路(CPU)50と、半導体メモリであるROM51、RAM53、及び不揮発性メモリであるEEPROM52と、A/Dコンバータ54及びI/O回路55によって構成されている。A/Dコンバータ54には、外部の例えばセンサ6が接続され、I/O回路55には入力部7と出力部8が接続される。
ROM51にはプログラム領域51aと書換え不可データ領域51bがあり、このマイクロコンピュータ5の製造段階において、制御回路50が使用する制御用プログラムがプログラム領域51aに書き込まれ、センサの補正データ等の固定データが書換え不可データ領域51bに書き込まれる。
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional general microcomputer.
The
The
そして、このマイクロコンピュータ5が被制御機器に実装されて使用されるとき、制御回路50がROM51のプログラム領域51aに格納された制御用プログラムに従って動作し、例えば、外部に設けられたセンサ6による検出信号をA/Dコンバータ54によってデジタルデータに変換して、EEPROM52の書換え可能データ領域52aに記憶させ、そのデータをROM51の書換え不可データ領域51bに格納されている補正データを用いて補正及び演算処理を、RAM53のワーキング領域を用いて行い、その結果をI/O回路55を通して外部の出力部8へ出力する。
When the
この例の場合、ROM51に格納する制御用プログラム及び固定データは、読み出し専用データであり、製造後の書き換えは不可である。
また、これらの半導体メモリ(特に不揮発性メモリ)は、製造工程においてその動作状態をテストする必要があり、外部端子から書込み電圧や消去電圧を印加して、データの書き込みと消去のテスティングを行っている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
In this example, the control program and fixed data stored in the
In addition, these semiconductor memories (especially nonvolatile memories) need to be tested for their operating state during the manufacturing process, and data write and erase tests are performed by applying a write voltage and an erase voltage from an external terminal. (For example, refer to
そのテスティング時に、制御用プログラムや固定データの書き込みも行うことができるが、そのデータの保持性が保証されておらず、書き込んだデータが後工程の処理によって消失する可能性があった。
その消失を防ぐために、充分に高い書込み電圧でテスティングを行うようにすると、高耐圧のトランジスタを搭載することが必要になり、構成素子の微細化に対応できなくなる。また、構成素子の微細化が進むと内部の書込み書換え回路によるデータの書き換えの際にも、昇圧回路での昇圧電圧を期待する書込み電圧まで上げることが困難になる。
At the time of the testing, the control program and fixed data can be written, but the retention of the data is not guaranteed, and the written data may be lost by processing in a later process.
In order to prevent the disappearance, if testing is performed with a sufficiently high write voltage, it becomes necessary to mount a high-breakdown-voltage transistor, and it becomes impossible to cope with miniaturization of the constituent elements. Further, as the miniaturization of the constituent elements advances, it becomes difficult to raise the boosted voltage in the booster circuit to the expected write voltage even when data is rewritten by the internal write / rewrite circuit.
そこで、テスティング時に書き込みを行うメモリと、実使用時にデータの書き込みが可能なメモリとをそれぞれの仕様に合わせて異なるデバイスで構成すると、テスティング時に書き込みを行うメモリデバイスはワンタイムROMとなり、同一チップ内に異なるデバイスを搭載することが必要になるため、製造工程が長くなるという問題が生じる。
また、ワンタイムROMだとデータの書き換えができないので、製品開発初期でのテスティングによって生じることが多いデータの書き換え要求に対して応えることができないという問題もある。
Therefore, if the memory that writes data during testing and the memory that can write data during actual use are configured with different devices according to the respective specifications, the memory device that writes data during testing becomes a one-time ROM and is the same Since it is necessary to mount different devices in the chip, there arises a problem that the manufacturing process becomes long.
In addition, since the data cannot be rewritten with a one-time ROM, there is also a problem that it is impossible to respond to a data rewriting request often generated by testing at the early stage of product development.
制御用プログラムを格納するメモリとしてマスクROMを使用することもできるが、マスクROMの形成プロセスが必要になり、製造工程が増加する。しかも、製品開発時に要求されるプログラムの急な書き換えができず、開発期間が長くなるとう問題が生じる。 Although a mask ROM can be used as a memory for storing a control program, a process for forming the mask ROM is required, which increases the number of manufacturing steps. Moreover, there is a problem that the program required at the time of product development cannot be rewritten suddenly and the development period becomes long.
この発明は、半導体メモリ装置における上記のような種々の問題を解決するためになされたものである。
そのため、この発明は、半導体メモリ装置の開発段階で、テスティングによってメモリデバイスに書き込んだデータやプログラムの書き換えを容易に行えるようにして、開発期間を短縮できるようにすることも目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described various problems in semiconductor memory devices.
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to easily rewrite data and programs written in a memory device by testing at the development stage of a semiconductor memory device, thereby shortening the development period.
この発明は、外部書込み端子と、内部書込み書換え回路と、上記外部書込み端子を通して外部書込み書換え装置を用いてデータが書き込まれ、そのデータを保持する第1の不揮発性メモリデバイスと、上記内部書込み書換え回路によってデータの書き込み及び書き換えが行われる第2の不揮発性メモリデバイスとを備え、上記第1の不揮発性メモリデバイスと第2の不揮発性メモリデバイスとが同一のデバイス構造である半導体メモリ装置に書き込んだデータを消去するデータ消去方法であって、後述する特徴を有する。 The present invention relates to an external write terminal, an internal write rewrite circuit, a first nonvolatile memory device in which data is written using an external write rewrite device through the external write terminal and holds the data, and the internal write rewrite and a second nonvolatile memory device is write and rewrite data by the circuit takes place, written in a semiconductor memory device in the first nonvolatile memory device and the second nonvolatile memory device are the same device structure This is a data erasing method for erasing data, and has the characteristics described later .
上記第1の不揮発性メモリデバイスと第2の不揮発性メモリデバイスとを、単一の不揮発性メモリデバイスにおける異なるメモリ領域よって構成し、その異なるメモリ領域の境界を可変にすることもできる。 The first nonvolatile memory device and the second nonvolatile memory device may be configured by different memory areas in a single nonvolatile memory device, and the boundary between the different memory areas may be variable.
上記各不揮発性メモリデバイスのメモリセルはMONOS型メモリであるとよい。 The memory cell of each non-volatile memory device may be a MONOS type memory.
上記外部書込み端子と内部書込み書換え回路と第1及び第2の不揮発性メモリデバイスとによってシステムICを構成することもできる。その場合、上記内部書込み書換え回路の能動素子は、MOS型トランジスタ構造を有するスイッチング素子とし、第1及び第2の不揮発性メモリデバイスのメモリセルは、メモリ膜が多層構造を有する不揮発性メモリ素子とMOS型トランジスタ構造を有するアドレストランジスタとから構成し、そのアドレストランジスタは、上記内部書込み書換え回路の能動素子を構成するスイッチング素子と同一構造にするとよい。 A system IC can also be configured by the external write terminal, the internal write rewrite circuit, and the first and second nonvolatile memory devices. In that case, the active element of the internal rewrite circuit is a switching element having a MOS transistor structure, and the memory cells of the first and second nonvolatile memory devices are a nonvolatile memory element having a memory film having a multilayer structure. It is preferable that the address transistor has an MOS transistor structure, and the address transistor has the same structure as the switching element that constitutes the active element of the internal rewrite circuit.
上記外部書込み端子を通して外部書込み書換え装置を用いて上記第1の不揮発性メモリデバイスにデータが書き込まれた後、上記外部書込み端子を使用できないようにするのが望ましい。 It is desirable that the external write terminal cannot be used after data is written to the first nonvolatile memory device using an external write rewrite device through the external write terminal.
上記いずれかの半導体メモリ装置とその制御回路をワンチップの半導体上に集積して形成し、システムICを構成することもできる。 The formed integrated on one semiconductor memory device and a semiconductor on one chip the control circuit, it is also possible to configure the system IC.
この発明による半導体メモリ装置のデータ消去方法は、上述した半導体メモリ装置に書き込んだデータを消去する方法であり、上記外部書込み端子を通して上記外部書込み書換え装置を用いて上記第1の不揮発性メモリデバイスにデータを書き込むときの書込み電圧値をVwo、データを消去するときの消去電圧値をVeo、消去時間をTeoとし、
上記内部書込み書換え回路によって上記第2の不揮発性メモリデバイスにデータを書込むときの書込み電圧値をVwi、データを消去するときの消去電圧値をVei、消去時間をTeiとすると、
Veo>Vei 及び Teo<Tei
の条件を満たし、さらに、
Vwo>Veo 及び Vwi=Vei
の条件を満たすことを特徴とする。
Data erase method of a semiconductor memory device according to the invention is a method for erasing data written in the semiconductor memory device described above, in the first nonvolatile memory device using the external write rewriting device through said external write terminal The write voltage value when writing data is Vwo, the erase voltage value when erasing data is Veo, the erase time is Teo,
Assuming that the write voltage value when writing data to the second nonvolatile memory device by the internal write rewrite circuit is Vwi, the erase voltage value when erasing data is Vei, and the erase time is Tei,
Veo> Vei and Teo <Tei
Meets the requirements of
Vwo> Veo and Vwi = Vei
It satisfies the following conditions.
この発明による半導体メモリ装置のデータ消去方法によれば、半導体メモリ装置の開発段階で、テスティングによってメモリデバイスに書き込んだデータやプログラムの書き換えを容易に行うことができ、開発期間を短縮することができる。 According to the semiconductor memory device data erasing method of the present invention, it is possible to easily rewrite data and programs written in the memory device by testing at the development stage of the semiconductor memory device, and to shorten the development period. it can.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔半導体メモリ装置の第1の例〕
図1は、この発明に使用する半導体メモリ装置を含むシステムIC(半導体集積回路)の第1の例の構成を示すブロック図である。
この図1に示すシステムIC1は、外部書込み端子15と、内部書込み書換え回路17と、第1の不揮発性メモリデバイス11及び第2の不揮発性メモリデバイス21を含む半導体メモリ装置と、CPUによる制御回路10と、それに制御される周辺回路18とを備えている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[ First Example of Semiconductor Memory Device ]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first example of a system IC (semiconductor integrated circuit) including a semiconductor memory device used in the present invention.
A system IC 1 shown in FIG. 1 includes an
このシステムIC1にはさらに、第1の不揮発性メモリデバイス11及び第2の不揮発性メモリデバイス21に対して、それぞれアドレスバッファ12,22、行デコーダ13,23、及び列デコーダ14,24を設けている。
第1の不揮発性メモリデバイス11は、外部書込み端子15を通して外部書込み書換え装置3を用いてデータを書き込まれ、そのデータを保持するメモリセルアレイであり、第2の不揮発性メモリデバイス21は、内部書込み書換え回路17によってデータの書き込み及び書き換えが行われるメモリセルアレイである。そして、この第1の不揮発性メモリデバイス11と第2の不揮発性メモリデバイス21とは同一のデバイス構造である。
The system IC 1 further includes
The first
アドレスバッファ12,22は制御回路10によって制御され、それぞれ外部書込み書換え装置3を用いてデータを書き込まれるときのアドレスデータと、内部書込み書換え回路17によってデータの書き込み及び書き換えが行われるときのアドレスデータを保持する。そして、そのアドレスデータに応じて行デコーダ13と列デコーダ14によって、第1の不揮発性メモリデバイス11の行と列のアドレスを指定し、行デコーダ23と列デコーダ24によって、第2の不揮発性メモリデバイス21の行と列のアドレスを指定する。
The
第1,第2の不揮発性メモリデバイス11,21のメモリセルはMONOS型メモリであるのが望ましい。後述する第2実施例における不揮発性メモリデバイス30についても同様である。
MONOS型メモリは、金属(metal)−酸化膜(Oxide)−窒化膜(Nitride)−酸化膜(Oxide)−半導体(Semiconductor)という構成の不揮発性メモリである。
このMONOS型メモリの構造を図3に模式的な断面図で示す。MONOS型メモリ40は、半導体基板であるシリコン基板41上に、シリコン酸化膜からなるトンネル酸化膜42、電荷を蓄積するシリコン窒化膜からなる窒化膜43、シリコン酸化膜からなるトップ酸化膜44を順次積層してONO膜45を形成し、そのトップ酸化膜44上にポリシリコン等によるメモリゲート電極46を形成している。
The memory cells of the first and second
The MONOS type memory is a nonvolatile memory having a structure of metal, oxide film, oxide film, nitride film, oxide film, and semiconductor.
The structure of this MONOS type memory is shown in a schematic sectional view in FIG. In the
そして、シリコン基板41の上面のトンネル酸化膜42の両端部に接する部分から外側の内部にソース(S)47とドレイン(D)48とを設けている。
このMONOS型メモリ40は、窒化膜43中のトラップに電荷を蓄積して記憶を保持する。その電荷を蓄積する窒化膜43は絶縁膜であり、それがさらに絶縁膜であるトンネル酸化膜42とトップ酸化膜44に挟まれているので、薄いトンネル酸化膜42に欠陥が生じても電荷は殆ど漏れることがなく、堅牢で信頼性の高いメモリセルである。
不揮発性メモリデバイスは、このようなMONOS型メモリによるメモリセルを共通のシリコン基板上に多数配列して形成したメモリセルアレイである。
Then, a source (S) 47 and a drain (D) 48 are provided on the outer side from the portion in contact with both ends of the
The MONOS
The nonvolatile memory device is a memory cell array formed by arranging a large number of memory cells of such a MONOS type memory on a common silicon substrate.
このような構成を有するMONOS型メモリへのデータの書込み及び消去は、メモリゲート電極46、ソース47、ドレイン48及びシリコン基板41への印加電圧を変化させることにより行う。
例えば、書込み時には、メモリゲート電極46に書込み電圧Vwを印加し、ソース47、ドレイン48及びシリコン基板41を接地電位とすることにより、シリコン基板41の表面近傍の電荷がトンネル酸化膜42を通過し、窒化膜43へ蓄積される。
そして、消去時には、メモリゲート電極46を接地電位とし、ソース47、ドレイン48及びシリコン基板41に消去電圧Veを印加することにより、窒化膜43に蓄積されている電荷がトンネル酸化膜42を通過し、シリコン基板41へ引き抜かれる。
Data writing and erasing to the MONOS type memory having such a configuration are performed by changing voltages applied to the
For example, at the time of writing, by applying the write voltage Vw to the
At the time of erasure, the
ところで、外部書込み端子15と内部書込み書換え回路17と第1及び第2の不揮発性メモリデバイス11,21とによってシステムICを構成することもできる。その内部書込み書換え回路17の能動素子は、MOS型トランジスタ構造を有するスイッチング素子とする。
第1及び第2の不揮発性メモリデバイス11,21のメモリセルは、メモリ膜が多層構造を有する不揮発性メモリ素子(例えば、図3に示したMONOS型メモリ)と、MOS型トランジスタ構造を有するアドレストランジスタとから構成され、そのアドレストランジスタは、内部書込み書換え回路17の能動素子を構成するスイッチング素子と同一構造で構成する。
なぜならば、図3で示したMONOS型メモリを使用する場合、書込み電圧を低電圧(例えば、10V以下)にすることが可能となるため、システムを構成するMOS型トランジスタを特殊な高耐圧構造とする必要性がないという効果が得られる。このため、内部書込み回路17は、通常のMOS型トランジスタを用いた昇圧回路を使用することができる。
By the way, a system IC can also be constituted by the
The memory cells of the first and second
This is because, when the MONOS type memory shown in FIG. 3 is used, the write voltage can be set to a low voltage (for example, 10 V or less), so that the MOS type transistor constituting the system has a special high breakdown voltage structure. The effect that there is no necessity to do is acquired. Therefore, the
図4は、この場合の不揮発性メモリデバイスのメモリセルの構造例を示す模式的な断面図である。これは多機能IC対応のメモリセルである。ここで、図3と対応する部分には同一の符号を付してある。
このメモリセルは、シリコン基板41のpウエル上に、フィールド酸化膜63で仕切られた素子エリアを設け、そこに前述した多層膜構造のメモリ膜であるONO膜45とメモリゲート電極46とからなるMONOS型メモリ40と、ゲート酸化膜61とアドレスゲート電極62とからなるMOS型トランジスタ構造を有するアドレストランジスタ60とを形成している。そのMONOS型メモリ40がメモリ多層構造を有する不揮発性メモリ素子である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a structure example of the memory cell of the nonvolatile memory device in this case. This is a memory cell compatible with a multi-function IC. Here, the parts corresponding to those in FIG.
In this memory cell, an element area partitioned by a
シリコン基板41の上部にはアドレストランジスタ60のドレイン64、アドレストランジスタ60のソースとMONOS型メモリ40のドレインの共通電極部65と、MONOS型メモリ40のソース66が設けられている。
内部書込み書換え回路17の能動素子も、アドレストランジスタ60と同様なMOS型トランジスタ構造を有するスイッチング素子で構成する。
A
The active element of the
図5は、同じく不揮発性メモリデバイスのメモリセルの他の構造例を示す模式的な断面図である。これは高集積化IC対応のメモリセルである。ここでも、図3と対応する部分には同一の符号を付しシリコン基板41のpウエル上に、フィールド酸化膜63で仕切られた素子エリアを設け、そこに前述した多層膜構造のメモリ膜であるONO膜45とメモリゲート電極46とからなるMONOS型メモリ40と、ゲート酸化膜61とアドレスゲート電極62とからなるMOS型トランジスタ構造を有するアドレストランジスタ60とを形成している。但し、そのMONOS型メモリ40とアドレストランジスタ60とを極めて近接させて配設し、メモリゲート電極46の一部をアドレストランジスタ60のアドレスゲート電極62上に絶縁膜67を介してオーバラップさせている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another structural example of the memory cell of the nonvolatile memory device. This is a memory cell compatible with a highly integrated IC. Again, parts corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and an element area partitioned by a
シリコン基板41の上部にはアドレストランジスタ60のドレイン68とMONOS型メモリ40のソース69とが設けられている。
このようなメモリセルを共通のシリコン基板上に多数配列してメモリセルアレイを構成すると、高集密化することができる。
A
When a large number of such memory cells are arranged on a common silicon substrate to form a memory cell array, high density can be achieved.
以上説明してきたような半導体メモリ装置を含むシステムICの製造工程において、外部書込み端子15を通して、外部書込み書換え装置3を用いて第1の不揮発性メモリデバイス11に制御用プログラムや固定データ等のデータが書き込まれた後、外部書込み端子15を使用できないようにする。それによって、第1の不揮発性メモリデバイス11に書き込まれたデータを確実に保持し、実動作時にそのデータを使用することができる。
In the manufacturing process of the system IC including the semiconductor memory device as described above, data such as a control program and fixed data is transferred to the first
外部書込み端子15を使用できないようにする方法としては、次のような手段がある。
(1)外部書込み端子15を通してデータの書き込みを行った後、基板への実装工程の1工程であるバンプ形成工程で、外部書込み端子15をマスクし、バンプが形成されないようにする。
(2)外部書込み端子15をレーザトリミングが可能なように、アルミニウム又は多結晶シリコンで配線を形成しておき、書き込み後にはその部分をレーザで切断する。
(3)ICを基板に実装する場合に、基板側で接点を設けないような配線とする。
As a method for preventing the
(1) After data is written through the
(2) Wiring is formed of aluminum or polycrystalline silicon so that the
(3) When the IC is mounted on the substrate, the wiring should be such that no contact is provided on the substrate side.
この例では、第1、第2の不揮発性メモリデバイス11,21と内部書込み書換え回路17を含む半導体メモリ装置とそれを制御する制御回路10等、図1に示す全てをワンチップの半導体上に集積して形成して、ワンチップのシステムICを構成している。
In this example, the semiconductor memory device including the first and second
〔半導体メモリ装の第2の例〕
図2は、この発明に使用する半導体メモリ装置を含むシステムIC(半導体集積回路)の第2の例の構成を示すブロック図である。この図において、図1と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この第2の例では、図1に示した第1の例における第1の不揮発性メモリデバイス11と第2の不揮発性メモリデバイス21に代えて、単一のメモリセルアレイによる不揮発性メモリデバイス30の異なるメモリ領域にその機能を持たせている。
[ Second Example of Semiconductor Memory Device ]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a second example of a system IC (semiconductor integrated circuit) including a semiconductor memory device used in the present invention. In this figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In this second example , instead of the first
この不揮発性メモリデバイス30のメモリ領域は、制御用プログラムを格納するプログラム領域31と、固定データを格納する書換え不可データ領域32と、任意のデータを書き込み及び書き換えできる書換え可能データ領域33とに分けられている。そのプログラム領域31と書換え不可データ領域32とが第1の不揮発性メモリデバイス11に相当し、書換え可能データ領域33が第2の不揮発性メモリデバイス21に相当する。
この不揮発性メモリデバイス30のアドレス制御のために、アドレスバッファ35、行デコーダ36、及び列デコーダ/マルチプレクサ37が設けられ、その列デコーダ/マルチプレクサ37は読み出し回路38にも接続されている。
The memory area of the
For address control of the
読み出し回路38によって不揮発性メモリデバイス30から読み出したデータは、出力バッファ39を通して外部出力部4に出力される。
この実施例では、システムICの製造後に、外部書込み端子15を通して外部書込み書換え装置3を用いて、不揮発性メモリデバイス30のプログラム領域31と書換え不可データ領域32とに、それぞれ制御用プログラムとセンサ補正データ等の固定データを書き込む。
Data read from the
In this embodiment, after the manufacture of the system IC, the control program and the sensor correction are made respectively in the
その制御用プログラムの中に、読み出し回路38によるデータ読み出し時に必要なメモリセルの位置を指定する行アドレス、列アドレス及び読み出し制御信号を含めておく。また、書換え可能データ領域33についても、制御用プログラムの中に書込み制御信号を含める。
これにより、不揮発性メモリデバイス30のメモリセルに対して、個別のアドレスが割り当てられることになり、制御用プログラムの格納によって、プログラム領域31及び書換え不可データ領域32と、書換え可能データ領域33とを自由に分けることができる。すなわち異なるメモリ領域の境界が可変になり、1個のシステムICで用途が広がる。
In the control program, a row address, a column address, and a read control signal for designating a memory cell position necessary for data reading by the
As a result, individual addresses are assigned to the memory cells of the
第1の例において説明した不揮発性メモリデバイスの各種のメモリセル構造や、アドレストランジスタ及び内部書込み書換え回路のスイッチング素子の構造なども、この第2実施例にも適用できる。
内部書込み書換え回路17の低電圧仕様を満足させるには、不揮発性メモリデバイスのメモリセルとしては、MONOS型メモリが最適であるが、デザインルールの制約等を考慮しなければ、一般的なフローティングゲート型メモリや、強誘電体メモリなどを使用することも可能である。
Various memory cell structures of the nonvolatile memory device described in the first example , structures of address transistors and switching elements of the internal write / rewrite circuit, and the like can also be applied to the second embodiment.
In order to satisfy the low voltage specification of the
〔データ書込み方法とデータ消去方法〕
次に、上述した各半導体メモリ装置に対するデータ書込み方法とデータ消去方法について説明する。
上述した半導体メモリ装置にデータを書き込む際には、外部書込み端子15を通して外部書込み書換え装置3を用いて、第1の不揮発性メモリデバイス11あるいは不揮発性メモリデバイス30の領域31,32にデータを書き込むときの書込み電圧値をVwo、書込み時間をTwoとし、内部書込み書換え回路17によって第2の不揮発性メモリデバイス21あるいは不揮発性メモリデバイス30の領域33にデータを書き込むときの書込み電圧値をVwi、書込み時間をTwiとすると、
Vwo>Vwi 及び Two<Twi
の条件を満たすようにする。
このデータ書込み方法において、データ書込み後のデータ保持特性を保証する閾値電圧Vthは、前記いずれの書込みによってもほぼ同一の値になるようにするのが望ましい。
[Data writing method and data erasing method]
Next, a data writing method and a data erasing method for each of the semiconductor memory devices described above will be described.
When writing data to the semiconductor memory device described above, the data is written to the
Vwo> Vwi and Two <Twi
Meet the requirements of
In this data writing method, it is desirable that the threshold voltage Vth for guaranteeing the data retention characteristic after data writing is substantially the same value in any of the above writing.
また、上述した半導体メモリ装置に書き込んだデータを消去する際には、この発明によるデータ消去方法により、外部書込み端子15を通して外部書込み書換え装置3を用いて、第1の不揮発性メモリデバイス11あるいは不揮発性メモリデバイス30の領域31,32にデータを書き込むときの書込み電圧値をVwo、データを消去するときの消去電圧値をVeo、消去時間をTeoとし、
内部書込み書換え回路17によって、第2の不揮発性メモリデバイス21あるいは不揮発性メモリデバイス30の領域33にデータを書き込むときの書込み電圧値をVwi、データを消去するときの消去電圧値をVei、消去時間をTeiとすると、
Veo>Vei 及び Teo<Tei
の条件を満たし、さらに、
Vwo>Veo 及び Vwi=Vei
の条件を満たすようにする。
上記各電圧値は、メモリセルに印加する端子電圧である。
When erasing data written in the semiconductor memory device described above , the first
The write voltage value when writing data to the
Veo> Vei and Teo <Tei
Meets the requirements of
Vwo> Veo and Vwi = Vei
Meet the requirements of
Each voltage value is a terminal voltage applied to the memory cell.
図6は、前述した不揮発性メモリデバイス11,21,あるいは30にデータの書き込みを行なった場合の書込みスピード特性を示す線図である。
横軸に書込み時間を示し、縦軸にデータ書き込み後の閾値電圧Vthを示している。
この図6は、消去状態から、書込み電圧をパラメータとして、書込み時間によるVthの変化を示している。これより、データ保持特性を保証する充分な書込みVthである1.0Vとするためには、9V書き込みの場合の書込み時間は1msecとなり、7V書き込みの場合の書込み時間は200msecとなる。
FIG. 6 is a diagram showing a write speed characteristic when data is written to the
The horizontal axis represents the writing time, and the vertical axis represents the threshold voltage Vth after data writing.
FIG. 6 shows the change in Vth with the write time from the erased state with the write voltage as a parameter. From this, in order to set 1.0 V, which is a sufficient writing Vth that guarantees the data retention characteristics, the writing time in the case of 9 V writing is 1 msec, and the writing time in the case of 7 V writing is 200 msec.
図7は、前述した不揮発性メモリデバイス11,21あるいは30に、この発明によりデータの消去を行なった場合の消去スピード特性を示す線図である。
横軸に消去時間を示し、縦軸にデータ消去後の閾値電圧Vthを示している。
この図7は、書込み状態から、消去電圧をパラメータとして、消去時間によるVthの変化を示している。これより、データ保持特性を保証する充分な消去Vthである−0.5Vとするためには、9V消去の場合の消去時間は200msecとなり、7V消去の場合の消去時間は1secとなる。
FIG. 7 is a diagram showing erase speed characteristics when data is erased from the above-described
The horizontal axis represents the erase time, and the vertical axis represents the threshold voltage Vth after data erase.
FIG. 7 shows the change in Vth with the erase time from the write state with the erase voltage as a parameter. Thus, in order to set −0.5V, which is a sufficient erase Vth that guarantees the data retention characteristics, the erase time in the case of 9V erase is 200 msec, and the erase time in the case of 7V erase is 1 sec.
外部書込み書換え装置3によるデータの書き込み又は消去と、内部書込み書換え回路17によるデータの書き込み又は消去とでは、書込み電圧値又は消去電圧値は異なるが、書き込み又は消去後の閾値電圧Vthは、データ保持特性を保証する値以上のほぼ同一の電圧値となるように書込み又は消去時間を調整する。ここでいうほぼ同一の電圧値とは、若干のばらつきなど多少の違いを含むものである。
The writing voltage value or the erasing voltage value differs between the writing or erasing of data by the external writing /
この発明による半導体メモリ装置のデータ消去方法は、マイクロコンピュータ等の各種システムIC、並びにそれを搭載する電子機器その他の各種機器に広範に利用できる。
そして、半導体メモリ装置の効率的な使用と、信頼性の向上、小型化、及びシステムICの開発期間短縮などを実現することができる。
The data erasing method of the semiconductor memory device according to the present invention can be widely used for various system ICs such as a microcomputer, and electronic devices and other devices equipped with the system ICs.
In addition, the semiconductor memory device can be efficiently used, improved in reliability, reduced in size, and shortened in the development period of the system IC.
1,2:システムIC 3:外部書込み書換え装置 4:外部出力部
10:制御回路(CPU) 11:第1の不揮発性メモリデバイス
21:第2の不揮発性メモリデバイス 30:不揮発性メモリデバイス
12,22,35:アドレスバッファ 13,23,36:行デコーダ
14,24:列デコーダ 15:外部書込み端子
17:内部書込み書換え回路 18:周辺回路
31:プログラム領域 32:書換え不可データ領域
33:書換え可能データ領域 37:列デコーダ/マルチプレクサ
38:読み出し回路 39:出力バッファ
40:MONOS型メモリ 60:アドレストランジスタ
1, 2: System IC 3: External rewrite device 4: External output unit 10: Control circuit (CPU) 11: First nonvolatile memory device 21: Second nonvolatile memory device 30:
17: Internal rewrite circuit 18: Peripheral circuit 31: Program area 32: Non-rewriteable data area
33: rewritable data area 37: column decoder / multiplexer 38: read circuit 39: output buffer 40: MONOS type memory 60: address transistor
Claims (1)
前記外部書込み端子を通して前記外部書込み書換え装置を用いて前記第1の不揮発性メモリデバイスにデータを書き込むときの書込み電圧値をVwo、データを消去するときの消去電圧値をVeo、消去時間をTeoとし、
前記内部書込み書換え回路によって前記第2の不揮発性メモリデバイスにデータを書き込むときの書込み電圧値をVwi、データを消去するときの消去電圧値をVei、消去時間をTeiとすると、
Veo>Vei 及び Teo<Tei
の条件を満たし、さらに、
Vwo>Veo 及び Vwi=Vei
の条件を満たすことを特徴とする半導体メモリ装置のデータ消去方法。 Data is written by an external write terminal, an internal write rewrite circuit, an external write rewrite device through the external write terminal using an external write rewrite device, and data is stored by the internal write rewrite circuit. A second non-volatile memory device that is written and rewritten, and the first non-volatile memory device and the second non-volatile memory device write data written in a semiconductor memory device having the same device structure. A data erasing method for erasing,
The external through said write terminal using the external write rewriting device first nonvolatile Vwo write voltage for writing data into the memory device, the erase voltage value at the time of erasing data Veo, the erase time and Teo ,
Assuming that the write voltage value when writing data to the second nonvolatile memory device by the internal write rewrite circuit is Vwi, the erase voltage value when erasing data is Vei, and the erase time is Tei,
Veo> Vei and Teo <Tei
Meets the requirements of
Vwo> Veo and Vwi = Vei
A method for erasing data in a semiconductor memory device, characterized in that :
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