(57)【要約】【課題】読み出時のリファレンスセルへのアクセス回数を減らして読み出しのストレスを低減することができる半導体記憶装置を提供する。【解決手段】メモリ１は、データセル２の読み出し回路として、リファレンスセル３、検出部４、基準生成部５、比較部８を備える。電源がオンされた後、データセル３のデータを読み出すときには、メモリ１は、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を読み取り、これを基準値として基準生成部５に設定する。比較部６は、データセル３のデータ電流と基準生成部５の基準値とを比較してデータを出力する。以後は、基準生成部５の基準値を用いてデータセル２のデータを読み出すことで、リファレンスセル３へのアクセス回数を大幅に減らすことができ、信頼性の向上を図ることができる。【選択図】図１
2016207243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データセル（２）と、
前記データセルのデータを読み出すための基準電流あるいは基準電圧を基準値として出力するリファレンスセル（３）と、
前記リファレンスセルの基準値を検出する検出部（４、４ａ）と、
前記検出回路により検出された基準値を生成する基準生成部（５、５ａ）と、
前記データセルの出力と前記基準生成部により生成された基準値とを比較してデータを読み出す比較部（６、６ａ）とを備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体記憶装置において、
前記基準生成部（４）により前記基準値を設定してから、前記データセルのデータを比較部（６）により読み出すことを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体記憶装置において、
前記リファレンスセルと前記基準生成部（５）とを切り替える切替部（７）を設け、
前記検出部（４）は、前記データセルのデータ読出し時に、前記リファレンスセルの基準値を検出した後、前記切替部により前記リファレンスセルに代えて前記基準生成部に切り替えて前記比較部に前記基準値を設定することを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体記憶装置において、
前記データセルのデータ読出し時に、前記リファレンスセルの基準値を検出するときに１回目のデータを前記比較部により読み出し、前記基準生成部により前記基準値を設定した後に２回目以降のデータを読み出すことを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体記憶装置において、
前記リファレンスセルの前記基準値の２回目以降の読み出しタイミングを設定するタイマ（８）を備え、
前記検出部は、前記タイマにより読み出しタイミングが設定されると前記リファレンスセルの基準値を検出して更新することを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体記憶装置において、
使用環境の温度またはチップ温度を検出する温度センサ（９）を備え、
前記検出部による前記リファレンスセルの基準値の検出は、前記温度センサにより検出温度の一定以上の変動が検出されたときに実施することを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体記憶装置において、
電源電圧を検出する電源電圧検出部（１０）を備え、
前記検出部による前記リファレンスセルの基準値の検出は、前記電源電圧検出部により前記電源電圧の検出値の一定以上の変動が検出されたときに実施することを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体記憶装置において、
前記検出部は、前記リファレンスセルの基準電流をコピーするカレントミラー回路（１１３、１４）と、ミラー動作状態を保持するコンデンサ（１３ｃ）とを備えた構成であることを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体記憶装置において、
前記カレントミラー回路（１４）は、前記コンデンサの電荷放電を抑制するスイッチ（１４ａ）が付加された構成であることを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体記憶装置において、
前記検出部は、前記データセルへのデータ書き込みまたは消去時のベリファイのためのデータ読み出し時に、前記リファレンスセルの基準値を検出した後、前記切替部により前記リファレンスセルに代えて前記基準生成部に切り替えて前記比較部に前記基準値を設定することを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の半導体記憶装置において、
前記リファレンスセルと同等の機能を有する予備リファレンスセル（１１）を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体記憶装置として、リファレンスセルを用いた読み出し方式のメモリがある。このメモリでは、リファレンスセルへのアクセスによるストレスを低減するために、例えば、読み出し時のリファレンスセルへ電圧を、データが格納されているセル（以下、データセル）に比べて小さい電圧にする技術がある。これにより、リファレンスセルへの読み出しストレスを低減し信頼性を向上させるというものである。
【０００３】
しかし、このような技術では、データセルとリファレンスセルの印加電圧が異なるため、各々のセルの動作点に差分が生じ、適切な読み出しの基準を生成できないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６５９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、読み出し時にリファレンスセルを用いる構成において、読み出し時のリファレンスセルへのアクセス回数を減らし、リファレンスセルへの読み出しストレスを低減することができる半導体記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の半導体記憶装置は、データセルと、前記データセルのデータを読み出すための基準電流あるいは基準電圧を基準値として出力するリファレンスセルと、前記リファレンスセルの基準値を検出する検出部と、前記検出回路により検出された基準値を生成する基準生成部と、前記データセルの出力と前記基準生成部により生成された基準値とを比較してデータを読み出す比較部とを備えている。
【０００７】
上記構成において、データセルのデータを読み出す際には、初めに検出部によりリファレンスセルの基準電流あるいは基準電圧を基準値として読み出し、基準生成部は検出された基準値を比較部に設定する。この後、比較部においてデータセルの出力と基準生成部により生成される基準値とを比較してデータを読み出す。この後、データセルのデータを読み出す際には、リファレンスセルの基準電流あるいは基準電圧をその都度読み込むことなく、比較部においては基準生成部による基準値を用いるようになる。この結果、リファレンスセルからの基準電流あるいは基準電圧の読み出しの回数を減少させることができ、リファレンスセルへの読み出しのストレスを低減することができ、ひいては信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図２】動作の流れを示す図
【図３】第２実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図４】動作の流れを示す図
【図５】第３実施形態の動作の流れを示す図
【図６】第４実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図７】第５実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図８】動作の流れを示す図
【図９】第６実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図１０】動作の流れを示す図
【図１１】第７実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図１２】第８実施形態を示す電気的なブロック構成図
【図１３】第９実施形態を示す検出部の回路図（その１）
【図１４】検出部の回路図（その２）
【図１５】検出部の回路図（その３）
【図１６】検出部の回路図（その４）
【図１７】第１０実施形態の動作の流れを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１は電気的なブロック構成を示している。この図１において、半導体記憶装置としてのメモリ１は、図示しない半導体基板に回路素子が形成されることでチップ上に設けられている。メモリ１の基本構成として、データをビット単位で記憶するための多数のデータセル２が設けられている。また、データセル２に対して、データを読み出したり書き込んだりする回路やこれらの動作を制御する制御回路などが設けられている。
【００１０】
なお図１では、この実施形態が対象としている読み出し回路部分を示している。読み出し回路は、リファレンスセル３、検出部４、基準生成部５、比較部８を備えている。リファレンスセル３は、データセル２と同様の構成を有し、データセル２に記憶されたデータを判別するための閾値レベルに対応するリファレンス電流を出力する。リファレンスセル３は、複数のデータセル２に対応して１個が設けられている。
【００１１】
検出部４は、リファレンスセル３からのリファレンス電流を読み取ってこれを基準電流として基準生成部５に設定する。検出部４は、検出した電流をデジタル信号に変換する回路として例えばＡＤ変換回路、ＤＡ変換回路などを組み合わせることで構成することができる。基準生成部５は検出部４により設定された基準電流を基準値として比較部６に出力する。比較部６は、内部に電流値の大きさの比較あるいは電流値を電圧に変換してから比較をする回路が設けられ、データセル２のデータに対応する電流と基準電流とを比較してデータを出力する。
【００１２】
次に、上記構成の作用について、図２も参照して説明する。まず、電源がＯＮされてメモリ１に給電されると（Ａ１）、メモリ１内の制御部においてデータ読み出しのためのプログラムが設定される。次に、メモリ１は、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を検出する（Ａ２）。次に、メモリ１は、検出部４により検出したリファレンス電流の値を基準値として基準生成部５に設定し、基準値を比較部６に出力する。
【００１３】
メモリ１は、比較部６において、データセル２から入力されるデータ電流と基準生成部５から入力される基準値とによりデータ値を判定して出力する（Ａ３）。この後、電源がＯＮの状態の期間中は、データセル２からデータを読み出すときには、比較部６は、基準生成部５の基準値を用いてデータセル２のデータ電流と比較してデータを読み出す（Ａ３）。そして、電源がＯＦＦになった後、再び電源がＯＮされると（Ａ１）、メモリ１は、上述と同様にしてＡ２、Ａ３の処理を実行してデータの読み出し処理を行う。
【００１４】
このような第１実施形態によれば、データセル２のデータを読み出す際に、その都度リファレンスセル３のリファレンス電流を読み出すのではなく、電源ＯＮ時に読み出しを実行する前に、検出部４によりリファレンスセル３からリファレンス電流を読み出して基準生成部５により基準値を設定するようにした。読み出し処理においては、基準生成部５により設定される基準値に基づいて比較部６においてデータセル２のデータを読み出すようにした。これにより、リファレンスセル３へのアクセス回数を格段に減少させることができ、リファレンスセル３への読み出しのストレスを低減することができ、ひいては信頼性の向上を図ることができる。
【００１５】
（第２実施形態）
図３および図４は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、リファレンスセル３および基準生成部５が切替部７を介して比較部６に接続される構成である。切替部７は、半導体素子からなる２個のスイッチＳＷ１、ＳＷ２を備えている。切替部７は、スイッチＳＷ１によりリファレンスセル３を比較部６に接続し、スイッチＳＷ２により基準生成部５を比較部６に接続する。検出部４は、切替部７のスイッチＳＷ１がＯＮされてリファレンスセル３が比較部６に接続されたときに、リファレンス電流を検出して基準生成部５に設定する。
【００１６】
次に、上記構成の作用について、図４も参照して説明する。まず、電源がＯＮされてメモリ１に給電されると（Ａ１）、メモリ１内の制御部においてデータ読み出しのためのプログラムが設定される。メモリ１は、まず、切替部７のスイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦさせる（Ａ１１）。これにより、リファレンスセル３が切替部７のスイッチＳＷ１を介して比較部６に接続された状態となる。
【００１７】
次に、メモリ１は、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を検出する（Ａ２）。続いて、メモリ１は、検出部４により、検出したリファレンス電流の値を基準値として基準生成部５に設定する。この後、メモリ１は、切替部７のスイッチＳＷ１をＯＦＦし、スイッチＳＷ２をＯＮさせる（Ａ１２）。これにより、リファレンスセル３は比較部６と切り離され、基準生成部４がスイッチＳＷ２を介して比較部６に接続された状態となる。
【００１８】
この後、比較部６は、データセル２から入力されるデータ電流と基準生成部５から入力される基準値とによりデータ値を判定して出力する。この後、電源がＯＮの状態の期間中は、データセル２からデータを読み出すときには、比較部６は、基準生成部５の基準値を用いてデータセル２のデータ電流と比較してデータを読み出す。そして、電源がＯＦＦになった後、再び電源がＯＮされると（Ａ１）、上述と同様にしてＡ１１、Ａ２、Ａ１２、Ａ３の処理を実行してデータの読み出し処理を行う。
【００１９】
このような第２実施形態によれば、データセル２のデータを読み出す際に、第１実施形態と同様に、その都度リファレンスセル３のリファレンス電流を読み出すのではなく、電源ＯＮ時に読み出しを実行する前に、検出部４によりリファレンスセル３からリファレンス電流を読み出して基準生成部５により基準値を設定するようにした。読み出し処理においては、基準生成部５により設定される基準値に基づいて比較部６においてデータセル２のデータを読み出すようにした。これにより、第１実施形態と同様に、リファレンスセル３へのアクセス回数を格段に減少させることができ、リファレンスセル３への読み出しストレスを低減することができ、ひいては信頼性の向上を図ることができる。
【００２０】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態を示しており、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、第２実施形態と同じ構成を採用している。読み出し処理において、異なる処理ステップが含まれている。
【００２１】
すなわち、第２実施形態においては基準値の設定を行った後に、データセル２のデータを読み出す処理を実施していたのに対して、この実施形態においては、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を検出する処理（Ａ２）において、メモリ１は、１回目の読み出し処理も実施するようにしている。
【００２２】
すなわち、電源がＯＮされてメモリ１に給電されると（Ａ１）、メモリ１内の制御部においてデータ読み出しのためのプログラムが設定される。メモリ１は、まず、切替部７のスイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦさせる（Ａ１１）。これにより、リファレンスセル３が切替部７のスイッチＳＷ１を介して比較部６に接続された状態となる。
【００２３】
次に、メモリ１は、比較部６において、データセル２から入力されるデータ電流とリファレンスセル３から入力されるリファレンス電流とによりデータ値を判定して出力する。さらに、メモリ１は、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を検出し、検出したリファレンス電流の値を基準値として基準生成部５に設定する（Ａ２ａ）。
【００２４】
この後、メモリ１は、切替部７のスイッチＳＷ１をＯＦＦし、スイッチＳＷ２をＯＮさせる（Ａ１２）。これにより、リファレンスセル３は比較部６と切り離され、基準生成部４がスイッチＳＷ２を介して比較部に接続された状態となる。
【００２５】
この後、メモリ１は、比較部６により、データセル２から入力されるデータ電流と基準生成部５から入力される基準値とによりデータ値を判定して出力する。この後、電源がＯＮの状態の期間中は、データセル２からデータを読み出すときには、比較部６は、基準生成部５の基準値を用いてデータセル２のデータ電流と比較してデータを読み出す。そして、電源がＯＦＦになった後、再び電源がＯＮされると（Ａ１）、上述と同様にしてＡ１１、Ａ２ａ、Ａ１２、Ａ３の処理を実行してデータの読み出し処理を行う。
【００２６】
このような第３実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、電源ＯＮ時に初回のデータセル２のデータを読み出す際に、同時に検出部４によりリファレンスセル３からリファレンス電流を読み出して基準生成部５により基準値を設定するようにしたので、迅速にデータの読み出し処理を行うことができる。
【００２７】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態を示すもので、第１実施形態と異なるところは、比較部６ａが、電圧入力型の比較器を構成しているところである。この実施形態では、データセル２のデータセル電流とリファレンスセル３のリファレンス電流とを比較するのではなく、それぞれの入力電圧を、比較部６ａにより電圧を比較してデータ値を判定するものである。
【００２８】
この場合、検出部４ａは、リファレンスセル３のリファレンス電圧を検出して基準値として基準生成部５ａに設定する。基準生成部５ａは、基準値として基準電圧を比較部６ａに入力する構成である。
したがって、このような第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
（第５実施形態）
図７および図８は第５実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、リファレンスセル３から読み出すリファレンス電流について、環境の変動要素を考慮して所定頻度で読み出して基準値を更新することで精度を高めようとするものである。
【００３０】
メモリ１の温度などの環境の変動要素が変動した状態では、データセル２のデータ電流が変動し、基準生成部５により設定していた基準値がそのままだと、変動状態に追随していないことで誤検出をする恐れがあるのを防止するためである。
【００３１】
すなわち、図７に示すように、この実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、タイマ８を備えている。タイマ８は、検出部４においてリファレンスセル３からリファレンス電流を検出するタイミングを設定するもので、一定時間毎に繰り返し読み出しタイミングを設定している。
【００３２】
この実施形態においては、タイマ８の機能を含めて、図８に示すように動作する。すなわち、まず、電源がＯＮされてメモリ１に給電されると（Ａ１）、メモリ１内の制御部においてデータ読み出しのためのプログラムが設定される。また、メモリ１は、タイマ８によるタイマ動作を開始させる。
【００３３】
次に、メモリ１は、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を検出する（Ａ２）。次に、メモリ１は、検出部４により検出したリファレンス電流の値を基準値として基準生成部５に設定し、基準値を比較部６に出力する。
【００３４】
メモリ１は、比較部６において、データセル２から入力されるデータ電流と基準生成部５から入力される基準値とによりデータ値を判定して出力する（Ａ３）。この後、メモリ１は、タイマ８によるタイマ時間が経過したか否かを判断する（Ａ２１）。メモリ１は、タイマ８のタイマ時間が経過していない場合には（Ａ２１でＮＯ）、データセル２からデータを読み出すときに、基準生成部５の基準値を用いてデータを読み出す（Ａ３）。
【００３５】
そして、タイマ８のタイマ時間が経過すると（Ａ２１でＹＥＳ）、メモリ１は、検出部４により再びリファレンスセル３のリファレンス電流を検出し基準値として基準生成部５に設定する（Ａ２）。続いて、メモリ１は、比較部６において、データセル２から入力されるデータ電流と新たに設定された基準値とによりデータ値を判定して出力する（Ａ３）。以後、メモリ１は、タイマ８のタイマ時間が経過する毎に（Ａ２１でＹＥＳ）、基準値を新たに検出したリファレンス電流により更新する。
【００３６】
このような第５実施形態によれば、タイマ８を設け、タイマ時間が経過する毎にリファレンス電流を検出して基準値として設定し直すようにした。これにより、例えば、データ読み出し処理時の環境の状態たとえばメモリ１の温度や経時変化などによるリファレンスセル３およびデータセル２の電流値の変動などに追随して、基準値を更新することができる。この結果、データセル２のデータ読み出しを高精度で行え、この場合でも、リファレンスセル３のリファレンス電流の読み出しの頻度を極力低減できるので、第１実施形態の作用効果を充分に為し得る。
【００３７】
（第６実施形態）
図９および図１０は、第６実施形態を示すもので、第５実施形態と異なるところは、タイマ８に代えて、温度センサ９を設けたところである。この実施形態では、温度センサ９によりメモリ１のチップ温度を検出するように設けている。温度センサ９による検出温度の変化が所定温度以上変化したときに、リファレンスセル３のリファレンス電流を検出して基準値を更新するものである。
【００３８】
これは、メモリ１のチップ温度が変動することで、データセル２およびリファレンスセル３の電流が変化し、電源ＯＮ時点で検出したリファレンスセル３のリファレンス電流が変動している場合に、基準値がこれに追随していないのを防止するものである。
【００３９】
この実施形態においては、温度センサ９の機能を含めて、図１０に示すように動作する。メモリ１による、電源がＯＮされてから最初にデータセル２のデータを読み出すまでの処理（Ａ１〜Ａ３）は、前述と同様である。なお、この実施形態では、メモリ１は、温度センサ９の検出温度をモニタしていて、リファレンスセル３のリファレンス電流を読み出した時点つまりＡ２で検出部４により検出動作を実施した時点の温度を保持する。
【００４０】
この後、メモリ１は、温度センサ９により検出されるチップの温度と前回の検出温度との差である温度変化ΔＴを算出し、算出した温度変化ΔＴが予め設定された所定温度差Ｔｐより大か否かを判断する（Ａ２２）。メモリ１は、温度変化ΔＴが所定温度差Ｔｐより大でないときには（Ａ２２でＮＯ）、データセル２からデータを読み出すときに、基準生成部５の基準値を用いてデータを読み出す（Ａ３）。所定温度差Ｔｐとしては、検出精度や使用環境を考慮して設定することができ、一例として、数℃程度から１０℃程度までの範囲で設定することができる。
【００４１】
そして、温度変化ΔＴが所定温度差Ｔｐより大となった場合には（Ａ２２でＹＥＳ）、メモリ１は、検出部４により再びリファレンスセル３のリファレンス電流を検出し基準値として基準生成部５に設定する（Ａ２）。また、このときメモリ１は、温度センサ９の検出温度を記憶する。
【００４２】
続いて、メモリ１は、比較部６において、データセル２から入力されるデータ電流と新たに設定された基準値とによりデータ値を判定して出力する（Ａ３）。以後、メモリ１は、温度変化ΔＴが所定温度差Ｔｐより大になったときに（Ａ２２でＹＥＳ）、基準値を新たに検出したリファレンス電流により更新する。
【００４３】
このような第６実施形態によれば、温度センサ９を設け、温度変化ΔＴが所定温度差Ｔｐより大となったときに、リファレンス電流を検出して基準値として設定し直すようにした。これにより、例えば、データ読み出し処理時のメモリ１の温度変動などに追随して、基準値を更新することができる。この結果、データセル２のデータ読み出しを高精度で行え、この場合でも、リファレンスセル３のリファレンス電流の読み出しの頻度を極力低減できるので、第１実施形態の作用効果を充分に為し得る。
【００４４】
（第７実施形態）
図１１は、第７実施形態を示すもので、第６実施形態と異なるところは、温度センサ９に代えて、電源電圧検出部としての電圧センサ１０を設けたところである。この実施形態では、電圧センサ１０によりメモリ１に入力される電源電圧を検出するように設けている。電圧センサ１０による電源電圧の変化が所定以上変化したときに、リファレンスセル３のリファレンス電流を検出して基準値を更新するものである。
【００４５】
これは、メモリ１への電源電圧が変動することで、データセル２およびリファレンスセル３の電流が変化し、電源ＯＮ時点で検出したリファレンスセル３のリファレンス電流が変動している場合に、基準値がこれに追随していないのを防止するものである。
【００４６】
この実施形態においては、第６実施形態においてステップＡ２２を実施したのに対して、電圧センサ１０による電源電圧の検出電圧の変化が所定値より大か否かによって判断するものである。これによって、電圧センサ１０により電圧変動が検出されたときには、メモリ１は、検出部４により再びリファレンスセル３のリファレンス電流を検出し基準値として基準生成部５に設定する（Ａ２）。この場合、基準値を更新設定するための電圧変動の値は、その電圧変動に起因してリファレンスセル３のリファレンス電流値が変動する割合によって設定することができる。
【００４７】
このような第７実施形態によれば、電圧センサ１０を設け、電源電圧の変動が所定以上変化したときに、リファレンス電流を検出して基準値として設定し直すようにした。これにより、例えば、データ読み出し処理時に電源電圧が変動していても、これに追随して基準値を更新することができる。この結果、データセル２のデータ読み出しを高精度で行え、この場合でも、リファレンスセル３のリファレンス電流の読み出しの頻度を極力低減できるので、第１実施形態の作用効果を充分に為し得る。
【００４８】
（第８実施形態）
図１２は第８実施形態を示すもので、第１実施形態に対して異なるところは、予備リファレンスセル１１を設けるとともに、リファレンスセル３と予備リファレンスセル１１を切り替えて検出部４に接続する切替部１２を設けたところである。
【００４９】
上記構成において、メモリ１は、最初はリファレンスセル３を用いてリファレンス電流（電圧）を検出部４により検出し、これを基準値として設定する。この後、リファレンスセル３の切替条件が成立すると、メモリ１は、検出部４により、切替部１２のスイッチを切り替え制御し、リファレンスセル３に代えて予備リファレンスセル１１のリファレンス電流（電圧）を読み出すようになる。
【００５０】
この場合、この構成において、リファレンスセル３から予備リファレンスセル１１に切り替える条件は、例えば、リファレンスセル３の使用回数を検出部４においてカウントしていて、使用回数が所定回数に達したことを条件とすることができる。また、検出部４により検出したリファレンス電流（電圧）の値の変化量が所定以上になったことを条件とすることもできる。
【００５１】
さらに、所定時間が経過した時点を条件としたり、検出部４により検出するリファレンスセル３のリファレンス電流（電圧）が異常な値になったことを条件とするなどの種々の適用が可能である。また、これらの条件を複合的に使用することもできる。
【００５２】
また、切り替え条件としては、例えば、リファレンスセル３と予備リファレンスセル１１とを交互に切り替えて接続することで同等の頻度で使用する方法を採用することもできる。
【００５３】
このような第８実施形態によれば、予備リファレンスセル１１を設けて、リファレンスセル３の予備として用いることで、さらに信頼性の向上を図ることができる。
なお、上記構成では、予備リファレンスセル１１を１個設ける構成としたが、これに限らず、２個以上の予備リファレンスセルを設ける構成とすることもできる。この場合には、切替部１２も、切り替えスイッチを対応する分だけ増やした構成とすればよい。
また、上記第８実施形態では、第１実施形態に適用した場合を示したが、これに限らず、第２〜第７実施形態のものに適用することもできる。
【００５４】
（第９実施形態）
図１３〜図１６は第９実施形態を示すもので、リファレンスセル３のリファレンス電流（電圧）を読み取る検出部４の具体的な構成を示すものである。前述したＤＡ変換回路や、ＡＤ変換回路を用いた構成ではなく、ここでは簡易的なアナログ回路を用いた構成を採用している。
【００５５】
すなわち、図１３に示すものは、リファレンスセル３のリファレンス電流を検出する構成で、カレントミラー回路１３を設けている。カレントミラー回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ１３ａ、１３ｂからなり、ゲート電圧保持用のコンデンサ１３ｃを備えている。
【００５６】
ＭＯＳＦＥＴ１３ａは、リファレンスセル３のリファレンス電流を検出するように設けられる。ＭＯＳＦＥＴ１３ａのソース−ゲート間は短絡状態とされる。ＭＯＳＦＥＴ１３ｂは、基準生成部５に設けられる基準生成用の素子で、ＭＯＳＦＥＴ１３ａとゲートが共通に接続され、これによってＭＯＳＦＥＴ１３ｂにリファレンス電流を流すことができる。
【００５７】
コンデンサ１３ｃは、リファレンス電流を流すときのゲート電圧を保持していて、リファレンスセル３がオフのときも、基準生成部５のＭＯＳＦＥＴ１３ｂによりリファレンス電流を流すことができる。この構成では、コンデンサ１３ｃの端子電圧を保持することが正確なリファレンス電流を維持することとなるので、リーク電流などで電荷が放電される場合には、リフレッシュ動作を行ってコンデンサ１３ｃの電位を保持することができる。
【００５８】
次に、図１４に示すものでは、上記したカレントミラー回路１３に、電荷保持用のスイッチ１４ａを設けたカレントミラー回路１４を設けている。スイッチ１４ａは、ＭＯＳＦＥＴ１３ａのゲートからコンデンサ１３ｃの端子までの経路に介在するように設けられる。スイッチ１４ａは、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いることができる。
【００５９】
リファレンスセル３のリファレンス電流を検出する動作時にはスイッチ１４ａがオンされ、コンデンサ１３ｃに電荷を充電して基準値を設定するための電圧にする。この後、スイッチ１４ａをオフした状態として基準生成部５のＭＯＳＦＥＴ１３ｂのゲートにコンデンサ１３ｃから電圧を与えることでリファレンス電流に相当する基準値を設定することができる。
【００６０】
このとき、スイッチ１４ａをオフしているので、リファレンスセル３側へのリーク電流を防止することができ、これによってコンデンサ１３ｃの端子電圧が低下するのを抑制することができ、リフレッシュの頻度を少なくすることができる。
【００６１】
次に、図１５に示すものは、リファレンスセル３のリファレンス電圧を用いた構成の第４実施形態のものに対応している。この場合には、リファレンスセル３の出力電圧をコンデンサ１５により充電することで記憶させる。このコンデンサ１５の端子電圧により基準生成部５に基準値を設定することができる。
【００６２】
また、図１６に示すものは、図１５の構成にスイッチ１６を付加した構成としている。スイッチ１６によりリファレンスセル３側と切り離すようにしたものである。スイッチ１６は、例えばＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いることができる。これにより、スイッチ１６をオンにしてリファレンスセル３のリファレンス電圧をコンデンサ１５に充電することで検出した後は、スイッチ１６をオフしてコンデンサ１５の端子電圧により基準値を設定することができる。このとき、コンデンサ１５の端子電圧はスイッチ１６がオフしているので電荷の放電が少なく、基準値を長時間保持することができる。
このような第９実施形態によっても第１実施形態あるいは第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６３】
（第１０実施形態）
図１７は第１０実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。図示はしないがメモリ１にはデータセル２へのデータの書き込み処理および消去処理を行う回路が設けられていて、記憶させるべきデータを書き込んだり消去する制御を行う。この場合、通常の書き込み処理では、必ず書き込んだデータが正しいかどうかをベリファイ処理を行うことで確認をしている。消去処理においても消去したデータが消去されているかをベリファイ処理により確認している。
【００６４】
ここで、書き込み処理（消去処理）では、単純な時間制御の書き込みなどではなく、短時間書き込み処理および書込状態のベリファイ処理を繰り返すことで、書込状態を精度よくそろえる制御が入っている場合を想定している。そして、書込状態ベリファイの処理では、通常読み出し動作と同様にリファレンスセル３から読み出したリファレンス電流により生成した基準値を用いている。
【００６５】
また、このような動作では、書き込み状態ベリファイ処理がパス（ＰＡＳＳ）するまで、短時間書き込み処理および書き込み状態ベリファイ処理を繰り返すため、一度の書き込み動作中に何度もリファレンスセル３にアクセスしてリファレンス電流を検出することになる。
【００６６】
本実施形態では、このようなベリファイ処理動作に関しても、最初のベリファイ処理だけリファレンスセル３にアクセスし、このとき同時にリファレンス電流を検出して基準値として設定するので、以後、繰返しベリファイ処理を行う際には基準生成部５による基準値を用いることで、リファレンスセル３への繰返しアクセスによるストレスを低減させることができる。
【００６７】
具体的な動作について、図１７を参照して説明する。メモリ１は、対象としているデータセル２にデータの書き込み処理を行うと（Ｂ１）、この後、書き込みベリファイ処理を行う（Ｂ２）。ここでは、メモリ１は、検出部４によりリファレンスセル３のリファレンス電流を検出し、検出したリファレンス電流の値を基準値として基準生成部５に設定し、基準値を比較部６に出力する。メモリ１は、比較部６において、データセル２から入力されるデータ電流と基準生成部５から入力される基準値とによりデータ値を判定して出力する。
【００６８】
次に、メモリ１は、判定したデータ値が書き込んだデータと一致していれば（Ｂ３でＰＡＳＳ）、書き込みが成功していることからベリファイ処理を終了（ＥＮＤ）する。一方、メモリ１は、判定したデータ値が書き込んだデータと一致していない場合（Ｂ３でＦＡＩＬ）には、再度書き込み処理を実行する（Ｂ４）。
【００６９】
この後、メモリ１は、再びベリファイ処理を実施する（Ｂ５）。このとき、メモリ１は、リファレンスセル３へのアクセスは行わず、基準生成部５により設定された基準値を用いてベリファイ処理を行う。メモリ１は、ベリファイ処理により読み出したデータ値が書き込んだデータと一致している場合（Ｂ６でＰＡＳＳ）には、書き込みが成功していることからベリファイ処理を終了（ＥＮＤ）する。また、メモリ１は、判定したデータ値が書き込んだデータと一致していない場合（Ｂ６でＦＡＩＬ）には、再度書き込み処理を実行する（Ｂ７）。
【００７０】
以後、上記したＢ５〜Ｂ７を繰返し実施し、ベリファイ処理により読み出したデータ値が書き込んだデータと一致する（Ｂ６でＰＡＳＳ）と、ベリファイ処理を終了（ＥＮＤ）する。なお、書き込み処理に限らず、消去処理においても、同様のベリファイ処理で上記のように実施することができる。
【００７１】
このような第１０実施形態によれば、書き込み処理時のベリファイ処理が複数回にわたるときには、リファレンスセル３から検出したリファレンス電流から基準値を設定するので、繰返し読み出しを行う場合でも、リファレンスセル３への負担を減らして、劣化を防止することができる。
【００７２】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
【００７３】
リファレンスセル３は、データセル２を２個以上の複数個を単位としてそれぞれに１個設けることができる。
検出部４は、実施形態に示したもの以外でもリファレンスセル３のリファレンス電流あるいはリファレンス電圧を検出して基準値として設定できるものであれば、適宜の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
図面中、１はメモリ、２はデータセル、３はリファレンスセル、４、４ａは検出部、５、５ａは基準生成部、６、６ａは比較部、７は切替部、８はタイマ、９は温度センサ、１０は電圧センサ（電源電圧検出部）、１１は予備リファレンスセル、１２は切替部、１３、１４はカレントミラー回路、１３ａ、１３ｂはＭＯＳＦＥＴ、１３ｃ、１５はコンデンサ、１４ａ、１６はスイッチである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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