マイコン内蔵フラッシュメモリの書き込み＆消去動作：Q&Aで学ぶマイコン講座（55）（2/3 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。55回目は、初級者の方からよく質問される「マイコンに内蔵されたフラッシュメモリの書き込み＆消去動作」についてです。

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

フラッシュメモリの基本原理

　マイコンに内蔵されているフラッシュメモリは、電源を切っても記憶内容が消えない「不揮発性メモリ（Non-Volatile Memory）」です。その中でも、ユーザーが書き換えることのできるプログラマブルROM（Programmable ROM）の1種にあたります。

　フラッシュメモリのメモリセルは、通常のMOSと同じように「ソース」「ドレイン」「ゲート」で構成されていますが、ゲートの下に「フローティングゲート」という電子を保持できる部分が形成されています。（図2）

図2：フラッシュメモリのメモリセルの構造

　ゲートに高電圧を印可してソースをグランドレベル（0V）にすると、ソースから供給される電子が高電界によってエネルギーを与えられ、ドレイン近傍で高エネルギー状態になります。これを「ホットエレクトロン」と呼びます。このホットエレクトロンがトンネル酸化膜を飛び越えてフローティングゲート内に入ることで電子が注入された状態となります。

　注入された電子は、ゲートに印可された高電圧が取り除かれてもフローティングゲート内に保持されます。そして、フローティングゲート内に入り込んだ電子により、メモリセルの閾値が変化します。閾値が変わるとメモリセルのON/OFF動作が変わるため、フラッシュメモリを読み出した時のデータが変わります。

　消去操作では逆に、ソースに高電圧を印可してゲートをグランドレベル（0V）にすることで、高電界によって電子がソースに引き寄せられ、フローティングゲートから取り除かれます。消去されるとメモリセルの閾値は元に戻ります。（図3）

図3：フラッシュメモリの書き込みと消去