JP2014049143A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of the read operation.SOLUTION: If a first bit line and a first source line are electrically connected to a memory cell MTr to be read in a read operation, a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment precharges the first source line to a first voltage and simultaneously precharges the first bit line to the first voltage. When the first bit line is precharged to the first voltage, a first transistor and second transistor on a first current path and a third transistor on a second current path are turned on, thereby equalizing the potential of the first bit line and the potential of the first source line. A voltage that is applied to a gate of the first transistor is higher than a voltage that is applied to a gate of the second transistor.

Description

本発明の実施形態は、不揮発性半導体記憶装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a nonvolatile semiconductor memory device.

NAND型フラッシュメモリとして、垂直方向に積層され、一括加工により形成される3次元積層型メモリが提案されている。   As a NAND flash memory, a three-dimensional stacked memory is proposed which is stacked vertically and formed by batch processing.

3次元積層型メモリでは、半導体基板上に積層された複数の電極に一括で円筒型の孔(メモリホール)を開口し、孔の内壁にメモリ膜を形成し、その後、孔の内部にポリシリコン(シリコンピラー)を形成する。これにより、シリコンピラーをチャネルとして、積層方向に直列接続された複数のMONOSメモリセルからなるNANDストリングを一括で形成することができる。   In a three-dimensional stacked memory, a cylindrical hole (memory hole) is collectively opened in a plurality of electrodes stacked on a semiconductor substrate, a memory film is formed on the inner wall of the hole, and then polysilicon is formed inside the hole. (Silicon pillar) is formed. As a result, NAND strings composed of a plurality of MONOS memory cells connected in series in the stacking direction using the silicon pillar as a channel can be collectively formed.

このような3次元積層メモリでは、メモリストリングとしてU字型のシリコンピラーが用いられる。U字型シリコンピラーは、一対の柱状部とそれらを下端で連結する連結部とで構成される。また、上部において、一対の柱状部の一方がビット線に接続され、他方がソース線に接続される。   In such a three-dimensional stacked memory, a U-shaped silicon pillar is used as a memory string. The U-shaped silicon pillar is composed of a pair of columnar portions and a connecting portion that connects them at the lower end. In the upper part, one of the pair of columnar portions is connected to the bit line, and the other is connected to the source line.

特開2008−103003号公報JP 2008-103003 A 特開2010−027141号公報JP 2010-027141 A 特開2009−266281号公報JP 2009-266281 A

読み出し動作の信頼性の向上を図る不揮発性半導体記憶装置を提供する。   Provided is a nonvolatile semiconductor memory device that improves the reliability of a read operation.

本実施形態による不揮発性半導体記憶装置よれば、半導体基板と、前記半導体基板上にマトリクス状に配置された複数のメモリストリングで構成されるメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイのデータを読み出すセンスアンプと、前記メモリセルアレイおよび前記センスアンプに印加する電圧を制御する制御回路と、を具備する。前記センスアンプは、電流経路の一端が第1ビット線に電気的に接続される第1トランジスタと、電流経路の一端が前記第1トランジスタの他端に電気的に接続され、他端が第1ソース線および第2ソース線に電気的に接続される第2トランジスタと、を含む第1電流経路と、電流経路の一端が前記第1ビット線に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続される第3トランジスタを含む第2電流経路と、を含む。前記制御回路は、読み出し動作において、前記第1ビット線および前記第1ソース線が読み出し対象のメモリセルに接続され、前記第2ソース線が非読み出し対象のメモリセルに接続される場合、前記第1ソース線を第1電圧にプリチャージすると同時に前記第2ソース線を前記第1電圧より大きい第2電圧にプリチャージする。前記第1ソース線および前記第2ソース線のプリチャージと同時に、前記第1ビット線を前記第1電圧にプリチャージする。前記第1ビット線を前記第1電圧にプリチャージする際、前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ、および前記第3トランジスタをオン状態にすることで、前記第1ビット線の電位と前記第1ソース線の電位とをイコライズする。前記第1トランジスタのゲートに印加される電圧は、前記第2トランジスタのゲートに印加される電圧よりも大きい。   According to the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment, a semiconductor substrate, a memory cell array composed of a plurality of memory strings arranged in a matrix on the semiconductor substrate, a sense amplifier that reads data from the memory cell array, And a control circuit for controlling a voltage applied to the memory cell array and the sense amplifier. In the sense amplifier, one end of a current path is electrically connected to the first bit line, one end of the current path is electrically connected to the other end of the first transistor, and the other end is first. A first current path including a source line and a second transistor electrically connected to the second source line; one end of the current path is electrically connected to the first bit line and the other end is the first transistor; And a second current path including a third transistor electrically connected to the source line and the second source line. When the first bit line and the first source line are connected to a memory cell to be read and the second source line is connected to a non-read target memory cell in a read operation, The first source line is precharged to the first voltage, and at the same time, the second source line is precharged to a second voltage higher than the first voltage. Simultaneously with precharging the first source line and the second source line, the first bit line is precharged to the first voltage. When precharging the first bit line to the first voltage, by turning on the first transistor, the second transistor, and the third transistor, the potential of the first bit line and the first voltage The potential of the source line is equalized. The voltage applied to the gate of the first transistor is greater than the voltage applied to the gate of the second transistor.

比較例1に係る読み出し動作におけるプリチャージを示すタイミングチャート。6 is a timing chart showing precharge in a read operation according to Comparative Example 1; 本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment. 本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成例を示す斜視図。1 is a perspective view showing an overall configuration example of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment. 本実施形態に係るメモリセルアレイを示すブロック図。1 is a block diagram showing a memory cell array according to an embodiment. 本実施形態に係るブロックを示す回路図。The circuit diagram showing the block concerning this embodiment. 本実施形態に係るNANDストリングを示す斜視図。The perspective view which shows the NAND string which concerns on this embodiment. 図6におけるNANDストリングを拡大した断面図。Sectional drawing which expanded the NAND string in FIG. 図6におけるNANDストリングを示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a NAND string in FIG. 6. 本実施形態に係るセンスアンプを示す回路図。1 is a circuit diagram showing a sense amplifier according to an embodiment. 比較例2に係る読み出し動作におけるプリチャージを示すタイミングチャート。9 is a timing chart showing precharge in a read operation according to Comparative Example 2. 比較例2に係る非選択ビット線に接続されるセンスアンプのイコライズ動作を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram showing an equalizing operation of a sense amplifier connected to an unselected bit line according to Comparative Example 2. 比較例2に係る選択ビット線に接続されるセンスアンプのイコライズ動作を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram showing an equalizing operation of a sense amplifier connected to a selected bit line according to Comparative Example 2. 本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージを示すタイミングチャート。6 is a timing chart showing precharge in a read operation according to the embodiment. 本実施形態に係る非選択ビット線に接続されるセンスアンプのイコライズ動作を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing an equalizing operation of a sense amplifier connected to an unselected bit line according to the present embodiment. 本実施形態に係る選択ビット線に接続されるセンスアンプのイコライズ動作を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing an equalizing operation of a sense amplifier connected to a selected bit line according to the present embodiment.

3次元積層型メモリでは、NANDストリングがU字型のシリコンピラーに沿って形成される。このため、ソース線SLおよびビット線BLがともに上部側に位置する。すなわち、平面型の2次元NAND型フラッシュメモリよりも、ソース線SLとビット線BLとの距離が近くなる。   In a three-dimensional stacked memory, NAND strings are formed along U-shaped silicon pillars. Therefore, both the source line SL and the bit line BL are located on the upper side. That is, the distance between the source line SL and the bit line BL is shorter than that of the planar two-dimensional NAND flash memory.

また、3次元積層型メモリでは、選択トランジスタの閾値が負である。このため、読み出し動作(プリチャージ)時において、ネガティブセンスを行う必要がある。より具体的には、ソース線SLに正の電圧を印加することで、擬似的に選択トランジスタの閾値を正にする。   In the three-dimensional stacked memory, the threshold value of the selection transistor is negative. For this reason, it is necessary to perform negative sensing during a read operation (precharge). More specifically, by applying a positive voltage to the source line SL, the threshold value of the selection transistor is made positive in a pseudo manner.

この際、平面型の2次元NAND型フラッシュメモリでは、逆バイアス電流が生じても基板に流れるため、ビット線BL−ソース線SL間にリーク電流は流れない。しかし、3次元積層型メモリでは、基板がないため、逆バイアス電流がリーク電流としてビット線BL−ソース線SL間に流れてしまう。このリーク電流を低減するため、ソース線SL(ソース線駆動回路)を複数に分割している。より具体的には、読み出し対象メモリセルに接続されたソース線SLを選択ソース線SLとし、それ以外を非選択ソース線SLとする。そして、図1に示すように、選択ソース線SLに選択ビット線BLに印加される電圧Vblよりも小さい電圧Vsrcを印加し、非選択ソース線SLに電圧Vblが印加される。このように、非選択ソース線SLの電圧を選択ビット線BLと同程度にすることにより、リーク電流を最小限に低減することができる。   At this time, in the planar type two-dimensional NAND flash memory, even if a reverse bias current is generated, it flows to the substrate, so that no leakage current flows between the bit line BL and the source line SL. However, in the three-dimensional stacked memory, since there is no substrate, a reverse bias current flows between the bit line BL and the source line SL as a leakage current. In order to reduce this leakage current, the source line SL (source line driver circuit) is divided into a plurality of parts. More specifically, the source line SL connected to the memory cell to be read is set as the selected source line SL, and the other is set as the non-selected source line SL. Then, as shown in FIG. 1, a voltage Vsrc smaller than the voltage Vbl applied to the selected bit line BL is applied to the selected source line SL, and the voltage Vbl is applied to the unselected source line SL. As described above, the leakage current can be reduced to the minimum by setting the voltage of the unselected source line SL to the same level as that of the selected bit line BL.

しかし、ソース線SLとビット線BLとの距離が近いことにより、ビット線BL−ソース線SL間の容量カップリングの影響も大きくなる。このため、図1の比較例1に示すように、非選択ビット線BLに電圧Vsrcを印加すると同時に、選択ソース線SLに電圧Vsrc、非選択ソース線SLに電圧Vblを印加した場合、これらの容量カップリングにより、非選択ビット線BLに電圧Vsrc+α(αは正)が印加されてしまう。このような非選択ビット線BLのオーバープリチャージにより、読み出し動作の信頼性が低下してしまう。   However, since the distance between the source line SL and the bit line BL is short, the influence of capacitive coupling between the bit line BL and the source line SL is also increased. Therefore, as shown in Comparative Example 1 in FIG. 1, when the voltage Vsrc is applied to the non-selected bit line BL and simultaneously, the voltage Vsrc is applied to the selected source line SL and the voltage Vbl is applied to the non-selected source line SL. Due to the capacitive coupling, the voltage Vsrc + α (α is positive) is applied to the non-selected bit line BL. Such over-precharge of the non-selected bit line BL reduces the reliability of the read operation.

これに対し、本実施形態は、読み出し動作時におけるビット線BLおよびソース線SLのプリチャージを制御することにより、上記問題を解決するものである。   On the other hand, this embodiment solves the above problem by controlling the precharge of the bit line BL and the source line SL during the read operation.

本実施形態を以下に図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一の参照符号を付す。また、重複する説明は、必要に応じて行う。   The present embodiment will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals. In addition, overlapping explanation will be given as necessary.

<実施形態>
図2乃至図15を用いて、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、読み出し動作におけるプリチャージにおいて、非選択ビット線BLの電位と選択ソース線SLの電位とを2つの電流経路を介してイコライズする例である。これにより、非選択ソース線SLとのカップリングによる選択ビット線BLのオーバープリチャージを抑制することができる。以下に、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置について詳説する。
<Embodiment>
The nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. The present embodiment is an example in which the potential of the unselected bit line BL and the potential of the selected source line SL are equalized through two current paths in the precharge in the read operation. Thereby, over precharge of the selected bit line BL due to coupling with the unselected source line SL can be suppressed. The nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment will be described in detail below.

[全体構成例]
以下に、図2および図3を用いて、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成例について説明する。
[Example of overall configuration]
Hereinafter, an example of the entire configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図2は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成例を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment.

図2に示すように、不揮発性半導体記憶装置は、制御回路10、センスアンプ4、メモリセルアレイ5、カラムデコーダ6、ロウデコーダ7、ワード線駆動回路13、選択ゲート線駆動回路(ソース側選択ゲート線駆動回路14およびドレイン側選択ゲート線駆動回路15)、ソース線駆動回路17、およびバックゲート線駆動回路18を備える。   As shown in FIG. 2, the nonvolatile semiconductor memory device includes a control circuit 10, a sense amplifier 4, a memory cell array 5, a column decoder 6, a row decoder 7, a word line driving circuit 13, a selection gate line driving circuit (source side selection gate). A line drive circuit 14 and a drain side selection gate line drive circuit 15), a source line drive circuit 17, and a back gate line drive circuit 18.

メモリセルアレイ5は、複数のブロックBLKを備える。複数のブロックBLKはそれぞれ、複数のワード線WLおよびビット線BLと、マトリクス状に配置された複数のNANDストリング(メモリストリング)40とを備える。   The memory cell array 5 includes a plurality of blocks BLK. Each of the plurality of blocks BLK includes a plurality of word lines WL and bit lines BL, and a plurality of NAND strings (memory strings) 40 arranged in a matrix.

制御回路10は、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、メモリセルアレイ5内のメモリセルに供給される電圧を生成かつ制御するとともに、外部からのコマンドに応じて、センスアンプ4、カラムデコーダ6、ロウデコーダ7、選択ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路17、およびバックゲート線駆動回路18を制御する。   The control circuit 10 generates and controls the voltage supplied to the memory cells in the memory cell array 5 during the write operation, the read operation, and the erase operation, and in addition to the sense amplifier 4 and the column according to an external command. The decoder 6, row decoder 7, selection gate line driving circuit, source line driving circuit 17, and back gate line driving circuit 18 are controlled.

カラムデコーダ6は、制御回路10の制御に従い、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、ビット線BLを選択する。   The column decoder 6 selects the bit line BL during the write operation, the read operation, and the erase operation according to the control of the control circuit 10.

センスアンプ4は、カラムデコーダ6に接続され、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、カラムデコーダ6によって選択および非選択されたビット線BLに対して電圧を供給する。なお、センスアンプ4は、カラムデコーダ6と一体であってもよい。   The sense amplifier 4 is connected to the column decoder 6 and supplies a voltage to the bit lines BL selected and unselected by the column decoder 6 during a write operation, a read operation, and an erase operation. Note that the sense amplifier 4 may be integrated with the column decoder 6.

ロウデコーダ7は、制御回路10の制御に従い、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、ワード線WLを選択する。   The row decoder 7 selects the word line WL during the write operation, the read operation, and the erase operation according to the control of the control circuit 10.

ワード線駆動回路13は、ロウデコーダ7に接続され、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、ロウデコーダ7によって選択および非選択されたワード線WLに対して電圧を供給する。なお、ワード線駆動回路13は、ロウデコーダ7と一体であってもよい。   The word line drive circuit 13 is connected to the row decoder 7 and supplies a voltage to the word lines WL selected and unselected by the row decoder 7 during a write operation, a read operation, and an erase operation. Note that the word line driving circuit 13 may be integrated with the row decoder 7.

選択ゲート線駆動回路は、制御回路10の制御に従い、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、選択ゲートSGに対して電圧を供給する。   The selection gate line driving circuit supplies a voltage to the selection gate SG during the write operation, the read operation, and the erase operation according to the control of the control circuit 10.

ソース線駆動回路17は、制御回路10の制御に従い、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、ソース線SLに対して電圧を供給する。   The source line drive circuit 17 supplies a voltage to the source line SL during the write operation, the read operation, and the erase operation according to the control of the control circuit 10.

バックゲート線駆動回路18は、制御回路10の制御に従い、書き込み動作時、読み出し動作時および消去動作時において、バックゲートBGに対して電圧を供給する。   The back gate line drive circuit 18 supplies a voltage to the back gate BG during the write operation, the read operation, and the erase operation according to the control of the control circuit 10.

図3は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成例を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing an example of the overall configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment.

図3に示すように、メモリセルアレイ5には、複数のワード線WL(コントロールゲートCG)、複数のビット線BL、複数のソース線SL、複数のバックゲートBG、複数のソース側選択ゲートSGS、および複数のドレイン側選択ゲートSGDが設けられる。   As shown in FIG. 3, the memory cell array 5 includes a plurality of word lines WL (control gate CG), a plurality of bit lines BL, a plurality of source lines SL, a plurality of back gates BG, a plurality of source side selection gates SGS, And a plurality of drain-side selection gates SGD are provided.

このメモリセルアレイ5において、積層された複数のワード線WLと後述するU字状シリコンピラーSPとの各交差部に、データを記憶するメモリセルトランジスタMTrが配置される。   In this memory cell array 5, a memory cell transistor MTr for storing data is disposed at each intersection of a plurality of stacked word lines WL and a U-shaped silicon pillar SP described later.

積層された複数のワード線WLのロウ方向における端部は階段状になっており、各段の上面にコンタクトが接続される。これらのコンタクトは、その上部においてそれぞれ配線に接続される。また、カラム方向において、偶数番目のコントロールゲートCGはロウ方向の一端で互いに接続され、奇数番目のコントロールゲートCGはロウ方向の他端で互いに接続される。なお、図1において、ワード線WLが4層積層された例を示しているが、これに限らない。   Ends in the row direction of the plurality of stacked word lines WL are stepped, and a contact is connected to the upper surface of each step. These contacts are respectively connected to the wirings at the upper part thereof. In the column direction, even-numbered control gates CG are connected to each other at one end in the row direction, and odd-numbered control gates CG are connected to each other at the other end in the row direction. Although FIG. 1 shows an example in which four word lines WL are stacked, the present invention is not limited to this.

また、ソース線SL、バックゲートBG、ソース側選択ゲートSGS、およびドレイン側選択ゲートSGDのロウ方向における端部の上面にそれぞれコンタクトが接続され、その上部において配線が接続される。   Further, contacts are respectively connected to the upper surfaces of the end portions in the row direction of the source line SL, the back gate BG, the source side selection gate SGS, and the drain side selection gate SGD, and wirings are connected to the upper portions thereof.

ワード線駆動回路13は、上部に形成された配線およびコンタクトを介してワード線WLに接続される。   The word line driving circuit 13 is connected to the word line WL through a wiring and a contact formed in the upper part.

ソース側選択ゲート線駆動回路14は、上部に形成された配線およびコンタクトを介してソース側選択ゲートSGSに接続される。   The source side select gate line driving circuit 14 is connected to the source side select gate SGS via a wiring and a contact formed in the upper part.

ドレイン側選択ゲート線駆動回路15は、上部に形成された配線およびコンタクトを介してドレイン側選択ゲートSGDに接続される。   The drain side select gate line drive circuit 15 is connected to the drain side select gate SGD via a wiring and a contact formed in the upper part.

バックゲート駆動回路18は、上部に形成された配線およびコンタクトを介してバックゲートBGに接続される。   The back gate drive circuit 18 is connected to the back gate BG through wiring and contacts formed in the upper part.

ソース線駆動回路17は、上部に形成された配線およびコンタクトを介してソース線SLに接続される。このソース線駆動回路17は、複数配置される。各ソース線駆動回路17は、所定個のソース線SLに対して共通に接続され、制御回路10によってそれぞれ独立して制御される。   The source line driving circuit 17 is connected to the source line SL through a wiring and a contact formed in the upper part. A plurality of source line driving circuits 17 are arranged. Each source line driving circuit 17 is commonly connected to a predetermined number of source lines SL, and is controlled independently by the control circuit 10.

センスアンプ4は、ビット線BLのカラム方向における端部の下面に接続されるコンタクトを介して接続される。本実施形態に係るセンスアンプ4の詳細については、後述する。   The sense amplifier 4 is connected via a contact connected to the lower surface of the end of the bit line BL in the column direction. Details of the sense amplifier 4 according to this embodiment will be described later.

また、図3において、各種駆動回路に接続される配線は全て、同レベルの配線層に形成されているが、これに限らず、異なるレベルの配線層に形成されてもよい。また、各種駆動回路の数は、各ゲートの数に応じて決定されるが、1つのゲートに対して1つの駆動回路が接続されてもよいし、所定個のゲートに対して1つ接続されてもよい。   In FIG. 3, all the wirings connected to the various drive circuits are formed in the same level wiring layer. However, the present invention is not limited to this, and may be formed in different levels of wiring layers. The number of various drive circuits is determined according to the number of each gate, but one drive circuit may be connected to one gate, or one is connected to a predetermined number of gates. May be.

[メモリセルアレイの構成例]
以下に、図4および図5を用いて、本実施形態に係るメモリセルアレイ5の構成例について説明する。
[Configuration example of memory cell array]
Hereinafter, a configuration example of the memory cell array 5 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4は、本実施形態に係るメモリセルアレイ5を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing the memory cell array 5 according to this embodiment.

図4に示すように、メモリセルアレイ5は、複数のブロック(ここでは、ブロックBLK0〜3)を有する。各ブロックBLKは、複数のメモリグループ(ここでは、メモリグループGP0〜3)を有する。各メモリグループGPは、複数のNANDストリング40を有する。消去動作は、メモリセル5内においてブロックBLK毎に行われる。なお、以下の説明において、特に区別しない場合は、ブロックBLK0〜3を単にブロックBLKと称し、メモリグループGP0〜3を単にメモリグループGPと称する場合がある。   As shown in FIG. 4, the memory cell array 5 includes a plurality of blocks (here, blocks BLK0 to 3). Each block BLK has a plurality of memory groups (here, memory groups GP0 to GP3). Each memory group GP has a plurality of NAND strings 40. The erase operation is performed for each block BLK in the memory cell 5. In the following description, unless otherwise distinguished, the blocks BLK0 to BLK3 may be simply referred to as blocks BLK, and the memory groups GP0 to GP3 may be simply referred to as memory groups GP.

図5は、本実施形態に係るブロックBLKを示す回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram showing the block BLK according to the present embodiment.

図5に示すように、ブロックBLKは、例えばカラム方向に並ぶ4つのメモリグループGP0〜3を有する。また、各メモリグループGPは、ロウ方向に並ぶn個(nは自然数)のNANDストリング40を有する。   As shown in FIG. 5, the block BLK includes, for example, four memory groups GP0 to GP3 arranged in the column direction. Each memory group GP includes n (n is a natural number) NAND strings 40 arranged in the row direction.

NANDストリング40は、例えば8個のメモリセルトランジスタMTr0〜7、ソース側選択トランジスタSSTr、ドレイン側選択トランジスタSDTr、およびバックゲートトランジスタBGTrで構成される。これらメモリセルトランジスタMTr0〜7、ソース側選択トランジスタSSTr、ドレイン側選択トランジスタSDTr、およびバックゲートトランジスタBGTrは、電流経路が直列に接続される。ソース側選択トランジスタSSTrの一端はこの電流経路の一端側(ここでは、メモリセルトランジスタMTr0の一端)に接続され、ドレイン側選択トランジスタSDTrの一端はこの電流経路の他端側(ここでは、メモリセルトランジスタMTr7の一端)に設けられる。また、バックゲートトランジスタBGTrは、メモリセルトランジスタMTr3とメモリセルトランジスタMTr4との間に設けられる。   The NAND string 40 includes, for example, eight memory cell transistors MTr0-7, a source side selection transistor SSTr, a drain side selection transistor SDTr, and a back gate transistor BGTr. The memory cell transistors MTr0-7, the source side select transistor SSTr, the drain side select transistor SDTr, and the back gate transistor BGTr have current paths connected in series. One end of the source side select transistor SSTr is connected to one end side of the current path (here, one end of the memory cell transistor MTr0), and one end of the drain side select transistor SDTr is the other end side of the current path (here, memory cell) Provided at one end of the transistor MTr7. The back gate transistor BGTr is provided between the memory cell transistor MTr3 and the memory cell transistor MTr4.

なお、メモリセルトランジスタMTrの個数は8個に限られず、16個や32個、64個、128個等であってもよく、その数は限定されるものではない。また、図5において、NANDストリング40の電流経路がカラム方向に並行するように示しているが、本実施形態では後述するように積層方向に並行する。   The number of memory cell transistors MTr is not limited to 8, and may be 16, 32, 64, 128, etc., and the number is not limited. Further, in FIG. 5, the current path of the NAND string 40 is shown so as to be parallel to the column direction, but in this embodiment, it is parallel to the stacking direction as will be described later.

同一のメモリグループGP内におけるソース側選択トランジスタSSTrのゲートはソース側選択ゲートSGSに共通接続され、ドレイン側選択トランジスタSDTrのゲートはドレイン側選択ゲートSGDに共通接続される。また、同一のブロックBLK内におけるメモリセルトランジスタMTr0〜MTr7の制御ゲートはワード線WL0〜WL7に共通接続され、バックゲートトランジスタBTの制御ゲートはバックゲートBGに共通接続される。   The gates of the source side select transistors SSTr in the same memory group GP are commonly connected to the source side select gate SGS, and the gates of the drain side select transistors SDTr are commonly connected to the drain side select gate SGD. In addition, the control gates of the memory cell transistors MTr0 to MTr7 in the same block BLK are commonly connected to the word lines WL0 to WL7, and the control gates of the back gate transistors BT are commonly connected to the back gate BG.

すなわち、ワード線WL0〜WL7およびバックゲートBGは同一ブロックBLK内の複数のメモリグループGP0〜GP3間で共通に接続されているのに対し、ソース側選択ゲートSGSおよびドレイン側選択ゲートSGDは同一ブロックBLK内であってもメモリグループGP0〜GP3毎に独立している。   That is, the word lines WL0 to WL7 and the back gate BG are commonly connected between the plurality of memory groups GP0 to GP3 in the same block BLK, whereas the source side selection gate SGS and the drain side selection gate SGD are the same block. Even in the BLK, the memory groups GP0 to GP3 are independent.

メモリセルアレイ5内においてマトリクス状に配置されたNANDストリング40のうち、カラム方向に並ぶNANDストリング40のドレイン側選択トランジスタSDTrの電流経路の他端は、いずれかのビット線BL(BL0〜BLn、nは自然数)に共通接続される。すなわち、ビット線BLは、複数のブロックBLK間において、NANDストリング40を共通に接続する。ビット線BL0〜BLnはそれぞれ、メモリセルアレイ5外においてセンスアンプ4−0〜4−nに接続される。このため、ビット線BL0〜BLnの電圧レベルは、独立して制御される。   Among the NAND strings 40 arranged in a matrix in the memory cell array 5, the other end of the current path of the drain side select transistor SDTr of the NAND strings 40 arranged in the column direction is connected to any one of the bit lines BL (BL0 to BLn, n Are commonly connected to natural numbers). That is, the bit line BL connects the NAND strings 40 in common between the plurality of blocks BLK. Bit lines BL0 to BLn are connected to sense amplifiers 4-0 to 4-n outside memory cell array 5, respectively. For this reason, the voltage levels of the bit lines BL0 to BLn are controlled independently.

メモリグループGP内におけるソース側選択トランジスタSSTrの電流経路の他端は、ソース線SLに共通に接続される。ブロックBLK内において、複数のソース線SL(ここでは、ソース線SL0,SL1)が配置される。ソース線SL0はメモリグループGP0,GP1内におけるソース側選択トランジスタSSTrの電流経路の他端に共通接続され、ソース線SL1はメモリグループGP2,GP3内におけるソース側選択トランジスタSSTrの電流経路の他端に共通接続される。すなわち、ソース線SLは、隣接する2つのメモリグループGP間において、NANDストリング40を共通に接続する。ソース線SL0,SL1はそれぞれ、メモリセルアレイ外においてソース線駆動回路17−0,17−1に接続される。このため、ソース線SL0,SL1の電圧レベルは、独立して制御される。   The other end of the current path of the source side select transistor SSTr in the memory group GP is commonly connected to the source line SL. In the block BLK, a plurality of source lines SL (here, source lines SL0 and SL1) are arranged. The source line SL0 is commonly connected to the other end of the current path of the source side select transistor SSTr in the memory groups GP0 and GP1, and the source line SL1 is connected to the other end of the current path of the source side select transistor SSTr in the memory groups GP2 and GP3. Commonly connected. That is, the source line SL connects the NAND strings 40 in common between two adjacent memory groups GP. Source lines SL0 and SL1 are connected to source line drive circuits 17-0 and 17-1 outside the memory cell array, respectively. For this reason, the voltage levels of the source lines SL0 and SL1 are controlled independently.

なお、ソース線SLの数は、これに限らず、ブロックBLK内におけるメモリグループGPの数に応じて決定される。   Note that the number of source lines SL is not limited to this, and is determined according to the number of memory groups GP in the block BLK.

上述したように、同一のブロックBLK内にあるメモリセルトランジスタMTrのデータは、一括して消去される。これに対し、データの読み出しおよび書き込みは、いずれかのブロックBLKのいずれかのメモリグループGPにおける、いずれかのワード線WLに共通に接続された複数のメモリセルトランジスタMTrにつき、一括して行われる。この単位を「ページ」と呼ぶ。   As described above, the data of the memory cell transistors MTr in the same block BLK are erased collectively. On the other hand, data reading and writing are performed collectively for a plurality of memory cell transistors MTr connected in common to any word line WL in any memory group GP in any block BLK. . This unit is called “page”.

[NANDストリングの構成例]
以下に、図6乃至図8を用いて、本実施形態に係るNANDストリング40の構成例について説明する。
[Configuration example of NAND string]
Hereinafter, a configuration example of the NAND string 40 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

図6は、本実施形態に係るメモリストリング40を示す斜視図である。図7は、図6におけるメモリストリング40を拡大した断面図である。   FIG. 6 is a perspective view showing the memory string 40 according to the present embodiment. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the memory string 40 in FIG.

図6および図7に示すように、メモリセルアレイ5において、メモリストリング40は、半導体基板30の上方に形成され、バックゲートBG、複数のワード線WL、選択ゲートSG、U字状シリコンピラーSP、およびメモリ層155を有する。   As shown in FIGS. 6 and 7, in the memory cell array 5, the memory string 40 is formed above the semiconductor substrate 30, and includes a back gate BG, a plurality of word lines WL, a selection gate SG, a U-shaped silicon pillar SP, And a memory layer 155.

バックゲートBGは、半導体基板30上に図示せぬ絶縁層を介して形成される。バックゲートBGは、平面状に広がるように形成される。バックゲートBGは、例えば、不純物(例えばリン)が導入されたポリシリコン(poly−Si)等の導電層で構成される。   The back gate BG is formed on the semiconductor substrate 30 via an insulating layer (not shown). The back gate BG is formed so as to spread in a planar shape. The back gate BG is composed of a conductive layer such as polysilicon (poly-Si) into which an impurity (for example, phosphorus) is introduced.

複数のワード線WLは、バックゲートBG上に、それぞれ間に図示せぬ電極間絶縁層を介して形成される。言い換えると、バックゲートBG上に、複数の電極間絶縁層および複数のワード線WLが交互に積層される。ワード線WLは、例えば、不純物(例えばボロン)が導入されたpoly−Si、または金属等の導電層で構成される。   The plurality of word lines WL are formed on the back gate BG via inter-electrode insulating layers (not shown). In other words, a plurality of inter-electrode insulating layers and a plurality of word lines WL are alternately stacked on the back gate BG. The word line WL is made of, for example, poly-Si into which an impurity (for example, boron) is introduced, or a conductive layer such as a metal.

選択ゲートSGは、最上層のワード線WL上に、図示せぬ絶縁層を介して形成される。選択ゲートSGは、例えば、ワード線WLと同様に、不純物が導入されたpoly−Si、または金属等の導電層で構成される。   The selection gate SG is formed on the uppermost word line WL via an insulating layer (not shown). The selection gate SG is made of a conductive layer such as poly-Si into which impurities are introduced, or a metal, for example, similarly to the word line WL.

選択ゲートSGの上方に図示せぬ絶縁層を介してソース線SLが形成され、さらに上方に図示せぬ絶縁層を介してビット線BLが形成される。   A source line SL is formed above the select gate SG via an insulating layer (not shown), and a bit line BL is formed further above via an insulating layer (not shown).

選択ゲートSG、ワード線WL、バックゲートBG、および電極間絶縁層内には、U字状メモリホール58が設けられる。このU字状メモリホール58は、カラム方向に並ぶ一対の貫通ホール56と、一対の貫通ホール56の下端を連結する連結ホール57とで構成される。貫通ホール56は、選択ゲートSG、ワード線WL、および電極間絶縁層内において積層方向に延びるように形成される。連結ホール57は、バックゲートBG内においてカラム方向に延びるように形成される。   A U-shaped memory hole 58 is provided in the select gate SG, the word line WL, the back gate BG, and the interelectrode insulating layer. The U-shaped memory hole 58 includes a pair of through holes 56 arranged in the column direction and a connection hole 57 that connects the lower ends of the pair of through holes 56. The through hole 56 is formed so as to extend in the stacking direction in the select gate SG, the word line WL, and the interelectrode insulating layer. The connecting hole 57 is formed to extend in the column direction in the back gate BG.

また、ワード線WLおよび電極間絶縁層には、一対の貫通ホール56の間で、かつロウ方向および積層方向に拡がる図示せぬスリットが設けられる。これにより、ワード線WLおよび電極間絶縁層は、ロウ方向に沿って分断される。さらに、選択ゲートSGには、スリットが開口するように、スリットの上部にロウ方向および積層方向に拡がる図示せぬ開口部が設けられる。これにより、選択ゲートSGは、ロウ方向に沿って分断され、一方がドレイン側選択ゲートSGD、他方がソース側選択ゲートSGSとなる。スリットおよび開口部には、例えば絶縁材が埋め込まれる。   The word line WL and the interelectrode insulating layer are provided with slits (not shown) extending between the pair of through holes 56 and extending in the row direction and the stacking direction. Thereby, the word line WL and the interelectrode insulating layer are divided along the row direction. Further, the selection gate SG is provided with an opening (not shown) that extends in the row direction and the stacking direction above the slit so that the slit is opened. Thereby, the selection gate SG is divided along the row direction, and one becomes the drain side selection gate SGD and the other becomes the source side selection gate SGS. For example, an insulating material is embedded in the slit and the opening.

メモリ層155は、U字状メモリホール58の内面上に形成される。すなわち、メモリ層155は、U字状メモリホール58内における選択ゲートSG、ワード線WL、バックゲートBG、および電極間絶縁層上に形成される。メモリ層155は、U字状メモリホール58の内面上から順に形成されたブロック絶縁層150、電荷蓄積層151、およびトンネル絶縁層152で構成される。   The memory layer 155 is formed on the inner surface of the U-shaped memory hole 58. That is, the memory layer 155 is formed on the selection gate SG, the word line WL, the back gate BG, and the interelectrode insulating layer in the U-shaped memory hole 58. The memory layer 155 includes a block insulating layer 150, a charge storage layer 151, and a tunnel insulating layer 152 that are sequentially formed from the inner surface of the U-shaped memory hole 58.

U字状シリコンピラーSPは、U字状メモリホール58内におけるメモリ層155上に形成される。すなわち、U字状シリコンピラーSPは、一対の貫通ホール56内におけるメモリ層155上に形成された一対の柱状部と、連結ホール57内におけるメモリ層155上に形成された連結部とで構成される。U字状シリコンピラーSPは、不純物(例えばリン)を含有するpoly−Siまたはアモルファスシリコン(a−Si)等の導電層で構成され、チャネルとして機能する。   The U-shaped silicon pillar SP is formed on the memory layer 155 in the U-shaped memory hole 58. That is, the U-shaped silicon pillar SP is composed of a pair of columnar portions formed on the memory layer 155 in the pair of through holes 56 and a connection portion formed on the memory layer 155 in the connection hole 57. The The U-shaped silicon pillar SP is composed of a conductive layer such as poly-Si or amorphous silicon (a-Si) containing impurities (for example, phosphorus) and functions as a channel.

U字状メモリホール58内におけるU字状シリコンピラーSP上には、コア層156が形成される。コア層156は例えば酸化シリコン(例えば、SiO)からなる絶縁層で構成され、これにより、U字状メモリホール58内が埋め込まれる。なお、コア層156を空洞として、U字状メモリホール58内を埋め込まなくてもよい。 A core layer 156 is formed on the U-shaped silicon pillar SP in the U-shaped memory hole 58. The core layer 156 is formed of an insulating layer made of, for example, silicon oxide (for example, SiO 2 ), and thereby the inside of the U-shaped memory hole 58 is embedded. Note that the U-shaped memory hole 58 may not be embedded with the core layer 156 as a cavity.

また、図示はしないが、選択ゲートSGおよびワード線WLの絶縁材(スリットおよび開口部)に接する部分をシリサイド化してもよい。   In addition, although not shown in the drawing, the portions in contact with the insulating material (slits and openings) of the selection gate SG and the word line WL may be silicided.

U字状シリコンピラーSPと、その周囲に形成されたメモリ層155および各種ゲートによって、各種トランジスタが構成される。そして、U字状シリコンピラーSPをチャネルとして、これに沿ってメモリストリング40が構成される。   Various transistors are constituted by the U-shaped silicon pillar SP, the memory layer 155 formed in the periphery thereof, and various gates. The memory string 40 is formed along the U-shaped silicon pillar SP as a channel.

より具体的には、ワード線WL、U字状シリコンピラーSP、およびこれらの間に形成されたメモリ層155でメモリセルトランジスタMTrが構成される。また、選択ゲートSG(ドレイン側選択ゲートSGDおよびソース側選択ゲートSGS)、U字状シリコンピラーSP、およびこれらの間に形成されたメモリ層155で選択トランジスタ(ドレイン側選択トランジスタSDTrおよびソース側選択トランジスタSSTr)が構成される。   More specifically, the memory cell transistor MTr is configured by the word line WL, the U-shaped silicon pillar SP, and the memory layer 155 formed therebetween. Further, the selection gate SG (drain side selection gate SGD and source side selection gate SGS), the U-shaped silicon pillar SP, and the memory layer 155 formed therebetween, select transistors (drain side selection transistor SDTr and source side selection gate). Transistor SSTr) is configured.

また、バックゲートBG、U字状シリコンピラーSP、およびこれらの間に形成されたメモリ層155でバックゲートトランジスタBGTrが構成される。バックゲートBGには、バックゲートトランジスタBGTrが常にオン状態になるように電圧が印加される。   Further, the back gate transistor BGTr is configured by the back gate BG, the U-shaped silicon pillar SP, and the memory layer 155 formed therebetween. A voltage is applied to the back gate BG so that the back gate transistor BGTr is always on.

なお、メモリ層155と称したが、選択トランジスタおよびバックゲートトランジスタBGTrにおいて、メモリ層155はデータを記憶するものではなく、単にゲート絶縁膜として機能する。   Although referred to as the memory layer 155, in the selection transistor and the back gate transistor BGTr, the memory layer 155 does not store data but simply functions as a gate insulating film.

図6においてロウ方向に沿って配列された複数のメモリストリング40の集合が、図5で説明したメモリグループGPに相当する。   A set of a plurality of memory strings 40 arranged in the row direction in FIG. 6 corresponds to the memory group GP described in FIG.

図8は、図6におけるメモリストリング40を示す回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram showing the memory string 40 in FIG.

図8に示すように、メモリストリング40は、ソース側選択トランジスタSSTr、ドレイン側選択トランジスタSDTr、メモリセルトランジスタMTr0〜MTr7、およびバックゲートトランジスタBGTrを備える。   As shown in FIG. 8, the memory string 40 includes a source side select transistor SSTr, a drain side select transistor SDTr, memory cell transistors MTr0 to MTr7, and a back gate transistor BGTr.

上述したように、メモリセルトランジスタMTr0〜MTr7は、ソース側選択トランジスタSSTrとドレイン側選択トランジスタSDTrとの間に電流経路が直列に接続される。バックゲートトランジスタBGTrは、メモリセルトランジスタMTr3とMTr4との間に電流経路が直列に接続される。   As described above, the memory cell transistors MTr0 to MTr7 have a current path connected in series between the source side select transistor SSTr and the drain side select transistor SDTr. The back gate transistor BGTr has a current path connected in series between the memory cell transistors MTr3 and MTr4.

より具体的には、メモリセルトランジスタMTr0〜MTr3の電流経路、およびメモリセルトランジスタMTr4〜MTr7の電流経路はそれぞれ積層方向に直列接続される。そして、積層方向の下部側においてバックゲートトランジスタBGTrがメモリセルトランジスタMTr3とMTr4との間に配置されることで、これらの電流経路を直列に接続している。すなわち、図6に示すU字状シリコンピラーに沿って、メモリストリング40として、ソース側選択トランジスタSSTr、ドレイン側選択トランジスタSDTr、メモリセルトランジスタMTr0〜MTr7、およびバックゲートトランジスタBGTrの電流経路が直列に接続される。データの書き込み動作および読み出し動作時において、バックゲートトランジスタBGTrは常にオン状態とされる。   More specifically, the current paths of the memory cell transistors MTr0 to MTr3 and the current paths of the memory cell transistors MTr4 to MTr7 are each connected in series in the stacking direction. The back gate transistor BGTr is arranged between the memory cell transistors MTr3 and MTr4 on the lower side in the stacking direction, thereby connecting these current paths in series. That is, along the U-shaped silicon pillar shown in FIG. 6, current paths of the source side selection transistor SSTr, the drain side selection transistor SDTr, the memory cell transistors MTr0 to MTr7, and the back gate transistor BGTr are serially connected as the memory string 40. Connected. During the data write operation and the data read operation, the back gate transistor BGTr is always turned on.

また、メモリセルトランジスタMTr0〜MTr7の制御ゲートはワード線WL0〜WL7に接続され、バックゲートトランジスタBGTrの制御ゲートはバックゲートBGに接続される。また、ソース側選択トランジスタSSTrのゲートはソース側選択ゲートSGSに接続され、ドレイン側選択トランジスタSDTrのゲートはドレイン側選択ゲートSGDに接続される。   The control gates of the memory cell transistors MTr0 to MTr7 are connected to the word lines WL0 to WL7, and the control gate of the back gate transistor BGTr is connected to the back gate BG. The gate of the source side select transistor SSTr is connected to the source side select gate SGS, and the gate of the drain side select transistor SDTr is connected to the drain side select gate SGD.

[センスアンプの構成例]
以下に、図9を用いて、本実施形態に係るセンスアンプ4の構成例について説明する。
[Configuration example of sense amplifier]
Hereinafter, a configuration example of the sense amplifier 4 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図9は、本実施形態に係るセンスアンプ4を示す回路図である。センスアンプ4は、対応する(接続される)ビット線BLの動作に応じた電圧を印加する。本例では、センスアンプ4は、読み出し動作時において、対応するビット線BLに電圧Vss、Vsrc、Vblのいずれかを印加することができる。なお、各電圧Vss、Vsrc、Vblは、Vss<Vsrc<Vblの関係を有する。   FIG. 9 is a circuit diagram showing the sense amplifier 4 according to the present embodiment. The sense amplifier 4 applies a voltage corresponding to the operation of the corresponding (connected) bit line BL. In this example, the sense amplifier 4 can apply one of the voltages Vss, Vsrc, and Vbl to the corresponding bit line BL during the read operation. Each voltage Vss, Vsrc, Vbl has a relationship of Vss <Vsrc <Vbl.

ここで、センスアンプ4とは、図5に示すセンスアンプ4−0〜4−nのいずれか1つを示すものである。また、センスアンプ4−0〜4−nはいずれも同様の構成を有する。   Here, the sense amplifier 4 indicates any one of the sense amplifiers 4-0 to 4-n shown in FIG. The sense amplifiers 4-0 to 4-n all have the same configuration.

図9に示すように、センスアンプ4は、書き込みデータまたは読み出しデータを保持する内部ラッチ回路90を有する。   As shown in FIG. 9, the sense amplifier 4 includes an internal latch circuit 90 that holds write data or read data.

内部ラッチ回路90は、pチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタと称す)PM11,PM12,PM13、およびnチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタと称す)NM11,NM12,NM13で構成される。   The internal latch circuit 90 includes p-channel MOS transistors (hereinafter referred to as PMOS transistors) PM11, PM12, PM13, and n-channel MOS transistors (hereinafter referred to as NMOS transistors) NM11, NM12, NM13.

PMOSトランジスタPM11の電流経路の一端はセンスアンプ4の電源電圧に接続され、他端はNMOSトランジスタNM11の電流経路の一端に接続される。NMOSトランジスタNM11の電流経路の他端は、接地(電圧Vssに接続)される。PMOSトランジスタPM12の電流経路の一端は電源電圧に接続され、他端はPMOSトランジスタPM13の電流経路の一端に接続される。PMOSトランジスタPM13の電流経路の他端は、NMOSトランジスタNM12の電流経路の一端に接続される。NMOSトランジスタNM12の電流経路の他端は、NMOSトランジスタNM13の電流経路の一端に接続される。NMOSトランジスタNM13の電流経路の他端は、接地される。   One end of the current path of the PMOS transistor PM11 is connected to the power supply voltage of the sense amplifier 4, and the other end is connected to one end of the current path of the NMOS transistor NM11. The other end of the current path of the NMOS transistor NM11 is grounded (connected to the voltage Vss). One end of the current path of the PMOS transistor PM12 is connected to the power supply voltage, and the other end is connected to one end of the current path of the PMOS transistor PM13. The other end of the current path of the PMOS transistor PM13 is connected to one end of the current path of the NMOS transistor NM12. The other end of the current path of the NMOS transistor NM12 is connected to one end of the current path of the NMOS transistor NM13. The other end of the current path of the NMOS transistor NM13 is grounded.

PMOSトランジスタPM11およびNMOSトランジスタNM11の各ゲートには、PMOSトランジスタPM13の電流経路の他端とNMOSトランジスタNM12の電流経路の一端との接続点に共通に接続され、信号INVが与えられる。PMOSトランジスタPM13および上記NMOSトランジスタNM12の各ゲートには、PMOSトランジスタPM11の電流経路の他端とNMOSトランジスタNM11の電流経路の一端との接続点に共通に接続され、信号INVとは逆相の信号LATが与えられる。PMOSトランジスタPM12のゲートには信号RST_Pが与えられ、NMOSトランジスタNM13のゲートには信号STBnが与えられる。   The gates of the PMOS transistor PM11 and the NMOS transistor NM11 are connected in common to a connection point between the other end of the current path of the PMOS transistor PM13 and one end of the current path of the NMOS transistor NM12, and are given a signal INV. Each gate of the PMOS transistor PM13 and the NMOS transistor NM12 is connected in common to a connection point between the other end of the current path of the PMOS transistor PM11 and one end of the current path of the NMOS transistor NM11, and is a signal having a phase opposite to that of the signal INV. LAT is given. A signal RST_P is applied to the gate of the PMOS transistor PM12, and a signal STBn is applied to the gate of the NMOS transistor NM13.

また、PMOSトランジスタPM11およびNMOSトランジスタNM11の各ゲートは、PMOSトランジスタPM21の電流経路の一端とNMOSトランジスタNM21の電流経路の一端との接続点にも共通に接続される。   Each gate of the PMOS transistor PM11 and the NMOS transistor NM11 is also connected in common to a connection point between one end of the current path of the PMOS transistor PM21 and one end of the current path of the NMOS transistor NM21.

PMOSトランジスタPM21の電流経路の他端は、PMOSトランジスタPM22を介して、センスアンプ4の電源電圧に接続される。NMOSトランジスタNM21の電流経路の他端は、NMOSトランジスタ(SETトランジスタ)NM22の電流経路の一端に接続されるとともに、データバス(SBUS線)に接続される。これにより、NMOSトランジスタNM21の電流経路の他端、およびNMOSトランジスタNM22の電流経路の一端には、信号BUSが与えられる。   The other end of the current path of the PMOS transistor PM21 is connected to the power supply voltage of the sense amplifier 4 via the PMOS transistor PM22. The other end of the current path of the NMOS transistor NM21 is connected to one end of the current path of the NMOS transistor (SET transistor) NM22 and to the data bus (SBUS line). As a result, the signal BUS is supplied to the other end of the current path of the NMOS transistor NM21 and one end of the current path of the NMOS transistor NM22.

NMOSトランジスタNM21のゲートには信号RST_Nが与えられ、PMOSトランジスタPM22のゲートには信号STBnが与えられる。PMOSトランジスタPM21のゲートには、キャパシタCaの一方の電極が接続されて、ノードSENの電位(信号SEN)が与えられる。キャパシタCaの他方の電極には、クロックである信号CLKが与えられる。また、NMOSトランジスタNM22のゲートには、信号SETが与えられる。   A signal RST_N is given to the gate of the NMOS transistor NM21, and a signal STBn is given to the gate of the PMOS transistor PM22. One electrode of the capacitor Ca is connected to the gate of the PMOS transistor PM21, and the potential of the node SEN (signal SEN) is applied. A signal CLK, which is a clock, is given to the other electrode of the capacitor Ca. A signal SET is given to the gate of the NMOS transistor NM22.

NMOSトランジスタNM22の電流経路の他端は、ノードCOM2に接続される。すなわち、NMOSトランジスタNM22の電流経路の他端は、NMOSトランジスタNM23の電流経路の一端とPMOSトランジスタPM23の電流経路の一端との接続点、および、NMOSトランジスタNM24の電流経路の一端とNMOSトランジスタNM25の電流経路の一端との接続点に、それぞれ接続される。   The other end of the current path of the NMOS transistor NM22 is connected to the node COM2. That is, the other end of the current path of the NMOS transistor NM22 is a connection point between one end of the current path of the NMOS transistor NM23 and one end of the current path of the PMOS transistor PM23, and one end of the current path of the NMOS transistor NM24 and the NMOS transistor NM25. Each is connected to a connection point with one end of the current path.

NMOSトランジスタNM23の電流経路の他端は、PMOSトランジスタPM21のゲート、および、NMOSトランジスタNM26の電流経路の一端に、それぞれ接続される。NMOSトランジスタNM26の電流経路の他端は、ノードCOM3に接続される。すなわち、NMOSトランジスタNM26の電流経路の他端は、NMOSトランジスタNM25の電流経路の他端とPMOSトランジスタPM25の電流経路の一端との接続点、および、PMOSトランジスタPM26の電流経路の一端に、それぞれ接続される。PMOSトランジスタPM25の電流経路の他端およびPMOSトランジスタPM26の電流経路の他端には、電源電圧が共通に接続される。   The other end of the current path of the NMOS transistor NM23 is connected to the gate of the PMOS transistor PM21 and one end of the current path of the NMOS transistor NM26, respectively. The other end of the current path of the NMOS transistor NM26 is connected to the node COM3. That is, the other end of the current path of the NMOS transistor NM26 is connected to a connection point between the other end of the current path of the NMOS transistor NM25 and one end of the current path of the PMOS transistor PM25, and one end of the current path of the PMOS transistor PM26. Is done. A power supply voltage is commonly connected to the other end of the current path of the PMOS transistor PM25 and the other end of the current path of the PMOS transistor PM26.

NMOSトランジスタNM23のゲートには信号XXLが、PMOSトランジスタPM23のゲートには信号INVが、NMOSトランジスタNM24のゲートには信号LATが、NMOSトランジスタNM25のゲートには信号BLXが、NMOSトランジスタNM26のゲートには信号HLLが、PMOSトランジスタPM25のゲートには信号QSWが、PMOSトランジスタPM26のゲートには信号SENが、それぞれ与えられる。   The gate of the NMOS transistor NM23 is the signal XXL, the gate of the PMOS transistor PM23 is the signal INV, the gate of the NMOS transistor NM24 is the signal LAT, the gate of the NMOS transistor NM25 is the signal BLX, and the gate of the NMOS transistor NM26. The signal HLL is supplied to the gate of the PMOS transistor PM25, the signal QSW is supplied to the gate of the PMOS transistor PM26, and the signal SEN is supplied to the gate of the PMOS transistor PM26.

PMOSトランジスタPM23の電流経路の他端とNMOSトランジスタNM24の電流経路の他端との共通接続点には、NMOSトランジスタ(クランプトランジスタ)NM29の電流経路の一端、NMOSトランジスタNM31の電流経路の一端、およびPMOSトランジスタPM24の一端がそれぞれ接続される。NMOSトランジスタNM29の電流経路の他端には、トランジスタ90の電流経路の一端が接続され、ゲートには信号BLCが与えられる。NMOSトランジスタNM31の電流経路の他端は、PMOSトランジスタPM24の他端、および共通ソース線(ノードSRCGND)に接続され、ゲートには信号INVが与えられる。PMOSトランジスタPM24のゲートには、信号LATが与えられる。トランジスタ90の電流経路の他端はビット線BLに接続され、ゲートに信号BLSが与えられる。また、トランジスタ90は、高耐圧型である。   At the common connection point between the other end of the current path of the PMOS transistor PM23 and the other end of the current path of the NMOS transistor NM24, one end of the current path of the NMOS transistor (clamp transistor) NM29, one end of the current path of the NMOS transistor NM31, and One end of the PMOS transistor PM24 is connected to each other. One end of the current path of the transistor 90 is connected to the other end of the current path of the NMOS transistor NM29, and a signal BLC is given to the gate. The other end of the current path of the NMOS transistor NM31 is connected to the other end of the PMOS transistor PM24 and the common source line (node SRCGND), and a signal INV is applied to the gate. A signal LAT is supplied to the gate of the PMOS transistor PM24. The other end of the current path of the transistor 90 is connected to the bit line BL, and a signal BLS is given to the gate. The transistor 90 is a high breakdown voltage type.

本実施形態において、センスアンプ4(センスアンプ4−0〜4−n)は、ビット線BLとソース線SLとの間に配置された高耐圧型のトランジスタ50を有する。   In this embodiment, the sense amplifier 4 (sense amplifiers 4-0 to 4-n) includes a high breakdown voltage transistor 50 disposed between the bit line BL and the source line SL.

トランジスタ50の電流経路の一端はトランジスタ90の他端およびビット線BLに接続され、ゲートには信号BIASが与えられる。トランジスタ50の電流経路の他端はノードBLBIASに接続され、周辺回路に設けられたスイッチとなるトランジスタ21を介して、ソース線SL0,SL1に接続される。言い換えると、トランジスタ21の電流経路の一端はノードBLBIASに接続され、他端はノードAに接続される。また、トランジスタ21のゲートには、信号G_VBLLが与えられる。   One end of the current path of the transistor 50 is connected to the other end of the transistor 90 and the bit line BL, and a signal BIAS is applied to the gate. The other end of the current path of the transistor 50 is connected to the node BLBIAS, and is connected to the source lines SL0 and SL1 via the transistor 21 serving as a switch provided in the peripheral circuit. In other words, one end of the current path of the transistor 21 is connected to the node BLBIAS and the other end is connected to the node A. A signal G_VBLL is supplied to the gate of the transistor 21.

一方、NMOSトランジスタNM31の電流経路の他端、およびPMOSトランジスタPM24の電流経路の他端は、周辺回路に設けられたスイッチとなるトランジスタ22を介して、ソース線SL0,SL1に接続される。言い換えると、トランジスタ22の電流経路の一端はノードSRCGNDに接続され、他端はノードAに接続される。すなわち、トランジスタ22の電流経路の他端は、トランジスタ21の電流経路の他端に接続される。また、トランジスタ22のゲートには、信号SRCGND_SRCHが与えられる。   On the other hand, the other end of the current path of the NMOS transistor NM31 and the other end of the current path of the PMOS transistor PM24 are connected to the source lines SL0 and SL1 via the transistor 22 serving as a switch provided in the peripheral circuit. In other words, one end of the current path of the transistor 22 is connected to the node SRCGND, and the other end is connected to the node A. That is, the other end of the current path of the transistor 22 is connected to the other end of the current path of the transistor 21. A signal SRCGND_SRCH is supplied to the gate of the transistor 22.

ノードAには、トランジスタ25−0,25−1を介してそれぞれ、ソース線SL0,SL1に接続される。言い換えると、トランジスタ25−0の電流経路の一端は、ノードAに接続され、他端はソース線SL0に接続される。また、トランジスタ25−1の電流経路の一端はノードAに接続され、他端はソース線SL1に接続される。また、トランジスタ25−0のゲートには信号G_SRCSEL_LV_SW0が与えられ、トランジスタ25−1のゲートには信号G_SRCSEL_LV_SW1が与えられる。   Node A is connected to source lines SL0 and SL1 via transistors 25-0 and 25-1, respectively. In other words, one end of the current path of the transistor 25-0 is connected to the node A, and the other end is connected to the source line SL0. One end of the current path of the transistor 25-1 is connected to the node A, and the other end is connected to the source line SL1. Further, the signal G_SRCSEL_LV_SW0 is supplied to the gate of the transistor 25-0, and the signal G_SRCSEL_LV_SW1 is supplied to the gate of the transistor 25-1.

一方、ノードBLBIAS(トランジスタ21の電流経路の一端)には、トランジスタ23の電流経路の一端が接続される。トランジスタ23の電流経路の他端は、ノードBに接続される。トランジスタ23のゲートには、信号G_VSRCが与えられる。   On the other hand, one end of the current path of the transistor 23 is connected to the node BLBIAS (one end of the current path of the transistor 21). The other end of the current path of the transistor 23 is connected to the node B. A signal G_VSRC is supplied to the gate of the transistor 23.

ノードBには、トランジスタ24−0,24−1を介してそれぞれ、ソース線SL0,SL1に接続される。言い換えると、トランジスタ24−0の電流経路の一端は、ノードBに接続され、他端はソース線SL0に接続される。また、トランジスタ24−1の電流経路の一端はノードBに接続され、他端はソース線SL1に接続される。また、トランジスタ24−0のゲートには信号G_SRCSEL_SW0が与えられ、トランジスタ24−1のゲートには信号G_SRCSEL_SW1が与えられる。   Node B is connected to source lines SL0 and SL1 via transistors 24-0 and 24-1, respectively. In other words, one end of the current path of the transistor 24-0 is connected to the node B, and the other end is connected to the source line SL0. One end of the current path of the transistor 24-1 is connected to the node B, and the other end is connected to the source line SL1. Further, the signal G_SRCSEL_SW0 is supplied to the gate of the transistor 24-0, and the signal G_SRCSEL_SW1 is supplied to the gate of the transistor 24-1.

読み出し動作において、センスアンプ4におけるトランジスタ50のオン/オフタイミングを制御することにより、ノードBLBIASを介してビット線BLとソース線SLとの電位のイコライズを制御する。すなわち、トランジスタ50は、イコライザスイッチとして機能する。   In the read operation, by controlling the on / off timing of the transistor 50 in the sense amplifier 4, the equalization of the potential of the bit line BL and the source line SL is controlled through the node BLBIAS. That is, the transistor 50 functions as an equalizer switch.

また、読み出し動作において、センスアンプ4におけるNMOSトランジスタNM31,NM29のオン/オフタイミングを制御することにより、ノードSRCGNDを介してビット線BLとソース線SLとの電位のイコライズを制御する。   In the read operation, by controlling the on / off timing of the NMOS transistors NM31 and NM29 in the sense amplifier 4, the equalization of the potentials of the bit line BL and the source line SL is controlled via the node SRCGND.

このように、本実施形態では、読み出し動作において、ノードBLBIASを介した電流経路とノードSRCGNDを介した電流経路とによってビット線BLとソース線SLとの電位をイコライズすることができる。   Thus, in the present embodiment, in the read operation, the potentials of the bit line BL and the source line SL can be equalized by the current path via the node BLBIAS and the current path via the node SRCGND.

なお、上記各信号は、対応するカラムデコーダ6または制御回路10よりそれぞれ供給される。   Each signal is supplied from the corresponding column decoder 6 or control circuit 10.

[センスアンプの動作]
以下に、本実施形態に係るセンスアンプ4の動作について説明する。なお、ここでは、特に‘1’データの読み出し動作について説明する。
[Sense amplifier operation]
The operation of the sense amplifier 4 according to this embodiment will be described below. Here, the reading operation of “1” data will be described in particular.

まず、メモリセルの読み出しを行う前に、内部ラッチ回路90のデータをリセットする。より具体的には、NMOSトランジスタNM21およびPMOSトランジスタPM12のゲートに、リセット信号RST_N,RST_Pとしてそれぞれ電圧Vdd、Vddsaを与える。これにより、NMOSトランジスタNM21がオンし、PMOSトランジスタPM12がオフする。また、PMOSトランジスタPM22、およびNMOSトランジスタNM13のゲートに、信号STBnとして電圧Vddsaが与えられ、PMOSトランジスタPM22はオフ状態になり、NMOSトランジスタNM13はオン状態となる。   First, before the memory cell is read, the data in the internal latch circuit 90 is reset. More specifically, voltages Vdd and Vddsa are applied as reset signals RST_N and RST_P to the gates of the NMOS transistor NM21 and the PMOS transistor PM12, respectively. As a result, the NMOS transistor NM21 is turned on and the PMOS transistor PM12 is turned off. Further, the voltage Vddsa is applied as the signal STBn to the gates of the PMOS transistor PM22 and the NMOS transistor NM13, the PMOS transistor PM22 is turned off, and the NMOS transistor NM13 is turned on.

このとき、NMOSトランジスタNM21がオンし、SBUS線には電圧Vssが与えられているため、ノードINV(信号INV)の電位は低下する。このため、ノードINVがゲートに接続されているPMOSトランジスタPM11はオン状態となり、NMOSトランジスタNM11はオフ状態となる。電源電圧から、PMOSトランジスタPM11の電流経路を介して、ノードLAT(信号LAT)に電圧Vddsaが与えられる。ノードLATの電位が上昇し、ノードLATがゲートに接続されているPMOSトランジスタPM13はオフ状態となり、NMOSトランジスタNM12がオン状態となる。   At this time, the NMOS transistor NM21 is turned on and the voltage Vss is applied to the SBUS line, so that the potential of the node INV (signal INV) decreases. For this reason, the PMOS transistor PM11 whose node INV is connected to the gate is turned on, and the NMOS transistor NM11 is turned off. The voltage Vddsa is applied from the power supply voltage to the node LAT (signal LAT) through the current path of the PMOS transistor PM11. The potential of the node LAT rises, the PMOS transistor PM13 connected to the gate of the node LAT is turned off, and the NMOS transistor NM12 is turned on.

これにより、ノードINVに、NMOSトランジスタNM21,NM12およびNM13を介して接地電位が接続され、電圧Vssが印加される。すなわち、ノードINVの電位をリセット状態にする。   As a result, the ground potential is connected to the node INV via the NMOS transistors NM21, NM12, and NM13, and the voltage Vss is applied. That is, the potential of the node INV is reset.

このように、ビット線BLの充電を行う前に、内部ラッチ回路90をリセットしておく。その後、NMOSトランジスタNM21がオンしないようにリセット信号RST_Nの電位を下げる(電圧Vssにする)。   As described above, the internal latch circuit 90 is reset before charging the bit line BL. Thereafter, the potential of the reset signal RST_N is lowered (set to the voltage Vss) so that the NMOS transistor NM21 is not turned on.

次に、ビット線BLのプリチャージが行われる。ノードINVに電圧Vssが印加されているため、PMOSトランジスタPM23のゲートに信号INVとして‘L’レベル、NMOSトランジスタNM24のゲートに信号LATとして‘H’レベルが与えられる。そして、PMOSトランジスタPM25のゲートに信号QSWとして‘L’レベル、NMOSトランジスタNM25のゲートに信号BLXとして‘H’レベルの信号が与えられる。また、クランプトランジスタNM29のゲートに信号BLCとして‘H’レベルの信号が与えられる。これにより、PMOSトランジスタPM23、NMOSトランジスタNM24、PMOSトランジスタPM25、NMOSトランジスタNM25、およびNMOSトランジスタNM29がそれぞれオン状態となる。また、トランジスタ90のゲートに、トランジスタ90がオンとなるような十分な高電圧が与えられ、トランジスタ90はオン状態となる。   Next, the bit line BL is precharged. Since the voltage Vss is applied to the node INV, the 'L' level is given to the gate of the PMOS transistor PM23 as the signal INV, and the 'H' level is given to the gate of the NMOS transistor NM24 as the signal LAT. The gate of the PMOS transistor PM25 is supplied with the 'L' level as the signal QSW, and the gate of the NMOS transistor NM25 is supplied with the 'H' level signal as the signal BLX. Further, a signal of “H” level is given as the signal BLC to the gate of the clamp transistor NM29. As a result, the PMOS transistor PM23, the NMOS transistor NM24, the PMOS transistor PM25, the NMOS transistor NM25, and the NMOS transistor NM29 are turned on. Further, a sufficiently high voltage is applied to the gate of the transistor 90 so that the transistor 90 is turned on, so that the transistor 90 is turned on.

このとき、PMOSトランジスタPM25、NMOSトランジスタNM25、PMOSトランジスタPM23、NMOSトランジスタNM24、NMOSトランジスタNM29、およびトランジスタ90の電流経路を介して、ビット線BLが所定の電位に充電される。後述するように、ビット線BLの所定の電位は、NMOSトランジスタNM29のゲートに与えられる信号BLCの電位によって決められる。本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージの詳細については、後述する。   At this time, the bit line BL is charged to a predetermined potential through the current paths of the PMOS transistor PM25, NMOS transistor NM25, PMOS transistor PM23, NMOS transistor NM24, NMOS transistor NM29, and transistor 90. As will be described later, the predetermined potential of the bit line BL is determined by the potential of the signal BLC applied to the gate of the NMOS transistor NM29. Details of the precharge in the read operation according to the present embodiment will be described later.

また、NMOSトランジスタNM26のゲートに信号HLLとして‘H’レベルが与えられ、NMOSトランジスタNM26がオン状態とされる。これにより、キャパシタCaが充電され、ノードSENに電圧Vddsaが印加される。PMOSトランジスタPM22は、オフ状態である。   Further, the gate of the NMOS transistor NM26 is given a 'H' level as the signal HLL, and the NMOS transistor NM26 is turned on. As a result, the capacitor Ca is charged and the voltage Vddsa is applied to the node SEN. The PMOS transistor PM22 is in an off state.

次に、ノードSENの放電が行われる。すなわち、NMOSトランジスタNM26をオフ状態にする。このとき、NMOSトランジスタNM23はオン状態である。すると、ノードSENからビット線BLに流れる電流によって、ノードSENの放電が行われる。所定の時間経過後、NMOSトランジスタNM23をオフ状態にすることで、ノードSENの放電が終了する。放電終了後、ノードSENの電位は、ビット線BLを流れる電流に依存した電位まで低下する。メモリセルに流れる電流を電流Icellとし、オンとみなされるメモリセルの電流とオフとみなされるメモリセルの電流の間のオン/オフを区別するための参照電流を電流Irefとする。また、電流IrefでノードSENを放電した時のノードSENに与えられる電圧を電圧Vrefとする。このとき、メモリセルがオンしている場合(Icell>Iref)、ノードSENには電圧Vref以下の電圧が与えられ、メモリセルがオフしている場合(Icell<Iref)、ノードSENには電圧Vref以上の電圧が与えられる。電圧Vrefは、電圧Vddsaと電圧Vrefの差がPMOSトランジスタPM21の閾値電圧の絶対値と等しくなるように設定される(Vdd−Vref=|Vtp|)。   Next, the node SEN is discharged. That is, the NMOS transistor NM26 is turned off. At this time, the NMOS transistor NM23 is on. Then, the node SEN is discharged by the current flowing from the node SEN to the bit line BL. After a predetermined time elapses, the NMOS transistor NM23 is turned off to complete the discharge of the node SEN. After the end of the discharge, the potential of the node SEN decreases to a potential depending on the current flowing through the bit line BL. A current flowing through the memory cell is defined as a current Icell, and a reference current for distinguishing ON / OFF between a current of a memory cell regarded as ON and a current of a memory cell regarded as OFF is defined as a current Iref. A voltage applied to the node SEN when the node SEN is discharged with the current Iref is a voltage Vref. At this time, when the memory cell is on (Icell> Iref), a voltage equal to or lower than the voltage Vref is applied to the node SEN, and when the memory cell is off (Icell <Iref), the voltage Vref is applied to the node SEN. The above voltage is given. The voltage Vref is set such that the difference between the voltage Vddsa and the voltage Vref is equal to the absolute value of the threshold voltage of the PMOS transistor PM21 (Vdd−Vref = | Vtp |).

次に、メモリセルのデータのセンス(読み出し)が行われる。PMOSトランジスタPM22のゲートに信号STBとして電圧Vssが与えられ、PMOSトランジスタPM22をオン状態とする。また、セル電流Icell>Irefとなる場合、ノードSENに電圧Vref以下の電圧が与えられる。このため、PMOSトランジスタPM21がオン状態となる。したがって、PMOSトランジスタPM22およびPMOSトランジスタPM21を介して、ノードINVに電圧Vddが与えられる。その結果、PMOSトランジスタPM11およびNMOSトランジスタNM11のゲートに電圧Vddが与えられ、PMOSトランジスタPM11がオフ状態になり、NMOSトランジスタNM11がオン状態になる。したがって、ノードLATに、NMOSトランジスタNM11を介して接地電位が接続され、電圧Vssが印加される。   Next, sensing (reading) of data in the memory cell is performed. A voltage Vss is applied as a signal STB to the gate of the PMOS transistor PM22, and the PMOS transistor PM22 is turned on. When cell current Icell> Iref, a voltage equal to or lower than voltage Vref is applied to node SEN. Therefore, the PMOS transistor PM21 is turned on. Therefore, the voltage Vdd is applied to the node INV through the PMOS transistor PM22 and the PMOS transistor PM21. As a result, the voltage Vdd is applied to the gates of the PMOS transistor PM11 and the NMOS transistor NM11, the PMOS transistor PM11 is turned off, and the NMOS transistor NM11 is turned on. Therefore, the ground potential is connected to the node LAT via the NMOS transistor NM11, and the voltage Vss is applied.

このとき、PMOSトランジスタPM12のゲートには電圧Vssが与えられているため、PMOSトランジスタPM12はオン状態である。PMOSトランジスタPM13のゲートには電圧Vssが与えられているため、PMOSトランジスタPM13はオン状態である。また、NMOSトランジスタNM12のゲートには電圧Vssが与えられるため、NMOSトランジスタNM12はオフ状態である。また、NMOSトランジスタNM21のゲートには電圧Vssが与えられているため、NMOSトランジスタNM21はオフ状態である。   At this time, since the voltage Vss is applied to the gate of the PMOS transistor PM12, the PMOS transistor PM12 is in the on state. Since the voltage Vss is applied to the gate of the PMOS transistor PM13, the PMOS transistor PM13 is on. Further, since the voltage Vss is applied to the gate of the NMOS transistor NM12, the NMOS transistor NM12 is in an off state. Further, since the voltage Vss is applied to the gate of the NMOS transistor NM21, the NMOS transistor NM21 is in the off state.

このように、内部ラッチ回路90は電圧Vddを維持し続ける。すなわち内部ラッチ回路90は‘1’データを保持し続ける。   In this way, the internal latch circuit 90 continues to maintain the voltage Vdd. That is, the internal latch circuit 90 continues to hold “1” data.

そして、NMOSトランジスタNM31のゲートには電圧Vddが与えられ、NMOSトランジスタNM31はオン状態となり、ビット線BLを電圧Vsrcに落とす。   The voltage Vdd is applied to the gate of the NMOS transistor NM31, the NMOS transistor NM31 is turned on, and the bit line BL is dropped to the voltage Vsrc.

以上のように、データの読み出し動作は、メモリセルの電流により、ノードSENを放電した後のノードSENの電位をセンスすることによって行われる。言い換えると、ビット線BLに流れる電流をセンスすることによってデータの読み出し動作が行われる。   As described above, the data read operation is performed by sensing the potential of the node SEN after discharging the node SEN with the current of the memory cell. In other words, a data read operation is performed by sensing the current flowing through the bit line BL.

なお、電圧Vrefの値は、キャパシタCaの値やNMOSトランジスタNM26をオフ状態にしてから、NMOSトランジスタNM23をオフ状態にするまでの時間により変化させることができる。   Note that the value of the voltage Vref can be changed depending on the value of the capacitor Ca and the time from when the NMOS transistor NM26 is turned off to when the NMOS transistor NM23 is turned off.

内部ラッチ回路90が保持するデータが‘1’データである場合、ノードINVは‘H’レベルとなる。これにより、ゲートに‘H’レベルの電圧が与えられるNMOSトランジスタNM31はオン状態となる。このため、NMOSトランジスタNM31の電流経路を介してビット線BLは電圧Vsrcに接続される。また、内部ラッチ回路90が保持するデータが‘0’データである場合、ノードINVは‘L’レベルとなる。これにより、ゲートに‘L’レベルの電圧が与えられるNMOSトランジスタNM31はオフ状態となる。このため、ビット線BLは電圧Vsrcに接続されない。   When the data held by the internal latch circuit 90 is “1” data, the node INV is at the “H” level. As a result, the NMOS transistor NM31 whose gate is supplied with the “H” level voltage is turned on. Therefore, the bit line BL is connected to the voltage Vsrc through the current path of the NMOS transistor NM31. When the data held by the internal latch circuit 90 is “0” data, the node INV is at the “L” level. As a result, the NMOS transistor NM31 in which the “L” level voltage is applied to the gate is turned off. For this reason, the bit line BL is not connected to the voltage Vsrc.

[比較例2に係る読み出し動作におけるプリチャージ]
以下に、図10乃至図12を用いて、比較例2に係る読み出し動作におけるプリチャージについて説明する。
[Precharge in Read Operation According to Comparative Example 2]
The precharge in the read operation according to Comparative Example 2 will be described below with reference to FIGS.

図10は、比較例2に係る読み出し動作におけるプリチャージを示すタイミングチャートである。図11は、比較例2に係る非選択ビット線BLに接続されるセンスアンプ4のイコライズ動作を示す回路図である。図12は、比較例2に係る選択ビット線BLに接続されるセンスアンプ4のイコライズ動作を示す回路図である。   FIG. 10 is a timing chart showing precharge in the read operation according to Comparative Example 2. FIG. 11 is a circuit diagram showing an equalizing operation of the sense amplifier 4 connected to the non-selected bit line BL according to Comparative Example 2. FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an equalizing operation of the sense amplifier 4 connected to the selected bit line BL according to the second comparative example.

ここでは、読み出し対象のメモリセルに接続された選択ソース線SL(例えば、ソース線SL0)および選択ビット線BL(例えば、ビット線BL0)、それ以外の非選択ソース線SL(例えば、ソース線SL1)および非選択ビット線BL(例えば、ビット線BL1〜BLn)に対するプリチャージについて説明する。   Here, a selected source line SL (for example, source line SL0) and a selected bit line BL (for example, bit line BL0) connected to the memory cell to be read, and other unselected source lines SL (for example, source line SL1) are connected. ) And precharge for unselected bit lines BL (for example, bit lines BL1 to BLn) will be described.

また、選択ソース線SL0および非選択ソース線SL1に印加される電圧はそれぞれに接続されたソース線駆動回路17−0,17−1によって独立して制御され、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnに印加される電圧はそれぞれに接続されたセンスアンプ4−0〜4−nによって独立して制御される。   The voltages applied to the selected source line SL0 and the unselected source line SL1 are independently controlled by the source line driving circuits 17-0 and 17-1 connected to the selected source line SL0 and the unselected source line SL1, respectively. The voltages applied to BL1 to BLn are independently controlled by sense amplifiers 4-0 to 4-n connected thereto.

また、以下のタイミングチャートにおいて常に、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnのそれぞれに接続されたセンスアンプ4−0〜4−nのトランジスタ90のゲートに、トランジスタ90がオン状態になるように十分な高電圧が印加されている。   In the following timing chart, the transistor 90 is always turned on at the gates of the transistors 90 of the sense amplifiers 4-0 to 4-n connected to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn. A sufficiently high voltage is applied.

また、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnには、事前にNMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24を介して電圧Vssが印加されている(接地されている)。また、主に、選択ビット線BL0に電圧Vsrc,Vblが印加される場合、PMOSトランジスタPM25、NMOSトランジスタNM25、NMOSトランジスタNM24、NMOSトランジスタNM23、NMOSトランジスタNM26、およびPMOSトランジスタPM23を介して印加され、電圧Vssが印加される場合、NMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24を介して印加される。一方、主に、非選択ビット線BL1〜BLnにVsrc,Vssが印加される場合、NMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24を介して印加される。   The voltage Vss is applied to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn in advance via the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24 (grounded). Further, mainly, when the voltages Vsrc and Vbl are applied to the selected bit line BL0, they are applied via the PMOS transistor PM25, the NMOS transistor NM25, the NMOS transistor NM24, the NMOS transistor NM23, the NMOS transistor NM26, and the PMOS transistor PM23. When the voltage Vss is applied, it is applied via the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24. On the other hand, when Vsrc and Vss are mainly applied to the unselected bit lines BL1 to BLn, they are applied via the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24.

図10に示すように、まず、時刻T0において、選択ソース線SL0および非選択ソース線SL1に電圧Vssが印加される。また、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vssが印加される。   As shown in FIG. 10, first, at time T0, the voltage Vss is applied to the selected source line SL0 and the unselected source line SL1. The voltage Vss is applied to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn.

次に、時刻T1において、選択ソース線SL0に電圧Vsrcが印加され、非選択ソース線SL1に電圧Vblが印加される。また、信号BIASとして電圧VX4、信号BLCとして電圧Vsrc+Vtn、信号BLXとして電圧Vsrc+Vtn+α(αは正)、信号XXLとして電圧Vsrc+Vtn+β(βは正、β>α)が与えられる。電圧VX4は、トランジスタ50をオン状態にし、電圧Vsrcを転送するために十分な大きさである。また、電圧VtnはNMOSトランジスタNM29の閾値電圧である。なお、各電圧関係は、VX4>Vbl>Vsrcである。これにより、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vsrcが印加される。   Next, at time T1, the voltage Vsrc is applied to the selected source line SL0, and the voltage Vbl is applied to the unselected source line SL1. Further, a voltage VX4 is given as the signal BIAS, a voltage Vsrc + Vtn as the signal BLC, a voltage Vsrc + Vtn + α (α is positive) as the signal BLX, and a voltage Vsrc + Vtn + β (β is positive, β> α) as the signal XXL. Voltage VX4 is large enough to turn on transistor 50 and transfer voltage Vsrc. The voltage Vtn is a threshold voltage of the NMOS transistor NM29. Each voltage relationship is VX4> Vbl> Vsrc. As a result, the voltage Vsrc is applied to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn.

より具体的には、図11に示すように、非選択ビット線BL1〜BLnに接続されたセンスアンプ4−1〜4−nにおいて、トランジスタ90およびNMOSトランジスタNM29がオン状態になる。また、ノードINVを‘H’レベル、ノードLATを‘L’レベルにすることで、NMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24がオン状態になる。また、トランジスタ22、および選択ソース線SL0に接続されたトランジスタ25−0はオン状態に設定される。これにより、トランジスタ90,22,25−0、NMOSトランジスタNM29,NM31、およびPMOSトランジスタPM24を介して、非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vsrcが印加される。すなわち、ノードSRCGNDを介して、非選択ビット線BL1〜BLnの電位と選択ソース線SL0の電位とがイコライズされる。また、非選択ソース線SL1に接続されたトランジスタ25−1は、オフ状態に設定されるため、非選択ビット線BL1〜BLnの電位と非選択ソース線SL1の電位とはイコライズされない。   More specifically, as shown in FIG. 11, in the sense amplifiers 4-1 to 4-n connected to the unselected bit lines BL1 to BLn, the transistor 90 and the NMOS transistor NM29 are turned on. Further, by setting the node INV to the “H” level and the node LAT to the “L” level, the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24 are turned on. Further, the transistor 22 and the transistor 25-0 connected to the selected source line SL0 are set to an on state. As a result, the voltage Vsrc is applied to the unselected bit lines BL1 to BLn via the transistors 90, 22, 25-0, the NMOS transistors NM29, NM31, and the PMOS transistor PM24. That is, the potentials of the non-selected bit lines BL1 to BLn and the potential of the selected source line SL0 are equalized via the node SRCGND. In addition, since the transistor 25-1 connected to the unselected source line SL1 is set to an off state, the potentials of the unselected bit lines BL1 to BLn and the potential of the unselected source line SL1 are not equalized.

また、非選択ビット線BL1〜BLnに接続されたセンスアンプ4−1〜4−nにおいて、トランジスタ50がオン状態になる。また、トランジスタ21がオン状態に設定される。これにより、トランジスタ50,21,25−0を介して、非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vsrcが印加される。すなわち、ノードBLBIASの電位が電圧Vsrcとなり、このノードBLBIASを介して非選択ビット線BL1〜BLnの電位と選択ソース線SLの電位とがイコライズされる。また、トランジスタ23,24−0,24−1はオフ状態に設定される。   In the sense amplifiers 4-1 to 4-n connected to the unselected bit lines BL1 to BLn, the transistor 50 is turned on. Further, the transistor 21 is set to an on state. As a result, the voltage Vsrc is applied to the unselected bit lines BL1 to BLn via the transistors 50, 21, 25-0. That is, the potential of the node BLBIAS becomes the voltage Vsrc, and the potentials of the non-selected bit lines BL1 to BLn and the potential of the selected source line SL are equalized via the node BLBIAS. Further, the transistors 23, 24-0, 24-1 are set to an off state.

一方、図12に示すように、選択ビット線BL0に接続されたセンスアンプ4−0において、トランジスタ90およびNMOSトランジスタNM29がオン状態になる。また、ノードINVを‘L’レベル、ノードLATを‘H’レベルにすることで、NMOSトランジスタNM24およびPMOSトランジスタPM23がオン状態になる。また、NMOSトランジスタNM25およびPMOSトランジスタPM25がオン状態になる。これにより、トランジスタ90、NMOSトランジスタNM29,NM24,NM25、PMOSトランジスタPM23,PM25を介して、選択ビット線BL0に電源電圧から電圧Vsrcが印加される。   On the other hand, as shown in FIG. 12, in the sense amplifier 4-0 connected to the selected bit line BL0, the transistor 90 and the NMOS transistor NM29 are turned on. Further, by setting the node INV to the “L” level and the node LAT to the “H” level, the NMOS transistor NM24 and the PMOS transistor PM23 are turned on. Further, the NMOS transistor NM25 and the PMOS transistor PM25 are turned on. As a result, the voltage Vsrc is applied from the power supply voltage to the selected bit line BL0 via the transistor 90, NMOS transistors NM29, NM24, NM25, and PMOS transistors PM23, PM25.

また、選択ビット線BL0に接続されたセンスアンプ4−0において、トランジスタ50がオン状態になる。また、トランジスタ21、および選択ソース線SL0に接続されたトランジスタ25−0はオン状態に設定される。これにより、トランジスタ21,25−0を介して、選択ビット線BL0に電圧Vsrcが印加される。すなわち、ノードBLBIASの電位が電圧Vsrcとなり、このノードBLBIASを介して選択ビット線BL0の電位と選択ソース線SLの電位とがイコライズされる。また、非選択ソース線SL1に接続されたトランジスタ25−1は、オフ状態に設定されるため、選択ビット線BL0の電位と非選択ソース線SL1の電位とはイコライズされない。また、トランジスタ23,24−0,24−1はオフ状態に設定される。   In the sense amplifier 4-0 connected to the selected bit line BL0, the transistor 50 is turned on. In addition, the transistor 21 and the transistor 25-0 connected to the selected source line SL0 are set to an on state. As a result, the voltage Vsrc is applied to the selected bit line BL0 via the transistors 21 and 25-0. That is, the potential of the node BLBIAS becomes the voltage Vsrc, and the potential of the selected bit line BL0 and the potential of the selected source line SL are equalized via the node BLBIAS. In addition, since the transistor 25-1 connected to the unselected source line SL1 is set to an off state, the potential of the selected bit line BL0 and the potential of the unselected source line SL1 are not equalized. Further, the transistors 23, 24-0, 24-1 are set to an off state.

このように、選択ビット線BL0の電位がノードBLBIASを介して選択ソース線SLの電位とイコライズされる一方、非選択ビット線BL1〜BLnの電位はノードBLBIASおよびノードSRCGNDを介して選択ソース線SLの電位とイコライズされる。   In this way, the potential of the selected bit line BL0 is equalized with the potential of the selected source line SL via the node BLBIAS, while the potentials of the non-selected bit lines BL1 to BLn are selected via the node BLBIAS and the node SRCGND. Is equalized with the potential.

次に、時刻T2において、信号BLCとして電圧Vbl+Vtn、信号BLXとして電圧Vbl+Vtn+α、信号XXLとして電圧Vbl+Vtn+βが与えられる。これにより、選択ビット線BL0に電源電圧から電圧Vblが印加される。すなわち、選択ビット線BL0に印加される電圧が電圧Vsrcから電圧Vblに上昇する。一方、非選択ビット線BL1〜BLnは、NMOSトランジスタNM24およびPMOSトランジスタPM23がオフ状態であるため、電圧Vsrcのままである。   Next, at time T2, voltage Vbl + Vtn is applied as signal BLC, voltage Vbl + Vtn + α is applied as signal BLX, and voltage Vbl + Vtn + β is applied as signal XXL. As a result, the voltage Vbl is applied to the selected bit line BL0 from the power supply voltage. That is, the voltage applied to the selected bit line BL0 increases from the voltage Vsrc to the voltage Vbl. On the other hand, the unselected bit lines BL1 to BLn remain at the voltage Vsrc because the NMOS transistor NM24 and the PMOS transistor PM23 are in the off state.

また、信号BIASとして電圧Vssが印加される。これにより、選択ビット線BL0に接続されたセンスアンプ4−0、および非選択ビット線BL1〜BLnに接続されたセンスアンプ4−1〜4−nのトランジスタ50がオフ状態となる。すなわち、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnと、ノードBLBIASおよび選択ソース線SL0とが導通せず、電位がイコライズされなくなる。   Further, the voltage Vss is applied as the signal BIAS. As a result, the transistors 50 of the sense amplifier 4-0 connected to the selected bit line BL0 and the sense amplifiers 4-1 to 4-n connected to the non-selected bit lines BL1 to BLn are turned off. That is, the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn, the node BLBIAS, and the selected source line SL0 are not conducted, and the potential is not equalized.

次に、時刻T3において、プリチャージおよびセンス期間が終了し、各種電圧が下降し始める。このとき、信号BIASとして電圧VX4が印加され、トランジスタ50がオン状態になる。また、トランジスタ21,22,25−0,25−1がオフ状態に設定される。一方、トランジスタ23,24−0,24−1がオン状態に設定される。これにより、全ビット線BL(選択ビット線BL0、非選択ビット線BL1〜BLn)の電位と全ソース線SL(選択ソース線SL0、非選択ソース線SL1)の電位とがイコライズされる。すなわち、全ビット線BLの電圧および全ソース線SLの電圧が下降する際、これらの電位はイコライズされる。   Next, at time T3, the precharge and sense periods end, and various voltages begin to drop. At this time, the voltage VX4 is applied as the signal BIAS, and the transistor 50 is turned on. Further, the transistors 21, 22, 25-0 and 25-1 are set to the off state. On the other hand, the transistors 23, 24-0, 24-1 are set to the on state. As a result, the potentials of all the bit lines BL (selected bit line BL0, unselected bit lines BL1 to BLn) and all the source lines SL (selected source line SL0, unselected source line SL1) are equalized. That is, when the voltage of all bit lines BL and the voltage of all source lines SL drop, these potentials are equalized.

その後、時刻T4において、全ソース線SLの電圧が電圧Vssに下降する。これに伴い、全ソース線SLにイコライズされていた全ビット線の電圧も電圧Vssに下降する。そして、信号BIASとして電圧Vssが印加される。これにより、トランジスタ50がオフ状態となる。すなわち、全ビット線BL0と、ノードBLBIASおよび選択ソース線SL0とが導通せず、電位がイコライズされなくなる。   Thereafter, at time T4, the voltages of all the source lines SL drop to the voltage Vss. Accordingly, the voltages of all the bit lines that have been equalized to all the source lines SL also drop to the voltage Vss. Then, the voltage Vss is applied as the signal BIAS. Accordingly, the transistor 50 is turned off. That is, all the bit lines BL0 are not connected to the node BLBIAS and the selected source line SL0, and the potential is not equalized.

このようにして、比較例2に係る読み出し動作におけるプリチャージが終了する。   In this way, the precharge in the read operation according to the comparative example 2 is completed.

上述した比較例2に係る読み出し動作におけるプリチャージによれば、以下の問題が生じる。   According to the precharge in the read operation according to Comparative Example 2 described above, the following problem occurs.

比較例2によれば、図11に示すように、非選択ビット線BLの電位と選択ソース線SLの電位とをイコライズする際(時刻T1〜T2)、ノードSRCGNDを介した第1電流経路とノードBLBIASを介した第2電流経路とが用いられる。   According to Comparative Example 2, as shown in FIG. 11, when equalizing the potential of the unselected bit line BL and the potential of the selected source line SL (time T1 to T2), the first current path via the node SRCGND The second current path through the node BLBIAS is used.

このとき、第1電流経路におけるNMOSトランジスタNM29のゲートには、電圧Vsrc+Vtnが印加される。このため、NMOSトランジスタNM29は、非選択ビット線BLと選択ソース線SLとの間で電圧Vsrcを転送し、これらをイコライズすることが可能であるが、その導通状態のマージンは小さい。すなわち、非選択ビット線BLの電位が選択ソース線SLや非選択ソース線SLとのカップリングにより電圧Vsrcよりも大きくなった場合、NMOSトランジスタNM29(第1電流経路)を介して非選択ビット線BLの電位を下げることは困難である。   At this time, the voltage Vsrc + Vtn is applied to the gate of the NMOS transistor NM29 in the first current path. For this reason, the NMOS transistor NM29 can transfer the voltage Vsrc between the non-selected bit line BL and the selected source line SL and equalize them, but the conduction state margin is small. That is, when the potential of the unselected bit line BL becomes higher than the voltage Vsrc due to coupling with the selected source line SL or the unselected source line SL, the unselected bit line is connected via the NMOS transistor NM29 (first current path). It is difficult to lower the potential of BL.

一方、非選択ビット線BLの電位と選択ソース線SLの電位とは、第2電流経路を介してもイコライズされている。しかし、第2電流経路に設けられるトランジスタ21のサイズは、第1電流経路に設けられるトランジスタ22のサイズよりも小さい。このため、上述したように非選択ビット線BLの電位が電圧Vsrcよりも大きくなった場合、トランジスタ22(第2電流経路)を介して非選択ビット線BLの電位を下げることも困難である。   On the other hand, the potential of the unselected bit line BL and the potential of the selected source line SL are also equalized through the second current path. However, the size of the transistor 21 provided in the second current path is smaller than the size of the transistor 22 provided in the first current path. Therefore, as described above, when the potential of the unselected bit line BL becomes higher than the voltage Vsrc, it is difficult to lower the potential of the unselected bit line BL via the transistor 22 (second current path).

これに対し、本実施形態は、第2電流経路だけではなく、トランジスタサイズが十分に大きい第1電流経路を確保することで、非選択ビット線BLの電位の上昇を抑制するものである。以下に、本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージについて詳説する。   On the other hand, in the present embodiment, not only the second current path but also the first current path having a sufficiently large transistor size is secured, thereby suppressing an increase in the potential of the unselected bit line BL. The precharge in the read operation according to this embodiment will be described in detail below.

[本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージ]
以下に、図13乃至図15を用いて、本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージについて説明する。
[Precharge in Read Operation According to this Embodiment]
Hereinafter, the precharge in the read operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15.

図13は、本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージを示すタイミングチャートである。図14は、本実施形態に係る非選択ビット線BLに接続されるセンスアンプ4のイコライズ動作を示す回路図である。図15は、本実施形態に係る選択ビット線BLに接続されるセンスアンプ4のイコライズ動作を示す回路図である。   FIG. 13 is a timing chart showing precharge in the read operation according to the present embodiment. FIG. 14 is a circuit diagram showing an equalizing operation of the sense amplifier 4 connected to the non-selected bit line BL according to the present embodiment. FIG. 15 is a circuit diagram showing an equalizing operation of the sense amplifier 4 connected to the selected bit line BL according to the present embodiment.

ここでは、読み出し対象のメモリセルに接続された選択ソース線SL(例えば、ソース線SL0)および選択ビット線BL(例えば、ビット線BL0)、それ以外の非選択ソース線SL(例えば、ソース線SL1)および非選択ビット線BL(例えば、ビット線BL1〜BLn)に対するプリチャージについて説明する。   Here, a selected source line SL (for example, source line SL0) and a selected bit line BL (for example, bit line BL0) connected to the memory cell to be read, and other unselected source lines SL (for example, source line SL1) are connected. ) And precharge for unselected bit lines BL (for example, bit lines BL1 to BLn) will be described.

また、選択ソース線SL0および非選択ソース線SL1に印加される電圧はそれぞれに接続されたソース線駆動回路17−0,17−1によって独立して制御され、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnに印加される電圧はそれぞれに接続されたセンスアンプ4−0〜4−nによって独立して制御される。   The voltages applied to the selected source line SL0 and the unselected source line SL1 are independently controlled by the source line driving circuits 17-0 and 17-1 connected to the selected source line SL0 and the unselected source line SL1, respectively. The voltages applied to BL1 to BLn are independently controlled by sense amplifiers 4-0 to 4-n connected thereto.

また、以下のタイミングチャートにおいて常に、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnのそれぞれに接続されたセンスアンプ4−0〜4−nのトランジスタ90のゲートに、トランジスタ90がオン状態になるように十分な高電圧が印加されている。   In the following timing chart, the transistor 90 is always turned on at the gates of the transistors 90 of the sense amplifiers 4-0 to 4-n connected to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn. A sufficiently high voltage is applied.

また、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnには、事前にNMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24を介して電圧Vssが印加されている(接地されている)。また、主に、選択ビット線BL0に電圧Vblが印加される場合、PMOSトランジスタPM25、NMOSトランジスタNM25、NMOSトランジスタNM24、NMOSトランジスタNM23、NMOSトランジスタNM26、およびPMOSトランジスタPM23を介して印加され、電圧Vssが印加される場合、NMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24を介して印加され、電圧Vsrcが印加される場合、トランジスタ50を介して印加される。一方、主に、非選択ビット線BL1〜BLnにVsrc,Vssが印加される場合、NMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24を介して印加される。   The voltage Vss is applied to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn in advance via the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24 (grounded). Also, mainly when the voltage Vbl is applied to the selected bit line BL0, the voltage Vbl is applied via the PMOS transistor PM25, NMOS transistor NM25, NMOS transistor NM24, NMOS transistor NM23, NMOS transistor NM26, and PMOS transistor PM23, and the voltage Vss. Is applied via the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24, and is applied via the transistor 50 when the voltage Vsrc is applied. On the other hand, when Vsrc and Vss are mainly applied to the unselected bit lines BL1 to BLn, they are applied via the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24.

図13に示すように、まず、時刻T0において、選択ソース線SL0および非選択ソース線SL1に電圧Vssが印加される。また、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vssが印加される。   As shown in FIG. 13, first, at time T0, the voltage Vss is applied to the selected source line SL0 and the unselected source line SL1. The voltage Vss is applied to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn.

次に、時刻T1において、選択ソース線SL0に電圧Vsrcが印加され、非選択ソース線SL1に電圧Vblが印加される。また、信号BIASとして電圧VX4、信号BLCとして電圧VTHが与えられる。電圧VX4は、トランジスタ50をオン状態にし、電圧Vsrcを転送するために十分な大きさである。また、電圧VTHは、NMOSトランジスタNM29をオン状態にし、電圧Vsrcを転送するために十分な大きさである。電圧VTHは、比較例2における電圧Vsrc+Vtnよりも大きく、好ましくは電圧Vsrc+Vtnの2倍以上の大きさである。例えば、電圧VTHは3〜5V程度であり、電圧Vsrc+Vtnは1.5〜2V程度である。また、NMOSトランジスタNM31のゲートに印加される電圧(‘H’レベルの電圧、例えば電圧Vdd)よりも大きい。これにより、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vsrcが印加される。   Next, at time T1, the voltage Vsrc is applied to the selected source line SL0, and the voltage Vbl is applied to the unselected source line SL1. Further, the voltage VX4 is given as the signal BIAS, and the voltage VTH is given as the signal BLC. Voltage VX4 is large enough to turn on transistor 50 and transfer voltage Vsrc. Further, the voltage VTH is large enough to turn on the NMOS transistor NM29 and transfer the voltage Vsrc. The voltage VTH is larger than the voltage Vsrc + Vtn in the comparative example 2, and is preferably twice or more as large as the voltage Vsrc + Vtn. For example, the voltage VTH is about 3 to 5V, and the voltage Vsrc + Vtn is about 1.5 to 2V. Further, the voltage is higher than the voltage applied to the gate of the NMOS transistor NM31 ('H' level voltage, for example, voltage Vdd). As a result, the voltage Vsrc is applied to the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn.

より具体的には、図14に示すように、非選択ビット線BL1〜BLnに接続されたセンスアンプ4−1〜4−nにおいて、トランジスタ90およびNMOSトランジスタNM29がオン状態になる。また、ノードINVを‘H’レベル、ノードLATを‘L’レベルにすることで、NMOSトランジスタNM31およびPMOSトランジスタPM24がオン状態になる。また、トランジスタ22、および選択ソース線SL0に接続されたトランジスタ25−0はオン状態に設定される。これにより、トランジスタ90,22,25−0、NMOSトランジスタNM29,NM31、およびPMOSトランジスタPM24を介して、非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vsrcが印加される。すなわち、ノードSRCGNDを介して、非選択ビット線BL1〜BLnの電位と選択ソース線SLの電位とがイコライズされる。また、非選択ソース線SL1に接続されたトランジスタ25−1は、オフ状態に設定されるため、非選択ビット線BL1〜BLnの電位と非選択ソース線SL1の電位とはイコライズされない。   More specifically, as shown in FIG. 14, in the sense amplifiers 4-1 to 4-n connected to the unselected bit lines BL1 to BLn, the transistor 90 and the NMOS transistor NM29 are turned on. Further, by setting the node INV to the “H” level and the node LAT to the “L” level, the NMOS transistor NM31 and the PMOS transistor PM24 are turned on. Further, the transistor 22 and the transistor 25-0 connected to the selected source line SL0 are set to an on state. As a result, the voltage Vsrc is applied to the unselected bit lines BL1 to BLn via the transistors 90, 22, 25-0, the NMOS transistors NM29, NM31, and the PMOS transistor PM24. That is, the potentials of the non-selected bit lines BL1 to BLn and the potential of the selected source line SL are equalized via the node SRCGND. In addition, since the transistor 25-1 connected to the unselected source line SL1 is set to an off state, the potentials of the unselected bit lines BL1 to BLn and the potential of the unselected source line SL1 are not equalized.

また、非選択ビット線BL1〜BLnに接続されたセンスアンプ4−1〜4−nにおいて、トランジスタ50がオン状態になる。また、トランジスタ21がオン状態に設定される。これにより、トランジスタ50,21,25−0を介して、非選択ビット線BL1〜BLnに電圧Vsrcが印加される。すなわち、ノードBLBIASの電位が電圧Vsrcとなり、このノードBLBIASを介して非選択ビット線BL1〜BLnの電位と選択ソース線SLの電位とがイコライズされる。また、トランジスタ23,24−0,24−1はオフ状態に設定される。   In the sense amplifiers 4-1 to 4-n connected to the unselected bit lines BL1 to BLn, the transistor 50 is turned on. Further, the transistor 21 is set to an on state. As a result, the voltage Vsrc is applied to the unselected bit lines BL1 to BLn via the transistors 50, 21, 25-0. That is, the potential of the node BLBIAS becomes the voltage Vsrc, and the potentials of the non-selected bit lines BL1 to BLn and the potential of the selected source line SL are equalized via the node BLBIAS. Further, the transistors 23, 24-0, 24-1 are set to an off state.

このとき、本実施形態において、信号BLCとして十分に大きい電圧VTHが与えられている。このため、非選択ビット線BL1〜BLnの電位が非選択ソース線SL1や選択ソース線SL0とのカップリングにより電圧Vsrcよりも大きくなっても、NMOSトランジスタNM29(第1電流経路)を介して非選択ビット線BL1〜BLnの電位を下げることができる。   At this time, in the present embodiment, a sufficiently large voltage VTH is applied as the signal BLC. For this reason, even if the potential of the non-selected bit lines BL1 to BLn becomes higher than the voltage Vsrc due to coupling with the non-selected source line SL1 or the selected source line SL0, non-selection via the NMOS transistor NM29 (first current path). The potentials of the selected bit lines BL1 to BLn can be lowered.

一方、図15に示すように、選択ビット線BL0に接続されたセンスアンプ4−0において、トランジスタ90およびNMOSトランジスタNM29がオン状態になる。また、ノードINVを‘L’レベル、ノードLATを‘H’レベルにすることで、NMOSトランジスタNM24およびPMOSトランジスタPM23がオン状態になる。しかし、信号BLXおよび信号XXLとして電圧Vssを与えているため、NMOSトランジスタNM25,NM23がオフ状態である。このため、選択ビット線BL0に電源電圧から電圧は供給されない。   On the other hand, as shown in FIG. 15, in the sense amplifier 4-0 connected to the selected bit line BL0, the transistor 90 and the NMOS transistor NM29 are turned on. Further, by setting the node INV to the “L” level and the node LAT to the “H” level, the NMOS transistor NM24 and the PMOS transistor PM23 are turned on. However, since the voltage Vss is applied as the signal BLX and the signal XXL, the NMOS transistors NM25 and NM23 are in the off state. Therefore, no voltage is supplied from the power supply voltage to the selected bit line BL0.

これは、信号BLCとして十分に大きい電圧VTHが与えられているためである。信号BLCとして電圧VTHが与えられたまま、NMOSトランジスタNM25およびPMOSトランジスタPM25をオン状態にすると、選択ビット線BL0に電源電圧から電圧Vddsaが印加されてしまう。すなわち、NMOSトランジスタNM25,NM23をオフ状態にすることで、選択ビット線BL0が電圧Vsrcよりも大きくなることを防いでいる。   This is because a sufficiently large voltage VTH is given as the signal BLC. If the NMOS transistor NM25 and the PMOS transistor PM25 are turned on while the voltage VTH is applied as the signal BLC, the voltage Vddsa is applied from the power supply voltage to the selected bit line BL0. That is, by turning off the NMOS transistors NM25 and NM23, the selected bit line BL0 is prevented from becoming higher than the voltage Vsrc.

また、選択ビット線BL0に接続されたセンスアンプ4−0において、トランジスタ50がオン状態になる。また、トランジスタ21、および選択ソース線SL0に接続されたトランジスタ25−0はオン状態に設定される。これにより、トランジスタ21,25−0を介して、選択ビット線BL0に電圧Vsrcが印加される。すなわち、ノードBLBIASの電位が電圧Vsrcとなり、このノードBLBIASを介して選択ビット線BL0の電位と選択ソース線SLの電位とがイコライズされる。また、非選択ソース線SL1に接続されたトランジスタ25−1は、オフ状態に設定されるため、選択ビット線BL0の電位と非選択ソース線SL1の電位とはイコライズされない。また、トランジスタ23,24−0,24−1はオフ状態に設定される。   In the sense amplifier 4-0 connected to the selected bit line BL0, the transistor 50 is turned on. In addition, the transistor 21 and the transistor 25-0 connected to the selected source line SL0 are set to an on state. As a result, the voltage Vsrc is applied to the selected bit line BL0 via the transistors 21 and 25-0. That is, the potential of the node BLBIAS becomes the voltage Vsrc, and the potential of the selected bit line BL0 and the potential of the selected source line SL are equalized via the node BLBIAS. In addition, since the transistor 25-1 connected to the unselected source line SL1 is set to an off state, the potential of the selected bit line BL0 and the potential of the unselected source line SL1 are not equalized. Further, the transistors 23, 24-0, 24-1 are set to an off state.

このように、選択ビット線BL0の電位がノードBLBIASを介して選択ソース線SLの電位とイコライズされる一方、非選択ビット線BL1〜BLnの電位はノードBLBIASおよびノードSRCGNDを介して選択ソース線SLの電位とイコライズされる。   In this way, the potential of the selected bit line BL0 is equalized with the potential of the selected source line SL via the node BLBIAS, while the potentials of the non-selected bit lines BL1 to BLn are selected via the node BLBIAS and the node SRCGND. Is equalized with the potential.

次に、時刻T2´において、信号BLCとして電圧Vssが与えられ、NMOSトランジスタNM29が一旦オフ状態になる。これは、信号BLC用のドライバの放電が遅いためである。すなわち、後述する時刻T2において、信号BLCとして直接電圧VTHから後述する電圧Vbl+Vtnに下降すると、その電圧の下降速度が遅いために下降している間に選択ビット線BL0に電圧Vblよりも大きい電圧が印加されてしまうためである。   Next, at time T2 ′, the voltage Vss is applied as the signal BLC, and the NMOS transistor NM29 is temporarily turned off. This is because the driver for the signal BLC discharges slowly. That is, when the signal BLC drops directly from the voltage VTH to the voltage Vbl + Vtn, which will be described later, at time T2, which will be described later, a voltage higher than the voltage Vbl is applied to the selected bit line BL0 while the voltage is decreasing because the voltage decreases at a slow rate. This is because it is applied.

次に、時刻T2において、信号BLCとして電圧Vbl+Vtn、信号BLXとして電圧Vblx、信号XXLとして電圧Vxxlが与えられる。これにより、選択ビット線BL0に電源電圧から電圧Vblが印加される。すなわち、選択ビット線BL0に印加される電圧が電圧Vsrcから電圧Vblに上昇する。一方、非選択ビット線BL1〜BLnは、NMOSトランジスタNM24およびPMOSトランジスタPM23がオフ状態であるため、電圧Vsrcのままである。   Next, at time T2, a voltage Vbl + Vtn is given as the signal BLC, a voltage Vblx is given as the signal BLX, and a voltage Vxxl is given as the signal XXL. As a result, the voltage Vbl is applied to the selected bit line BL0 from the power supply voltage. That is, the voltage applied to the selected bit line BL0 increases from the voltage Vsrc to the voltage Vbl. On the other hand, the unselected bit lines BL1 to BLn remain at the voltage Vsrc because the NMOS transistor NM24 and the PMOS transistor PM23 are in the off state.

また、信号BIASとして電圧Vssが印加される。これにより、選択ビット線BL0に接続されたセンスアンプ4−0、および非選択ビット線BL1〜BLnに接続されたセンスアンプ4−1〜4−nのトランジスタ50がオフ状態となる。すなわち、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL1〜BLnと、ノードBLBIASおよび選択ソース線SL0とが導通せず、電位がイコライズされなくなる。   Further, the voltage Vss is applied as the signal BIAS. As a result, the transistors 50 of the sense amplifier 4-0 connected to the selected bit line BL0 and the sense amplifiers 4-1 to 4-n connected to the non-selected bit lines BL1 to BLn are turned off. That is, the selected bit line BL0 and the non-selected bit lines BL1 to BLn, the node BLBIAS, and the selected source line SL0 are not conducted, and the potential is not equalized.

次に、時刻T3において、プリチャージおよびセンス期間が終了し、各種電圧が下降し始める。このとき、信号BIASとして電圧VX4が印加され、トランジスタ50がオン状態になる。また、トランジスタ21,22,25−0,25−1がオフ状態に設定される。一方、トランジスタ23,24−0,24−1がオン状態に設定される。これにより、全ビット線BLの電位と全ソース線SLの電位とがイコライズされる。すなわち、全ビット線BLの電圧および全ソース線SLの電圧が下降する際、これらの電位はイコライズされる。   Next, at time T3, the precharge and sense periods end, and various voltages begin to drop. At this time, the voltage VX4 is applied as the signal BIAS, and the transistor 50 is turned on. Further, the transistors 21, 22, 25-0 and 25-1 are set to the off state. On the other hand, the transistors 23, 24-0, 24-1 are set to the on state. As a result, the potentials of all the bit lines BL and the potentials of all the source lines SL are equalized. That is, when the voltage of all bit lines BL and the voltage of all source lines SL drop, these potentials are equalized.

その後、時刻T4において、全ソース線SLの電圧が電圧Vssに下降する。これに伴い、全ソース線SLにイコライズされていた全ビット線の電圧も電圧Vssに下降する。そして、信号BIASとして電圧Vssが印加される。これにより、トランジスタ50がオフ状態となる。すなわち、全ビット線BL0と、ノードBLBIASおよび選択ソース線SL0とが導通せず、電位がイコライズされなくなる。   Thereafter, at time T4, the voltages of all the source lines SL drop to the voltage Vss. Accordingly, the voltages of all the bit lines that have been equalized to all the source lines SL also drop to the voltage Vss. Then, the voltage Vss is applied as the signal BIAS. Accordingly, the transistor 50 is turned off. That is, all the bit lines BL0 are not connected to the node BLBIAS and the selected source line SL0, and the potential is not equalized.

このようにして、本実施形態に係る読み出し動作におけるプリチャージが終了する。   Thus, the precharge in the read operation according to the present embodiment is completed.

[効果]
上記本実施形態によれば、3次元NANDフラッシュメモリにおける読み出し動作時のプリチャージにおいて、非選択ビット線BLの電位と選択ソース線SLの電位とを2つの電流経路を介してイコライズする。より具体的には、NMOSトランジスタNM29,NM31を介した第1電流経路(ノードSRCGND)とトランジスタ50を介した第2電流経路(ノードBLBIAS)とによって、非選択ビット線BLの電位は選択ソース線SLの電位とイコライズされる。これにより、非選択ビット線BLおよび選択ソース線SLの電位を安定させることができる。すなわち、非選択ソース線SLや選択ソース線SLによるカップリングの影響を抑制することができ、オーバープリチャージを抑制することができる。その結果、読み出し動作の信頼性を向上させることができる。
[effect]
According to the present embodiment, the potential of the non-selected bit line BL and the potential of the selected source line SL are equalized via the two current paths in the precharge during the read operation in the three-dimensional NAND flash memory. More specifically, the potential of the non-selected bit line BL is set to the selected source line by the first current path (node SRCGND) via the NMOS transistors NM29 and NM31 and the second current path (node BLBIAS) via the transistor 50. Equalized to the potential of SL. Thereby, the potentials of the non-selected bit line BL and the selected source line SL can be stabilized. That is, the influence of coupling by the unselected source line SL and the selected source line SL can be suppressed, and overprecharge can be suppressed. As a result, the reliability of the read operation can be improved.

ところで、第1電流経路に設けられたトランジスタ22のサイズは、第2電流経路に設けられたトランジスタ21のサイズよりも大きい。このため、非選択ビット線BLの電位と選択ソース線SLの電位とをイコライズする際、非選択ビット線BLのオーバープリチャージを抑制するために第1電流経路の導通状態を十分に確保することが好ましい。   By the way, the size of the transistor 22 provided in the first current path is larger than the size of the transistor 21 provided in the second current path. For this reason, when equalizing the potential of the non-selected bit line BL and the potential of the selected source line SL, a sufficient conduction state of the first current path is ensured in order to suppress over-precharge of the non-selected bit line BL. Is preferred.

これに対し、本実施形態では、第1電流経路に設けられたNMOSトランジスタNM29のゲートに、比較例2で印加される電圧Vsrc+Vtnよりも大きい電圧VTHが印加される。このため、非選択ビット線BLの電位が非選択ソース線SLや選択ソース線SLとのカップリングにより電圧Vsrcより大きくなっても、NMOSトランジスタNM29(第1電流経路)を介して非選択ビット線BLの電位を下げることができる。   On the other hand, in the present embodiment, a voltage VTH larger than the voltage Vsrc + Vtn applied in the comparative example 2 is applied to the gate of the NMOS transistor NM29 provided in the first current path. Therefore, even if the potential of the non-selected bit line BL becomes higher than the voltage Vsrc due to coupling with the non-selected source line SL or the selected source line SL, the non-selected bit line is connected via the NMOS transistor NM29 (first current path). The potential of BL can be lowered.

また、本実施形態では、非選択ソース線SLのプリチャージ後に、選択ビット線BLのプリチャージを行う。より具体的には、時刻T1において非選択ソース線SLに電圧Vblを印加した後に、時刻T2において選択ビット線BLに非選択ソース線SLと同程度の電圧Vblを印加する。これにより、選択ビット線BLのプリチャージにおいて、非選択ソース線SLや選択ソース線SLによるカップリングの影響を抑制することができ、オーバープリチャージを抑制することができる。   In the present embodiment, the selected bit line BL is precharged after the unselected source line SL is precharged. More specifically, after the voltage Vbl is applied to the unselected source line SL at time T1, a voltage Vbl that is the same level as that of the unselected source line SL is applied to the selected bit line BL at time T2. Thereby, in the precharge of the selected bit line BL, the influence of coupling by the non-selected source line SL and the selected source line SL can be suppressed, and overprecharge can be suppressed.

また、本実施形態では、選択ビット線BLのプリチャージは、2段階(以下、第1プリチャージおよび第2プリチャージと称す)で行われる。より具体的には、時刻T1において選択ソース線SLおよび非選択ソース線SLのプリチャージと同時に選択ビット線BLの第1プリチャージが行われ、その後、時刻T2において選択ビット線BLの第2プリチャージが行われる。これにより、1段階でプリチャージを行う場合と比較して、消費電流を抑制することができる。   In the present embodiment, the selected bit line BL is precharged in two stages (hereinafter referred to as a first precharge and a second precharge). More specifically, the first precharge of the selected bit line BL is performed simultaneously with the precharge of the selected source line SL and the unselected source line SL at time T1, and then the second precharge of the selected bit line BL is performed at time T2. Charging is performed. Thereby, compared with the case where precharge is performed in one step, current consumption can be suppressed.

ここで、第1プリチャージにおいて、選択ソース線SLおよび非選択ソース線SLとのカップリングによって、選択ビット線BLが第1プリチャージの所望の電圧(電圧Vsrc)よりも上昇してしまうことがある。しかし、第1プリチャージにおいて選択ビット線BLが電圧Vsrc以上に昇圧されても、第2プリチャージにおける所望の電圧(電圧Vbl)よりも昇圧されなければ問題ない。   Here, in the first precharge, the selected bit line BL may rise above the desired voltage (voltage Vsrc) of the first precharge due to coupling with the selected source line SL and the unselected source line SL. is there. However, even if the selected bit line BL is boosted to the voltage Vsrc or higher in the first precharge, there is no problem as long as it is not boosted from the desired voltage (voltage Vbl) in the second precharge.

なお、本実施形態において、選択ビット線BLのプリチャージを2段階で行ったが、これに限らない。すなわち、ビット線BLのオーバープリチャージを抑制する観点から非選択ソース線SLのプリチャージ完了後であればよく、1段階または3段階以上で選択ビット線BLを電圧Vblまでプリチャージしてもよい。   In this embodiment, the precharge of the selected bit line BL is performed in two stages, but the present invention is not limited to this. That is, from the viewpoint of suppressing over-precharge of the bit line BL, it may be after completion of precharge of the unselected source line SL, and the selected bit line BL may be precharged to the voltage Vbl in one step or three or more steps. .

その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.

4…センスアンプ、5…メモリセルアレイ、10…制御回路、30…半導体基板、40…NANDストリング、50…トランジスタ、SP…U字状シリコンピラー、SL…ソース線、BL…ビット線、WL…ワード線、MTr…メモリセルトランジスタ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Sense amplifier, 5 ... Memory cell array, 10 ... Control circuit, 30 ... Semiconductor substrate, 40 ... NAND string, 50 ... Transistor, SP ... U-shaped silicon pillar, SL ... Source line, BL ... Bit line, WL ... Word Line, MTr: Memory cell transistor.

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板の上方にマトリクス状に配置された複数のメモリストリングで構成されるメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイのデータを読み出すセンスアンプと、
前記メモリセルアレイおよび前記センスアンプに印加する電圧を制御する制御回路と、
を具備し、
前記センスアンプは、
電流経路の一端が第1ビット線に電気的に接続される第1トランジスタと、電流経路の一端が前記第1トランジスタの他端に電気的に接続され、他端が第1ソース線および第2ソース線に電気的に接続される第2トランジスタと、を含む第1電流経路と、
電流経路の一端が前記第1ビット線に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続される第3トランジスタを含む第2電流経路と、
を含み、
前記制御回路は、
読み出し動作において、前記第1ビット線および前記第1ソース線が読み出し対象のメモリセルに電気的に接続され、前記第2ソース線が非読み出し対象のメモリセルに電気的に接続される場合、
前記第1ソース線を第1電圧にプリチャージするとき、前記第2ソース線を前記第1電圧より大きい第2電圧にプリチャージし、
前記第1ソース線および前記第2ソース線のプリチャージするとき、前記第1ビット線を前記第1電圧にプリチャージし、
前記第1ビット線を前記第1電圧にプリチャージするとき、前記第1トランジスタ、前記第2トランジスタ、および前記第3トランジスタをオン状態にすることで、前記第1ビット線の電位と前記第1ソース線の電位とをイコライズし、
前記第1トランジスタのゲートに印加される電圧は、前記第2トランジスタのゲートに印加される電圧よりも大きいことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
A memory cell array composed of a plurality of memory strings arranged in a matrix above the semiconductor substrate;
A sense amplifier for reading data in the memory cell array;
A control circuit for controlling a voltage applied to the memory cell array and the sense amplifier;
Comprising
The sense amplifier is
One end of the current path is electrically connected to the first bit line, one end of the current path is electrically connected to the other end of the first transistor, and the other end is connected to the first source line and the second source line. A first current path including a second transistor electrically connected to the source line;
A second current path including a third transistor having one end of a current path electrically connected to the first bit line and the other end electrically connected to the first source line and the second source line;
Including
The control circuit includes:
In a read operation, when the first bit line and the first source line are electrically connected to a memory cell to be read and the second source line is electrically connected to a memory cell to be non-read,
When precharging the first source line to a first voltage, precharging the second source line to a second voltage greater than the first voltage;
Precharging the first bit line to the first voltage when precharging the first source line and the second source line;
When precharging the first bit line to the first voltage, by turning on the first transistor, the second transistor, and the third transistor, the potential of the first bit line and the first voltage Equalize the potential of the source line,
The nonvolatile semiconductor memory device, wherein a voltage applied to the gate of the first transistor is larger than a voltage applied to the gate of the second transistor.
前記第1電流経路は、前記第2トランジスタと前記第1ソース線および前記第2ソース線との間に位置し、電流経路の一端が前記第2トランジスタの他端に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続される第4トランジスタをさらに含み、
前記第2電流経路は、前記第3トランジスタと前記第1ソース線および前記第2ソース線との間に位置し、電流経路の一端が前記第3トランジスタの他端に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続され、サイズが前記第4トランジスタよりも小さい第5トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The first current path is located between the second transistor, the first source line, and the second source line, and one end of the current path is electrically connected to the other end of the second transistor. A fourth transistor having an end electrically connected to the first source line and the second source line;
The second current path is located between the third transistor and the first source line and the second source line, and one end of the current path is electrically connected to the other end of the third transistor. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, further comprising a fifth transistor having an end electrically connected to the first source line and the second source line and having a size smaller than that of the fourth transistor. apparatus.
半導体基板と、
前記半導体基板の上方にマトリクス状に配置された複数のメモリストリングで構成されるメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイのデータを読み出すセンスアンプと、
前記メモリセルアレイおよび前記センスアンプに印加する電圧を制御する制御回路と、
を具備し、
前記センスアンプは、
電流経路の一端が第1ビット線に電気的に接続され、他端が第1ソース線および第2ソース線に電気的に接続される第1トランジスタを含む第1電流経路と、
電流経路の一端が前記第1ビット線に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続される第2トランジスタを含む第2電流経路と、
を含み、
前記制御回路は、
読み出し動作において、前記第1ビット線および前記第1ソース線が読み出し対象のメモリセルに電気的に接続され、前記第2ソース線が非読み出し対象のメモリセルに電気的に接続される場合、
前記第1ソース線を第1電圧にプリチャージするとき、前記第2ソース線を前記第1電圧より大きい第2電圧にプリチャージし、
前記第1ソース線および前記第2ソース線のプリチャージするとき、前記第1ビット線を前記第1電圧にプリチャージし、
前記第1ビット線を前記第1電圧にプリチャージするとき、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタをオン状態にすることで、前記第1ビット線の電位と前記第1ソース線の電位とをイコライズし、
前記第1トランジスタのゲートに印加される電圧は、前記第1トランジスタの閾値電圧と前記第1電圧との積算電圧よりも大きいことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
A memory cell array composed of a plurality of memory strings arranged in a matrix above the semiconductor substrate;
A sense amplifier for reading data in the memory cell array;
A control circuit for controlling a voltage applied to the memory cell array and the sense amplifier;
Comprising
The sense amplifier is
A first current path including a first transistor having one end of the current path electrically connected to the first bit line and the other end electrically connected to the first source line and the second source line;
A second current path including a second transistor having one end of a current path electrically connected to the first bit line and the other end electrically connected to the first source line and the second source line;
Including
The control circuit includes:
In a read operation, when the first bit line and the first source line are electrically connected to a memory cell to be read and the second source line is electrically connected to a memory cell to be non-read,
When precharging the first source line to a first voltage, precharging the second source line to a second voltage greater than the first voltage;
Precharging the first bit line to the first voltage when precharging the first source line and the second source line;
When precharging the first bit line to the first voltage, by turning on the first transistor and the second transistor, the potential of the first bit line and the potential of the first source line are Equalize,
The nonvolatile semiconductor memory device, wherein a voltage applied to a gate of the first transistor is larger than an integrated voltage of a threshold voltage of the first transistor and the first voltage.
前記第1電流経路は、前記第1トランジスタと前記第1ソース線および前記第2ソース線との間に位置し、電流経路の一端が前記第1トランジスタの他端に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続される第3トランジスタをさらに含み、
前記第2電流経路は、前記第2トランジスタと前記第1ソース線および前記第2ソース線との間に位置し、電流経路の一端が前記第2トランジスタの他端に電気的に接続され、他端が前記第1ソース線および前記第2ソース線に電気的に接続され、サイズが前記第3トランジスタよりも小さい第4トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The first current path is located between the first transistor and the first source line and the second source line, and one end of the current path is electrically connected to the other end of the first transistor, A third transistor having an end electrically connected to the first source line and the second source line;
The second current path is located between the second transistor and the first source line and the second source line, and one end of the current path is electrically connected to the other end of the second transistor. 4. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 3, further comprising a fourth transistor having an end electrically connected to the first source line and the second source line and having a size smaller than that of the third transistor. apparatus.
前記第1トランジスタのゲートに印加される電圧は、前記第1トランジスタの閾値電圧と前記第1電圧との積算電圧の2倍以上であることを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。   4. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 3, wherein the voltage applied to the gate of the first transistor is at least twice the integrated voltage of the threshold voltage of the first transistor and the first voltage. apparatus.
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