JP5216908B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5216908B2 JP5216908B2 JP2011272842A JP2011272842A JP5216908B2 JP 5216908 B2 JP5216908 B2 JP 5216908B2 JP 2011272842 A JP2011272842 A JP 2011272842A JP 2011272842 A JP2011272842 A JP 2011272842A JP 5216908 B2 JP5216908 B2 JP 5216908B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- memory cell
- voltage
- word line
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Read Only Memory (AREA)
Description
つのメモリセルに多値データを記憶することが可能な半導体記憶装置に関する。
されてNANDセルを構成し、各NANDセルは選択ゲートを介して対応するビット線に
接続される。各ビット線は、書き込みデータ、及び読み出しデータをラッチするラッチ回
路に接続されている。ロー方向に配置された複数のセルの全て、又は半数のセルは、同時
に選択され、この同時に選択された全てのセル又は半数のセルに対して、一括して書き込
み、又は読み出し動作が行なわれる。ロー方向に配置された複数のNANDセルはブロッ
クを構成し、このブロック単位に消去動作が実行される。消去動作は、メモリセルの閾値
電圧を負に設定する。書き込み動作により、メモリセル内に電子を注入することにより閾
値電圧が正に設定される(例えば特許文献1参照)。
み出し動作時において、非選択セルはオン状態である必要があり、非選択セルのゲート電
極に閾値電圧より高い電圧(Vread)が印加される。このため、書き込み動作において、
セルに設定される閾値電圧は、Vreadを超えてはならず、書き込みシーケンスにおいて、
ビット毎にプログラム、プログラムベリファイリードを繰り返し行ない、Vreadを超えな
いように閾値分布を制御している。
リが開発されている。例えば1つのセルに2ビットを記憶するためには、Vreadを超えな
い範囲において、4つの閾値分布を設定する必要がある。このため、1つのセルに1ビッ
ト、2つの閾値分布を記憶する場合に比べて、閾値分布を狭く制御する必要がある。さら
に、1つのセルに3ビット、4ビットを記憶するには、8個、16個の閾値分布を設定し
なくてはならない。このため、1つ当たりの閾値電圧の分布幅を非常に狭くする必要があ
る。このように、閾値電圧の分布幅を狭くするためには、プログラム、ベリファイを厳密
に繰り返す必要があり、書き込みスピードが遅くなるという問題が発生する。
ものである。
続され、直列接続された複数のメモリセルがマトリックス状に配置されて構成されたメモ
リセルアレイと、前記ワード線を選択する選択トランジスタと、入力データに応じて前記
ワード線、ビット線の電位を制御し、前記メモリセルに対するデータの書き込み、読み出
し及び消去動作を制御する制御回路とを具備し、前記選択トランジスタは、前記半導体基
板のウェル上に形成され、書き込み動作時に、前記ウェルには第2負電圧が入力され、所
定の非選択ワード線には第3電圧(第3電圧≧第2負電圧)が入力されることを特徴とす
る。
b)は、2ビット、4値のデータを記憶する場合を示している。
設定している。このように、負側にも複数の閾値電圧を設定することにより、Vread を
変えることなく、1つ当りの閾値分布幅を広げることができる。このため、プログラム、
ベリファイの回数を削減でき、書き込み速度を高速化することが可能となる。
ルのゲート電極を負電圧とするため、ワード線を負電位に設定する必要がある。このため
、ローデコーダを構成する高耐圧の例えばNチャネルMOSトランジスタをP型ウェル(
Pウェルと称す)領域内に形成し、このPウェル領域に負電圧を供給する。この時、選択
ブロック内の非選択ワード線には、Vread(例えば5V)を供給し、非選択セルを導通さ
せる。
(Revised Local Self Boost)、REASB(Revised Erased Local Self Boost)と称する
書き込み方式が考案されている。この書き込み方式は、NANDセルのうち、書き込みセ
ルの近傍のセルのチャネル領域をオフに設定し、チャネル領域の電位がブートされ易くし
ている。このため、ワード線に接地電位を供給している。しかし、本実施形態の場合、セ
ルが消去セルの場合、図1(b)にデータ“0”で示すように、その閾値電圧が従来に比
べて負側に深くなっている。このため、書き込みセルの近傍のセルのチャネル領域をオフ
させるため、ワード線に負電位を供給する必要がある。
タを記憶するNAND型フラッシュメモリの構成を示している。
EEPROMセルからなる電気的にデータを書き換え可能なメモリセルがマトリクス状に
配置されている。このメモリセルアレイ1には、ビット線を制御するためのビット制御回
路2とワード線制御回路6が接続されている。
を読み出したり、ビット線を介してメモリセルアレイ1中のメモリセルの状態を検出した
り、ビット線を介してメモリセルアレイ1中のメモリセルに書き込み制御電圧を印加して
メモリセルに書き込みを行なう。ビット線制御回路2には、カラムデコーダ3、データ入
出力バッファ4が接続されている。ビット線制御回路2内のデータ記憶回路はカラムデコ
ーダ3によって選択される。データ記憶回路に読み出されたメモリセルのデータは、前記
データ入出力バッファ4を介してデータ入出力端子5から外部へ出力される。
ファ4を介して、カラムデコーダ3によって選択されたデータ記憶回路に入力される。
ーデコーダ6−1を介してメモリセルアレイ1中のワード線を選択し、選択されたワード
線に読み出し、書き込みあるいは消去に必要な電圧を印加する。
4、及びワード線制御回路6は、制御信号及び制御電圧発生回路7に接続され、この制御
信号及び制御電圧発生回路7によって制御される。制御信号及び制御電圧発生回路7は、
制御信号入力端子8に接続され、外部から制御信号入力端子8を介して入力される制御信
号によって制御される。制御信号及び制御電圧発生回路7は、後述する負電圧発生回路7
−1を含んでいる。この負電圧発生回路7−1はデータの書き込み、読み出し時に負電圧
を発生する。
電圧発生回路7は書き込み回路、及び読み出し回路を構成している。
メモリセルアレイ1には複数のNANDセルが配置されている。1つのNANDセルは、
直列接続された例えば32個のEEPROMからなるメモリセルMCと、選択ゲートS1
、S2とにより構成されている。選択ゲートS2はビット線BL0eに接続され、選択ゲ
ートS1はソース線SRCに接続されている。各ローに配置されたメモリセルMCの制御
ゲートはワード線WL0〜WL29、WL30、WL31に共通接続されている。また、
選択ゲートS2はセレクト線SGDに共通接続され、選択ゲートS1はセレクト線SGS
に共通接続されている。
には、一対のビット線(BL0e、BL0o)、(BL1e、BL1o)…(BLie、
BLio)、(BL8ke、BL8ko)が接続されている。
は、複数のNANDセルにより構成され、例えばこのブロック単位でデータが消去される
。また、消去動作は、データ記憶回路10に接続されている2本のビット線について同時
に行なわれる。
(破線で囲まれた範囲のメモリセル)は、1セクタを構成する。このセクタ毎にデータが
書き込まれ、読み出される。
路10に接続されている2本のビット線(BLie、BLio)のうち外部より供給され
るアドレス信号(YA0、YA1…YAi…YA8k)に応じて1本のビット線が選択さ
れる。さらに、外部アドレスに応じて、1本のワード線が選択される。
)はメモリセルを示している。基板51(後述するPウェル領域55)にはメモリセルの
ソース、ドレインとしてのn型拡散層42が形成されている。Pウェル領域55の上には
ゲート絶縁膜43を介して浮遊ゲート(FG)44が形成され、この浮遊ゲート44の上
には絶縁膜45を介して制御ゲート(CG)46が形成されている。図4(b)は選択ゲ
ートを示している。Pウェル領域55にはソース、ドレインとしてのn型拡散層47が形
成されている。Pウェル領域55の上にはゲート絶縁膜48を介して制御ゲート49が形
成されている。
型ウェル(以下、Nウェルと称す)領域52、53、54、56、Pウェル領域57が形
成されている。Nウェル領域52内にはPウェル領域55が形成され、このPウェル領域
55内にメモリセルアレイ1を構成する低電圧NチャネルMOSトランジスタLVNTr
が形成されている。さらに、前記Nウェル領域53、Pウェル領域57内に、データ記憶
回路10を構成する低電圧PチャネルMOSトランジスタLVPTr、低電圧Nチャネル
MOSトランジスタLVNTrが形成されている。
にローデコーダ6−1を構成する高電圧NチャネルMOSトランジスタHVNTrが形成
されている。また、前記Nウェル領域54内には例えばワード線駆動回路等を構成する高
電圧PチャネルMOSトランジスタHVPTrが形成されている。高電圧トランジスタH
VNTr、HVPTrは、低電圧トランジスタLVNTr、LVPTrに比べて例えば厚
いゲート絶縁膜を有している。
る。ローデコーダ6−1を構成するNチャネルMOSトランジスタが形成されるPウェル
58には、プログラム時及びデータの読み出し時に負電位、例えば−2Vが供給される。
タキャッシュ(SDC)、ダイナミックデータキャッシュ(DDC)、テンポラリデータ
キャッシュ(TDC)を有している。SDC、PDC、DDCは、書き込み時に入力デー
タを保持し、読み出し時に読み出しデータを保持し、ベリファイ時に一時的にデータを保
持し、多値データを記憶する際に内部データの操作に使用される。TDCは、データの読
み出し時にビット線のデータを増幅し、一時的に保持するとともに、多値データを記憶す
る際に内部データの操作に使用される。
ンジスタ61c、61dにより構成されている。トランジスタ61cはクロックドインバ
ータ回路61aの入力端と、クロックドインバータ回路61bの入力端の間に接続されて
いる。このトランジスタ61cのゲートには信号EQ2が供給されている。トランジスタ
61dはクロックドインバータ回路61bの出力端と接地間に接続されている。このトラ
ンジスタ61dのゲートには信号PRSTが供給されている。SDCのノードN2aは、
カラム選択トランジスタ61eを介して入出力データ線IOに接続され、ノードN2bは
、カラム選択トランジスタ61fを介して入出力データ線IOnに接続される。これらト
ランジスタ61e、61fのゲートにはカラム選択信号CSLiが供給されている。SD
CのノードN2aは、トランジスタ61g、61hを介してPDCのノードN1aに接続
されている。トランジスタ61gのゲートには信号BLC2が供給され、トランジスタ6
1hのゲートには信号BLC1が供給されている。
成されている。トランジスタ61kは、クロックドインバータ回路61iの入力端とクロ
ックドインバータ回路61jの入力端の相互間に接続されている。このトランジスタ61
kのゲートには信号EQ1が供給されている。PDCのノードN1bはトランジスタ61
lのゲートに接続されている。このトランジスタ61lの電流通路の一端はトランジスタ
61mを介して接地されている。このトランジスタ61mのゲートには信号CHK1が供
給されている。また、トランジスタ61lの電流通路の他端はトランスファーゲートを構
成するトランジスタ61n、61oの電流通路の一端に接続されている。このトランジス
タ61nのゲートには信号CHK2nが供給されている。また、トランジスタ61oのゲ
ートはトランジスタ61g、61hの接続ノードN3に接続されている。トランジスタ6
1n、61oの電流通路の他端には、信号COMiが供給されている。この信号COMi
は全データ記憶回路10に共通の信号であり、全データ記憶回路10のベリファイが完了
したかどうかを示す信号である。すなわち、後述するように、ベリファイが完了すると、
PDCのノードN1bがローレベルとなる。この状態において、信号CHK1、CHK2
nをハイレベルとすると、ベリファイが完了している場合、信号COMiがハイレベルと
なる。
ャパシタ61pは、前記トランジスタ61g、61hの接続ノードN3と接地間に接続さ
れている。また、接続ノードN3には、トランジスタ61qを介してDDCが接続されて
いる。トランジスタ61qのゲートには、信号REGが供給されている。
電流通路の一端には信号VREGが供給され、他端は前記トランジスタ61qの電流通路
に接続されている。このトランジスタ61rのゲートはトランジスタ61sを介して前記
PDCのノードN1aに接続されている。このトランジスタ61sのゲートには信号DT
Gが供給されている。
されている。トランジスタ61uの電流通路の他端には信号VPREが供給され、ゲート
には信号BLPREが供給されている。前記トランジスタ61tのゲートには信号BLC
LAMPが供給されている。このトランジスタ61tの電流通路の他端はトランジスタ6
1vを介してビット線BLoの一端に接続され、トランジスタ61wを介してビット線B
Leの一端に接続されている。ビット線BLoの他端はトランジスタ61xの電流通路の
一端に接続されている。このトランジスタ61xのゲートには信号BlASoが供給され
ている。ビット線BLeの他端はトランジスタ61yの電流通路の一端に接続されている
。このトランジスタ61yのゲートには信号BlASeが供給されている。これらトラン
ジスタ61x、61yの電流通路の他端には、信号BLCRLが供給されている。トラン
ジスタ61x、61yは、信号BlASo、BlASeに応じてトランジスタ61v、6
1wと相補的にオンとされ、非選択のビット線に信号BLCRLの電位を供給する。
この制御信号及び制御電圧発生回路7の制御に基づき、以下の動作が制御される。
4相のポンプ回路PMP、検出回路DT、制御部7d、発振回路7eにより構成されてい
る。ポンプ回路PMPは、例えば複数のPチャネルMOSトランジスタPMOS、複数の
キャパシタCpにより構成されている。各キャパシタCpの一端にクロック信号CLK1
〜CLK4が供給されている。これらクロック信号CLK1〜CLK4により、PMOS
が順次オンとされ、負電圧が発生される。
定電流源7a、抵抗7b、及び差動増幅器7cにより構成されている。定電流源7aと抵
抗7bは、電源VDDが供給されるノードとポンプ回路PMPの出力端間に直列接続され
ている。差動増幅器7cの一方入力端は定電流源7aと抵抗7bの接続ノードに接続され
、他端には基準電圧Vrefが供給されている。この基準電圧Vrefは、例えばバンドギャッ
プリファレンス回路により生成された、1V程度の電圧である。この検出回路DTは、基
準電圧Vrefに基づき、ポンプ回路PMPの出力電圧を検出する。この検出出力信号は制
御部7dに供給される。制御部7bは、検出出力信号に応じて発振回路7eを制御する。
発振回路7eは、制御部7bの制御に基づき、発振又は停止される。このようにして、ポ
ンプ回路PMPにより、一定の負電圧が生成される。
トリミング信号TMに応じて、抵抗7bの抵抗値を変化することにより、ポンプ回路PM
Pから出力される負電圧のレベルを切り替える。前記トリミング信号TMは、例えば制御
信号及び制御電圧発生回路7により、データの読み出し時、プログラムベリファイ時に発
生される。したがって、負電圧発生回路7−1は、データの読み出し時、プログラムベリ
ファイ時に種々のレベルの負電圧を発生する。
る。2ビットの切り替えはアドレス(第1ページ、第2ページ)によって行なう。
る。図9(c)に示すように、消去動作を行なうとメモリセルのデータは“0”となる。
データ“0”は、0V以下の負電圧である。後述するように、RLSB、REASB書き
込み方式を適用するため、消去後、ベリファイ電圧“z”によりベリファイが行なわれる
。閾値電圧がベリファイ電圧“z”以下である場合、閾値電圧がベリファイ電圧“z”と
なるまで書き込み動作が行なわれる。
“0”とデータ“2”になる。また、図9(b)に示すように、第2ページの書き込み後
、メモリセルのデータはデータ“0”、“1”、“2”、“3”となる。本実施形態にお
いて、メモリセルのデータは閾値電圧の低い方から高い方へと定義されている。
に、ブロック内において、ソース線に近いメモリセルからページ毎に書き込み動作が行な
われる。この場合、先に書き込まれた隣接するメモリセルの閾値電圧の影響を除去するた
め、図9に示すように、メモリセルへの書き込み順序が定められている。
このトランスファーゲートは、前述した複数のNチャネルMOSトランジスタHVNTr
により構成されている。各トランジスタHVNTrの一端には電圧SGS_DRV、CG
0〜CG31、SGD_DRVが供給され、他端は、セレクト線SGS、ワード線WL0
〜WL31、セレクト線SGDに接続されている。各トランジスタHVNTrのゲートに
は、信号TGが供給される。各選択ブロックのトランジスタHVNTrが信号TGに応じ
てオンすることにより、セルのワード線WL0〜WL31に所定の電圧が供給される。
ても良いし、1つのPウェル領域58に複数又は全ブロックのローデコーダが配置されて
いてもよい。
図9(a)に示すように、第1ページ書き込み後、メモリセルのデータは、“0”又は
“2”となっている。このため、これらデータの中間のレベル“a”をワード線に供給し
て読み出し動作を行なうことにより、これらデータを読み出すことができる。また、図9
(b)に示すように、第2ページ書き込み後、メモリセルのデータは、“0”、“1”、
“2”、“3”のいずれかとなっている。このため、これらデータの各中間のレベル“b
”、“c”、“d”をワード線にそれぞれ供給して読み出し動作を行なうことにより、こ
れらデータを読み出すことができる。本実施形態において、例えばレベル“a”及び“b
”は、負電圧である。
s(接地電位=0V)にする。Pウェル領域58がブロック毎に分離されている場合、非
選択ブロックのPウェル領域58はVss又は負電位(例えば−2V)に設定され、非選
択ブロックのトランスファーゲート(図11に示す)をオフとする。1つPウェル領域5
8に複数又は全ブロックのローデコーダが配置されている場合、Pウェル領域58は負電
位(例えば−2V)に設定され、非選択ブロックのトランスファーゲート(図11に示す
)をオフとする。これにより、非選択ブロックのワード線はフローティング状態となり、
選択ゲートはVssとなる。
選択ブロックのトランスファーゲートをオンとすることにより、選択ブロックの選択ワー
ド線にリードの時の電位(例えば−2Vから3V)、選択ブロックの非選択ワード線にV
read(例えば5V)、選択ブロックの選択ゲートSG1にVsg(Vdd+Vth、例え
ば2.5V+Vth)となる。ここで、読み出し時の電位が負でないとき、Pウェル領域
はVssでも良い。
号BLPREをVsg(Vdd+Vth)、信号BLCLAMPを例えば(0.6V+V
th)に設定し、ビット線を例えば0.6Vにプリチャージする。次に、セルのソース側
のセレクト線SG2をVddに設定する。メモリセルの閾値電圧が読み出し時の電位より
高い時、セルはオフするため、ビット線はハイレベルのままである。また、メモリセルの
閾値電圧が読み出し時の電位より低い場合、セルはオンするため、ビット線の電位はVs
sとなる。
h)に設定して、TDCのノードN3をVddにプリチャージした後、信号BLCLAM
Pを例えば(0.45V+Vth)に設定する。TDCのノードN3は、ビット線の電位
が0.45Vより低い場合、ローレベルとなり、ビット線の電位が0.45Vより高い場
合、ハイレベルとなる。信号BLCLAMPをVssとした後、信号BLC1をVsg(
Vdd+Vth)として、TDCの電位をPDCに読み込む。したがって、セルの閾値電
圧が、ワード線の電位より低い場合、PDCはローレベル、高い場合、PDCはハイレベ
ルとなる。このようにして読み出し動作が行なわれる。
(第1ページ書き込み動作)
図12は、第1ページの書き込みシーケンスを示し、図13は、第2ページの書き込み
シーケンスを示している。
れた半数のメモリセル(2ページ)が選択される。本メモリは、この2ページのうち、第
1ページ、第2ページの順でしか、プログラム動作できない。したがって、初めにアドレ
スにより第1ページを選択する。
力し、全てのデータ記憶回路10内のSDCに記憶する(S11)。この後、書き込みコ
マンドが入力されると、全てのデータ記憶回路10内のSDCのデータがPDCに転送さ
れる(S12)。外部よりデータ“1”(書き込みを行なわない)が入力された場合、P
DCのノードN1aはハイレベルになり、データ“0”(書き込みを行なう)が入力され
た場合、PDCのノードN1aはローレベルとなる。以後、PDCのデータはノードN1
aの電位、SDCのデータはノードN2aの電位とする。
図7に示すデータ記憶回路10において、信号BLC1をVdd+Vthとすると、ト
ランジスタ61hが導通する。このため、PDCにデータ“1”(書き込みを行なわない
)が記憶されている時、ビット線はVddとなり、データ“0”(書き込みを行なう)が
記憶されている時、ビット線はVssとなる。また、選択されたワード線に接続され、非
選択ページ(ビット線が非選択)のセルは書き込みが行なわれてはならない。このため、
これらのセルに接続されたビット線もデータ“1”が供給されるビット線と同様、Vdd
に設定される。
ックのPウェル領域58はVss又は負電位(例えば−2V)に設定され、非選択ブロッ
クのトランスファーゲート(図11に示す)をオフとする。1つPウェル領域58に複数
又は全ブロックのローデコーダが配置されている場合、Pウェル領域58は負電位(例え
ば−2V)に設定され、非選択ブロックのトランスファーゲート(図11に示す)をオフ
とする。これにより、非選択ブロックのワード線はフローティング状態となり、選択ゲー
トはVssとなる。
設定し、選択ブロックのトランスファーゲートを導通することにより、選択ブロックの選
択ゲートSGDにVdd(又はVddより若干低い電位)が供給される。さらに、選択ブ
ロックの選択ゲートSGSにVssを供給し、選択ワード線にVpgm(20V)、非選
択ワード線にVpass(10V)を供給すると、ビット線がVssになっている場合、
セルのチャネルがVss、ワード線がVpgmとなるため、書き込みが行なわれる。一方
、ビット線がVddになっている場合、セルのチャネルがVssではなく、カップリング
によりチャネルがブートされる。このため、ゲートとチャネル間の電位差が小さくなり、
書き込みが行われない。
れたセルの数が多くなる。このため、チャネルがブートされにくくなり誤書き込みされる
問題がある。これを解決するために、前述したRLSB書き込み方式、REASB書き込
み方式が開発されている。RLSB書き込み方式は、選択ワード線の隣のワード線、又は
それより1つ離れた隣のワード線をVssに設定し、選択ワード線をVpgm、その他の
ワード線をVpass又は中間電位に設定する。また、REASB書き込み方式は、ソー
ス側の選択ワード線の隣のワード線、又はそれより1つ離れた隣のワード線をVssに設
定し、選択ワード線をVpgm、その他のワード線をVpass又は中間電位に設定する
。このように選択ワード線の隣、又はそれより1つ離れた隣のワード線をVssに設定し
てメモリセルをオフさせ、選択セル直下のチャネルがブートされ易くしている。
値が負電圧であるためオフしなくなってしまう。このため、本実施形態の場合、図14(
a)(b)に示すRLSB書き込み方式、図14(c)に示すREASB書き込み方式に
おいて、選択ワード線の隣、又はそれより1つ離れた隣のワード線をVssではなく、負
電位、例えば(−1.5V)に設定する。第1ページの書き込みにおいて、メモリセルの
データはデータ“0”とデータ“2”になる。
プログラムベリファイリードは、読み出し動作と同じであるが、読み出しレベルより若
干高いベリファイレベル“a’”をワード線に供給してリードする。このベリファイリー
ドにより、メモリセルの閾値電圧がベリファイレベル“a’”に達している場合、PDC
がデータ“1”となり、書き込みが行なわれなくなる。
がデータ“0”となる。各データ記憶回路10のPDCのデータが全て“1”でない場合
(S15)、再度プログラムが行われる(S13)。各データ記憶回路10のPDCのデ
ータが全て“1”になるまで、プログラム動作とベリファイ動作が繰り返される。
図13に示す第2ページの書き込み動作において、先ず、書き込みデータを外部より入
力し、全てのデータ記憶回路10内のSDCに記憶する(S21)。この後、第1ページ
の書き込みにおいて、書き込まれたデータを確認するため、読み出しレベル“a”(例え
ば負電圧)をワード線に設定して、メモリセルのデータが読み出される(S22)。この
読み出し動作は、前述した通りである。セルの閾値電圧が、ワード線の電位“a”より低
い場合、PDCはローレベル、高い場合、PDCはハイレベルとなる。
は、図9(b)に示すように行なわれる。
て、データ“1”の場合、第2ページ書き込みが行なわれない。
て、データ“0”の場合、第2ページ書き込みにより、メモリセルのデータが“1”に設
定される。
て、データ“0”の場合、第2ページ書き込みにより、メモリセルのデータが“2”に設
定される。
て、データ“1”の場合、第2ページ書き込みにより、セルのデータが“3”に設定され
る。
、第2ページはデータ“1”)、PDCはハイレベル、DDCはローレベル、SDCはハ
イレベルに設定される。
ジはデータ“0”)、PDCはローレベル、DDCはハイレベル、SDCはハイレベルに
設定される。
ジはデータ“0”)、PDCはローレベル、DDCはハイレベル、SDCはローレベルに
設定される。
データ“1”)、PDCはローレベル、DDCはローレベル、SDCはローレベルに設定
される。
REGを所定の順序で供給し、PDC,DDC,SDC,TDCのデータを転送すること
により設定される。尚、具体的な動作については省略する。
プログラム動作は、第1ページのプログラム動作と全く同じである。PDCにデータ“
1”が記憶されている場合、書き込みが行なわれず、データ“0”が記憶されている場合
、書き込みが行なわれる。
プログラムベリファイリードは、リード動作と同じである。しかし、ベリファイレベル
“b’”、“c’”、“d’”は、リードレベルにマージンが付加され、リードレベルよ
り若干高いレベルに設定されている。このベリファイレベル“b’”、“c’”、“d’
”を用いてベリファイリードを行う。例えばベリファイレベル“b’”は、負電圧であり
、ベリファイレベル“c’”、“d’”は、正の電圧である。
される。
電圧がベリファイレベル“b’”に達しているかどうか検証される(S25)。この結果
、メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルに達している場合、PDCがハイレベルとな
り、書き込みが行なわれなくなる。一方、ベリファイリードレベルに達していない場合、
PDCがローレベルとなり、次回のプログラムで書き込みが行なわれる。
リファイレベル“c’”に達しているかどうか検証される(S26)。この結果、メモリ
セルの閾値電圧がベリファイレベルに達している場合、PDCがハイレベルとなり、書き
込みが行なわれなくなる。一方、ベリファイリードレベルに達していない場合、PDCが
ローレベルとなり、次回のプログラムで書き込みが行なわれる。
リファイレベル“d’”に達しているかどうか検証される(S27)。この結果、メモリ
セルの閾値電圧がベリファイレベルに達している場合、PDCがハイレベルとなり、書き
込みが行なわれなくなる。一方、ベリファイリードレベルに達していない場合、PDCが
ローレベルとなり、次回のプログラムで書き込みが行なわれる。
ラム動作とベリファイ動作が繰り返される。
このプログラムベリファイ動作では、選択されているワード線にベリファイ電圧“b’
”を与える。
位Vreadを与える。データ記憶回路10の信号BLCLAMPを1V+Vth、BL
C2をVdd+Vthとしてビット線をプリチャージする。メモリセルのデータ“2”、
“3”への書き込み時、SDCの記憶データは“0”である。このため、ビット線はプリ
チャージされず、メモリセルのデータ“0”、“1”への書き込み時のみ、ビット線がプ
リチャージされる。
”より高い時セルはオフするため、ビット線はハイレベルのままである。また、閾値電圧
が電位“b’”より低いセルはオンするためビット線はVssとなる。このビット線放電
中、TDCのノードN3を一旦Vssとし、信号REGをハイレベルとしてトランジスタ
61qをオンさせ、DDCのデータをTDCに移す。
ータをDDCに移す。この後、TDCのデータをPDCに移す。次に、データ記憶回路の
信号BLPREに電圧Vdd+Vthとして、トランジスタ61uをオンとし、TDCの
ノードN3をVddにプリチャージする。この後、信号BLCLAMPを0.9V+Vt
hとし、トランジスタ61tをオンさせる。すると、TDCのノードN3はビット線がロ
ーレベルの場合ローレベルとなり、ビット線がハイレベルの場合ハイレベルとなる。
い場合、DDCにハイレベルが記憶されている。このため、信号VREGをVddとし、
信号REGをハイレベルにすると、書き込みを行なわない場合のみTDCのノードN3が
強制的にハイレベルとなる。この動作の後、PDCのデータをDDCに移し、TDCの電
位をPDCに読み込む。PDCにハイレベルがラッチされるのは、書き込みを行なわない
場合と、メモリセルにデータ“1”を書き込んでいて、セルの閾値電圧がベリファイ電圧
“b’”に達した場合だけである。PDCにローレベルがラッチされる場合は、セルの閾
値電圧が電位“b’”に達しない場合と、メモリセルのデータ“2”、“3”に書き込ん
でいる場合である。
データ“2”を書き込むセルは、第1ページで本来のベリファイ電圧“c’”より低い
ベリファイ電圧“a’”により、書き込みが行なわれている。その後、隣接セルの書き込
みにより閾値電圧が上昇している場合もあり、本来のベリファイ電圧“c’”に達してい
るセルもある。このため、先ず、データ“2”のベリファイを行なう。このプログラムベ
リファイ動作では、選択されているワード線にベリファイ電圧“c’”を印加する。
adを与え、図7に示すデータ記憶回路10の信号BLCLAMPを1V+Vthとし、
信号REGをVdd+Vthとしてビット線をプリチャージする。メモリセルにデータ“
0”、“3”を書き込む場合、DDCがローレベルに設定されている。このため、ビット
線はプリチャージされない。また、メモリセルにデータ“1”、“2”を書き込む場合、
DDCがハイレベルに設定されている。このため、ビット線がプリチャージされる。
圧が“c’”より高い時、セルはオフする。このため、ビット線はハイレベルのままであ
る。また、セルの閾値電圧が“c’”より低いセルはオンする。このため、ビット線はV
ssとなる。ビット線の放電中に、TDCのノードN3が一旦Vssとされる。この後、
信号REGをハイレベルとしてトランジスタ61qをオンさせ、DDCのデータをTDC
に転送する。
のデータをDDCに移す。この後、TDCのデータをPDCに移す。
、TDCのノードN3をVddにプリチャージする。この後、信号BLCLAMPを0.
9V+Vthとしてトランジスタ61tをオンさせる。TDCのノードN3はビット線が
ローレベルの場合、ローレベルとなり、ビット線がハイレベルの場合、ハイレベルとなる
。
わない場合、DDCにハイレベル信号が記憶されている。このため、信号VREGをVd
dとし、信号REGをVdd+Vthにすると、書き込みを行なわない場合のみTDCの
ノードN3が強制的にハイレベルとなる。
ハイレベル信号がラッチされるのは、書き込みを行なわない場合と、メモリセルにデータ
“2”を書き込み、セルの閾値電圧がベリファイ電圧である“c’”に達した場合だけで
ある。PDCにローレベルがラッチされる場合は、セルの閾値電圧が“c’”に達しない
場合と、メモリセルにデータ“1”、“3”を書き込んでいる場合である。
このプログラムベリファイ動作では、選択されているワード線にベリファイ電圧“d’
”を供給する。この状態において、先ず、選択されているブロック内の非選択ワード線及
びセレクト線SG1にVreadを供給し、信号BLCLAMPを1V+Vth、BLP
REをVdd+Vthとしてトランジスタ61t、61uをオンとしてビット線をプリチ
ャージする。
”より高いセルはオフするため、ビット線はハイレベルのままである。また、閾値電圧が
電位“d’”より低いセルはオンするため、ビット線はVssとなる。このビット線放電
中、TDCのノードN3をVssとし、信号REGハイレベルとし、トランジスタ61q
をオンとしてDDCのデータをTDCに移す。
DDCに移す。この後、TDCのデータをPDCに移す。次に、信号BLPREをVdd
+Vthとしてトランジスタ61uをオンさせ、TDCのノードN3をVddにプリチャ
ージする。この後、信号BLCLAMPを0.9V+Vthとしてトランジスタ61tを
オンとする。TDCのノードN3はビット線がローレベルの場合ローレベルとなり、ビッ
ト線がハイレベルの場合ハイレベルとなる。
い場合、DDCにハイレベルが記憶されている。このため、信号VREGをVddとし、
信号REGをハイレベルとしてトランジスタ61qをオンとする。すると、書き込みを行
なわない場合のみTDCのノードN3が強制的にハイレベルとなる。この動作の後、PD
CのデータをDDCに移し、TDCの電位をPDCに読み込む。PDCにハイレベルがラ
ッチされるのは、書き込みを行なわない場合と、メモリセルにデータ“3”を書き込んで
いて、セルの閾値電圧がベリファイ電圧“d’”に達した場合だけである。PDCにロー
レベルがラッチされる場合は、セルの閾値電圧が電位“d’”に達しない場合とメモリセ
ルのデータ“1”、“2”に書き込んでいる場合である。
のデータがハイレベルになるまでこのプログラム動作とベリファイ動作を繰り返す(S2
8)。
っていた。しかし、初期のプログラムループでは、閾値電圧が上がらない。このため、メ
モリセルデータ“3”のベリファイ、若しくはメモリセルデータ“3”のベリファイ及び
メモリセルデータ“2”のベリファイを省略することもできる。また、終了近くのプログ
ラムループでは、メモリセルデータ“1”への書き込み、若しくはメモリセルデータ“2
”及びメモリセルデータ“1”の書き込みは終了している。このため、これらのベリファ
イ動作は省略することもできる。メモリセルデータ“1”のベリファイが不用になると、
SDCで記憶しているデータを保持する必要がなくなる。このため、次のデータを書き込
みのためのデータを外部より読み込んでおくことも可能である。
消去動作は、図3の破線で示すブロック単位に実行される。また、各データ記憶回路1
0に接続されている2本のビット線(BLie、BLio)について同時に実行する。消
去後、セルの閾値は、図9(c)に示すように、メモリセルのデータ“0”となる。
て、消去動作後、ブロック内の全ワード線を選択して、プログラム及びプログラムベリフ
ァイリードを行ない、図9(c)に示すように、ベリファイレベル“z”まで書き込み動
作を行なう。この時、プログラム及びプログラムベリファイリード動作は、全ワード線を
選択状態とし、ベリファイ時の選択ワード線の電位をz+Vfix(例えば0V)とし、
他は、通常のプログラム及びプログラムベリファイリードと同じ動作により実行する。こ
のようにして、消去後の閾値電圧を若干浅く設定する。
を設定している。すなわち、データ“0”“1”を負電圧側に設定している。このため、
読み出し電圧Vreadの範囲内に、データ“2”“3”の2つのデータを設定すればよ
い。したがって、従来と同様の読み出し電圧Vreadの範囲に設定するデータの数を削
減することができるため、各データの閾値電圧分布を広くすることができる。よって、プ
ログラム、ベリファイ回数を削減することができ、書き込み速度を高速化することが可能
である。
が供給され、プログラムベリファイ時に、書き込み電圧Vpgmを少しずつ増加して選択
セルの閾値電圧が所定の閾値電圧になるまで繰り返し書き込まれる。図1(b)に示すよ
うに、本実施形態の場合、ベリファイレベルVC,VDを図1(a)に示す従来に比べて
若干低くすることができる。このため、書き込み電圧Vpgmを低くすることが可能であ
り、周辺回路の耐圧を低くすることができるとともに、書き込み電圧Vpgmを発生する
ポンプ回路を小型化できる利点を有している。
されるものではなく、3ビット、8値、4ビット、16値以上の場合にも上記実施形態を
適用することが可能である。このような多値データを記憶する場合において、例えば8値
の場合であれば4値、16値の場合であれば8値のデータを負側に設定すればよい。
に設定した。しかし、これに限定されるものではなく、図15(a)に示すように、例え
ば多値データの中央部を中性閾値電圧(浮遊ゲート内に電子が存在しない状態における閾
値電圧)に設定してもよい。
要なデータリテンションとの関係を示している。図15(b)(c)に示すように、中性
閾値電圧から離れるに従って、必要なデータリテンションのマージン、つまり、図1(a
)(b)に示すベリファイレベルVB、VC、VDと読み出しレベルRB、RC、RDの
差分VB−RB、VC−RC、VD−RDを大きく設定する必要がある。
1V、差分Cについて、VC−RCは0.2V、差分Dについて、VD−RDは0.3V
であり、差分の合計は0.6Vである。このため、従来は0.6Vのマージンを設定する
必要がある。
0.2V、差分Cについて、VC−RCは0.1V、差分DについてVD−RDは0.2
Vであり、差分の合計は0.5Vである。このため、0.5Vのマージンを設定すればよ
い。
において、より多くのデータを記憶することが可能となる。
。
デコーダ、7…制御信号及び制御電圧発生回路、7−1…負電圧発生回路、10…データ
記憶回路、58…Pウェル領域、MC…メモリセル、WL0〜WL31…ワード線、BL
Oe、BLOo…ビット線、SGS、SGD…選択ゲート、HVNTr…トランジスタ。
Claims (6)
- 半導体基板と、
ワード線、及びビット線に接続され、直列接続された複数のメモリセルがマトリックス
状に配置されて構成されたメモリセルアレイと、
前記ワード線を選択する選択トランジスタと、
入力データに応じて前記ワード線、ビット線の電位を制御し、前記メモリセルに対する
データの書き込み、読み出し及び消去動作を制御する制御回路とを具備し、
前記選択トランジスタは、前記半導体基板のウェル上に形成され、書き込み動作時に、
前記ウェルには第2負電圧が入力され、所定の非選択ワード線には第3電圧(第3電圧≧
第2負電圧)が入力されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記メモリセルアレイは、少なくとも1つの前記ワード線を含むブロックを少なくとも
1つ有し、前記選択トランジスタは前記ブロック毎に同一のウェル上に形成され、選択ブ
ロックのウェルには、前記第1負電圧又は第2負電圧が供給され、非選択ブロックのウェ
ルには第4電圧、第1負電圧、第2負電圧のうちの1つが供給されることを特徴とする請
求項1記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリセルは複数の負の閾値電圧のうちの1つが設定されることを特徴とする請求
項1記載の半導体記憶装置。 - 書き込み対象のメモリセルより少なくともソース線側に位置するメモリセルのゲート電
極に前記第2負電圧を供給することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 前記制御回路は、負電圧発生回路を具備することを特徴とする請求項1記載の半導体記
憶装置。 - 前記半導体基板は第1導電型であり、
前記ウェルは、前記第1導電型とは反対の型の第2導電型のウェル内に形成された第1
導電型のウェルであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体記
憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011272842A JP5216908B2 (ja) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011272842A JP5216908B2 (ja) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | 半導体記憶装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005205950A Division JP4928752B2 (ja) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012053980A JP2012053980A (ja) | 2012-03-15 |
JP5216908B2 true JP5216908B2 (ja) | 2013-06-19 |
Family
ID=45907117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011272842A Active JP5216908B2 (ja) | 2011-12-13 | 2011-12-13 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5216908B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014010875A (ja) | 2012-07-02 | 2014-01-20 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3419969B2 (ja) * | 1995-09-12 | 2003-06-23 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
JPH1145986A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-16 | Sony Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP3805867B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2006-08-09 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR100474201B1 (ko) * | 2002-05-17 | 2005-03-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | 낸드형 플래시 메모리의 워드 라인 디코더 |
-
2011
- 2011-12-13 JP JP2011272842A patent/JP5216908B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012053980A (ja) | 2012-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4928752B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP5065594B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP4768256B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP5142478B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP4041057B2 (ja) | 不揮発性半導体記憶装置 | |
JP4843362B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP4713873B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP5305751B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP2010225220A (ja) | 不揮発性半導体記憶装置、及びそのデータ書き込み方法 | |
JP5193815B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP4489084B2 (ja) | 不揮発性半導体記憶装置 | |
JP5216908B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP2011141944A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP2012014827A (ja) | 半導体記憶装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130208 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130304 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5216908 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160308 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |