JP2000090677A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

Info

Publication number
JP2000090677A
JP2000090677A JP25542198A JP25542198A JP2000090677A JP 2000090677 A JP2000090677 A JP 2000090677A JP 25542198 A JP25542198 A JP 25542198A JP 25542198 A JP25542198 A JP 25542198A JP 2000090677 A JP2000090677 A JP 2000090677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
transistor
voltage
data
threshold voltage
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.)
Pending
Application number
JP25542198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Nobukata
浩美 信方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP25542198A priority Critical patent/JP2000090677A/en
Publication of JP2000090677A publication Critical patent/JP2000090677A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory in which reliability can be enhanced by suppressing the effect of AGL noise significantly thereby ensuring the margin of data retaining characteristics easily. SOLUTION: A shift cell detecting circuit 6 is provided between a circuit 3 for latching a write data and a latch control circuit 4 of an NAND type flash memory. In the shift cell detecting circuit 6, a memory cell transistor where a low threshold voltage is distributed between the word line voltage during verify operation and the word line voltage during normal read operation is detected and a resultant data sequence identical to the write data sequence is stored in the latch circuit 3. Consequently, rewrite is performed only for such a memory cell transistor as a decision is made that reliability can not be ensured because of insufficient writing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、画像や音声信号
等のディジタル記録の記録媒体として用いて好適な不揮
発性半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device suitable for use as a recording medium for digital recording of images and audio signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種記録装置やハードディスク装
置に比べて電気的特性に優れたフラッシュメモリが映像
・音声機器や携帯用情報機器等における記録媒体として
普及しつつある。フラッシュメモリは、例えば1ビット
当たり1個のトランジスタからなる電気的書き換え可能
な不揮発性半導体記憶装置であり、大別してそのメモリ
セルの接続関係および構造からNOR型とNAND型と
に分けられる。
2. Description of the Related Art In recent years, flash memories, which have better electrical characteristics than various recording devices and hard disk devices, have become widespread as recording media in video / audio equipment, portable information equipment, and the like. A flash memory is an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device including, for example, one transistor per bit, and is roughly classified into a NOR type and a NAND type according to the connection relationship and structure of its memory cells.

【0003】NOR型フラッシュメモリは、各々のメモ
リセルがビット線に接続されており、サイズおよびコス
ト面で不利であるがランダムアクセスが可能とされてい
る。また、NAND型フラッシュメモリは、メモリスト
リングと称される直列接続された所定メモリセル毎に選
択トランジスタを介してビット線に接続されているた
め、ビット当たりの占有面積が小さく、ビット当たりの
コストが低いという利点を有するが、書き込み及び読み
出しに関しての制限や特性上の障害が存在する。
[0003] In the NOR type flash memory, each memory cell is connected to a bit line, and although it is disadvantageous in size and cost, random access is possible. Further, the NAND flash memory is connected to a bit line via a select transistor for each predetermined memory cell connected in series called a memory string, so that the occupied area per bit is small and the cost per bit is low. Although it has the advantage of being low, there are limitations and characteristic obstacles regarding writing and reading.

【0004】例えば、その特性上の障害の一つとして、
上述したようにNAND型フラッシュメモリは、直列接
続された所定メモリセルからなるメモリストリングによ
って構成されているため、一つのメモリストリング上の
あるメモリセルに対して書き込みを行う時、同一メモリ
ストリング上の書き込み対象以外のメモリセルの影響や
他のメモリストリングのメモリセルの影響を構造的に受
ける。書き込み対象以外のメモリセルが書き込み対象と
されるメモリセルに及ぼす影響について以下に簡単に説
明する。
[0004] For example, as one of the obstacles in its characteristics,
As described above, since the NAND flash memory is configured by a memory string including predetermined memory cells connected in series, when writing to a certain memory cell on one memory string, It is structurally affected by memory cells other than those to be written and memory cells of other memory strings. The effect of a memory cell other than a write target on a memory cell to be written will be briefly described below.

【0005】図9に一例としてのNAND型フラッシュ
メモリのメモリセルアレイの構成を示す。通常、NAN
D型フラッシュメモリにおいては、一つのメモリセルア
レイが複数のブロックにより構成され、一つのブロック
がワード線単位の複数のページにより構成される。図9
に示す例では、1ブロック=16ページの構成となって
いる。図9において符号101を付したものがメモリセ
ルアレイを示す。メモリセルアレイ101は、メモリセ
ルがマトリクス状に配されたものであり、図9に示すよ
うにそれぞれのメモリセルが共通のワード線WL0〜W
L15に接続されたメモリストリングA0〜Anを有す
る。これらのメモリストリングA0〜Anは、ソース線
102を共有する。一つのブロックは、ソース線を共有
するメモリストリングの群を複数個集合したものからな
る。
FIG. 9 shows a configuration of a memory cell array of a NAND flash memory as an example. Usually NAN
In the D-type flash memory, one memory cell array is composed of a plurality of blocks, and one block is composed of a plurality of pages in word line units. FIG.
In the example shown in (1), one block = 16 pages. In FIG. 9, reference numeral 101 denotes a memory cell array. The memory cell array 101 has memory cells arranged in a matrix, and as shown in FIG. 9, each memory cell has a common word line WL0-W.
It has memory strings A0 to An connected to L15. These memory strings A0 to An share the source line 102. One block is composed of a plurality of groups of memory strings sharing a source line.

【0006】一つのメモリストリングは、例えば、フロ
ーティングゲートを有し、それぞれが例えば1ビットの
メモリセルとして機能するMOSトランジスタが直列に
複数個接続されたものである。メモリストリングA0
は、メモリセルトランジスタM0-0 〜M15-0により構成
されている。メモリセルトランジスタM15-0のドレイン
が選択トランジスタDS0のソースに接続され、選択ト
ランジスタDS0のドレインがビット線BL0に接続さ
れる。また、メモリセルトランジスタM0-0 のソースが
選択トランジスタSS0のドレインに接続され、選択ト
ランジスタSS0のソースがソース線102に接続され
る。さらに、メモリセルトランジスタM0-0 〜M15-0
それぞれのゲートがワード線WL0〜WL15に一対一
にそれぞれ接続される。このようにメモリストリングA
0と各線とが接続され、他のメモリストリングA1〜A
nに関しても同様の接続関係とされている。
One memory string has, for example, a floating gate, and a plurality of MOS transistors, each functioning as, for example, a 1-bit memory cell, are connected in series. Memory string A0
Are composed of memory cell transistors M 0-0 to M 15-0 . The drain of the memory cell transistor M15-0 is connected to the source of the selection transistor DS0, and the drain of the selection transistor DS0 is connected to the bit line BL0. Further, the source of the memory cell transistor M 0-0 is connected to the drain of the selection transistor SS0, and the source of the selection transistor SS0 is connected to the source line 102. Further, the gates of the memory cell transistors M 0-0 to M 15-0 are connected to the word lines WL0 to WL15, respectively. Thus, the memory string A
0 is connected to each line, and the other memory strings A1 to A
The same connection relationship is applied to n.

【0007】従って、メモリストリングA0〜Anの一
端は、選択トランジスタDS0〜DSnを介してビット
線BL0〜BLnに接続され、また、メモリストリング
A0〜Anの他端は、選択トランジスタSS0〜SSn
を介してソース線102に接続される。そして、選択ト
ランジスタDS0〜DSnのゲートが共通のドレイン側
選択ゲート線DSGに接続され、選択トランジスタSS
0〜SSnのゲートが共通のソース側選択ゲート線SS
Gに接続されている。
Therefore, one ends of the memory strings A0 to An are connected to the bit lines BL0 to BLn via the selection transistors DS0 to DSn, and the other ends of the memory strings A0 to An are connected to the selection transistors SS0 to SSn.
Is connected to the source line 102 via the. The gates of the selection transistors DS0 to DSn are connected to a common drain-side selection gate line DSG, and the selection transistors SS
0-SSn are common source side select gate lines SS
Connected to G.

【0008】メモリストリングA0〜Anの他端が選択
トランジスタSS0〜SSnを介して接続されるソース
線102は、実際には、選択トランジスタSS0〜SS
nで共有するソース拡散層により構成されており、ある
程度の抵抗を有している。ソース線102には、抵抗と
しては極めて小さい値を示す金属バイパス線(Al配線
パターン)103がコンタクトとしている。ソース線1
02は、金属バイパス線103によって必要に応じて所
定の電位、例えば接地レベルにバイアスされる。
The source line 102 to which the other ends of the memory strings A0 to An are connected via the selection transistors SS0 to SSn is actually connected to the selection transistors SS0 to SSn.
It is composed of a source diffusion layer shared by n and has a certain degree of resistance. The source line 102 is in contact with a metal bypass line (Al wiring pattern) 103 having an extremely small resistance. Source line 1
02 is biased to a predetermined potential, for example, a ground level as needed by the metal bypass line 103.

【0009】このように構成されるメモリセルアレイ1
01に対して、例えば、ワード線WL0〜WL14に接
続されると共に、ビット線BLnに接続された図9にお
いて104で示されるメモリセルトランジスタM0-n
14-nには、全てデータ「0」が書き込まれて正のしき
い値の書き込み状態とされいるものとし、また、ワード
線WL0〜WL14に接続されると共に、ビット線BL
0〜BL(n−1)に接続された図9において符号10
5で示されるメモリセルトランジスタM0-0 〜M
14-(n-1)には、全てデータ「1」が書き込まれて負のし
きい値の消去状態とされているものとする。
The memory cell array 1 thus configured
For example, the memory cell transistors M 0-n to 104 shown in FIG. 9 connected to the word lines WL0 to WL14 and connected to the bit line BLn are connected to the bit lines BLn.
It is assumed that all data "0" is written to M14 -n to be in a write state with a positive threshold value, and is connected to word lines WL0 to WL14 and bit line BL
9 connected to BL (n-1).
5, the memory cell transistors M 0-0 to M
It is assumed that all data “1” has been written to 14- (n−1) and the data has been erased with a negative threshold value.

【0010】この状態で以てワード線WL15に接続さ
れている全てのメモリセルトランジスタ、すなわちメモ
リセルトランジスタM15-0〜M15-nに対してデータ
「0」を書き込む場合を想定し、書き込み対象とされる
メモリセルに対して対象以外のメモリセルがどのように
影響を与えるかについて具体的に説明する。なお、書き
込みに関しては、ある程度書き込んでベリファイ動作を
行い、セル電流が所定値以下の場合に書き込みが完了し
たと判定し、判定されたメモリセルトランジスタを順次
書き込み禁止状態としていくものとする。また、メモリ
セルトランジスタM15-0〜M15-nのそれぞれは、条件が
同じなら、具体的には、メモリセルトランジスタM15-k
(k=0〜n)に連なるメモリセルトランジスタM0-k
〜M14-kのデータパターンが同一でソース線抵抗が無視
できる場合は、略々同じ書き込み速度を有するものとす
る。
In this state, it is assumed that data "0" is written to all the memory cell transistors connected to the word line WL15, that is, the memory cell transistors M15-0 to M15 -n . How the non-target memory cells affect the target memory cell will be specifically described. As for writing, it is assumed that writing is performed to some extent and a verify operation is performed, and when the cell current is equal to or less than a predetermined value, it is determined that writing is completed, and the determined memory cell transistors are sequentially put in a write-inhibited state. Also, each of the memory cell transistors M 15-0 ~M 15-n, if conditions are the same, specifically, the memory cell transistors M 15-k
(K = 0 to n), the memory cell transistors M 0-k
When the data patterns of .about.M14 -k are the same and the source line resistance is negligible, the write speeds are assumed to be substantially the same.

【0011】まず、1回目の書き込み後のベリファイ動
作における読み出しで書き込みレベルに達したメモリセ
ルトランジスタがない場合には、全てのメモリセルトラ
ンジスタに判定電流以上のセル電流が流れる。この状態
においては、拡散層からなるソース線102では、セル
電流によって無視できないレベルの電圧が発生し、金属
バイパス線103から離れるに従ってその電圧が高くな
る。つまり、図9に示す場合においては、ソース線10
2の電圧は、メモリストリングA0との接続点から図中
右側に移動する程高くなり、メモリストリングAnとの
接続点が最も高くなる。
First, when there is no memory cell transistor that has reached the write level in the read operation in the verify operation after the first write, a cell current equal to or greater than the determination current flows through all the memory cell transistors. In this state, a voltage that cannot be ignored is generated in the source line 102 made of the diffusion layer due to the cell current, and the voltage increases as the distance from the metal bypass line 103 increases. That is, in the case shown in FIG.
The voltage of No. 2 becomes higher as it moves rightward in the drawing from the connection point with the memory string A0, and becomes the highest at the connection point with the memory string An.

【0012】また、図9において104で示されるメモ
リセルトランジスタM0-n 〜M14-nには、全てデータ
「0」が書き込まれているため、メモリセルトランジス
タM0-n 〜M14-nのそれぞれのトランジスタのドレイン
−ソース間電圧VDSは、消去状態のメモリセルトランジ
スタM0-0 〜M14-(n-1)のそれぞれのトランジスタのド
レイン−ソース間電圧VDSより高い。
Further, since the memory cell transistors M 0-n ~M 14-n is represented by 104 in FIG. 9, and all the data "0" is written, the memory cell transistors M 0-n ~M 14- the drain of each transistor of the n - source voltage VDS is the drain of each transistor of the memory cell transistors M 0-0 ~M erased state 14- (n-1) - higher than the source voltage VDS.

【0013】これら二つの要因により図9において符号
106で示されるメモリセルトランジスタM15-nのソー
ス電圧は、図9において符号107で示されるメモリセ
ルトランジスタM15-0〜M15-(n-1)のそれぞれのトラン
ジスタのソース電圧に比べて高くなっている。このた
め、書き込み時の電子の注入量が同じでもバックバイア
ス効果によりメモリセルトランジスタM15-nのセル電流
は、メモリセルトランジスタM15-0〜M15-(n-1)のそれ
ぞれのトランジスタのセル電流より小さくなり、メモリ
セルトランジスタM15-nは、結果的に書き込み十分と判
断されて書き込み禁止状態とされるのが他のメモリセル
トランジスタ、すなわちメモリセルトランジスタM15-0
〜M15-(n-1)に比べて速くなる。そして、書き込み不十
分と判定される他のメモリセルトランジスタに対して書
き込みとベリファイ動作とが繰り返してなされ、全ての
メモリセルトランジスタが書き込み十分と判定された段
階で書き込み動作が終了する。
Due to these two factors, the source voltage of the memory cell transistor M 15 -n indicated by reference numeral 106 in FIG. 9 is changed to the memory cell transistors M 15-0 to M 15-(n− It is higher than the source voltage of each transistor in 1) . For this reason, even if the injection amount of electrons at the time of writing is the same, the cell current of the memory cell transistor M 15-n is reduced by the back bias effect, and the cell current of each of the memory cell transistors M 15-0 to M 15- (n-1) is reduced. As a result, the memory cell transistor M 15 -n is determined to be sufficiently written and is set in the write-inhibited state by another memory cell transistor, that is, the memory cell transistor M 15-0.
~ M 15- (n-1) . Then, the writing and verifying operations are repeatedly performed on the other memory cell transistors determined to be insufficiently written, and the writing operation ends when all the memory cell transistors are determined to be sufficiently written.

【0014】しかしながら、図9において符号106で
示されるメモリセルトランジスタM15-nに注目すると、
書き込み十分と判定された時には、図9において符号1
07で示されるメモリセルトランジスタM15-0〜M
15-(n-1)に関しては、未だ書き込み不十分でセル電流が
流れ、そのセル電流により拡散層からなるソース線10
2の電圧が持ち上がっている状態で、メモリセルトラン
ジスタM15-nのセル電流が判定電流以下と判定されてい
た。しかし、図9において符号107で示されるメモリ
セルトランジスタM15-0〜M15-(n-1)に関しては、その
後、書き込みとベリファイ動作とが繰り返してなされて
書き込み十分となり、セル電流が流れなくなるため、メ
モリストリングAnとソース線102との接続点の電圧
が持ち上がらず、メモリセルトランジスタM15-nのしき
い値電圧Vthは、書き込み十分と判定されていた時のV
thに比べてより低くなる。
However, focusing on the memory cell transistor M 15 -n indicated by reference numeral 106 in FIG.
When it is determined that writing is sufficient, reference numeral 1 in FIG.
07 memory cell transistors M 15-0 to M
Regarding 15- (n-1) , the cell current still flows due to insufficient writing, and the source current of the diffusion layer 10
In the state where the voltage of No. 2 was raised, it was determined that the cell current of the memory cell transistor M15 -n was equal to or less than the determination current. However, with respect to the memory cell transistors M15-0 to M15- (n-1) indicated by the reference numeral 107 in FIG. 9, the writing and the verifying operation are repeatedly performed, and the writing becomes sufficient, and the cell current stops flowing. Therefore, the voltage at the connection point between the memory string An and the source line 102 does not rise, and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor M15 -n is Vth when it is determined that writing is sufficient.
lower than th.

【0015】このようなソース線102の抵抗分による
Vthの変動は、AGL(Array Ground Line)ノイズと呼
ばれている。なお、上述した説明における書き込みデー
タの組み合わせは、AGLノイズが最大となる最悪の組
み合わせの場合であるが、その他の組み合わせにおいて
も程度の差はあれ少なからずAGLノイズの影響を受け
る。このAGLノイズの影響を低減させる方法として
は、不揮発性半導体記憶装置の全体としてのサイズを大
きくして金属バイパス線の本数を増やしたり、構造的な
工夫を施し、極力ソース線102の距離を短くして無視
できる程度の電圧変化レベルに抑制しない限りAGLノ
イズの影響を回避することができない。
Such a change in Vth due to the resistance of the source line 102 is called AGL (Array Ground Line) noise. The combination of the write data in the above description is the worst combination in which the AGL noise is maximum, but the other combinations are affected by the AGL noise to a certain extent. As a method of reducing the influence of the AGL noise, the size of the nonvolatile semiconductor memory device is increased as a whole to increase the number of metal bypass lines, or structural measures are taken to shorten the distance between the source lines 102 as much as possible. Unless the voltage change level is suppressed to a negligible level, the influence of the AGL noise cannot be avoided.

【0016】一方、従来の2値型の不揮発性半導体記憶
装置におけるメモリセルトランジスタのしきい値電圧V
thの分布を図10に示す。図10において縦軸は、しき
い値電圧Vthを示し、また、横軸は、メモリセルトラン
ジスタの分布頻度を示す。図10において符号110で
示されるのがデータ「0」が書き込まれて正のしきい値
の書き込み状態とされいるメモリセルトランジスタの分
布であり、また、図10において符号111で示される
のがデータ「1」が書き込まれて負のしきい値の消去状
態とされているメモリセルトランジスタの分布である。
なお、図10においては、ベリファイ動作における読み
出し時の選択ワード線電圧がVVFで示され、通常読み出
し時の選択ワード線電圧がVRDで示される。
On the other hand, the threshold voltage V of a memory cell transistor in a conventional binary nonvolatile semiconductor memory device
FIG. 10 shows the distribution of th. In FIG. 10, the vertical axis represents the threshold voltage Vth, and the horizontal axis represents the distribution frequency of the memory cell transistors. In FIG. 10, reference numeral 110 indicates the distribution of the memory cell transistors in which data “0” is written to be in a positive threshold write state, and reference numeral 111 in FIG. This is the distribution of the memory cell transistors in which “1” is written and in the erased state of the negative threshold value.
In FIG. 10, the selected word line voltage at the time of reading in the verify operation is indicated by VVF, and the selected word line voltage at the time of normal reading is indicated by VRD.

【0017】図10に示すように、従来の不揮発性半導
体記憶装置においては、ベリファイ動作における読み出
し時の選択ワード線電圧VVFと通常読み出し時の選択ワ
ード線電圧VRDとは、ある程度の幅を持たせてマージン
を有するように設定されている。これは、データ保持特
性の不良等によりしきい値電圧Vthが低下するメモリセ
ルトランジスタに対応するためであり、しきい値電圧V
thが低下した場合においても正しく読み出すことができ
るように配慮されている。
As shown in FIG. 10, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, the selected word line voltage VVF at the time of reading in the verify operation and the selected word line voltage VRD at the time of normal reading have a certain width. It is set to have a margin. This is to cope with a memory cell transistor in which the threshold voltage Vth decreases due to defective data retention characteristics or the like.
Care is taken so that reading can be performed correctly even when th decreases.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たAGLノイズによって書き込み直後のベリファイ動作
における読み出し時の選択ワード線電圧VVFより下に分
布しているメモリセルトランジスタは、データ保持特性
の不良等によるしきい値電圧Vthの低下を許容する値が
小さくなる。つまり、図10において符号112で示さ
れるのがAGLノイズによりしきい値電圧Vthがシフト
したメモリセルトランジスタの分布であるとすると、図
中符号113で示すAGLノイズの影響による下限値と
通常読み出し時の選択ワード線電圧VRDとの差が小さく
なり、このメモリセルトランジスタが装置全体としての
信頼性を低下させる問題点があった。
However, the memory cell transistors distributed below the selected word line voltage VVF at the time of reading in the verify operation immediately after writing due to the above-described AGL noise may be caused by poor data retention characteristics or the like. The value that allows the threshold voltage Vth to decrease decreases. That is, assuming that the reference numeral 112 in FIG. 10 indicates the distribution of the memory cell transistors in which the threshold voltage Vth is shifted by the AGL noise, the lower limit value due to the influence of the AGL noise indicated by the reference numeral 113 in FIG. And the difference between the selected word line voltage VRD and the memory cell transistor decreases the reliability of the entire device.

【0019】また、最近では、半導体記憶装置の大容量
化の要望に伴い、1個のメモリセルトランジスタに少な
くとも3値以上のデータを記録する多値型の不揮発性半
導体記憶装置が提案されており、多値型の不揮発性半導
体記憶装置の場合においては、各データに割り当てられ
るマージンがさらに小さくされているため、条件が厳し
くなって信頼性を保証するのが困難になる。特に、前述
したメモリセルトランジスタM15-n(図9中符号106
で示す)のゲートの書き込み速度が速いものである場合
には、同一ワード線上のメモリセルトランジスタM15-0
〜M15-(n-1)に対して書き込みが殆ど完了しない状態で
セル電流が最も多くなり、ソース線102におけるメモ
リストリングAnとの接続点が最も高く持ち上がってい
る状況で書き込み十分と判定されてしまう。このような
メモリセルトランジスタは、全てのメモリセルトランジ
スタが書き込み十分と判定された段階では、通常読み出
し時の判定レベルより下に分布し、誤読み出しされる可
能性がある。
Recently, with the demand for increasing the capacity of a semiconductor memory device, a multi-valued nonvolatile semiconductor memory device that records at least three or more values of data in one memory cell transistor has been proposed. In the case of a multi-level nonvolatile semiconductor memory device, since the margin allocated to each data is further reduced, the conditions become severe and it becomes difficult to guarantee the reliability. In particular, the aforementioned memory cell transistor M 15-n (reference numeral 106 in FIG. 9)
), The write speed of the gate of the memory cell transistor M 15-0 on the same word line is high.
It is determined that the writing is sufficient in a state where the cell current becomes the largest when writing to M15- (n-1) is hardly completed, and the connection point between the source line 102 and the memory string An is the highest. Would. When all the memory cell transistors are determined to be sufficiently written, such memory cell transistors are distributed below the determination level at the time of normal reading, and may be erroneously read.

【0020】従って、この発明の目的は、AGLノイズ
の影響を大幅に低減し、データ保持特性のマージンを容
易に確保できるようにして信頼性の向上を図ることがで
きる不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device which can greatly reduce the influence of AGL noise and can easily secure a margin of data retention characteristics to improve reliability. Is to do.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ワード線およびビット線への印加電圧
に応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が変化し、その
変化に応じてしきい値電圧が変化し、しきい値電圧に応
じた値のデータを記憶するメモリセルを有し、メモリセ
ルに所定のデータをページ単位で書き込み、かつ、メモ
リセルに対して十分な書き込みがなされたか否かを確認
するベリファイ動作時に、ワード線に印加する電圧を第
1の読み出し電圧に設定してメモリセルに記憶されたデ
ータを読み出すと共に、メモリセルの通常読み出し時
に、ワード線に印加する電圧を第1の読み出し電圧より
低い第2の読み出し電圧に設定してメモリセルに記憶さ
れたデータを読み出す不揮発性半導体記憶装置におい
て、メモリセルに記憶すべきデータを保持するデータ保
持手段と、メモリセルに記憶されたデータをビット線の
電圧状態に基づいて判定し、その判定結果をデータ保持
手段に格納するように制御する制御手段と、メモリセル
へのデータの書き込み終了後に、第1の読み出し電圧と
第2の読み出し電圧との間に分布するしきい値電圧を有
するメモリセルを検出する検出手段と、検出手段にて第
1の読み出し電圧と第2の読み出し電圧との間に分布す
るしきい値電圧を有するとされたメモリセルに対して、
そのしきい値電圧が第1の読み出し電圧以上となるよう
にデータの再書き込みを行う書き込み手段とを有するこ
とを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the amount of charge accumulated in a charge accumulating portion changes according to a voltage applied to a word line and a bit line. The threshold voltage changes, and has a memory cell for storing data of a value corresponding to the threshold voltage. Prescribed data is written to the memory cell in page units, and sufficient writing is performed to the memory cell. During a verify operation for confirming whether or not data has been written, the voltage applied to the word line is set to the first read voltage to read data stored in the memory cell, and the voltage is applied to the word line during normal reading of the memory cell. In a nonvolatile semiconductor memory device for reading data stored in a memory cell by setting the voltage to be read to a second read voltage lower than the first read voltage, the data is stored in the memory cell. Data holding means for holding data to be stored, control means for determining data stored in the memory cell based on the voltage state of the bit line, and controlling the determination result to be stored in the data holding means; Detecting the memory cell having a threshold voltage distributed between the first read voltage and the second read voltage after the completion of the data writing, and detecting the first read voltage and the second read voltage by the detecting means. 2 with respect to a memory cell having a threshold voltage distributed between
Writing means for rewriting data so that the threshold voltage becomes equal to or higher than the first read voltage.

【0022】この発明では、書き込みデータを保持する
ラッチ回路とラッチ制御回路との間にシフトセル検出回
路が設けられる。シフトセル検出回路において、ベリフ
ァイ動作におけるワード線電圧と通常読み出し時のワー
ド線電圧との間に分布するメモリセルトランジスタの検
出がなされ、検出結果として書き込みデータと同一のデ
ータ列が形成され、このシフトセル検出回路の検出結果
がラッチ回路に格納され、書き込み不十分と判定される
メモリセルトランジスタに対してのみ再書き込みがなさ
れ、AGLノイズの影響が低減される。
According to the present invention, the shift cell detection circuit is provided between the latch circuit holding the write data and the latch control circuit. In the shift cell detection circuit, memory cell transistors distributed between the word line voltage in the verify operation and the word line voltage in normal reading are detected, and the same data string as the write data is formed as a detection result. The detection result of the circuit is stored in the latch circuit, and rewriting is performed only on the memory cell transistor determined to be insufficiently written, thereby reducing the influence of AGL noise.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】まず、この発明の一実施形態を説
明する前にこの発明の理解を容易とするため、従来の不
揮発性半導体記憶装置について図1、図2、図3および
図4を参照して説明する。図1は、1個のメモリセルト
ランジスタに対して2ビットからなり4値をとるデータ
を記録することが可能とされた4値型のNAND型フラ
ッシュメモリの主要部分の構成の一例を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing an embodiment of the present invention, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. It will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example of a configuration of a main part of a quaternary NAND flash memory capable of recording 4-bit data composed of 2 bits for one memory cell transistor.

【0024】図1に示すように、このNAND型フラッ
シュメモリは、メモリセルアレイ1、データ書き込み制
御回路2、ラッチ回路3、ラッチ制御回路4およびベリ
ファイ判定回路5等により構成されている。このNAN
D型フラッシュメモリにおいては、一つのメモリセルア
レイが複数のブロックにより構成され、一つのブロック
がワード線単位の複数のページにより構成される。図1
に示す例では、1ブロック=16ページの構成となって
いる。メモリセルアレイ1は、メモリセルがマトリクス
状に配されたものであり、図1に示すようにそれぞれの
メモリセルが共通のワード線WL0〜WL15に接続さ
れた複数のメモリストリングA0〜Anを有する。図1
において、メモリストリングA2以降が省略されてい
る。これらのメモリストリングA0〜Anはソース線を
共有する。一つのブロックは、ソース線を共有するメモ
リストリングの群を複数個集合したものからなり、例え
ば全部でm個(m>n)のメモリストリングを有する。
As shown in FIG. 1, this NAND flash memory comprises a memory cell array 1, a data write control circuit 2, a latch circuit 3, a latch control circuit 4, a verify judgment circuit 5, and the like. This NAN
In the D-type flash memory, one memory cell array is composed of a plurality of blocks, and one block is composed of a plurality of pages in word line units. FIG.
In the example shown in (1), one block = 16 pages. The memory cell array 1 includes memory cells arranged in a matrix, and has a plurality of memory strings A0 to An each connected to a common word line WL0 to WL15 as shown in FIG. FIG.
, The memory string A2 and thereafter are omitted. These memory strings A0 to An share a source line. One block is made up of a plurality of groups of memory strings sharing a source line, and has, for example, m (m> n) memory strings in total.

【0025】一つのメモリストリングは、例えば、フロ
ーティングゲートを有し、それぞれが2ビットのメモリ
セルとして機能するMOSトランジスタが直列に複数個
接続されたものである。メモリストリングA0は、メモ
リセルトランジスタM0-0 〜M15-0により構成されてい
る。メモリセルトランジスタM15-0のドレインが選択ト
ランジスタDS0のソースに接続され、選択トランジス
タDS0のドレインがビット線BL0に接続される。ま
た、メモリセルトランジスタM0-0 のソースが選択トラ
ンジスタSS0のドレインに接続され、選択トランジス
タSS0のソースがソース線SLに接続される。さら
に、メモリセルトランジスタM0-0 〜M15-0のそれぞれ
のゲートがワード線WL0〜WL15に一対一にそれぞ
れ接続される。
One memory string has, for example, a floating gate and a plurality of MOS transistors, each of which functions as a 2-bit memory cell, connected in series. Memory string A0 is composed of the memory cell transistors M 0-0 ~M 15-0. The drain of the memory cell transistor M15-0 is connected to the source of the selection transistor DS0, and the drain of the selection transistor DS0 is connected to the bit line BL0. In addition, the source of the memory cell transistor M 0-0 is connected to the drain of the selection transistor SS0, and the source of the selection transistor SS0 is connected to the source line SL. Further, the gates of the memory cell transistors M 0-0 to M 15-0 are connected to the word lines WL0 to WL15, respectively.

【0026】メモリストリングA1は、メモリセルトラ
ンジスタM0-1 〜M15-1により構成されている。メモリ
セルトランジスタM15-1のドレインが選択トランジスタ
DS1のソースに接続され、選択トランジスタDS1の
ドレインがビット線BL1に接続される。また、メモリ
セルトランジスタM0-1 のソースが選択トランジスタS
S1のドレインに接続され、選択トランジスタSS1の
ソースがソース線SLに接続される。さらに、メモリセ
ルトランジスタM0-1 〜M15-1のそれぞれのゲートがワ
ード線WL0〜WL15に一対一にそれぞれ接続され
る。このようにメモリストリングA0,A1と各線とが
接続され、他のメモリストリングに関しても同様の接続
関係とされている。
The memory string A1 is composed of memory cell transistors M 0-1 to M 15-1 . The drain of the memory cell transistor M15-1 is connected to the source of the selection transistor DS1, and the drain of the selection transistor DS1 is connected to the bit line BL1. Further, the source of the memory cell transistor M 0-1 is the selection transistor S
The drain of S1 is connected, and the source of the selection transistor SS1 is connected to the source line SL. Further, the respective gates of the memory cell transistors M 0-1 to M 15-1 are connected to the word lines WL0 to WL15, respectively. Thus, the memory strings A0 and A1 are connected to the respective lines, and the other memory strings have the same connection relationship.

【0027】従って、メモリストリングA0〜Anの一
端は、選択トランジスタDS0〜DSnを介してビット
線BL0〜BLnに接続され、また、メモリストリング
A0〜Anの他端は、選択トランジスタSS0〜SSn
を介して共通のソース線SLに接続されている。そし
て、選択トランジスタDS0〜DSnのゲートが共通の
ドレイン側選択ゲート線DSGに接続され、選択用のト
ランジスタSS0〜SSnのゲートが共通のソース側選
択ゲート線SSGに接続されている。
Therefore, one ends of the memory strings A0 to An are connected to the bit lines BL0 to BLn via the selection transistors DS0 to DSn, and the other ends of the memory strings A0 to An are connected to the selection transistors SS0 to SSn.
Are connected to a common source line SL. The gates of the select transistors DS0 to DSn are connected to a common drain side select gate line DSG, and the gates of the select transistors SS0 to SSn are connected to a common source side select gate line SSG.

【0028】なお、メモリストリングA0〜Anの他端
が選択トランジスタSS0〜SSnを介して接続される
共通のソース線SLは、選択トランジスタSS0〜SS
nで共有するソース拡散層からなり、このソース線SL
には、抵抗としては極めて小さい値を示すAl配線パタ
ーンからなる金属バイパス線(図示せず)がコンタクト
している。ソース線SLは、金属バイパス線によって必
要に応じて所定の電位、例えば接地レベルにバイアスさ
れる。
Note that the common source line SL to which the other ends of the memory strings A0 to An are connected through the selection transistors SS0 to SSn is connected to the selection transistors SS0 to SSn.
n and a source diffusion layer shared by
Is in contact with a metal bypass line (not shown) made of an Al wiring pattern exhibiting an extremely small resistance value. The source line SL is biased to a predetermined potential, for example, a ground level as needed by a metal bypass line.

【0029】ビット線BL0およびBL1に対応して設
けられている書き込み制御回路2は、高耐圧のnチャネ
ルMOSトランジスタからなるトランジスタH1〜H4
と、pチャネルMOSトランジスタからなるトランジス
タP1と、nチャネルMOSトランジスタからなるトラ
ンジスタN1〜N8とにより構成されている。なお、ビ
ット線BL2以降に対応する書き込み制御回路も同様の
構成とされおり、これらの部分に関する説明は、説明を
簡単とするため省略する。また、他の回路部分に関して
も、ビット線BL0およびBL1に対応する部分にのみ
注目し、その部分に関してのみ説明する。
The write control circuit 2 provided corresponding to the bit lines BL0 and BL1 includes transistors H1 to H4 composed of high-breakdown-voltage n-channel MOS transistors.
, A transistor P1 formed of a p-channel MOS transistor, and transistors N1 to N8 formed of n-channel MOS transistors. Note that the write control circuits corresponding to the bit lines BL2 and thereafter have the same configuration, and a description of these portions will be omitted for simplicity. Also, regarding other circuit portions, only portions corresponding to the bit lines BL0 and BL1 are noted, and only the portions will be described.

【0030】図1において符号16,17,18で示さ
れるのがVcc電源端子であり、例えば、(Vcc=3.3
V)が供給される。Vcc電源端子16にトランジスタP
1のソースが接続され、トランジスタP1のドレインが
ソースが接地されたトランジスタN2のドレインに接続
されている。トランジスタN2のゲートにリセット信号
RST1が供給され、トランジスタP1のゲートに信号
Vref が供給される。
In FIG. 1, reference numerals 16, 17, and 18 denote Vcc power supply terminals, for example, (Vcc = 3.3
V). Transistor P is connected to Vcc power supply terminal 16.
1 is connected, and the drain of the transistor P1 is connected to the drain of the transistor N2 whose source is grounded. The reset signal RST1 is supplied to the gate of the transistor N2, and the signal Vref is supplied to the gate of the transistor P1.

【0031】トランジスタP1のドレインおよびトラン
ジスタN2のドレインの接続点であるノードSAとビッ
ト線BL0との間にトランジスタH3が挿入され、ノー
ドSAとビット線BL1との間に、トランジスタH4が
挿入されている。また、Vcc電源端子17とビット線B
L0との間にトランジスタH1が挿入され、Vcc電源端
子18とビット線BL1との間にトランジスタH2が挿
入されている。
The transistor H3 is inserted between the node SA, which is the connection point of the drain of the transistor P1 and the drain of the transistor N2, and the bit line BL0, and the transistor H4 is inserted between the node SA and the bit line BL1. I have. Also, the Vcc power supply terminal 17 and the bit line B
The transistor H1 is inserted between the bit line L0 and the transistor H1, and the transistor H2 is inserted between the Vcc power supply terminal 18 and the bit line BL1.

【0032】トランジスタH3のゲートに信号AnBが
供給され、トランジスタH4のゲートに信号AnNが供
給される。また、トランジスタH1のゲートに信号IN
HBが供給され、トランジスタH2のゲートに信号IN
HNが供給される。
The signal AnB is supplied to the gate of the transistor H3, and the signal AnN is supplied to the gate of the transistor H4. Further, the signal IN is applied to the gate of the transistor H1.
HB is supplied, and the signal IN is supplied to the gate of the transistor H2.
HN is supplied.

【0033】ノードSAにトランジスタN1のドレイン
が接続され、トランジスタN1のソースと接地間に直列
接続されたトランジスタN3,N4が挿入されている。
また、トランジスタN1のソースとビット線電圧VB1
の供給ライン間に直列接続されたトランジスタN5,N
6が挿入され、さらに、トランジスタN1のソースとビ
ット線電圧VB2の供給ライン間に直列接続されたトラ
ンジスタN7,N8が挿入されている。トランジスタN
1のゲートに信号PGMが供給される。なお、ビット線
電圧VB1,VB2の大小関係は、(VB2>VB1>
0)とされ、所定の電圧値とされている。
The drain of transistor N1 is connected to node SA, and transistors N3 and N4 connected in series between the source of transistor N1 and ground are inserted.
The source of the transistor N1 and the bit line voltage VB1
N5, N5 connected in series between the supply lines
6 are further inserted, and transistors N7 and N8 connected in series between the source of the transistor N1 and the supply line of the bit line voltage VB2 are inserted. Transistor N
The signal PGM is supplied to one gate. Note that the magnitude relationship between the bit line voltages VB1 and VB2 is (VB2>VB1>
0) and a predetermined voltage value.

【0034】ラッチ回路3は、インバータ回路11〜1
4により構成されており、インバータ回路11の出力端
子とインバータ回路12の入力端子とが接続され、この
共通接続点がQ2端子とされている。また、インバータ
回路11の入力端子とインバータ回路12の出力端子と
が接続され、この共通接続点が/Q2(/は反転を示
す)端子とされている。一方、インバータ回路13の出
力端子とインバータ回路14の入力端子とが接続され、
この共通接続点がQ1端子とされている。また、インバ
ータ回路13の入力端子とインバータ回路14の出力端
子とが接続され、この共通接続点が/Q1(/は反転を
示す)端子とされている。
The latch circuit 3 includes inverter circuits 11 to 1
4, the output terminal of the inverter circuit 11 is connected to the input terminal of the inverter circuit 12, and the common connection point is the Q2 terminal. The input terminal of the inverter circuit 11 is connected to the output terminal of the inverter circuit 12, and the common connection point is the / Q2 (/ indicates inversion) terminal. On the other hand, the output terminal of the inverter circuit 13 and the input terminal of the inverter circuit 14 are connected,
This common connection point is the Q1 terminal. The input terminal of the inverter circuit 13 is connected to the output terminal of the inverter circuit 14, and the common connection point is the / Q1 (/ indicates inversion) terminal.

【0035】トランジスタN4のゲートとトランジスタ
N6のゲートとが接続され、この共通接続点とラッチ回
路3の/Q2端子とが接続され、トランジスタN3のゲ
ートとトランジスタN7のゲートとが接続され、この共
通接続点とラッチ回路3の/Q1端子とが接続されてい
る。また、トランジスタN5のゲートがラッチ回路3の
Q1端子に接続され、トランジスタN8のゲートがラッ
チ回路3のQ2端子に接続されている。なお、ラッチ回
路3のQ1端子,/Q1端子,Q2端子,/Q2端子の
それぞれは、データバスに必要に応じて接続される。
The gate of the transistor N4 is connected to the gate of the transistor N6, the common connection point is connected to the / Q2 terminal of the latch circuit 3, and the gate of the transistor N3 is connected to the gate of the transistor N7. The connection point and the / Q1 terminal of the latch circuit 3 are connected. Further, the gate of the transistor N5 is connected to the Q1 terminal of the latch circuit 3, and the gate of the transistor N8 is connected to the Q2 terminal of the latch circuit 3. Each of the Q1, / Q1, Q2, and / Q2 terminals of the latch circuit 3 is connected to a data bus as needed.

【0036】ラッチ制御回路4は、nチャネルMOSト
ランジスタからなるトランジスタN9〜N19により構
成されている。ラッチ回路3の/Q2端子と接地間に直
列接続されたトランジスタN9,N13,N14が挿入
され、トランジスタN13に並列にトランジスタN15
が接続されている。また、ラッチ回路3のQ2端子と接
地間にトランジスタN11が挿入されている。一方、ラ
ッチ回路3の/Q1端子と接地間に直列接続されたトラ
ンジスタN10,N18,N19が挿入され、トランジ
スタN10のソースとトランジスタN18のドレインと
の接続点と接地間に直列接続されたトランジスタN1
6,N17が挿入されている。
The latch control circuit 4 is composed of transistors N9 to N19 formed of n-channel MOS transistors. Transistors N9, N13, N14 connected in series between the / Q2 terminal of the latch circuit 3 and the ground are inserted, and a transistor N15 is connected in parallel with the transistor N13.
Is connected. Further, a transistor N11 is inserted between the Q2 terminal of the latch circuit 3 and the ground. On the other hand, transistors N10, N18, N19 connected in series between the / Q1 terminal of the latch circuit 3 and the ground are inserted, and the transistor N1 connected in series between the connection point between the source of the transistor N10 and the drain of the transistor N18 and the ground.
6, N17 are inserted.

【0037】トランジスタN9のゲートとトランジスタ
N10のゲートとが接続され、この共通接続点がトラン
ジスタP1のドレインおよびトランジスタN2のドレイ
ンの接続点であるノードSAに接続されている。また、
ラッチ回路3の/Q2端子とトランジスタN16のゲー
トとが接続され、ラッチ回路3のQ2端子とトランジス
タN18のゲートとが接続されている。さらに、トラン
ジスタN11のゲートとトランジスタN12のゲートと
が接続されている。
The gate of the transistor N9 and the gate of the transistor N10 are connected, and this common connection point is connected to a node SA which is a connection point between the drain of the transistor P1 and the drain of the transistor N2. Also,
The / Q2 terminal of the latch circuit 3 is connected to the gate of the transistor N16, and the Q2 terminal of the latch circuit 3 is connected to the gate of the transistor N18. Further, the gate of the transistor N11 and the gate of the transistor N12 are connected.

【0038】トランジスタN11のゲートとトランジス
タN12のゲートとの共通接続点にリセット信号RST
2が供給される。トランジスタN19のゲートに信号φ
LAT1が供給され、トランジスタN17のゲートに信
号φLAT2が供給され、トランジスタN14のゲート
に信号φLAT3が供給され、トランジスタN13のゲ
ートに信号φLAT4が供給される。
A reset signal RST is applied to a common connection point between the gate of the transistor N11 and the gate of the transistor N12.
2 are supplied. The signal φ is applied to the gate of the transistor N19.
LAT1 is supplied, the signal φLAT2 is supplied to the gate of the transistor N17, the signal φLAT3 is supplied to the gate of the transistor N14, and the signal φLAT4 is supplied to the gate of the transistor N13.

【0039】ベリファイ判定回路5は、例えば、インバ
ータ回路15、nチャネルMOSトランジスタからなる
トランジスタN21,N22および判定回路22により
構成されている。インバータ回路15の入力端子が接地
され、インバータ回路15の出力端子が判定回路22に
接続されている。インバータ回路15の出力端子と接地
間に並列にトランジスタN21とトランジスタN22と
が挿入されている。また、トランジスタN21のゲート
がラッチ回路3の/Q2端子に接続され、トランジスタ
N22のゲートがラッチ回路3の/Q1端子に接続され
ている。判定回路22は、書き込み動作時に全てのメモ
リセルトランジスタに対して書き込みが終了したかどう
かをインバータ回路15の出力ラインの電位で判定す
る。
The verify determination circuit 5 includes, for example, an inverter circuit 15, transistors N21 and N22 formed of n-channel MOS transistors, and a determination circuit 22. The input terminal of the inverter circuit 15 is grounded, and the output terminal of the inverter circuit 15 is connected to the determination circuit 22. A transistor N21 and a transistor N22 are inserted in parallel between the output terminal of the inverter circuit 15 and the ground. Further, the gate of the transistor N21 is connected to the / Q2 terminal of the latch circuit 3, and the gate of the transistor N22 is connected to the / Q1 terminal of the latch circuit 3. The determination circuit 22 determines whether or not the writing has been completed for all the memory cell transistors during the writing operation based on the potential of the output line of the inverter circuit 15.

【0040】具体的には、書き込みが完了するとラッチ
回路3のQ1端子およびQ2端子が電源電圧Vccレベル
となり、ラッチ回路3の/Q1端子および/Q2端子が
ローレベルとなる。この結果、トランジスタN21,N
22がオンすることがなく、インバータ回路15の出力
がハイレベルに保持される。このことで書き込みが終了
したものと判定する。
Specifically, when writing is completed, the Q1 and Q2 terminals of the latch circuit 3 go to the power supply voltage Vcc level, and the / Q1 and / Q2 terminals of the latch circuit 3 go to the low level. As a result, the transistors N21, N21
22 is not turned on, and the output of the inverter circuit 15 is held at the high level. Thus, it is determined that the writing has been completed.

【0041】一方、書き込みが十分でないメモリセルト
ランジスタが存在する場合には、ラッチ回路3のQ1端
子,Q2端子のいずれか、あるいは両者がローレベルと
なり、ラッチ回路3の/Q1端子、/Q2端子のいずれ
か、あるいは両者が電源電圧Vccレベルとなる。この結
果、トランジスタN21,N22のいずれか、あるいは
両者がオンし、インバータ回路15の出力がローレベル
に保持される。このことで書き込みが不十分なメモリセ
ルトランジスタがあると判定する。なお、判定回路22
の判定出力は、端子19を介して取り出され、他の制御
回路に供給される。
On the other hand, if there is a memory cell transistor that is not sufficiently written, one or both of the Q1 terminal and the Q2 terminal of the latch circuit 3 becomes low level, and the / Q1 terminal and / Q2 terminal of the latch circuit 3 become low. , Or both become the power supply voltage Vcc level. As a result, one or both of the transistors N21 and N22 are turned on, and the output of the inverter circuit 15 is held at a low level. Thus, it is determined that there is a memory cell transistor with insufficient writing. The judgment circuit 22
Is output via a terminal 19 and supplied to another control circuit.

【0042】上述したように構成されるNAND型フラ
ッシュメモリにおいて1個のメモリセルトランジスタに
2ビットからなり4値をとるデータが記録される。図2
に2ビットからなり4値をとるデータのしきい値電圧V
thの分布とデータ内容との関係を示す。図2に示すよう
にメモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthは、4状
態をとる。なお、図2において縦軸は、メモリセルトラ
ンジスタのしきい値電圧Vthを示す。また、横軸は、メ
モリセルトランジスタの分布頻度を示す。
In the NAND flash memory configured as described above, one memory cell transistor records two-bit quaternary data. FIG.
The threshold voltage V of data consisting of two bits and taking four values
The relationship between the distribution of th and the data content is shown. As shown in FIG. 2, the threshold voltage Vth of the memory cell transistor takes four states. In FIG. 2, the vertical axis indicates the threshold voltage Vth of the memory cell transistor. The horizontal axis indicates the distribution frequency of the memory cell transistors.

【0043】図2において符号31で示されるのがデー
タ「00」が書き込まれて第3の正のしきい値の書き込
み状態とされるメモリセルトランジスタの分布であり、
図2において符号32で示されるのがデータ「01」が
書き込まれて第2の正のしきい値の書き込み状態とされ
るメモリセルトランジスタの分布であり、図2において
符号33で示されるのがデータ「10」が書き込まれて
第1の正のしきい値の書き込み状態とされるメモリセル
トランジスタの分布である。また、図2において符号3
4で示されるのがデータ「11」が書き込まれて負のし
きい値の消去状態とされるメモリセルトランジスタの分
布である。なお、図2においては、ベリファイ動作にお
ける読み出し時の各状態に対する選択ワード線電圧がV
VF1,VVF2,VVF3 で示され、通常読み出し時の各状態に
対する選択ワード線電圧がVRD1,VRD2,VRD3 で示され
る。その大小関係は、(VVF3 >VRD3 >VVF2 >VRD
2>VVF1 >VRD1 )とされている。
In FIG. 2, reference numeral 31 denotes a distribution of the memory cell transistors in which data "00" is written and brought into a third positive threshold write state.
In FIG. 2, reference numeral 32 indicates a distribution of memory cell transistors in which data “01” is written and the writing state of the second positive threshold is set, and reference numeral 33 in FIG. This is a distribution of the memory cell transistors in which the data “10” is written and the first positive threshold is written. Also, in FIG.
The distribution indicated by 4 is the distribution of the memory cell transistors in which the data “11” is written and the erased state of the negative threshold voltage is set. In FIG. 2, the selected word line voltage for each state at the time of reading in the verify operation is V
VF1, VVF2, and VVF3 are shown, and the selected word line voltages for each state during normal reading are shown as VRD1, VRD2, and VRD3. The magnitude relation is (VVF3>VRD3>VVF2> VRD
2>VVF1> VRD1).

【0044】上述したNAND型フラッシュメモリにお
ける書き込み、読み出しおよびベリファイ動作について
以下に説明する。まず、書き込み動作について具体的に
説明する。
The write, read and verify operations in the above-described NAND flash memory will be described below. First, the write operation will be specifically described.

【0045】スタンバイ時には、信号PGMがローレベ
ル(接地レベル)に設定されてトランジスタN1がオフ
され、ビット線BL0,BL1と書き込み制御回路2と
が切り離される。そして、信号RST1がハイレベル
(Vccレベル)に設定されると共に、信号AnB,An
Nが(Vcc−Vth)に設定される。これによりトランジ
スタH3,H4およびトランジスタN2がオンし、ビッ
ト線BL0,BL1が接地レベルに設定される。
At the time of standby, the signal PGM is set to the low level (ground level), the transistor N1 is turned off, and the bit lines BL0, BL1 are disconnected from the write control circuit 2. Then, while the signal RST1 is set to the high level (Vcc level), the signals AnB, An
N is set to (Vcc-Vth). This turns on transistors H3, H4 and transistor N2, and sets bit lines BL0, BL1 to the ground level.

【0046】この状態で書き込みが起動された場合に
は、書き込みデータがデータバスを介してラッチ回路3
に供給され、書き込みデータがラッチ回路3に取り込ま
れて保持される。その後、信号RST1がローレベルに
切り換えられ、ビット線BL0,BL1が接地ラインと
切り離される。そして、信号Vref がローレベルに設定
され、トランジスタP1がオンし、全ビット線がVccに
充電される。
When writing is started in this state, the writing data is transferred to the latch circuit 3 via the data bus.
, And the write data is taken into the latch circuit 3 and held. Thereafter, the signal RST1 is switched to the low level, and the bit lines BL0 and BL1 are disconnected from the ground line. Then, the signal Vref is set to low level, the transistor P1 is turned on, and all the bit lines are charged to Vcc.

【0047】この時、信号PGMおよび読み出し/ベリ
ファイ動作を制御するための信号φLAT1〜φLAT
4は、ラッチデータに影響がないようにローレベルとさ
れ、トランジスタN1,N13,N14,N17,N1
9がオフしている。また、メモリセルアレイ1のドレイ
ン側選択ゲート線DSGがハイレベルに設定され、ソー
ス側選択ゲート線SSGがローレベルに設定される。
At this time, signal PGM and signals φLAT1 to φLAT for controlling the read / verify operation are provided.
4 is at a low level so as not to affect the latch data, and the transistors N1, N13, N14, N17, N1
9 is off. Further, the drain-side selection gate line DSG of the memory cell array 1 is set to a high level, and the source-side selection gate line SSG is set to a low level.

【0048】その後、信号AnB,AnNで書き込み対
象とされるメモリストリングが選択される。例えば、メ
モリストリングA0が書き込み対象として選択された場
合には、信号AnNがローレベルに設定され、トランジ
スタH4がオフに切り換えられて非選択のビット線BL
1がVccに充電された状態で保持される。また、メモリ
ストリングA1が書き込み対象として選択された場合に
は、信号AnBがローレベルに設定され、トランジスタ
H3がオフに切り換えられて非選択のビット線BL0が
Vccに充電された状態で保持される。このように信号A
nB,AnNによりどちらか一方が選択される。
Thereafter, the memory strings to be written are selected by the signals AnB and AnN. For example, when the memory string A0 is selected as a write target, the signal AnN is set to low level, the transistor H4 is turned off, and the unselected bit line BL
1 is maintained in a state charged to Vcc. When the memory string A1 is selected as a writing target, the signal AnB is set to low level, the transistor H3 is turned off, and the unselected bit line BL0 is maintained in a state charged to Vcc. . Thus, the signal A
Either one is selected by nB and AnN.

【0049】そして、信号Vref がVccレベルに切り換
えられ、トランジスタP1がオフし、信号PGMがハイ
レベルに設定されてトランジスタN1がオンに切り換え
られる。このことで、選択ビット線BL0もしくはBL
1と書き込み制御回路2とが接続され、選択ビット線B
L0もしくはBL1が書き込みデータに応じた電圧に設
定される。
Then, the signal Vref is switched to the Vcc level, the transistor P1 is turned off, the signal PGM is set to the high level, and the transistor N1 is turned on. As a result, the selected bit line BL0 or BL
1 is connected to the write control circuit 2, and the selected bit line B
L0 or BL1 is set to a voltage according to the write data.

【0050】例えば、信号AnBがP5V(5〜6V程
度の電圧)に設定されると共に、信号AnNがローレベ
ルに設定されことでメモリストリングA0が書き込み対
象として選択され、書き込みデータが「00」の場合に
は、ラッチ回路3のQ2端子およびQ1端子が共にロー
レベルに設定され、/Q2端子および/Q1端子がハイ
レベルになる。従って、トランジスタN3,N4がオン
し、ビット線BL0が接地レベルに放電される。
For example, when the signal AnB is set to P5V (a voltage of about 5 to 6V) and the signal AnN is set to a low level, the memory string A0 is selected as a write target, and the write data is "00". In this case, both the Q2 terminal and the Q1 terminal of the latch circuit 3 are set to the low level, and the / Q2 terminal and the / Q1 terminal are set to the high level. Therefore, the transistors N3 and N4 are turned on, and the bit line BL0 is discharged to the ground level.

【0051】書き込みデータが「01」の場合には、ラ
ッチ回路3のQ2端子およびQ1端子が(Q2,Q1)
=(0,1),(0:ローレベル,1:ハイレベル)に
設定され、/Q2端子がハイレベルとなると共に、/Q
1端子がローレベルになる。従って、トランジスタN
5,N6がオンし、ビット線BL0がビット線電圧VB
1(例えば、1.2V)に設定される。
When the write data is "01", the terminals Q2 and Q1 of the latch circuit 3 are (Q2, Q1)
= (0, 1), (0: low level, 1: high level), the / Q2 terminal goes high, and / Q2
One terminal goes low. Therefore, transistor N
5, N6 is turned on, and the bit line BL0 is set to the bit line voltage VB.
1 (for example, 1.2 V).

【0052】書き込みデータが「10」の場合には、ラ
ッチ回路3のQ2端子およびQ1端子が(Q2,Q1)
=(1,0)に設定され、/Q2端子がローレベルとな
ると共に、/Q1端子がハイレベルになる。従って、ト
ランジスタN7,N8がオンし、ビット線BL0がビッ
ト線電圧VB2(例えば、1.4V)に設定される。
When the write data is "10", the terminals Q2 and Q1 of the latch circuit 3 are (Q2, Q1)
= (1, 0), the / Q2 terminal goes low, and the / Q1 terminal goes high. Therefore, the transistors N7 and N8 are turned on, and the bit line BL0 is set to the bit line voltage VB2 (for example, 1.4 V).

【0053】書き込みデータが「11」の場合には、ラ
ッチ回路3のQ2端子およびQ1端子が(Q2,Q1)
=(1,1)に設定され、/Q2端子および/Q1端子
が共にローレベルになる。従って、トランジスタN4,
N6,N7がオンすることがなく、ビット線ビット線B
L0がいずれのビット線電圧の供給ラインに接続される
ことがなく、ビット線BL0は、プリチャージ電圧であ
るVccレベルに保持される。
When the write data is "11", the terminals Q2 and Q1 of the latch circuit 3 are (Q2, Q1)
= (1, 1), and both the / Q2 terminal and the / Q1 terminal are at low level. Therefore, the transistors N4,
N6 and N7 are not turned on and the bit line bit line B
L0 is not connected to any bit line voltage supply line, and bit line BL0 is held at the Vcc level which is the precharge voltage.

【0054】上述したように選択されたメモリストリン
グA0と接続されているビット線BL0が書き込みデー
タに応じた電圧に設定された後、ワード線WL0〜WL
15の内の書き込み対象とされるメモリセルトランジス
タに接続された選択ワード線が書き込み電圧VPGM に設
定されると共に、書き込み対象外とされるメモリセルト
ランジスタに接続された非選択ワード線が書き込みパス
電圧Vpass(<VPGM)に設定され、所定のメモリセル
トランジスタに対して書き込みがなされる。
After the bit line BL0 connected to the memory string A0 selected as described above is set to a voltage corresponding to the write data, the word lines WL0 to WL
The selected word line connected to the memory cell transistor to be written in 15 is set to the write voltage VPGM, and the unselected word line connected to the memory cell transistor not to be written is set to the write pass voltage. Vpass (<VPGM) is set, and data is written to a predetermined memory cell transistor.

【0055】この時、書き込みデータが「11」以外の
場合には、ワード線電圧VPGM とチャンネル電圧との電
界によりファウラーノルドハイムトンネリング(Fowler
-Nordheim Tunneling :以後FNトンネリング)現象が
起こり、書き込みがなされる。また、書き込みデータ
「11」の場合や、非選択側のメモリストリングA1の
チャネルは、選択トランジスタDS0,DS1によって
ビット線BL0およびビット線BL1から切り離され、
ワード線との結合容量により非書き込み電位にブースト
されて書き込みされない。
At this time, when the write data is other than "11", Fowler-Nordheim tunneling (Fowler-Null tunneling) occurs due to the electric field between the word line voltage VPGM and the channel voltage.
-Nordheim Tunneling (hereinafter referred to as FN tunneling) phenomenon occurs, and writing is performed. In addition, in the case of the write data “11”, the channel of the memory string A1 on the non-selected side is separated from the bit lines BL0 and BL1 by the selection transistors DS0 and DS1, and
The voltage is boosted to the non-write potential by the coupling capacitance with the word line, and no write is performed.

【0056】次に、通常読み出し動作について具体的に
説明する。図3に上述したNAND型フラッシュメモリ
における各部の信号の状態を示す。なお、信号AnBが
(Vcc−Vth)に設定されると共に、信号AnNがロー
レベルに設定されことでメモリストリングA0が読み出
し対象として選択されているものとする。
Next, the normal read operation will be specifically described. FIG. 3 shows the state of signals at various parts in the NAND flash memory described above. It is assumed that the signal AnB is set to (Vcc-Vth) and the signal AnN is set to the low level, so that the memory string A0 is selected as a read target.

【0057】スタンバイ時には、信号PGMがローレベ
ル(接地レベル)に設定されてトランジスタN1がオフ
され、ビット線BL0と書き込み制御回路2とが切り離
されている。また、信号AnNがローレベルに設定され
てトランジスタH4がオフされ、ビット線BL1とラッ
チ制御回路4とが切り離されている。さらに、信号IN
HB,INHNが共にローレベルに設定され、トランジ
スタH1,H2がオフされる。また、信号Vref がVcc
レベルに設定されると共に、信号RST1がハイレベル
に設定されてトランジスタN2がオンされ、ビット線B
L0が接地レベルに設定されている。
At the time of standby, the signal PGM is set to a low level (ground level), the transistor N1 is turned off, and the bit line BL0 is disconnected from the write control circuit 2. Further, the signal AnN is set to the low level, the transistor H4 is turned off, and the bit line BL1 is disconnected from the latch control circuit 4. Further, the signal IN
HB and INHN are both set to low level, and the transistors H1 and H2 are turned off. When the signal Vref is Vcc
Level, the signal RST1 is set to the high level, the transistor N2 is turned on, and the bit line B
L0 is set to the ground level.

【0058】通常読み出し動作が起動されると、読み出
し動作に先立ってリセット信号RST2が一定期間ハイ
レベルに設定され、ラッチ回路3に保持されているデー
タがローレベルにリセットされる。読み出し動作は、ラ
ッチ回路3のリセット完了後、即ち、信号RST1およ
び信号RST2が共にローレベルに切り換えられた後、
選択ワード線電圧VWLを例えばVRD3 →VRD2 →VRD1
(図2および図3最上段参照)の順序で段階的に電圧を
下げながらなされる。
When the normal read operation is started, the reset signal RST2 is set to a high level for a certain period before the read operation, and the data held in the latch circuit 3 is reset to a low level. The read operation is performed after the reset of the latch circuit 3 is completed, that is, after both the signal RST1 and the signal RST2 are switched to the low level.
The selected word line voltage VWL is changed, for example, from VRD3 → VRD2 → VRD1.
(Refer to FIG. 2 and FIG. 3, the uppermost stage).

【0059】また、各ワード線電圧での実際の書き込み
しきい値電圧Vthの判定の前処理としてさらに信号Vre
f がローレベルに設定されてトランジスタP1がオンさ
れ、ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの充電がな
される。ある程度時間が経過すると、ビット線BL0の
電圧が上昇し、トランジスタH3のゲート・ソース間の
電位差がしきい値電圧Vth’以下となるとき自動的にト
ランジスタH3がオフする。従って、ビット線BL0
は、(Vcc−Vth−Vth’)に充電され、ノードSAが
Vccレベルとなる。
As a pre-process for determining the actual write threshold voltage Vth at each word line voltage, the signal Vre
f is set to the low level, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. After a certain period of time, the voltage of the bit line BL0 increases, and the transistor H3 is automatically turned off when the potential difference between the gate and the source of the transistor H3 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth '. Therefore, the bit line BL0
Is charged to (Vcc-Vth-Vth '), and the node SA goes to the Vcc level.

【0060】上述した状態で以て選択ワード線電圧を所
定値とし、セル電流の有無をビット線BL0およびノー
ドSAの電圧に反映させて書き込みしきい値電圧Vthの
判定がなされる。つまり、所定のメモリセルトランジス
タのしきい値電圧Vth以上の電圧がそのゲートに供給さ
れてセル電流が流れる場合には、ビット線BL0の電圧
が降下し、トランジスタH3がオンする。従って、ノー
ドSAの電圧は、略々ビット線BL0の電圧VBL0ま
で降下する。また、所定のメモリセルトランジスタのし
きい値電圧Vth未満の電圧がそのゲートに供給される場
合には、セル電流が流れず、ビット線BL0の電圧が降
下することがなく、そのまま、ノードSAの電圧は、V
ccレベルに保持される。この関係に基づいて書き込みし
きい値電圧Vthの判定がなされる。
In the above-described state, the selected word line voltage is set to a predetermined value, and the write threshold voltage Vth is determined by reflecting the presence or absence of the cell current on the voltage of the bit line BL0 and the node SA. That is, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate and a cell current flows, the voltage of the bit line BL0 drops and the transistor H3 turns on. Therefore, the voltage of the node SA substantially drops to the voltage VBL0 of the bit line BL0. When a voltage lower than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate, no cell current flows and the voltage of the bit line BL0 does not drop. The voltage is V
Held at cc level. The write threshold voltage Vth is determined based on this relationship.

【0061】ビット線BL0の充電が完了すると、信号
Vref がビット線BL0のリーク電流を補償するだけの
電流をトランジスタP1が流すことが可能な所定レベル
の電圧に(例えば、2V)に設定されると共に、ドレイ
ン側選択ゲート線DSGおよびソース側選択ゲート線S
SGが非選択ワード線電圧と同じ所定のハイレベルの電
圧に設定される。
When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref is set to a predetermined level (for example, 2 V) at which the transistor P1 can supply a current sufficient to compensate for the leak current of the bit line BL0. In addition, the drain side select gate line DSG and the source side select gate line S
SG is set to the same predetermined high-level voltage as the non-selected word line voltage.

【0062】まず、選択ワード線電圧VWLがVRD3 に設
定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布31の場合には、(Vth>VRD3 )であるため、セ
ル電流が流れず、ノードSAの電圧は、Vccレベルに保
持される。
First, the write threshold voltage Vth is determined while the selected word line voltage VWL is set to VRD3. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 31, (Vth> VRD3), no cell current flows, and the voltage of the node SA is maintained at the Vcc level.

【0063】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3およびφLAT4がハイレベルに設定される
と、トランジスタN13,N14およびトランジスタN
9が共にオンし、ラッチ回路3の/Q2端子がローレベ
ルに設定されてQ2端子がローレベルからハイレベルに
反転する。なお、この時、Q2端子に接続されたトラン
ジスタN18のゲートがハイレベルになる。また、パル
ス状の信号φLAT1がハイレベルに設定されると、ト
ランジスタN19,N18およびトランジスタN10が
オンし、ラッチ回路3の/Q1端子がローレベルに設定
されてQ1端子がローレベルからハイレベルに反転す
る。
When pulse-like signals φLAT3 and φLAT4 are set to a high level after a lapse of a predetermined time, transistors N13 and N14 and transistor N13
9 are turned on, the / Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q2 terminal is inverted from the low level to the high level. At this time, the gate of the transistor N18 connected to the Q2 terminal becomes high level. When the pulse-like signal φLAT1 is set to the high level, the transistors N19, N18 and the transistor N10 are turned on, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q1 terminal is changed from the low level to the high level. Invert.

【0064】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布31以外の場合には、(VRD3 >Vth)
であるため、リーク補償電流より大きいセル電流が流
れ、ノードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオ
ンし、ビット線BL0の容量CBLとノードSAの容量C
SA(<<CBL)との間で電荷の再分配が起こり、ノード
SAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位のロー
レベル(例えば、1V)となる。このため、トランジス
タN9,N10のソース側に接続されているトランジス
タN13〜N19が信号φLAT1〜φLAT4により
オンしても、トランジスタN9,N10のゲートがロー
レベル(例えば、1V)となっているため、トランジス
タN9,N10のそれぞれのドレイン・ソース間が高抵
抗な状態とされ、ラッチ回路3のQ2端子およびQ1端
子を反転させるのに必要な電流を流すことができず、結
果としてリセットのままのローレベルな状態が保持され
る。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is other than the distribution 31, (VRD3> Vth)
, A cell current larger than the leak compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance C of the node SA are increased.
Redistribution of charge occurs between SA (<< CBL) and the voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. Therefore, even if the transistors N13 to N19 connected to the sources of the transistors N9 and N10 are turned on by the signals φLAT1 to φLAT4, the gates of the transistors N9 and N10 are at a low level (for example, 1 V). Since the resistance between the drain and the source of each of the transistors N9 and N10 is in a high resistance state, a current necessary for inverting the Q2 terminal and the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow, and as a result, the low level of the reset state is maintained. The level state is maintained.

【0065】選択ワード線電圧VWLがVRD3 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電源電
圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が完
了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例えば、2
V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is set to VRD3 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is On the other hand, charging is performed at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example, 2
V).

【0066】次に、選択ワード線電圧VWLがVRD2 に設
定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布31および分布32の場合には、(Vth>VRD2 )
であるため、セル電流が流れず、ノードSAの電圧は、
Vccレベルに保持される。
Next, the write threshold voltage Vth is determined while the selected word line voltage VWL is set to VRD2. When the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distribution 31 and distribution 32, (Vth> VRD2)
Therefore, no cell current flows, and the voltage of the node SA becomes
It is kept at Vcc level.

【0067】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3およびφLAT4がハイレベルに設定される
と、メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが分布
32の場合には、トランジスタN13,N14およびト
ランジスタN9が共にオンし、ラッチ回路3の/Q2端
子がローレベルに設定されてQ2端子がローレベルから
ハイレベルに反転する。なお、メモリセルトランジスタ
のしきい値電圧Vthが分布31の場合には、既に選択ワ
ード線電圧VWLがVRD3 に設定された状態での書き込み
しきい値電圧Vthの判定において、ラッチ回路3の/Q
2端子がローレベルに設定されてQ2端子がローレベル
からハイレベルに反転されているため変化しない。
When pulse-like signals .phi.LAT3 and .phi.LAT4 are set to a high level after a lapse of a predetermined time, if threshold voltage Vth of memory cell transistor is distribution 32, transistors N13 and N14 and transistor N9 Are turned on, the / Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q2 terminal is inverted from the low level to the high level. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 31, the / Q of the latch circuit 3 is determined in the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is already set to VRD3.
Since the two terminals are set to the low level and the Q2 terminal is inverted from the low level to the high level, there is no change.

【0068】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布33および分布34の場合には、(VRD
2 >Vth)であるため、リーク補償電流より大きいセル
電流が流れ、ノードSAの電圧が降下してトランジスタ
H3がオンし、ノードSAの電圧がビット線電圧VBL
0と略々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。
このため、ラッチ回路3のQ2端子を反転させるのに必
要な電流をトランジスタN9を介して流すことができ
ず、結果としてリセットのままのローレベルな状態が保
持される。
On the other hand, when the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distributions 33 and 34, (VRD
2> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the voltage of the node SA becomes the bit line voltage VBL.
It becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as 0.
For this reason, a current necessary for inverting the Q2 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N9, and as a result, a low level state of reset is maintained.

【0069】選択ワード線電圧VWLがVRD2 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電源電
圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が完
了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例えば、2
V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is set to VRD2 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is turned on. On the other hand, charging is performed at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example, 2
V).

【0070】最後に、選択ワード線電圧VWLがVRD1 に
設定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が
なされる。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vth
が分布31〜分布33の場合には、(Vth>VRD1 )で
あるため、セル電流が流れず、ノードSAの電圧は、V
ccレベルに保持される。
Finally, the write threshold voltage Vth is determined with the selected word line voltage VWL set to VRD1. Threshold voltage Vth of memory cell transistor
Are distributions 31 to 33, since (Vth> VRD1), no cell current flows, and the voltage of the node SA becomes V
Held at cc level.

【0071】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT2がハイレベルに設定されると、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布33の場合には、
トランジスタN16,N17およびトランジスタN10
が共にオンし、ラッチ回路3の/Q1端子がローレベル
に設定されてQ1端子がローレベルからハイレベルに反
転する。なお、メモリセルトランジスタのしきい値電圧
Vthが分布31および分布32の場合には、既に選択ワ
ード線電圧VWLがVRD3 およびVRD2 に設定してなされ
た書き込みしきい値電圧Vthの判定において、ラッチ回
路3の/Q2端子がローレベルに設定されてトランジス
タN16がオフされているためQ1端子が変化しない。
When the pulse-like signal φLAT2 is set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 33,
Transistors N16 and N17 and transistor N10
Are turned on, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q1 terminal is inverted from the low level to the high level. When the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distributions 31 and 32, the latch circuit is used in the determination of the write threshold voltage Vth which has already been performed with the selected word line voltage VWL set to VRD3 and VRD2. The Q1 terminal does not change because the / Q2 terminal of No. 3 is set to low level and the transistor N16 is turned off.

【0072】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布34の場合には、(VRD1 >Vth)であ
るため、リーク補償電流より大きいセル電流が流れ、ノ
ードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオンし、
ノードSAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位
のローレベル(例えば、1V)となる。このため、ラッ
チ回路3のQ1端子を反転させるのに必要な電流をトラ
ンジスタN10を介して流すことができず、結果として
リセットのままのローレベルな状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 34, since (VRD1> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, and the voltage of the node SA drops and the transistor H3 turns on,
The voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as the bit line voltage VBL0. For this reason, a current necessary for inverting the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N10, and as a result, the low level state of the reset state is maintained.

【0073】このようにして読み出し動作がなされ、読
み出し動作完了時には、ラッチ回路3のQ2端子,Q1
端子,/Q2端子,/Q1端子のそれぞれにメモリセル
トランジスタの書き込みしきい値電圧Vthに応じた出力
が保持される。つまり、しきい値電圧Vthが分布31の
場合には、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=(1,
1,0,0)となり、しきい値電圧Vthが分布32の場
合には、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=(1,0,
0,1)となり、しきい値電圧Vthが分布33の場合に
は、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=(0,1,1,
0)となり、しきい値電圧Vthが分布34の場合には、
(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=(0,0,1,1)
となる。
The read operation is performed in this manner. When the read operation is completed, the Q2 terminal of the latch circuit 3 and the Q1 terminal
An output corresponding to the write threshold voltage Vth of the memory cell transistor is held at each of the terminal, the / Q2 terminal, and the / Q1 terminal. That is, when the threshold voltage Vth has the distribution 31, (Q2, Q1, / Q2, / Q1) = (1,
1,0,0), and when the threshold voltage Vth is distribution 32, (Q2, Q1, / Q2, / Q1) = (1, 0,
0, 1), and when the threshold voltage Vth is distribution 33, (Q2, Q1, / Q2, / Q1) = (0, 1, 1,
0), and when the threshold voltage Vth is distribution 34,
(Q2, Q1, / Q2, / Q1) = (0, 0, 1, 1)
Becomes

【0074】次に、ベリファイ動作について具体的に説
明する。図4に上述したNAND型フラッシュメモリに
おける各部の信号の状態を示す。なお、信号AnBが
(Vcc−Vth)に設定されると共に、信号AnNがロー
レベルに設定されことでメモリストリングA0がベリフ
ァイ対象として選択されているものとする。
Next, the verify operation will be specifically described. FIG. 4 shows the states of signals at various parts in the NAND flash memory described above. It is assumed that the signal AnB is set to (Vcc-Vth) and the signal AnN is set to the low level, so that the memory string A0 is selected as a verification target.

【0075】書き込み動作終了後には、信号PGMがロ
ーレベル(接地レベル)に設定されてトランジスタN1
がオフされ、ビット線BL0と書き込み制御回路2とが
切り離されている。また、信号AnNがローレベルに設
定されてトランジスタH4がオフされ、ビット線BL1
とラッチ制御回路4とが切り離されている。さらに、信
号INHB,INHNが共にローレベルに設定され、ト
ランジスタH1,H2がオフされる。また、信号Vref
がVccレベルに設定されると共に、信号RST1がハイ
レベルに設定されてトランジスタN2がオンされ、ビッ
ト線BL0が接地レベルに設定されている。
After the end of the write operation, the signal PGM is set to low level (ground level) and the transistor N1
Is turned off, and the bit line BL0 is disconnected from the write control circuit 2. Also, the signal AnN is set to low level, the transistor H4 is turned off, and the bit line BL1
And the latch control circuit 4 are separated. Further, the signals INHB and INHN are both set to low level, and the transistors H1 and H2 are turned off. Also, the signal Vref
Are set to the Vcc level, the signal RST1 is set to the high level, the transistor N2 is turned on, and the bit line BL0 is set to the ground level.

【0076】ベリファイ動作では、1回の書き込みが終
了する毎にデータ「00」,「01」,「10」に対応
した書き込みしきい値電圧Vthの判定が行われる。この
書き込みしきい値電圧Vthの判定は、信号RST1がロ
ーレベルに切り換えられた後、選択ワード線電圧VWLを
例えばVVF3 →VVF2 →VVF1 (図2および図4最上段
参照)の順序で段階的に電圧を下げながらなされる。
In the verify operation, a write threshold voltage Vth corresponding to data "00", "01", and "10" is determined each time one write is completed. The determination of the write threshold voltage Vth is performed stepwise in the order of, for example, VVF3 → VVF2 → VVF1 (see FIG. 2 and FIG. 4, the uppermost stage) after the signal RST1 is switched to the low level. This is done while lowering the voltage.

【0077】まず、各ワード線電圧での実際の書き込み
しきい値電圧Vthの判定の前処理として信号Vref がロ
ーレベルに設定されてトランジスタP1がオンされ、ビ
ット線BL0に対して電源電圧Vccでの充電がなされ
る。ある程度時間が経過すると、ビット線BL0の電圧
が上昇し、トランジスタH3のゲート・ソース間の電位
差がしきい値電圧Vth’以下となるとき自動的にトラン
ジスタH3がオフする。従って、ビット線BL0は、
(Vcc−Vth−Vth’)に充電され、ノードSAがVcc
レベルとなる。
First, as a pre-process for determining the actual write threshold voltage Vth at each word line voltage, the signal Vref is set to low level, the transistor P1 is turned on, and the power supply voltage Vcc is applied to the bit line BL0. Is charged. After a certain period of time, the voltage of the bit line BL0 increases, and the transistor H3 is automatically turned off when the potential difference between the gate and the source of the transistor H3 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth '. Therefore, the bit line BL0 is
(Vcc−Vth−Vth ′), and the node SA becomes Vcc
Level.

【0078】上述した状態で以て選択ワード線電圧を所
定値とし、セル電流の有無をビット線BL0およびノー
ドSAの電圧に反映させて書き込みしきい値電圧Vthの
判定がなされる。つまり、所定のメモリセルトランジス
タのしきい値電圧Vth以上の電圧がそのゲートに供給さ
れてセル電流が流れる場合には、ビット線BL0の電圧
が降下し、トランジスタH3がオンする。従って、ノー
ドSAの電圧は、略々ビット線BL0の電圧VBL0ま
で降下する。また、所定のメモリセルトランジスタのし
きい値電圧Vth未満の電圧がそのゲートに供給される場
合には、セル電流が流れず、ビット線BL0の電圧が降
下することがなく、そのまま、ノードSAの電圧は、V
ccレベルに保持される。この関係に基づいて書き込みし
きい値電圧Vthの判定がなされる。
In the above state, the selected word line voltage is set to a predetermined value, and the determination of the write threshold voltage Vth is performed by reflecting the presence or absence of the cell current on the voltages of the bit line BL0 and the node SA. That is, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate and a cell current flows, the voltage of the bit line BL0 drops and the transistor H3 turns on. Therefore, the voltage of the node SA substantially drops to the voltage VBL0 of the bit line BL0. When a voltage lower than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate, no cell current flows and the voltage of the bit line BL0 does not drop. The voltage is V
Held at cc level. The write threshold voltage Vth is determined based on this relationship.

【0079】ビット線BL0の充電が完了すると、信号
Vref がビット線BL0のリーク電流を補償するだけの
電流をトランジスタP1が流すことが可能な所定レベル
の電圧に(例えば、2V)に設定されると共に、ドレイ
ン側選択ゲート線DSGおよびソース側選択ゲート線S
SGが非選択ワード線電圧と同じ所定のハイレベルの電
圧に設定される。
When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref is set to a predetermined level (for example, 2 V) at which the transistor P1 can supply a current sufficient to compensate for the leakage current of the bit line BL0. In addition, the drain side select gate line DSG and the source side select gate line S
SG is set to the same predetermined high-level voltage as the non-selected word line voltage.

【0080】まず、選択ワード線電圧VWLがVVF3 に設
定され、書き込みデータ「00」に対応する書き込みし
きい値電圧Vthの判定がなされる。メモリセルトランジ
スタのしきい値電圧Vthが分布31の場合には、(Vth
>VVF3 )であるため、セル電流が流れず、ノードSA
の電圧は、Vccレベルに保持される。
First, the selected word line voltage VWL is set to VVF3, and the write threshold voltage Vth corresponding to the write data "00" is determined. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 31, (Vth
> VVF3), no cell current flows and the node SA
Is held at the Vcc level.

【0081】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3およびφLAT4がハイレベルに設定される
と、トランジスタN13,N14およびトランジスタN
9が共にオンし、ラッチ回路3の/Q2端子がローレベ
ルに設定されてQ2端子がローレベルからハイレベルに
反転する。なお、この時、Q2端子に接続されたトラン
ジスタN18のゲートがハイレベルになる。また、パル
ス状の信号φLAT1がハイレベルに設定されると、ト
ランジスタN19,N18およびトランジスタN10が
オンし、ラッチ回路3の/Q1端子がローレベルに設定
されてQ1端子がローレベルからハイレベルに反転す
る。
When pulse-like signals φLAT3 and φLAT4 are set to a high level after a lapse of a predetermined time, transistors N13 and N14 and transistor N13
9 are turned on, the / Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q2 terminal is inverted from the low level to the high level. At this time, the gate of the transistor N18 connected to the Q2 terminal becomes high level. When the pulse-like signal φLAT1 is set to the high level, the transistors N19, N18 and the transistor N10 are turned on, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q1 terminal is changed from the low level to the high level. Invert.

【0082】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布31以外の場合には、(VVF3 >Vth)
であるため、リーク補償電流より大きいセル電流が流
れ、ノードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオ
ンし、ビット線BL0の容量CBLとノードSAの容量C
SA(<<CBL)との間で電荷の再分配が起こり、ノード
SAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位のロー
レベル(例えば、1V)となる。このため、トランジス
タN9,N10のソース側に接続されているトランジス
タN13〜N19が信号φLAT1〜φLAT4により
オンしても、トランジスタN9,N10のゲートがロー
レベル(例えば、1V)となっているため、トランジス
タN9,N10のそれぞれのドレイン・ソース間が高抵
抗な状態とされ、ラッチ回路3のQ2端子およびQ1端
子を反転させるのに必要な電流を流すことができず、結
果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is other than the distribution 31, (VVF3> Vth)
, A cell current larger than the leak compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance C of the node SA are increased.
Redistribution of charge occurs between SA (<< CBL) and the voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. Therefore, even if the transistors N13 to N19 connected to the sources of the transistors N9 and N10 are turned on by the signals φLAT1 to φLAT4, the gates of the transistors N9 and N10 are at a low level (for example, 1 V). Since the resistance between the drain and source of each of the transistors N9 and N10 is in a high resistance state, a current required to invert the Q2 terminal and the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow, and as a result, the set state is maintained. You.

【0083】選択ワード線電圧VWLがVVF3 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電源電
圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が完
了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例えば、2
V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is set to VVF3 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is turned on. On the other hand, charging is performed at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example, 2
V).

【0084】次に、選択ワード線電圧VWLがVVF2 に設
定され、書き込みデータ「01」に対応する書き込みし
きい値電圧Vthの判定がなされる。メモリセルトランジ
スタのしきい値電圧Vthが分布31および分布32の場
合には、(Vth>VVF2 )であるため、セル電流が流れ
ず、ノードSAの電圧は、Vccレベルに保持される。
Next, the selected word line voltage VWL is set to VVF2, and the write threshold voltage Vth corresponding to the write data "01" is determined. When the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distributions 31 and 32, (Vth> VVF2), no cell current flows, and the voltage of the node SA is maintained at the Vcc level.

【0085】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3がハイレベルに設定されると、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布32で書き込みデ
ータが「01」の場合には、トランジスタN15,N1
4およびトランジスタN9が共にオンし、ラッチ回路3
の/Q2端子がローレベルに設定されてQ2端子がロー
レベルからハイレベルに反転する。なお、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布32で書き込みデ
ータが「00」の場合には、トランジスタN15がオフ
しているため、ラッチデータは変化しない。
When the pulse-like signal φLAT3 is set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 32 and the write data is "01", the transistor N15 , N1
4 and the transistor N9 are both turned on, and the latch circuit 3
/ Q2 terminal is set to low level, and the Q2 terminal is inverted from low level to high level. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 32 and the write data is “00”, the latch data does not change because the transistor N15 is off.

【0086】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布33および分布34の場合には、(VVF
2 >Vth)であるため、リーク補償電流より大きいセル
電流が流れ、ノードSAの電圧が降下してトランジスタ
H3がオンし、ノードSAの電圧がビット線電圧VBL
0と略々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。
このため、ラッチ回路3のQ2端子を反転させるのに必
要な電流をトランジスタN9を介して流すことができ
ず、結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distributions 33 and 34, (VVF
2> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the voltage of the node SA becomes the bit line voltage VBL.
It becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as 0.
Therefore, a current required to invert the Q2 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N9, and as a result, the set state is maintained.

【0087】選択ワード線電圧VWLがVVF2 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電源電
圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が完
了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例えば、2
V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in the state where the selected word line voltage VWL is set to VVF2 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is On the other hand, charging is performed at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example, 2
V).

【0088】最後に、選択ワード線電圧VWLがVVF1 に
設定され、書き込みデータ「10」に対応する書き込み
しきい値電圧Vthの判定がなされる。メモリセルトラン
ジスタのしきい値電圧Vthが分布31〜分布33の場合
には、(Vth>VVF1 )であるため、セル電流が流れ
ず、ノードSAの電圧は、Vccレベルに保持される。
Finally, the selected word line voltage VWL is set to VVF1, and the write threshold voltage Vth corresponding to the write data "10" is determined. When the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are in the distributions 31 to 33, since (Vth> VVF1), no cell current flows, and the voltage of the node SA is kept at the Vcc level.

【0089】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT1がハイレベルに設定されると、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布33で書き込みデ
ータが「10」の場合には、トランジスタN18,N1
9およびトランジスタN10が共にオンし、ラッチ回路
3の/Q1端子がローレベルに設定されてQ1端子がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。なお、メモリセル
トランジスタのしきい値電圧Vthが分布33で書き込み
データが「00」,「01」の場合には、ラッチ回路3
のQ2端子がローレベルに設定されてトランジスタN1
8がオフするため、ラッチデータは変化しない。
When the pulse-like signal φLAT1 is set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 33 and the write data is "10", the transistor N18 , N1
9 and the transistor N10 are both turned on, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q1 terminal is inverted from the low level to the high level. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 33 and the write data is “00” or “01”, the latch circuit 3
Q2 terminal is set to low level and the transistor N1
Since 8 is off, the latch data does not change.

【0090】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布34の場合には、(VVF1 >Vth)であ
るため、リーク補償電流より大きいセル電流が流れ、ノ
ードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオンし、
ノードSAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位
のローレベル(例えば、1V)となる。このため、ラッ
チ回路3のQ1端子を反転させるのに必要な電流をトラ
ンジスタN10を介して流すことができず、結果として
設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 34, since (VVF1> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, and the voltage of the node SA drops to reduce the transistor voltage. H3 turns on,
The voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as the bit line voltage VBL0. Therefore, a current required to invert the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N10, and as a result, the set state is maintained.

【0091】このようにしてベリファイ動作がなされ、
ベリファイ動作完了時には、ラッチ回路3のQ2端子,
Q1端子,/Q2端子,/Q1端子のそれぞれにメモリ
セルトランジスタの書き込みしきい値電圧Vthの確認結
果に応じた出力が保持される。つまり、書き込み十分で
あると確認された場合には、ラッチ回路3のQ2端子,
Q1端子,/Q2端子,/Q1端子のそれぞれは、いず
れの場合においても(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=
(1,1,0,0)となる。
The verify operation is performed as described above.
Upon completion of the verify operation, the Q2 terminal of the latch circuit 3
An output corresponding to the result of checking the write threshold voltage Vth of the memory cell transistor is held at each of the Q1, / Q2, and / Q1 terminals. That is, if it is confirmed that the writing is sufficient, the Q2 terminal of the latch circuit 3
Each of the Q1, / Q2, and / Q1 terminals is (Q2, Q1, / Q2, / Q1) =
(1,1,0,0).

【0092】従って、ベリファイ判定回路5の判定回路
22の出力を監視することで、全てのメモリセルトラン
ジスタに対して書き込みが十分になされて完了したかど
うかの判定がなされ、書き込みが十分でないと判定され
る場合には、再度書き込み動作とベリファイ動作とが繰
り返しなされる。そして、全てのメモリセルトランジス
タが書き込み十分と判定されるた段階で一連の動作が終
了する。
Therefore, by monitoring the output of the determination circuit 22 of the verify determination circuit 5, it is determined whether or not the writing has been sufficiently completed for all the memory cell transistors, and it is determined that the writing is not sufficient. In this case, the write operation and the verify operation are repeated again. Then, a series of operations ends when it is determined that all the memory cell transistors are sufficiently written.

【0093】このように従来のNAND型フラッシュメ
モリにおいては、書き込み、読み出しおよびベリファイ
動作がなされる。読み出しおよびベリファイ動作におい
て重要な意味を持つベリファイ動作における読み出し時
の選択ワード線電圧(VVF3,VVF2,VVF1 )と通常読み
出し時の選択ワード線電圧(VRD3,VRD2,VRD1 )と
は、それぞれある程度の幅を持たせてマージンを有する
ように設定されている。これは、データ保持特性の不良
等によりしきい値電圧Vthが低下するメモリセルトラン
ジスタに対応するためであり、しきい値電圧Vthが低下
した場合においても正しく読み出すことができるように
配慮されている。
As described above, in the conventional NAND flash memory, write, read and verify operations are performed. The selected word line voltages (VVF3, VVF2, VVF1) at the time of reading and the selected word line voltages (VRD3, VRD2, VRD1) at the time of normal reading in the verify operation, which are important in the read and verify operations, each have a certain width. Is set to have a margin. This is to cope with a memory cell transistor in which the threshold voltage Vth is reduced due to a defect in data retention characteristics or the like. Even when the threshold voltage Vth is reduced, it is considered that data can be read correctly. .

【0094】しかしながら、実際には前述したAGLノ
イズによって、しきい値電圧Vthがシフトするメモリセ
ルトランジスタが存在する。図2において符号36で示
されるのがAGLノイズの影響で分布31からシフトし
たメモリセルトランジスタの分布であり、図2において
符号37で示されるのがAGLノイズの影響で分布32
からシフトしたメモリセルトランジスタの分布であり、
図2において符号38で示されるのがAGLノイズの影
響で分布33からシフトしたメモリセルトランジスタの
分布である。図2に示すようにAGLノイズの影響によ
りシフトした分布の下限値と、通常読み出し時の選択ワ
ード線電圧(VRD3,VRD2,VRD1 )とのそれぞれの差が
小さくなり、これらのメモリセルトランジスタが装置全
体としての信頼性を低下させる。このような問題を鑑み
この発明はなされたもので、ベリファイ動作における読
み出し時の選択ワード線電圧VVFn と通常読み出し時の
選択ワード線電圧VRDn との間に分布するメモリセルト
ランジスタを検出する検出手段を設け、検出手段の出力
に基づいて信頼性が低いと判定されるメモリセルトラン
ジスタに対して再度書き込みを行うことで、信頼性の向
上を図る。
However, actually, there is a memory cell transistor whose threshold voltage Vth shifts due to the above-mentioned AGL noise. In FIG. 2, reference numeral 36 denotes a distribution of memory cell transistors shifted from the distribution 31 due to the influence of AGL noise, and reference numeral 37 denotes a distribution 32 due to the influence of AGL noise.
Is the distribution of memory cell transistors shifted from
In FIG. 2, reference numeral 38 denotes the distribution of the memory cell transistors shifted from the distribution 33 due to the AGL noise. As shown in FIG. 2, the difference between the lower limit of the distribution shifted due to the influence of the AGL noise and the selected word line voltage (VRD3, VRD2, VRD1) at the time of normal reading becomes small, and these memory cell transistors are used in the device. Decreases overall reliability. In view of such a problem, the present invention has been made, and a detecting means for detecting a memory cell transistor distributed between a selected word line voltage VVFn at the time of reading in a verify operation and a selected word line voltage VRDn at the time of normal reading is provided. The reliability is improved by rewriting the memory cell transistor which is determined to have low reliability based on the output of the detection means.

【0095】以下、この発明が1個のメモリセルトラン
ジスタに対して2ビットからなり4値をとるデータを記
録することが可能とされた4値型のNAND型フラッシ
ュメモリに適用された第1の実施形態について図5およ
び図6を参照して説明する。図5は、この第1の実施形
態によるNAND型フラッシュメモリの主要部分の構成
を示し、また、図6に、この第1の実施形態によるNA
ND型フラッシュメモリにおける各部の信号の状態を示
す。なお、前述した従来の4値型のNAND型フラッシ
ュメモリと対応する部分には、同一の参照符号を付し、
その部分に関しての詳細な説明は、説明を簡単とするた
め省略する。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention applied to a quaternary NAND flash memory capable of recording quaternary data consisting of two bits for one memory cell transistor. An embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows the configuration of the main part of the NAND flash memory according to the first embodiment. FIG. 6 shows the NA according to the first embodiment.
The state of the signal of each part in the ND type flash memory is shown. Note that the same reference numerals are given to portions corresponding to the above-described conventional four-level NAND flash memory,
A detailed description of that portion will be omitted for simplicity.

【0096】この発明の第1の実施形態による4値型の
NAND型フラッシュメモリは、図5に示すようにメモ
リセルアレイ1、データ書き込み制御回路2、ラッチ回
路3、ラッチ制御回路4、ベリファイ判定回路5および
シフトセル検出回路6等により構成されている。従っ
て、シフトセル検出回路6以外の回路に関しては、図1
に示す従来の4値型のNAND型フラッシュメモリと同
一とされている。
The quaternary NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention has a memory cell array 1, a data write control circuit 2, a latch circuit 3, a latch control circuit 4, a verify judgment circuit as shown in FIG. 5 and a shift cell detection circuit 6 and the like. Therefore, regarding circuits other than the shift cell detection circuit 6, FIG.
Is the same as the conventional four-level NAND flash memory shown in FIG.

【0097】シフトセル検出回路6は、例えばnチャネ
ルMOSトランジスタからなるトランジスタN30〜N
33により構成されており、シフトセル検出回路6がイ
ンバータ回路11,12,13,14からなるラッチ回
路3とnチャネルMOSからなるトランジスタN9〜N
19からなるラッチ制御回路4との間に接続されてい
る。具体的には、ラッチ回路3の/Q2端子とトランジ
スタN9のドレインとの間にトランジスタN30が挿入
され、ラッチ回路3のQ2端子とトランジスタN9のド
レインとの間にトランジスタN32が挿入されている。
また、ラッチ回路3の/Q1端子とトランジスタN10
のドレインとの間にトランジスタN31が挿入され、ラ
ッチ回路3のQ1端子とトランジスタN10のドレイン
との間にトランジスタN33が挿入されている。
The shift cell detection circuit 6 includes transistors N30 to N30 each formed of, for example, an n-channel MOS transistor.
The shift cell detection circuit 6 includes a latch circuit 3 including inverter circuits 11, 12, 13, and 14 and transistors N9 to N including n-channel MOS.
19 is connected to the latch control circuit 4. Specifically, a transistor N30 is inserted between the / Q2 terminal of the latch circuit 3 and the drain of the transistor N9, and a transistor N32 is inserted between the Q2 terminal of the latch circuit 3 and the drain of the transistor N9.
Further, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 and the transistor N10
The transistor N31 is inserted between the drain of the latch circuit 3 and the transistor N33 between the Q1 terminal of the latch circuit 3 and the drain of the transistor N10.

【0098】トランジスタN30のゲートとトランジス
タN31のゲートとが共通接続され、この共通接続点に
制御信号RDVFが供給される。また、トランジスタN
32のゲートとトランジスタN33のゲートとが共通接
続され、この共通接続点に制御信号CPYBCKが供給
される。シフトセル検出回路6がこの二つの制御信号R
DVF,CPYBCKにより制御されることで、ベリフ
ァイ動作における選択ワード線電圧(VVF3,VVF2,VVF
1 :図2参照)と通常読み出し時の選択ワード線電圧
(VRD3,VRD2,VVRD1:図2参照)との間に分布するメ
モリセルトランジスタの検出がなされ、その検出結果が
ラッチ回路3に格納される。なお、制御信号RDVFを
ハイレベルに設定し、制御信号CPYBCKをローレベ
ルに設定すれば、前述したNAND型フラッシュメモリ
と同一の接続関係となり、前述した書き込み動作および
ベリファイ動作の実行が可能となる。
The gate of the transistor N30 and the gate of the transistor N31 are commonly connected, and the control signal RDVF is supplied to this common connection point. The transistor N
The gate of the transistor 32 and the gate of the transistor N33 are commonly connected, and a control signal CPYBCK is supplied to this common connection point. The shift cell detection circuit 6 outputs the two control signals R
The selected word line voltages (VVF3, VVF2, VVF) in the verify operation are controlled by DVF and CPYBCK.
1: see FIG. 2) and the memory cell transistors distributed between the selected word line voltages (VRD3, VRD2, VVRD1: see FIG. 2) at the time of normal reading, and the detection result is stored in the latch circuit 3. You. If the control signal RDVF is set to a high level and the control signal CPYBCK is set to a low level, the connection relationship is the same as that of the above-described NAND flash memory, and the above-described write operation and verify operation can be performed.

【0099】上述した一実施形態におけるシフトセル検
出回路6の動作について以下に説明する。なお、シフト
セルの検出動作は、制御信号RDVFがハイレベルに設
定されると共に、制御信号CPYBCKがローレベルに
設定された状態で、例えばページ単位の書き込みが終了
した後、すなわち通常の書き込み動作およびベリファイ
動作がなされ、書き込み対象の全てのメモリセルが書き
込み十分と判定された後に続けて行うものとし、ラッチ
回路3のQ2端子およびQ1端子が全て(Q2,Q1)
=(1,1)に設定されている状態から開始されるもの
とする。また、信号AnBが(Vcc−Vth)に設定され
ると共に、信号AnNがローレベルに設定されことでメ
モリストリングA0がシフトセル検出対象として選択さ
れているものとする。
The operation of the shift cell detection circuit 6 in the above-described embodiment will be described below. The shift cell detection operation is performed in a state where the control signal RDVF is set to the high level and the control signal CPYBCK is set to the low level, for example, after the writing in page units is completed, that is, the normal write operation and the verify operation are performed. After the operation is performed and all the memory cells to be written are determined to be sufficiently written, the operation is continuously performed, and all the terminals Q2 and Q1 of the latch circuit 3 are (Q2, Q1).
= (1, 1). It is also assumed that the signal AnB is set to (Vcc-Vth) and the signal AnN is set to the low level, so that the memory string A0 is selected as a shift cell detection target.

【0100】書き込み動作終了後には、信号PGMがロ
ーレベル(接地レベル)に設定されてトランジスタN1
がオフされ、ビット線BL0と書き込み制御回路2とが
切り離されている。また、信号AnNがローレベルに設
定されてトランジスタH4がオフされ、ビット線BL1
とラッチ制御回路4とが切り離されている。さらに、信
号INHB,INHNが共にローレベルに設定され、ト
ランジスタH1,H2がオフされる。また、信号Vref
がVccレベルに設定されると共に、信号RST1がハイ
レベルに設定されてトランジスタN2がオンされ、ビッ
ト線BL0が接地レベルに設定されている。
After the end of the write operation, the signal PGM is set to the low level (ground level) and the transistor N1
Is turned off, and the bit line BL0 is disconnected from the write control circuit 2. Also, the signal AnN is set to low level, the transistor H4 is turned off, and the bit line BL1
And the latch control circuit 4 are separated. Further, the signals INHB and INHN are both set to low level, and the transistors H1 and H2 are turned off. Also, the signal Vref
Are set to the Vcc level, the signal RST1 is set to the high level, the transistor N2 is turned on, and the bit line BL0 is set to the ground level.

【0101】シフトセルの検出動作が起動されると、そ
の検出動作は、信号RST1および制御信号RDVFが
共にローレベルに切り換えられると共に、制御信号CP
YBCKがハイレベルに切り換えられた後、選択ワード
線電圧VWLを例えばVRD3 →VRD2 →VRD1 (図2およ
び図6の最上段参照)の順序で段階的に電圧を変化さ
せ、その後、制御信号RDVFがハイレベル、制御信号
CPYBCKがローレベルに切り換えられた後、選択ワ
ード線電圧VWLを例えばVVF3 →VVF2 →VVF1(図2
および図6最上段参照)の順序で段階的に電圧を変化さ
せながらなされる。
When the shift cell detection operation is started, the signal RST1 and the control signal RDVF are both switched to low level and the control signal CP is turned off.
After the YBCK is switched to the high level, the selected word line voltage VWL is changed stepwise in the order of, for example, VRD3 → VRD2 → VRD1 (see the top row of FIGS. 2 and 6), and then the control signal RDVF is After the high level and the control signal CPYBCK are switched to the low level, the selected word line voltage VWL is changed to, for example, VVF3 → VVF2 → VVF1 (FIG. 2).
And the voltage is changed stepwise in the order shown in FIG. 6).

【0102】また、シフトセル検出の前処理として信号
Vref がローレベルに設定されてトランジスタP1がオ
ンされ、ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの充電
がなされる。ある程度時間が経過すると、ビット線BL
0の電圧が上昇し、トランジスタH3のゲート・ソース
間の電位差がしきい値電圧Vth’以下となるとき自動的
にトランジスタH3がオフする。従って、ビット線BL
0は、(Vcc−Vth−Vth’)に充電され、ノードSA
がVccレベルとなる。
As a preprocessing for shift cell detection, the signal Vref is set to low level, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. After a certain period of time, the bit line BL
When the voltage of 0 increases and the potential difference between the gate and the source of the transistor H3 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth ', the transistor H3 is automatically turned off. Therefore, the bit line BL
0 is charged to (Vcc-Vth-Vth ') and the node SA
Becomes the Vcc level.

【0103】上述した状態で以て選択ワード線電圧を所
定値とし、セル電流の有無をビット線BL0およびノー
ドSAの電圧に反映させることでシフトセルの検出がな
される。つまり、所定のメモリセルトランジスタのしき
い値電圧Vth以上の電圧がそのゲートに供給されてセル
電流が流れる場合には、ビット線BL0の電圧が降下
し、トランジスタH3がオンする。従って、ノードSA
の電圧は、略々ビット線BL0の電圧VBL0まで降下
する。また、所定のメモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vth未満の電圧がそのゲートに供給される場合に
は、セル電流が流れず、ビット線BL0の電圧が降下す
ることがなく、そのまま、ノードSAの電圧は、Vccレ
ベルに保持される。この関係に基づいてシフトセルの検
出がなされる。
In the state described above, the selected word line voltage is set to a predetermined value, and the presence or absence of the cell current is reflected on the voltages of the bit line BL0 and the node SA to detect a shift cell. That is, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate and a cell current flows, the voltage of the bit line BL0 drops and the transistor H3 turns on. Therefore, node SA
Falls substantially to the voltage VBL0 of the bit line BL0. When a voltage lower than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate, no cell current flows and the voltage of the bit line BL0 does not drop. The voltage is kept at the Vcc level. The shift cell is detected based on this relationship.

【0104】ビット線BL0の充電が完了すると、信号
Vref がビット線BL0のリーク電流を補償するだけの
電流をトランジスタP1が流すことが可能な所定レベル
の電圧に(例えば、2V)に設定されると共に、ドレイ
ン側選択ゲート線DSGおよびソース側選択ゲート線S
SGが非選択ワード線電圧と同じ所定のハイレベルの電
圧に設定される。
When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref is set to a predetermined voltage (for example, 2 V) at which the transistor P1 can supply a current sufficient to compensate for the leakage current of the bit line BL0. In addition, the drain side select gate line DSG and the source side select gate line S
SG is set to the same predetermined high-level voltage as the non-selected word line voltage.

【0105】まず、選択ワード線電圧VWLがVRD3 に設
定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布31もしくは分布36の場合には、(Vth>VRD3
)であるため、セル電流が流れず、ノードSAの電圧
は、Vccレベルに保持される。
First, the write threshold voltage Vth is determined while the selected word line voltage VWL is set to VRD3. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 31 or distribution 36, (Vth> VRD3
), No cell current flows, and the voltage of the node SA is maintained at the Vcc level.

【0106】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3およびφLAT4がハイレベルに設定される
と、トランジスタN14,N13,N9,N32が共に
オンし、ラッチ回路3のQ2端子がローレベルに設定さ
れて/Q2端子がローレベルからハイレベルに反転す
る。なお、この時、/Q2端子に接続されたトランジス
タN16のゲートがハイレベルになる。また、パルス状
の信号φLAT2がハイレベルに設定されると、トラン
ジスタN17,N16,N10,N33がオンし、ラッ
チ回路3のQ1端子がローレベルに設定されて/Q1端
子がローレベルからハイレベルに反転する。
When the pulse-like signals φLAT3 and φLAT4 are set to a high level after a predetermined time has elapsed, all of the transistors N14, N13, N9 and N32 are turned on, and the Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to a low level. As a result, the / Q2 terminal is inverted from low level to high level. At this time, the gate of the transistor N16 connected to the / Q2 terminal goes high. When the pulse-like signal φLAT2 is set to the high level, the transistors N17, N16, N10 and N33 are turned on, the Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the / Q1 terminal is changed from the low level to the high level. Flip to

【0107】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布31もしくは分布36以外の場合には、
(VRD3 >Vth)であるため、リーク補償電流より大き
いセル電流が流れ、ノードSAの電圧が降下してトラン
ジスタH3がオンし、ビット線BL0の容量CBLとノー
ドSAの容量CSA(<<CBL)との間で電荷の再分配が
起こり、ノードSAの電圧がビット線電圧VBL0と略
々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。このた
め、トランジスタN9,N10のソース側に接続されて
いるトランジスタN13〜N19が信号φLAT1〜φ
LAT4によりオンしても、トランジスタN9,N10
のゲートがローレベル(例えば、1V)となっているた
め、トランジスタN9,N10のそれぞれのドレイン・
ソース間が高抵抗な状態とされ、ラッチ回路3のQ2端
子およびQ1端子を反転させるのに必要な電流を流すこ
とができず、結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is other than distribution 31 or distribution 36,
Since (VRD3> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA (<< CBL) And the charge at the node SA becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. Therefore, the transistors N13 to N19 connected to the sources of the transistors N9 and N10 output signals φLAT1 to φLAT.
Even if turned on by LAT4, transistors N9 and N10
Is at a low level (for example, 1 V), the drains of the transistors N9 and N10
A high resistance state is set between the sources, and a current necessary for inverting the Q2 terminal and the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow. As a result, the set state is maintained.

【0108】選択ワード線電圧VWLがVRD3 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電源電
圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が完
了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例えば、2
V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is set to VRD3 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is turned on. On the other hand, charging is performed at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example, 2
V).

【0109】次に、選択ワード線電圧VWLがVRD2 に設
定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布31、分布36、分布32、分布37のいずれかの
場合には、(Vth>VRD2 )であるため、セル電流が流
れず、ノードSAの電圧は、Vccレベルに保持される。
Next, the write threshold voltage Vth is determined while the selected word line voltage VWL is set to VRD2. In the case where the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is one of the distribution 31, the distribution 36, the distribution 32, and the distribution 37, since (Vth> VRD2), no cell current flows and the voltage of the node SA becomes It is kept at Vcc level.

【0110】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3およびφLAT4がハイレベルに設定される
と、メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが分布
32もしくは分布37の場合には、トランジスタN1
4,N13,N9,N32が共にオンし、ラッチ回路3
のQ2端子がローレベルに設定されて/Q2端子がロー
レベルからハイレベルに反転する。なお、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布31もしくは分布
36の場合には、既に選択ワード線電圧VWLがVRD3 に
設定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定に
おいて、ラッチ回路3のQ2端子がローレベルに設定さ
れて/Q2端子がローレベルからハイレベルに反転され
ているため変化しない。
When the pulse-like signals φLAT3 and φLAT4 are set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 32 or distribution 37, the transistor N1
4, N13, N9, and N32 are all turned on, and the latch circuit 3
Is set to low level, and the / Q2 terminal is inverted from low level to high level. If the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 31 or distribution 36, the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL has already been set to VRD3 indicates that the latch circuit 3 Is not changed because the / Q2 terminal is set to the low level and the / Q2 terminal is inverted from the low level to the high level.

【0111】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布33および分布38の場合には、(VRD
2 >Vth)であるため、リーク補償電流より大きいセル
電流が流れ、ノードSAの電圧が降下してトランジスタ
H3がオンし、ノードSAの電圧がビット線電圧VBL
0と略々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。
このため、ラッチ回路3のQ2端子を反転させるのに必
要な電流をトランジスタN9を介して流すことができ
ず、結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distributions 33 and 38, (VRD
2> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the voltage of the node SA becomes the bit line voltage VBL.
It becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as 0.
Therefore, a current required to invert the Q2 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N9, and as a result, the set state is maintained.

【0112】選択ワード線電圧VWLがVRD2 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電源電
圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が完
了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例えば、2
V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is set to VRD2 is completed, the signal Vref is set to low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is On the other hand, charging is performed at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example, 2
V).

【0113】次に、選択ワード線電圧VWLがVRD1 に設
定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布31、分布36、分布32、分布37、分布33、
分布38のいずれかの場合には、(Vth>VRD1 )であ
るため、セル電流が流れず、ノードSAの電圧は、Vcc
レベルに保持される。
Next, the write threshold voltage Vth is determined while the selected word line voltage VWL is set to VRD1. The threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distribution 31, distribution 36, distribution 32, distribution 37, distribution 33,
In any of the distributions 38, since (Vth> VRD1), no cell current flows, and the voltage of the node SA becomes Vcc
Retained on level.

【0114】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT1がハイレベルに設定されると、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布33もしくは分布
38の場合には、トランジスタN18のゲートが書き込
み終了時のままハイレベルとされているため、トランジ
スタN19,N18,N10,N33が共にオンし、ラ
ッチ回路3のQ1端子がローレベルに設定されて/Q1
端子がローレベルからハイレベルに反転する。なお、メ
モリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが分布31、
分布36、分布32、分布37のいずれかの場合には、
既に選択ワード線電圧VWLをVRD3 およびVRD2 に設定
してなされた書き込みしきい値電圧Vthの判定におい
て、ラッチ回路3のQ2端子がローレベルに設定されて
トランジスタN18がオフされているためQ1端子が変
化しない。
When the pulse-like signal φLAT1 is set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 33 or the distribution 38, the gate of the transistor N18 is written. Since the transistors are still at the high level at the end, the transistors N19, N18, N10, and N33 are all turned on, and the Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and / Q1
The terminal is inverted from low level to high level. Note that the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 31,
In the case of any one of the distribution 36, the distribution 32, and the distribution 37,
In the determination of the write threshold voltage Vth performed by setting the selected word line voltage VWL to VRD3 and VRD2, the Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to low level and the transistor N18 is turned off, It does not change.

【0115】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布34の場合には、(VRD1 >Vth)であ
るため、リーク補償電流より大きいセル電流が流れ、ノ
ードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオンし、
ノードSAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位
のローレベル(例えば、1V)となる。このため、ラッ
チ回路3のQ1端子を反転させるのに必要な電流をトラ
ンジスタN10を介して流すことができず、結果として
設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 34, since (VRD1> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, and the voltage of the node SA drops and the transistor H3 turns on,
The voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as the bit line voltage VBL0. Therefore, a current required to invert the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N10, and as a result, the set state is maintained.

【0116】この時点で、ラッチ回路3のQ2端子,Q
1端子,/Q2端子,/Q1端子のそれぞれに、対応す
るメモリセルに書き込まれるべき書き込みデータと同じ
データ列が格納される。つまり、しきい値電圧Vthが分
布31および分布36の場合には、(Q2,Q1,/Q
2,/Q1)=(0,0,1,1)となり、しきい値電
圧Vthが分布32および分布37の場合には、(Q2,
Q1,/Q2,/Q1)=(0,1,1,0)となり、
しきい値電圧Vthが分布33および分布38の場合に
は、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=(1,0,0,
1)となり、しきい値電圧Vthが分布34の場合には、
(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=(1,1,0,0)
となる。
At this point, the Q2 terminal of the latch circuit 3 and the Q2 terminal
The same data string as the write data to be written to the corresponding memory cell is stored in each of the one terminal, the / Q2 terminal, and the / Q1 terminal. That is, when the threshold voltages Vth are the distributions 31 and 36, (Q2, Q1, / Q
2, / Q1) = (0,0,1,1), and when the threshold voltage Vth is distribution 32 or distribution 37, (Q2,
Q1, / Q2, / Q1) = (0, 1, 1, 0),
When the threshold voltages Vth are distributions 33 and 38, (Q2, Q1, / Q2, / Q1) = (1, 0, 0,
1), and when the threshold voltage Vth is distribution 34,
(Q2, Q1, / Q2, / Q1) = (1, 1, 0, 0)
Becomes

【0117】選択ワード線電圧VWLがVRD1 に設定され
た状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、制御信号RDVFがハイレベルに切り換えられると
共に、制御信号CPYBCKがローレベルに切り換えら
れた後、再度、信号Vref がローレベルに設定されてト
ランジスタP1がオンされ、ビット線BL0に対して電
源電圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電
が完了すると、信号Vref が所定レベルの電圧(例え
ば、2V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth with the selected word line voltage VWL set to VRD1 is completed, the control signal RDVF is switched to the high level and the control signal CPYBCK is switched to the low level. Thereafter, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref is set to a voltage of a predetermined level (for example, 2 V).

【0118】次に、選択ワード線電圧VWLがVVF3 に設
定された状態でのシフトセル(分布36)の検出がなさ
れる。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが分
布31の場合には、(Vth>VVF3 )であるため、セル
電流が流れず、ノードSAの電圧は、Vccレベルに保持
される。
Next, shift cells (distribution 36) are detected in a state where the selected word line voltage VWL is set to VVF3. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 31, (Vth> VVF3), no cell current flows, and the voltage at the node SA is maintained at the Vcc level.

【0119】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3およびφLAT4がハイレベルに設定される
と、トランジスタN14,N13,N9,N30が共に
オンし、ラッチ回路3の/Q2端子がローレベルに設定
されてQ2端子がローレベルからハイレベルに反転す
る。なお、この時、Q2端子に接続されたトランジスタ
N18のゲートがハイレベルになる。また、パルス状の
信号φLAT1がハイレベルに設定されると、トランジ
スタN19,N18,N10,N31がオンし、ラッチ
回路3の/Q1端子がローレベルに設定されてQ1端子
がローレベルからハイレベルに反転する。
When the pulse-like signals φLAT3 and φLAT4 are set to a high level after a lapse of a predetermined time, all of the transistors N14, N13, N9 and N30 are turned on, and the / Q2 terminal of the latch circuit 3 goes to a low level. When set, the Q2 terminal is inverted from low level to high level. At this time, the gate of the transistor N18 connected to the Q2 terminal becomes high level. When the pulse-like signal φLAT1 is set to the high level, the transistors N19, N18, N10, and N31 are turned on, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q1 terminal is changed from the low level to the high level. Flip to

【0120】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布31以外の場合には、(VVF3 >Vth)
であるため、リーク補償電流より大きいセル電流が流
れ、ノードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオ
ンし、ビット線BL0の容量CBLとノードSAの容量C
SA(<<CBL)との間で電荷の再分配が起こり、ノード
SAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位のロー
レベル(例えば、1V)となる。このため、トランジス
タN9,N10のソース側に接続されているトランジス
タN13〜N19が信号φLAT1〜φLAT4により
オンしても、トランジスタN9,N10のゲートがロー
レベル(例えば、1V)となっているため、トランジス
タN9,N10のそれぞれのドレイン・ソース間が高抵
抗な状態とされ、ラッチ回路3のQ2端子およびQ1端
子を反転させるのに必要な電流を流すことができず、結
果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is other than the distribution 31, (VVF3> Vth)
, A cell current larger than the leak compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance C of the node SA are increased.
Redistribution of charge occurs between SA (<< CBL) and the voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. Therefore, even if the transistors N13 to N19 connected to the sources of the transistors N9 and N10 are turned on by the signals φLAT1 to φLAT4, the gates of the transistors N9 and N10 are at a low level (for example, 1 V). Since the resistance between the drain and source of each of the transistors N9 and N10 is in a high resistance state, a current required to invert the Q2 terminal and the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow, and as a result, the set state is maintained. You.

【0121】選択ワード線電圧VWLがVVF3 に設定され
た状態でのシフトセルの検出が完了すると、再度、信号
Vref がローレベルに設定されてトランジスタP1がオ
ンされ、ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの充電
がなされる。ビット線BL0の充電が完了すると、信号
Vref が所定レベルの電圧(例えば、2V)に設定され
る。
When the detection of the shift cell in the state where the selected word line voltage VWL is set to VVF3 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the power supply voltage Vcc is applied to the bit line BL0. Is charged. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref is set to a predetermined level voltage (for example, 2 V).

【0122】次に、選択ワード線電圧VWLがVVF2 に設
定された状態でのシフトセル(分布37)の検出がなさ
れる。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが分
布31、分布36、分布32のいずれかの場合には、
(Vth>VVF2 )であるため、セル電流が流れず、ノー
ドSAの電圧は、Vccレベルに保持される。
Next, shift cells (distribution 37) are detected in a state where the selected word line voltage VWL is set to VVF2. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is one of the distribution 31, the distribution 36, and the distribution 32,
Since (Vth> VVF2), no cell current flows, and the voltage of the node SA is maintained at the Vcc level.

【0123】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT3がハイレベルに設定されると、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布32の場合には、
トランジスタN15のゲートがハイレベルとされている
ため、トランジスタN14,N15,N9,N30が共
にオンし、ラッチ回路3の/Q2端子がローレベルに設
定されてQ2端子がローレベルからハイレベルに反転す
る。なお、メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vth
が分布31の場合には、既に選択ワード線電圧VWLがV
VF3 に設定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの
判定において、ラッチ回路3の/Q2端子がローレベル
に設定されてQ2端子がローレベルからハイレベルに反
転されているため変化しない。また、分布36の場合に
は、既に選択ワード線電圧VWLがVRD3 に設定された状
態での書き込みしきい値電圧Vthの判定において、ラッ
チ回路3のQ1端子がローレベルに設定されてトランジ
スタN15がオフしているため、そのまま設定状態が保
持される。
When the pulse-like signal φLAT3 is set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 32,
Since the gate of the transistor N15 is at the high level, the transistors N14, N15, N9, and N30 are all turned on, the / Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q2 terminal is inverted from the low level to the high level. I do. The threshold voltage Vth of the memory cell transistor
Is the distribution 31, the selected word line voltage VWL is already V
In the determination of the write threshold voltage Vth in the state set to VF3, no change occurs because the / Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level and the Q2 terminal is inverted from the low level to the high level. In the case of the distribution 36, in the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is already set to VRD3, the Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to low level, and the transistor N15 is turned on. Since it is off, the setting state is maintained as it is.

【0124】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布37、分布33、分布38の場合には、
(VVF2 >Vth)であるため、リーク補償電流より大き
いセル電流が流れ、ノードSAの電圧が降下してトラン
ジスタH3がオンし、ノードSAの電圧がビット線電圧
VBL0と略々同電位のローレベル(例えば、1V)と
なる。このため、ラッチ回路3のQ2端子を反転させる
のに必要な電流をトランジスタN9を介して流すことが
できず、結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltages Vth of the memory cell transistors are distribution 37, distribution 33 and distribution 38,
Since (VVF2> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistor H3 turns on, and the voltage of the node SA becomes a low level having substantially the same potential as the bit line voltage VBL0. (For example, 1 V). Therefore, a current required to invert the Q2 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N9, and as a result, the set state is maintained.

【0125】選択ワード線電圧VWLがVVF2 に設定され
た状態でのシフトセルの検出が完了すると、再度、信号
Vref がローレベルに設定されてトランジスタP1がオ
ンされ、ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの充電
がなされる。ビット線BL0の充電が完了すると、信号
Vref が所定レベルの電圧(例えば、2V)に設定され
る。
When the detection of the shift cell in the state where the selected word line voltage VWL is set to VVF2 is completed, the signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the power supply voltage Vcc is applied to the bit line BL0. Is charged. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref is set to a predetermined level voltage (for example, 2 V).

【0126】最後に、選択ワード線電圧VWLがVVF1 に
設定された状態でのシフトセル(分布38)の検出がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布31、分布36、分布32、分布37、分布33の
いずれかの場合には、(Vth>VVF1 )であるため、セ
ル電流が流れず、ノードSAの電圧は、Vccレベルに保
持される。
Finally, the shift cells (distribution 38) are detected with the selected word line voltage VWL set to VVF1. In the case where the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is any of the distribution 31, the distribution 36, the distribution 32, the distribution 37, and the distribution 33, since (Vth> VVF1), no cell current flows and the node SA The voltage is kept at the Vcc level.

【0127】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLAT1がハイレベルに設定されると、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧Vthが分布33の場合には、
トランジスタN18のゲートがハイレベルとされている
ため、トランジスタN19,N18,N10,N31が
共にオンし、ラッチ回路3の/Q1端子がローレベルに
設定されてQ1端子がローレベルからハイレベルに反転
する。なお、メモリセルトランジスタのしきい値電圧V
thが分布31もしくは分布32の場合には、既に選択ワ
ード線電圧VWLをVVF3 およびVVF2 に設定してなされ
たシフトセルの検出において、ラッチ回路3の/Q1端
子がローレベルに設定されてQ1端子がローレベルから
ハイレベルに反転されているためQ1端子が変化しな
い。また、メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vth
が分布36の場合には、既に選択ワード線電圧VWLをV
RD3 に設定してなされたシフトセルの検出において、ラ
ッチ回路3のQ2端子がローレベルに設定されてトラン
ジスタN18がオフしているため、そのまま設定状態が
保持される。さらに、メモリセルトランジスタのしきい
値電圧Vthが分布37の場合には、既に選択ワード線電
圧VWLをVRD2 に設定してなされたシフトセルの検出に
おいて、ラッチ回路3のQ2端子がローレベルに設定さ
れてトランジスタN18がオフしているため、そのまま
設定状態が保持される。
When the pulse-like signal φLAT1 is set to a high level after a lapse of a predetermined time, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 33,
Since the gate of the transistor N18 is at the high level, the transistors N19, N18, N10, and N31 are all turned on, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level, and the Q1 terminal is inverted from the low level to the high level. I do. The threshold voltage V of the memory cell transistor
When th is the distribution 31 or the distribution 32, the / Q1 terminal of the latch circuit 3 is set to low level and the Q1 terminal is set to the low level in the detection of the shift cell which has already been performed by setting the selected word line voltage VWL to VVF3 and VVF2. The Q1 terminal does not change because it is inverted from low level to high level. Also, the threshold voltage Vth of the memory cell transistor
Is distribution 36, the selected word line voltage VWL is already
In the detection of the shift cell set to RD3, since the Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level and the transistor N18 is turned off, the set state is maintained as it is. Further, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 37, the Q2 terminal of the latch circuit 3 is set to the low level in the detection of the shift cell which has already been performed by setting the selected word line voltage VWL to VRD2. Since the transistor N18 is off, the set state is maintained as it is.

【0128】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布34の場合には、(VVF1 >Vth)であ
るため、リーク補償電流より大きいセル電流が流れ、ノ
ードSAの電圧が降下してトランジスタH3がオンし、
ノードSAの電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位
のローレベル(例えば、1V)となる。このため、ラッ
チ回路3のQ1端子を反転させるのに必要な電流をトラ
ンジスタN10を介して流すことができず、結果として
スタンバイ時の設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 34, since (VVF1> Vth), a cell current larger than the leak compensation current flows, and the voltage of the node SA drops to reduce the transistor voltage. H3 turns on,
The voltage of the node SA becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as the bit line voltage VBL0. Therefore, a current required to invert the Q1 terminal of the latch circuit 3 cannot flow through the transistor N10, and as a result, the set state at the time of standby is maintained.

【0129】このようにしてシフトセルの検出動作がな
され、この検出動作完了時には、ラッチ回路3のQ2端
子,Q1端子,/Q2端子,/Q1端子のそれぞれにメ
モリセルトランジスタの書き込みしきい値電圧Vthに応
じた判定結果が格納される。つまり、しきい値電圧Vth
が分布31、分布32、分布33、分布34のいずれの
場合においても(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=
(1,1,0,0)となる。また、しきい値電圧Vthが
分布36の場合には、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)
=(0,0,1,1)となり、しきい値電圧Vthが分布
37の場合には、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=
(0,1,1,0)となり、しきい値電圧Vthが分布3
8の場合には、(Q2,Q1,/Q2,/Q1)=
(1,0,0,1)となる。
The shift cell detection operation is performed in this manner. When the detection operation is completed, the write threshold voltage Vth of the memory cell transistor is applied to each of the Q2, Q1, / Q2, and / Q1 terminals of the latch circuit 3. Is stored. That is, the threshold voltage Vth
Is (Q2, Q1, / Q2, / Q1) = in any case of the distribution 31, the distribution 32, the distribution 33, and the distribution.
(1,1,0,0). When the threshold voltage Vth has a distribution 36, (Q2, Q1, / Q2, / Q1)
= (0,0,1,1), and when the threshold voltage Vth is distribution 37, (Q2, Q1, / Q2, / Q1) =
(0,1,1,0), and the threshold voltage Vth is distributed 3
In the case of 8, (Q2, Q1, / Q2, / Q1) =
(1, 0, 0, 1).

【0130】即ち、この段階でラッチ回路3に格納され
ているデータが(Q2,Q1)=(1,1)で書き込み
十分と判定されるメモリセルトランジスタは、十分に信
頼性を確保することができる領域に分布しているもので
あり、(Q2,Q1)=(1,1)以外とされるメモリ
セルトランジスタに対してのみ再度書き込み動作と、ベ
リファイ動作がなされる。この時、上述した第1の実施
形態においては、書き込み時においてラッチ回路3のQ
2端子およびQ1端子を設定する際の書き込みデータと
同じデータ列がラッチ回路3に格納される構成とされて
いるため、従来のNAND型フラッシュメモリの処理手
順を変更することなく、また、他のデータバスを介して
接続されている制御部において判定処理および制御処理
を伴うことなく、再書き込み動作およびベリファイ動作
に移行することが可能とされている。
That is, at this stage, the data stored in the latch circuit 3 is determined to be (Q2, Q1) = (1, 1), and it is determined that the memory cell transistor is determined to be sufficiently written. The write operation and the verify operation are performed again only on the memory cell transistors other than (Q2, Q1) = (1, 1). At this time, in the first embodiment described above, at the time of writing, the Q
Since the same data string as the write data at the time of setting the two terminals and the Q1 terminal is stored in the latch circuit 3, the processing procedure of the conventional NAND flash memory is not changed, and other data is stored. The control unit connected via the data bus can shift to the rewrite operation and the verify operation without involving the determination process and the control process.

【0131】従って、ベリファイ判定回路5の判定回路
22の出力を監視し、書き込みが十分でないと判定され
る場合には、(Q2,Q1)=(1,1)とされていな
いメモリセルトランジスタに対してのみ従来のNAND
型フラッシュメモリと同じ処理の流れで再度書き込み動
作とベリファイ動作とが繰り返しなされ、そして、全て
のメモリセルトランジスタが書き込み十分と判定される
か、もしくは所定の回数だけ再度書き込み動作とベリフ
ァイ動作とが繰り返された段階で一連の動作が終了す
る。
Therefore, the output of the judgment circuit 22 of the verification judgment circuit 5 is monitored, and when it is judged that the writing is not sufficient, the memory cell transistors not set to (Q2, Q1) = (1, 1) are used. Only conventional NAND
The write operation and the verify operation are repeated again in the same processing flow as the type flash memory, and it is determined that all the memory cell transistors are sufficient for the write operation, or the write operation and the verify operation are repeated a predetermined number of times. A series of operations ends at the stage when the operation is completed.

【0132】このようにシフトセルの検出動作、再度書
き込み動作とベリファイ動作とが繰り返されることで、
AGLノイズの影響が大幅に低減され、信頼性の向上が
図られる。なお、再度書き込みを行っても、ソース線を
共通とするメモリストリングに複数の再書き込み対象と
なるメモリセルトランジスタがある場合には、書き込み
速度の違いにより再びシフトセルの検出動作で書き込み
十分でないと判定される可能性が存在するが、少なくと
も、1回以上の再書き込みがなされることで、AGLノ
イズの下限を高くできる点と、再書き込みの対象となる
メモリセルトランジスタは、ベリファイ時にソース電位
が持ち上がり、バックバイアス効果の影響を大きく受け
易い同じ状況にあるため、書き込み十分と判定されるま
での回数の差が小さいという点とで、AGLノイズの分
布の下限と、通常読み出し時の選択ワード線電圧との間
の電圧差を大きくとることができ、データ保持特性等の
不良に対するマージンが明らかに改善される。
By repeating the shift cell detection operation, the write operation and the verify operation again,
The effect of AGL noise is greatly reduced, and reliability is improved. Note that even if rewriting is performed, if there are a plurality of memory cell transistors to be rewritten in the memory string sharing the source line, it is determined that the writing operation is not sufficient again by the shift cell detection operation due to a difference in writing speed. However, the lower limit of AGL noise can be increased by performing at least one rewrite, and the source potential of the memory cell transistor to be rewritten rises during verification. And the lower limit of the distribution of the AGL noise, and the fact that the difference in the number of times until the writing is determined to be sufficient is small, and the voltage of the selected word line during normal reading is small. The voltage difference between the data and the It is improved.

【0133】次に、この発明が1個のメモリセルトラン
ジスタに2つの値をとるデータを記録することが可能と
された2値型のフラッシュメモリに適用された第2の実
施形態について図7および図8を参照して説明する。図
7は、この第2の実施形態によるNAND型フラッシュ
メモリの主要部分の構成を示し、また、図8に第2の実
施形態によるNAND型フラッシュメモリにおける各部
の信号の状態を示す。
Next, a second embodiment in which the present invention is applied to a binary flash memory capable of recording data having two values in one memory cell transistor will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a configuration of a main part of the NAND flash memory according to the second embodiment. FIG. 8 shows a signal state of each part in the NAND flash memory according to the second embodiment.

【0134】この発明の第2の実施形態による2値型の
NAND型フラッシュメモリは、図7に示すようにメモ
リセルアレイ51、データ書き込み制御回路52、ラッ
チ回路53、nチャネルMOSトランジスタからなるト
ランジスタN54,N55およびN58からなるラッチ
制御回路54、ベリファイ判定回路55およびnチャネ
ルMOSトランジスタからなるトランジスタN56,N
57からなるシフトセル検出回路56等により構成され
ている。このNAND型フラッシュメモリにおいては、
一つのメモリセルアレイが複数のブロックにより構成さ
れ、一つのブロックがワード線単位の複数のページによ
り構成される。図7に示す例では、1ブロック=16ペ
ージの構成となっている。メモリセルアレイ51は、メ
モリセルがマトリクス状に配されたものであり、図7に
示すようにそれぞれのメモリセルが共通のワード線WL
0〜WL15に接続された複数のメモリストリングA0
〜Anを有する。図7において、メモリストリングA1
以降が省略されている。これらのメモリストリングA0
〜Anはソース線を共有する。一つのブロックは、ソー
ス線を共有するメモリストリングの群を複数個集合した
ものからなり、例えば全部でm個(m>n)のメモリス
トリングを有する。
As shown in FIG. 7, the binary NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention has a memory cell array 51, a data write control circuit 52, a latch circuit 53, and a transistor N54 comprising an n-channel MOS transistor. , N55 and N58, a latch control circuit 54, a verify determination circuit 55, and transistors N56 and N
And a shift cell detection circuit 56 composed of a shift cell detection circuit 57. In this NAND flash memory,
One memory cell array is composed of a plurality of blocks, and one block is composed of a plurality of pages in word line units. In the example shown in FIG. 7, one block = 16 pages. The memory cell array 51 has memory cells arranged in a matrix. As shown in FIG. 7, each memory cell is connected to a common word line WL.
A plurality of memory strings A0 connected to 0 to WL15
To An. In FIG. 7, the memory string A1
The rest is omitted. These memory strings A0
To An share a source line. One block is made up of a plurality of groups of memory strings sharing a source line, and has, for example, m (m> n) memory strings in total.

【0135】メモリストリングA0は、メモリセルトラ
ンジスタM0-0 〜M15-0により構成されている。メモリ
セルトランジスタM15-0のドレインが選択トランジスタ
DS0のソースに接続され、選択トランジスタDS0の
ドレインがビット線BL0に接続される。また、メモリ
セルトランジスタM0-0 のソースが選択トランジスタS
S0のドレインに接続され、選択トランジスタSS0の
ソースがソース線SLに接続される。さらに、メモリセ
ルトランジスタM0-0 〜M15-0のそれぞれのゲートがワ
ード線WL0〜WL15に一対一にそれぞれ接続され
る。このようにメモリストリングA0と各線とが接続さ
れ、他のメモリストリングに関しても同様の接続関係と
されている。
The memory string A0 is composed of memory cell transistors M 0-0 to M 15-0 . The drain of the memory cell transistor M15-0 is connected to the source of the selection transistor DS0, and the drain of the selection transistor DS0 is connected to the bit line BL0. Further, the source of the memory cell transistor M 0-0 is the selection transistor S
The drain of S0 is connected, and the source of select transistor SS0 is connected to source line SL. Further, the gates of the memory cell transistors M 0-0 to M 15-0 are connected to the word lines WL0 to WL15, respectively. As described above, the memory string A0 is connected to each line, and the other memory strings have the same connection relationship.

【0136】従って、メモリストリングA0〜Anの一
端は、選択トランジスタDS0〜DSnを介してビット
線BL0〜BLnに接続され、また、メモリストリング
A0〜Anの他端は、選択トランジスタSS0〜SSn
を介して共通のソース線SLに接続されている。そし
て、選択トランジスタDS0〜DSnのゲートが共通の
ドレイン側選択ゲート線DSGに接続され、選択トラン
ジスタSS0〜SSnのゲートが共通のソース側選択ゲ
ート線SSGに接続されている。
Therefore, one ends of the memory strings A0 to An are connected to the bit lines BL0 to BLn via the selection transistors DS0 to DSn, and the other ends of the memory strings A0 to An are connected to the selection transistors SS0 to SSn.
Are connected to a common source line SL. The gates of the select transistors DS0 to DSn are connected to a common drain-side select gate line DSG, and the gates of the select transistors SS0 to SSn are connected to a common source-side select gate line SSG.

【0137】なお、メモリストリングA0〜Anの他端
が選択トランジスタSS0〜SSnを介して接続される
共通のソース線SLは、選択トランジスタSS0〜SS
nで共有するソース拡散層からなり、このソース線SL
には、抵抗としては極めて小さい値を示すAl配線パタ
ーンからなる金属バイパス線(図示せず)がコンタクト
している。ソース線SLは、金属バイパス線によって必
要に応じて所定の電位、例えば接地レベルにバイアスさ
れる。
Note that the common source line SL to which the other ends of the memory strings A0 to An are connected via the selection transistors SS0 to SSn is connected to the selection transistors SS0 to SS
n and a source diffusion layer shared by
Is in contact with a metal bypass line (not shown) made of an Al wiring pattern exhibiting an extremely small resistance value. The source line SL is biased to a predetermined potential, for example, a ground level as needed by a metal bypass line.

【0138】ビット線BL0に対応して設けられている
書き込み制御回路52は、高耐圧のnチャンルMOSト
ランジスタからなるトランジスタH51と、pチャネル
MOSトランジスタからなるトランジスタP51と、n
チャネルMOSトランジスタからなるトランジスタN5
1〜N53とにより構成されている。なお、ビット線B
L1以降に対応する書き込み制御回路も同様の構成とさ
れおり、これらの部分に関する説明は、説明を簡単とす
るため省略する。また、他の回路部分に関しても、ビッ
ト線BL0に対応する部分にのみ注目し、その部分に関
してのみ説明する。
The write control circuit 52 provided corresponding to the bit line BL0 includes a transistor H51 composed of an n-channel MOS transistor with a high breakdown voltage, a transistor P51 composed of a p-channel MOS transistor, and n
Transistor N5 composed of a channel MOS transistor
1 to N53. Note that bit line B
The write control circuits corresponding to L1 and thereafter have the same configuration, and description of these portions will be omitted for simplicity. Also, regarding other circuit portions, attention is paid only to a portion corresponding to the bit line BL0, and only the portion will be described.

【0139】図7において符号66で示されるのがVcc
電源端子であり、例えば、(Vcc=3.3V)が供給さ
れる。Vcc電源端子66にトランジスタP51のソース
が接続され、トランジスタP51のドレインが、そのソ
ースが接地されたトランジスタN51のドレインに接続
されている。トランジスタN51のゲートにリセット信
号RST1が供給され、トランジスタP51のゲートに
信号Vref が供給される。
In FIG. 7, reference numeral 66 denotes Vcc.
A power supply terminal to which, for example, (Vcc = 3.3 V) is supplied. The source of the transistor P51 is connected to the Vcc power supply terminal 66, and the drain of the transistor P51 is connected to the drain of the transistor N51 whose source is grounded. The reset signal RST1 is supplied to the gate of the transistor N51, and the signal Vref is supplied to the gate of the transistor P51.

【0140】トランジスタP51のドレインおよびトラ
ンジスタN51のドレインの接続点であるノードSA2
とビット線BL0との間にトランジスタH51が挿入さ
れ、ノードSA2と接地間に直列接続されたトランジス
タN52,N53が挿入されている。トランジスタN5
2のゲートに信号PGMが供給され、トランジスタH5
1のゲートに信号PGMHが供給される。
A node SA2 which is a connection point between the drain of the transistor P51 and the drain of the transistor N51
And a bit line BL0, a transistor H51 is inserted, and transistors N52 and N53 connected in series between the node SA2 and the ground are inserted. Transistor N5
2 is supplied with the signal PGM to the gate of the transistor H5.
The signal PGMH is supplied to one gate.

【0141】ラッチ回路53は、インバータ回路57,
58により構成されており、インバータ回路58の出力
端子とインバータ回路57の入力端子とが接続され、こ
の共通接続点が/Q端子とされている。また、インバー
タ回路58の入力端子とインバータ回路57の出力端子
とが接続され、この共通接続点がQ端子とされている。
The latch circuit 53 includes an inverter circuit 57,
The output terminal of the inverter circuit 58 is connected to the input terminal of the inverter circuit 57, and the common connection point is the / Q terminal. The input terminal of the inverter circuit 58 is connected to the output terminal of the inverter circuit 57, and the common connection point is the Q terminal.

【0142】トランジスタN53のゲートとラッチ回路
53の/Q端子とが接続されている。また、ラッチ回路
53の/Q端子と接地間に直列接続されたトランジスタ
N56,N54,N55が挿入され、ラッチ回路53の
Q端子と接地間にトランジスタN58が挿入されてい
る。さらに、トランジスタN54のドレインとラッチ回
路53のQ端子との間にトランジスタN57が挿入され
ている。
The gate of the transistor N53 and the / Q terminal of the latch circuit 53 are connected. Further, transistors N56, N54 and N55 connected in series between the / Q terminal of the latch circuit 53 and the ground are inserted, and a transistor N58 is inserted between the Q terminal of the latch circuit 53 and the ground. Further, a transistor N57 is inserted between the drain of the transistor N54 and the Q terminal of the latch circuit 53.

【0143】トランジスタN56のゲートに制御信号R
DVFが供給される。また、トランジスタN57のゲー
トに制御信号CPYBCKが供給される。トランジスタ
N54のゲートとトランジスタP51のドレインおよび
トランジスタN51のドレインの接続点であるノードS
A2とが接続されている。また、トランジスタN55の
ゲートに信号φLATが供給され、トランジスタN58
のゲートに信号RST2が供給される。
A control signal R is applied to the gate of the transistor N56.
DVF is supplied. The control signal CPYBCK is supplied to the gate of the transistor N57. A node S which is a connection point between the gate of the transistor N54, the drain of the transistor P51, and the drain of the transistor N51
A2 is connected. The signal φLAT is supplied to the gate of the transistor N55, and the transistor N58
Is supplied with a signal RST2.

【0144】ベリファイ判定回路55は、例えば、イン
バータ回路65、nチャネルMOSトランジスタからな
るトランジスタN71、判定回路72により構成されて
いる。インバータ回路65の入力端子が接地され、イン
バータ回路65の出力端子が判定回路72に接続されて
いる。インバータ回路65の出力端子と接地間にトラン
ジスタN71が挿入されている。トランジスタ71のゲ
ートとラッチ回路53の/Q端子とが接続されている。
判定回路72は、書き込み動作時に全てのメモリセルト
ランジスタに対して書き込みが終了したかどうかをイン
バータ回路65の出力ラインの電位で判定する。なお、
判定回路72の判定出力は、端子69を介して取り出さ
れ、他の制御回路に供給される。
The verify determination circuit 55 includes, for example, an inverter circuit 65, a transistor N71 comprising an n-channel MOS transistor, and a determination circuit 72. The input terminal of the inverter circuit 65 is grounded, and the output terminal of the inverter circuit 65 is connected to the determination circuit 72. A transistor N71 is inserted between the output terminal of the inverter circuit 65 and the ground. The gate of the transistor 71 and the / Q terminal of the latch circuit 53 are connected.
The determination circuit 72 determines whether or not the writing has been completed for all the memory cell transistors during the writing operation based on the potential of the output line of the inverter circuit 65. In addition,
The judgment output of the judgment circuit 72 is taken out via a terminal 69 and supplied to another control circuit.

【0145】上述したように構成される2値型のNAN
D型フラッシュメモリにおいて1個のメモリセルトラン
ジスタに1ビットからなり2値をとるデータが記録され
る。図10に1ビットからなり2値をとるデータのしき
い値電圧Vthの分布とデータ内容との関係を示す。図1
0に示すようにメモリセルトランジスタのしきい値電圧
Vthは、2状態をとる。
A binary NAN configured as described above
In a D-type flash memory, one-bit binary data is recorded in one memory cell transistor. FIG. 10 shows the relationship between the distribution of the threshold voltage Vth of binary data consisting of one bit and the data content. FIG.
As shown by 0, the threshold voltage Vth of the memory cell transistor takes two states.

【0146】図10において符号110で示されるのが
データ「0」が書き込まれて正のしきい値の書き込み状
態とされるメモリセルトランジスタの分布であり、図1
0において符号111で示されるのがデータ「1」が書
き込まれて負のしきい値の消去状態とされるメモリセル
トランジスタの分布である。
In FIG. 10, reference numeral 110 indicates the distribution of memory cell transistors in which data "0" is written and which is in a write state with a positive threshold value.
Reference numeral 111 at 0 indicates the distribution of the memory cell transistors into which the data “1” is written and the erased state of the negative threshold voltage is set.

【0147】上述したNAND型フラッシュメモリにお
ける書き込み、読み出し動作、ベリファイ動作およびシ
フトセルの検出動作について以下に説明する。まず、書
き込み動作について具体的に説明する。
The write, read, verify, and shift cell detection operations in the above-described NAND flash memory will be described below. First, the write operation will be specifically described.

【0148】スタンバイ時には、信号PGMがローレベ
ル(接地レベル)に設定されてトランジスタN52がオ
フされ、ビット線BL0と書き込み制御回路52とが切
り離される。そして、信号RST1がハイレベル(Vcc
レベル)に設定される。これによりトランジスタN51
がオンし、ビット線BL0が接地レベルに設定される。
また、制御信号RDVFがハイレベルに設定されると共
に、制御信号CPYBCKがローレベルに設定されてい
る。
At the time of standby, signal PGM is set to low level (ground level), transistor N52 is turned off, and bit line BL0 is disconnected from write control circuit 52. Then, the signal RST1 becomes high level (Vcc
Level). Thereby, the transistor N51
Is turned on, and the bit line BL0 is set to the ground level.
Further, the control signal RDVF is set to a high level, and the control signal CPYBCK is set to a low level.

【0149】この状態で書き込みが起動された場合に
は、書き込みデータがデータバスを介してラッチ回路5
3に供給され、書き込みデータがラッチ回路53に取り
込まれて保持される。その後、信号RST1がローレベ
ルに切り換えられ、ビット線BL0が接地ラインと切り
離される。そして、信号PGMHがP5V(5〜6Vの
電圧)、信号Vref がローレベルに設定され、トランジ
スタP1がオンし、ビット線BL0がVccに充電され
る。
When writing is started in this state, write data is transferred to the latch circuit 5 via the data bus.
3, and the write data is taken into the latch circuit 53 and held. Thereafter, the signal RST1 is switched to the low level, and the bit line BL0 is disconnected from the ground line. Then, the signal PGMH is set to P5V (voltage of 5 to 6V), the signal Vref is set to low level, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is charged to Vcc.

【0150】この時、信号PGMおよび読み出し/ベリ
ファイ動作を制御するための信号φLATおよび信号R
ST2は、ラッチデータに影響がないようにローレベル
とされ、トランジスタN52,N55,N58がオフし
ている。また、メモリセルアレイ1のドレイン側選択ゲ
ート線DSGがハイレベルに設定され、メモリセルアレ
イ1のソース側選択ゲート線SSGがローレベルに設定
される。
At this time, signal PGM and signal φLAT and signal R for controlling the read / verify operation are provided.
ST2 is at a low level so that the latch data is not affected, and the transistors N52, N55, and N58 are off. Further, the drain-side selection gate line DSG of the memory cell array 1 is set to a high level, and the source-side selection gate line SSG of the memory cell array 1 is set to a low level.

【0151】そして、信号Vref がVccレベルに切り換
えられ、トランジスタP51がオフし、信号PGMがハ
イレベルに設定されてトランジスタN52がオンに切り
換えられる。このことで、選択ビット線BL0と書き込
み制御回路52とが接続され、選択ビット線BL0が書
き込みデータに応じた電圧に設定される。
Then, the signal Vref is switched to the Vcc level, the transistor P51 is turned off, the signal PGM is set to the high level, and the transistor N52 is switched on. Thus, the selected bit line BL0 is connected to the write control circuit 52, and the selected bit line BL0 is set to a voltage according to the write data.

【0152】例えば、メモリストリングA0が書き込み
対象として選択され、書き込みデータが「0」の場合に
は、ラッチ回路53のQ端子がローレベルに設定され、
/Q端子がハイレベルになる。従って、トランジスタN
53がオンし、ビット線BL0が接地レベルに放電され
る。
For example, when the memory string A0 is selected as a write target and the write data is “0”, the Q terminal of the latch circuit 53 is set to low level,
The / Q terminal goes high. Therefore, transistor N
53 turns on, and the bit line BL0 is discharged to the ground level.

【0153】書き込みデータが「1」の場合には、ラッ
チ回路53のQ端子がハイレベルに設定され、/Q端子
がローレベルになる。従って、トランジスタN53がオ
ンすることがなく、ビット線BL0は、プリチャージ電
圧であるVccレベルに保持される。
When the write data is "1", the Q terminal of the latch circuit 53 is set to the high level, and the / Q terminal is set to the low level. Therefore, the transistor N53 is not turned on, and the bit line BL0 is kept at the Vcc level which is the precharge voltage.

【0154】上述したように選択されたメモリストリン
グA0と接続されているビット線BL0が書き込みデー
タに応じた電圧に設定された後、ワード線WL0〜WL
15の内の書き込み対象とされるメモリセルトランジス
タに接続された選択ワード線が書き込み電圧VPGM に設
定されると共に、書き込み対象外とされるメモリセルト
ランジスタに接続された非選択ワード線が書き込みパス
電圧Vpass(<VPGM)に設定され、所定のメモリセル
トランジスタに対して書き込みがなされる。
After the bit line BL0 connected to the selected memory string A0 is set to the voltage corresponding to the write data, the word lines WL0 to WL
The selected word line connected to the memory cell transistor to be written in 15 is set to the write voltage VPGM, and the unselected word line connected to the memory cell transistor not to be written is set to the write pass voltage. Vpass (<VPGM) is set, and data is written to a predetermined memory cell transistor.

【0155】この時、書き込みデータが「0」の場合に
は、ワード線電圧VPGM とチャンネル電圧との電界によ
りFNトンネリング現象が起こり、書き込みがなされ
る。また、書き込みデータ「1」の場合には、選択トラ
ンジスタDS0によってチャネルはビット線BL0から
切り離され、ワード線との結合容量により非書き込み電
位にブーストされて書き込みされない。
At this time, if the write data is "0", the FN tunneling phenomenon occurs due to the electric field between the word line voltage VPGM and the channel voltage, and the write is performed. In the case of write data "1", the channel is disconnected from the bit line BL0 by the selection transistor DS0, and is boosted to a non-write potential by the coupling capacitance with the word line, and is not written.

【0156】次に、通常読み出し動作について具体的に
説明する。なお、メモリストリングA0が読み出し対象
として選択されているものとする。スタンバイ時には、
信号PGMがローレベル(接地レベル)に設定されてト
ランジスタN52がオフされ、ビット線BL0と書き込
み制御回路52とが切り離されている。また、信号Vre
f がVccレベルに設定されると共に、信号RST1がハ
イレベルに設定されてトランジスタN51がオンされ、
ビット線BL0が接地レベルに設定されている。さら
に、制御信号RDVFがハイレベルに設定されると共
に、制御信号CPYBCKがローレベルに設定されてい
る。
Next, the normal read operation will be specifically described. It is assumed that the memory string A0 has been selected as a read target. During standby,
The signal PGM is set to the low level (ground level), the transistor N52 is turned off, and the bit line BL0 is disconnected from the write control circuit 52. Also, the signal Vre
f is set to the Vcc level, the signal RST1 is set to the high level, and the transistor N51 is turned on.
Bit line BL0 is set to the ground level. Further, the control signal RDVF is set to a high level, and the control signal CPYBCK is set to a low level.

【0157】通常読み出し動作が起動されると、読み出
し動作は、信号RST2がクロック動作してラッチ回路
53をリセットし、信号RST1がローレベルに切り換
えられた後、選択ワード線電圧VWLを例えばVRDに設定
してなされる。また、ワード線電圧VRDでの実際の書き
込みしきい値電圧Vthの判定の前処理としてさらに信号
Vref がローレベルに設定されてトランジスタP51が
オンされ、ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの充
電がなされる。ある程度時間が経過すると、ビット線B
L0の電圧が上昇し、トランジスタH51のゲート・ソ
ース間の電位差がしきい値電圧Vth’以下となるとき自
動的にトランジスタH51がオフする。従って、ビット
線BL0は、(Vcc−Vth−Vth’)に充電され、ノー
ドSA2がVccレベルとなる。
When the normal read operation is started, the read operation is performed by resetting the latch circuit 53 by clocking the signal RST2 and switching the signal RST1 to the low level, and then changing the selected word line voltage VWL to, for example, VRD. Set and done. Further, as a pre-process for determining the actual write threshold voltage Vth at the word line voltage VRD, the signal Vref is set to a low level, the transistor P51 is turned on, and the bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. Is made. After a certain period of time, the bit line B
When the voltage of L0 rises and the potential difference between the gate and source of the transistor H51 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth ', the transistor H51 is automatically turned off. Accordingly, the bit line BL0 is charged to (Vcc-Vth-Vth '), and the node SA2 goes to the Vcc level.

【0158】上述した状態で以て選択ワード線電圧をV
RDとし、セル電流の有無をビット線BL0およびノード
SA2の電圧に反映させて書き込みしきい値電圧Vthの
判定がなされる。ビット線BL0の充電が完了すると、
信号Vref がビット線BL0のリーク電流を補償するだ
けの電流をトランジスタP51が流すことが可能な所定
レベルの電圧に(例えば、2V)に設定されると共に、
ドレイン側選択ゲート線DSGおよびソース側選択ゲー
ト線SSGが非選択ワード線電圧と同じ所定のハイレベ
ルの電圧に設定される。
In the above state, the selected word line voltage is set to V
The write threshold voltage Vth is determined by reflecting the presence or absence of the cell current on the voltage of the bit line BL0 and the node SA2. When the charging of the bit line BL0 is completed,
The signal Vref is set to a voltage of a predetermined level (for example, 2 V) at which the transistor P51 can flow a current enough to compensate for the leak current of the bit line BL0, and
The drain-side selection gate line DSG and the source-side selection gate line SSG are set to the same predetermined high-level voltage as the non-selected word line voltage.

【0159】そして、選択ワード線電圧VWLがVRDに設
定された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がな
される。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
分布110(図10参照)の場合には、(Vth>VRD)
であるため、セル電流が流れず、ノードSA2の電圧
は、Vccレベルに保持される。
Then, the write threshold voltage Vth is determined with the selected word line voltage VWL set to VRD. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 110 (see FIG. 10), (Vth> VRD)
Therefore, no cell current flows, and the voltage of the node SA2 is maintained at the Vcc level.

【0160】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLATがハイレベルに設定されると、トランジスタN
55,N54およびトランジスタN56が共にオンし、
ラッチ回路53の/Q端子がローレベルに設定されてQ
端子がローレベルからハイレベルに反転する。
When the pulse-like signal φLAT is set to a high level after a lapse of a predetermined time, the transistor N
55, N54 and transistor N56 are both turned on,
When the / Q terminal of the latch circuit 53 is set to low level,
The terminal is inverted from low level to high level.

【0161】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布111(図10参照)の場合には、(V
RD>Vth)であるため、リーク補償電流より大きいセル
電流が流れ、ノードSA2の電圧が降下してトランジス
タH51がオンし、ビット線BL0の容量CBLとノード
SA2の容量CSA(<<CBL)との間で電荷の再分配が
起こり、ノードSA2の電圧がビット線電圧VBL0と
略々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。この
ため、トランジスタN54のソース側に接続されている
トランジスタN55が信号φLATによりオンしても、
トランジスタN54のゲートがローレベル(例えば、1
V)となっているため、トランジスタN54のドレイン
・ソース間が高抵抗な状態とされ、ラッチ回路53のQ
端子を反転させるのに必要な電流を流すことができず、
結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 111 (see FIG. 10), (V
Since RD> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA2 drops, the transistor H51 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA2 (<< CBL) , The voltage of the node SA2 becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. Therefore, even if the transistor N55 connected to the source side of the transistor N54 is turned on by the signal φLAT,
When the gate of the transistor N54 is at a low level (for example, 1
V), a high resistance state is established between the drain and the source of the transistor N54, and the Q
The current required to reverse the terminal cannot be passed,
As a result, the setting state is maintained.

【0162】このようにして通常読み出し動作がなさ
れ、通常読み出し動作完了時には、ラッチ回路53のQ
端子,/Q端子のそれぞれにメモリセルトランジスタの
書き込みしきい値電圧Vthに応じた出力が保持される。
つまり、しきい値電圧Vthが分布110(図10参照)
の場合には、(Q,/Q)=(1,0)となり、しきい
値電圧Vthが分布111(図10参照)の場合には、
(Q,/Q)=(0,1)となる。
The normal read operation is performed in this manner. When the normal read operation is completed, the Q
An output corresponding to the write threshold voltage Vth of the memory cell transistor is held at each of the terminal and the / Q terminal.
That is, the threshold voltage Vth is distributed 110 (see FIG. 10).
, (Q, / Q) = (1,0), and when the threshold voltage Vth has a distribution 111 (see FIG. 10),
(Q, / Q) = (0, 1).

【0163】次に、ベリファイ動作について具体的に説
明する。なお、メモリストリングA0がベリファイ対象
として選択されているものとする。書き込み終了時に
は、信号PGMがローレベル(接地レベル)に設定され
てトランジスタN52がオフされ、ビット線BL0と書
き込み制御回路52とが切り離されている。また、信号
Vref がVccレベルに設定されると共に、信号RST1
がハイレベルに設定されてトランジスタN51がオンさ
れ、ビット線BL0が接地レベルに設定されている。さ
らに、制御信号RDVFがハイレベルに設定されると共
に、制御信号CPYBCKがローレベルに設定されてい
る。
Next, the verify operation will be specifically described. It is assumed that the memory string A0 has been selected as a verification target. At the end of writing, the signal PGM is set to low level (ground level), the transistor N52 is turned off, and the bit line BL0 is disconnected from the write control circuit 52. Further, the signal Vref is set to the Vcc level, and the signal RST1 is set.
Is set to the high level, the transistor N51 is turned on, and the bit line BL0 is set to the ground level. Further, the control signal RDVF is set to a high level, and the control signal CPYBCK is set to a low level.

【0164】ベリファイ動作では、1回の書き込みが終
了する毎にデータ「0」に対応した書き込みしきい値電
圧Vthの判定が行われる。この書き込みしきい値電圧V
thの判定は、信号RST1がローレベルに切り換えられ
た後、選択ワード線電圧VWLを例えばVVFに設定してな
される。
In the verify operation, each time one write is completed, the write threshold voltage Vth corresponding to data "0" is determined. This write threshold voltage V
The determination of th is made by setting the selected word line voltage VWL to, for example, VVF after the signal RST1 is switched to the low level.

【0165】まず、各ワード線電圧での実際の書き込み
しきい値電圧Vthの判定の前処理として信号Vref がロ
ーレベルに設定されてトランジスタP51がオンされ、
ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの充電がなされ
る。ある程度時間が経過すると、ビット線BL0の電圧
が上昇し、トランジスタH51のゲート・ソース間の電
位差がしきい値電圧Vth’以下となるとき自動的にトラ
ンジスタH51がオフする。従って、ビット線BL0
は、(Vcc−Vth−Vth’)に充電され、ノードSA2
がVccレベルとなる。
First, as a pre-process for determining the actual write threshold voltage Vth at each word line voltage, the signal Vref is set to low level to turn on the transistor P51,
The bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. After a certain period of time, the voltage of the bit line BL0 increases, and when the potential difference between the gate and the source of the transistor H51 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth ', the transistor H51 is automatically turned off. Therefore, the bit line BL0
Is charged to (Vcc−Vth−Vth ′), and the node SA2
Becomes the Vcc level.

【0166】上述した状態で以て選択ワード線電圧をV
VFとし、セル電流の有無をビット線BL0およびノード
SA2の電圧に反映させて書き込みしきい値電圧Vthの
判定がなされる。ビット線BL0の充電が完了すると、
信号Vref がビット線BL0のリーク電流を補償するだ
けの電流をトランジスタP51が流すことが可能な所定
レベルの電圧に(例えば、2V)に設定されると共に、
ドレイン側選択ゲート線DSGおよびソース側選択ゲー
ト線SSGが非選択ワード線電圧と同じ所定のハイレベ
ルの電圧に設定される。
In the above state, the selected word line voltage is set to V
The write threshold voltage Vth is determined by reflecting the presence or absence of the cell current on the voltage of the bit line BL0 and the node SA2. When the charging of the bit line BL0 is completed,
The signal Vref is set to a voltage of a predetermined level (for example, 2 V) at which the transistor P51 can flow a current enough to compensate for the leak current of the bit line BL0, and
The drain-side selection gate line DSG and the source-side selection gate line SSG are set to the same predetermined high-level voltage as the non-selected word line voltage.

【0167】まず、選択ワード線電圧VWLがVVFに設定
され、書き込みデータ「0」に対応する書き込みしきい
値電圧Vthの判定がなされる。メモリセルトランジスタ
のしきい値電圧Vthが分布110(図10参照)の場合
には、(Vth>VVF)であるため、セル電流が流れず、
ノードSA2の電圧は、Vccレベルに保持される。
First, the selected word line voltage VWL is set to VVF, and the write threshold voltage Vth corresponding to the write data "0" is determined. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has a distribution 110 (see FIG. 10), since (Vth> VVF), no cell current flows, and
The voltage of node SA2 is maintained at Vcc level.

【0168】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLATがハイレベルに設定されると、トランジスタN
55,N54およびトランジスタN56が共にオンし、
ラッチ回路53の/Q端子がローレベルに設定されてQ
端子がローレベルからハイレベルに反転する。
When a pulse-like signal φLAT is set to a high level after a lapse of a predetermined time, the transistor N
55, N54 and transistor N56 are both turned on,
When the / Q terminal of the latch circuit 53 is set to low level,
The terminal is inverted from low level to high level.

【0169】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布111(図10参照)の場合には、(V
VF>Vth)であるため、リーク補償電流より大きいセル
電流が流れ、ノードSA2の電圧が降下してトランジス
タH51がオンし、ビット線BL0の容量CBLとノード
SA2の容量CSA(<<CBL)との間で電荷の再分配が
起こり、ノードSA2の電圧がビット線電圧VBL0と
略々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。この
ため、トランジスタN54のソース側に接続されている
トランジスタN55が信号φLATによりオンしても、
トランジスタN54のゲートがローレベル(例えば、1
V)となっているため、トランジスタN54のドレイン
・ソース間が高抵抗な状態とされ、ラッチ回路53のQ
端子を反転させるのに必要な電流を流すことができず、
結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 111 (see FIG. 10), (V
Since VF> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA2 drops, the transistor H51 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA2 (<< CBL) , The voltage of the node SA2 becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. Therefore, even if the transistor N55 connected to the source side of the transistor N54 is turned on by the signal φLAT,
When the gate of the transistor N54 is at a low level (for example, 1
V), a high resistance state is established between the drain and the source of the transistor N54, and the Q
The current required to reverse the terminal cannot be passed,
As a result, the setting state is maintained.

【0170】このようにしてベリファイ動作がなされ、
ベリファイ動作完了時には、ラッチ回路53のQ端子,
/Q端子のそれぞれにメモリセルトランジスタの書き込
みしきい値電圧Vthの確認結果に応じた出力が保持され
る。つまり、書き込み十分であると確認された場合に
は、ラッチ回路53のQ端子および/Q端子は、(Q,
/Q)=(1,0)となる。
The verify operation is performed as described above.
When the verify operation is completed, the Q terminal of the latch circuit 53,
An output corresponding to the result of checking the write threshold voltage Vth of the memory cell transistor is held at each of the / Q terminals. That is, when it is confirmed that the writing is sufficient, the Q terminal and the / Q terminal of the latch circuit 53 are connected to (Q,
/ Q) = (1, 0).

【0171】上述した第2の実施形態におけるシフトセ
ル検出回路56の動作について以下に説明する。なお、
この場合におけるシフトセルの検出動作は、制御信号R
DVFがハイレベルに設定されると共に、制御信号CP
YBCKがローレベルに設定された状態で、例えばペー
ジ単位の書き込みが終了した後、すなわち通常の書き込
み動作およびベリファイ動作がなされ、書き込み対象の
全てのメモリセルが書き込み十分と判定された後に続け
て行うものとし、ラッチ回路53のQ端子が全てQ=1
に設定されている状態から開始されるものとする。ま
た、メモリストリングA0がシフトセル検出対象として
選択されているものとする。
The operation of the shift cell detection circuit 56 according to the second embodiment will be described below. In addition,
In this case, the shift cell detection operation is performed by the control signal R
DVF is set to a high level and the control signal CP
In a state where YBCK is set to the low level, for example, after the writing in page units is completed, that is, after the normal write operation and the verify operation are performed and it is determined that all the memory cells to be written are sufficiently written, the operation is continuously performed. And all the Q terminals of the latch circuit 53 have Q = 1.
It is assumed that the processing is started from the state set in. It is also assumed that the memory string A0 has been selected as a shift cell detection target.

【0172】書き込み終了時には、信号PGMがローレ
ベル(接地レベル)に設定されてトランジスタN52が
オフされ、ビット線BL0と書き込み制御回路52とが
切り離されている。また、信号Vref がVccレベルに設
定されると共に、信号RST1がハイレベルに設定され
てトランジスタN51がオンされ、ビット線BL0が接
地レベルに設定されている。
At the end of writing, the signal PGM is set to low level (ground level), the transistor N52 is turned off, and the bit line BL0 is disconnected from the write control circuit 52. Further, the signal Vref is set to the Vcc level, the signal RST1 is set to the high level, the transistor N51 is turned on, and the bit line BL0 is set to the ground level.

【0173】シフトセルの検出動作が起動されると、そ
の検出動作は、信号RST1および制御信号RDVFが
共にローレベルに切り換えられると共に、制御信号CP
YBCKがハイレベルに切り換えられた後、選択ワード
線電圧VWLを例えばVRDに設定して読み出しを行い、続
いて制御信号RDVFがハイレベル、制御信号CPYB
CKがローレベルに切り換えられた後、選択ワード線電
圧VWLを例えばVVFに設定して読み出しが行われる(図
10および図8最上段参照)。
When the shift cell detection operation is started, the signal RST1 and the control signal RDVF are both switched to low level, and the control signal CP is turned off.
After YBCK is switched to the high level, reading is performed by setting the selected word line voltage VWL to, for example, VRD, and then the control signal RDVF is at the high level and the control signal CPYB
After CK is switched to the low level, reading is performed by setting the selected word line voltage VWL to, for example, VVF (see FIGS. 10 and 8).

【0174】また、シフトセルの検出の前処理として信
号Vref がローレベルに設定されてトランジスタP51
がオンされ、ビット線BL0に対して電源電圧Vccでの
充電がなされる。ある程度時間が経過すると、ビット線
BL0の電圧が上昇し、トランジスタH51のゲート・
ソース間の電位差がしきい値電圧Vth’以下となるとき
自動的にトランジスタH51がオフする。従って、ビッ
ト線BL0は、(Vcc−Vth−Vth’)に充電され、ノ
ードSA2がVccレベルとなる。
As a pre-process for detecting a shift cell, the signal Vref is set to a low level and the transistor P51
Is turned on, and the bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. After a certain period of time, the voltage of the bit line BL0 rises and the gate of the transistor H51
When the potential difference between the sources becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth ', the transistor H51 is automatically turned off. Accordingly, the bit line BL0 is charged to (Vcc-Vth-Vth '), and the node SA2 goes to the Vcc level.

【0175】上述した状態で以て選択ワード線電圧を所
定値とし、セル電流の有無をビット線BL0およびノー
ドSA2の電圧に反映させることでシフトセルの検出が
なされる。つまり、所定のメモリセルトランジスタのし
きい値電圧Vth以上の電圧がそのゲートに供給されてセ
ル電流が流れる場合には、ビット線BL0の電圧が降下
し、トランジスタH51がオンする。従って、ノードS
A2の電圧は、略々ビット線BL0の電圧VBL0まで
降下する。また、所定のメモリセルトランジスタのしき
い値電圧Vth未満の電圧がそのゲートに供給される場合
には、セル電流が流れず、ビット線BL0の電圧が降下
することがなく、そのまま、ノードSA2の電圧は、V
ccレベルに保持される。この関係に基づいてシフトセル
の検出がなされる。
In the above state, the selected word line voltage is set to a predetermined value, and the presence or absence of the cell current is reflected on the voltages of the bit line BL0 and the node SA2, thereby detecting a shift cell. That is, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate and a cell current flows, the voltage of the bit line BL0 drops and the transistor H51 turns on. Therefore, node S
The voltage of A2 substantially drops to the voltage VBL0 of the bit line BL0. When a voltage lower than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate, no cell current flows and the voltage of the bit line BL0 does not drop. The voltage is V
Held at cc level. The shift cell is detected based on this relationship.

【0176】ビット線BL0の充電が完了すると、信号
Vref がビット線BL0のリーク電流を補償するだけの
電流をトランジスタP51が流すことが可能な所定レベ
ルの電圧に(例えば、2V)に設定されると共に、ドレ
イン側選択ゲート線DSGおよびソース側選択ゲート線
SSGが非選択ワード線電圧と同じ所定のハイレベルの
電圧に設定される。
When the charging of bit line BL0 is completed, signal Vref is set to a voltage of a predetermined level (for example, 2 V) at which transistor P51 can supply a current sufficient to compensate for the leakage current of bit line BL0. At the same time, the drain-side selection gate line DSG and the source-side selection gate line SSG are set to the same predetermined high-level voltage as the non-selected word line voltage.

【0177】まず、選択ワード線電圧VWLがVRDに設定
された状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定がなさ
れる。メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが分
布110もしくは分布112(図10参照)の場合に
は、(Vth>VRD)であるため、セル電流が流れず、ノ
ードSA2の電圧は、Vccレベルに保持される。
First, the write threshold voltage Vth is determined with the selected word line voltage VWL set to VRD. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 110 or distribution 112 (see FIG. 10), since (Vth> VRD), no cell current flows, and the voltage of the node SA2 is maintained at the Vcc level. Is done.

【0178】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLATがハイレベルに設定されると、トランジスタN
55,N54,N57が共にオンし、ラッチ回路53の
Q端子がローレベルに設定されて/Q端子がローレベル
からハイレベルに反転する。
When the pulse-like signal φLAT is set to a high level after a lapse of a predetermined time, the transistor N
Both 55, N54 and N57 are turned on, the Q terminal of the latch circuit 53 is set to low level, and the / Q terminal is inverted from low level to high level.

【0179】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布111の場合には、(VRD>Vth)であ
るため、リーク補償電流より大きいセル電流が流れ、ノ
ードSA2の電圧が降下してトランジスタH51がオン
し、ビット線BL0の容量CBLとノードSA2の容量C
SA(<<CBL)との間で電荷の再分配が起こり、ノード
SA2の電圧がビット線電圧VBL0と略々同電位のロ
ーレベル(例えば、1V)となる。このため、トランジ
スタN54のソース側に接続されているトランジスタN
55が信号φLATによりオンしても、トランジスタN
54のゲートがローレベル(例えば、1V)となってい
るため、トランジスタN54のドレイン・ソース間が高
抵抗な状態とされ、ラッチ回路53の/Q端子を反転さ
せるのに必要な電流を流すことができず、結果として設
定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor has the distribution 111, since (VRD> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, and the voltage of the node SA2 drops to reduce the transistor voltage. H51 is turned on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance C
Redistribution of charge occurs between SA (<< CBL) and the voltage of the node SA2 becomes a low level (for example, 1 V) substantially equal to the bit line voltage VBL0. For this reason, the transistor N connected to the source side of the transistor N54
55 is turned on by the signal φLAT, the transistor N
Since the gate of the transistor 54 is at a low level (for example, 1 V), a high resistance state is set between the drain and the source of the transistor N54, and a current necessary for inverting the / Q terminal of the latch circuit 53 flows. Cannot be performed, and as a result, the setting state is maintained.

【0180】この時点で、ラッチ回路53のQ端子,/
Q端子のそれぞれに、検出対象のメモリセルに書き込ま
れるべき書き込みデータと同じデータ列が格納される。
つまり、しきい値電圧Vthが分布110および分布11
2の場合には、(Q,/Q)=(0,1)となり、しき
い値電圧Vthが分布111の場合には、(Q,/Q)=
(1,0)となる。
At this point, the Q terminal of the latch circuit 53, /
Each of the Q terminals stores the same data string as the write data to be written to the memory cell to be detected.
That is, when the threshold voltage Vth is equal to the distribution 110 and the distribution 11
2, (Q, / Q) = (0,1), and when the threshold voltage Vth is distribution 111, (Q, / Q) =
(1, 0).

【0181】選択ワード線電圧VWLがVRDに設定された
状態での書き込みしきい値電圧Vthの判定が完了する
と、制御信号RDVFがハイレベルに切り換えられると
共に、制御信号CPYBCKがローレベルに切り換えら
れ、再度、信号Vref がローレベルに設定されてトラン
ジスタP51がオンされ、ビット線BL0に対して電源
電圧Vccでの充電がなされる。ビット線BL0の充電が
完了すると、信号Vrefが所定レベルの電圧(例えば、
2V)に設定される。
When the determination of the write threshold voltage Vth in a state where the selected word line voltage VWL is set to VRD is completed, the control signal RDVF is switched to a high level, and the control signal CPYBCK is switched to a low level. Again, the signal Vref is set to low level, the transistor P51 is turned on, and the bit line BL0 is charged with the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example,
2V).

【0182】次に、選択ワード線電圧VWLがVVFに設定
された状態でのシフトセルの検出がなされる。メモリセ
ルトランジスタのしきい値電圧Vthが分布110(図1
0参照)の場合には、(Vth>VVF)であるため、セル
電流が流れず、ノードSA2の電圧は、Vccレベルに保
持される。
Next, shift cells are detected in a state where the selected word line voltage VWL is set to VVF. The threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distributed 110 (FIG. 1).
In the case of (0), since (Vth> VVF), no cell current flows, and the voltage of the node SA2 is kept at the Vcc level.

【0183】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
φLATがハイレベルに設定されると、トランジスタN
55,N54,N56が共にオンし、ラッチ回路53の
/Q端子がローレベルに設定されてQ端子がローレベル
からハイレベルに反転する。
When the pulse-like signal φLAT is set to a high level after a predetermined time has elapsed, the transistor N
Both 55, N54 and N56 are turned on, the / Q terminal of the latch circuit 53 is set to low level, and the Q terminal is inverted from low level to high level.

【0184】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧Vthが分布112もしくは分布111の場合には、
(VVF>Vth)であるため、リーク補償電流より大きい
セル電流が流れ、ノードSA2の電圧が降下してトラン
ジスタH51がオンし、ビット線BL0の容量CBLとノ
ードSA2の容量CSA(<<CBL)との間で電荷の再分
配が起こり、ノードSA2の電圧がビット線電圧VBL
0と略々同電位のローレベル(例えば、1V)となる。
このため、トランジスタN54のソース側に接続されて
いるトランジスタN55が信号φLATによりオンして
も、トランジスタN54のゲートがローレベル(例え
ば、1V)となっているため、トランジスタN54のド
レイン・ソース間が高抵抗な状態とされ、ラッチ回路5
3のQ端子を反転させるのに必要な電流を流すことがで
きず、結果として設定状態が保持される。
On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is distribution 112 or distribution 111,
Since (VVF> Vth), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA2 drops, the transistor H51 turns on, and the capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA2 (<< CBL) Between the bit line voltage VBL and the bit line voltage VBL.
It becomes a low level (for example, 1 V) having substantially the same potential as 0.
Therefore, even if the transistor N55 connected to the source side of the transistor N54 is turned on by the signal φLAT, the gate of the transistor N54 is at a low level (for example, 1 V). The latch circuit 5 is set to a high resistance state.
The current necessary for inverting the Q terminal of No. 3 cannot be passed, and as a result, the set state is maintained.

【0185】このようにしてシフトセルの検出動作がな
され、この検出動作完了時には、ラッチ回路53のQ端
子,/Q端子のそれぞれにメモリセルトランジスタの書
き込みしきい値電圧Vthに応じた判定結果が格納され
る。つまり、しきい値電圧Vthが分布110もしくは分
布111の場合には、いずれの場合においても(Q,/
Q)=(1,0)となり、また、しきい値電圧Vthが分
布112の場合には、(Q,/Q)=(0,1)とな
る。
Thus, the shift cell detection operation is performed. When the detection operation is completed, the determination result corresponding to the write threshold voltage Vth of the memory cell transistor is stored in each of the Q terminal and / Q terminal of the latch circuit 53. Is done. That is, when the threshold voltage Vth is the distribution 110 or the distribution 111, (Q, /
Q) = (1,0), and when the threshold voltage Vth is the distribution 112, (Q, / Q) = (0,1).

【0186】即ち、この段階でラッチ回路53に格納さ
れているデータが(Q,/Q)=(1,0)で書き込み
十分と判定されるメモリセルトランジスタは、十分に信
頼性を確保することができる領域に分布しているもので
あり、(Q,/Q)=(0,1)とされるメモリセルト
ランジスタに対してのみ再度書き込み動作と、ベリファ
イ動作がなされる。この時、上述した他の実施形態にお
いては、書き込み時においてラッチ回路53のQ端子を
設定する際の書き込みデータと同じデータ列がラッチ回
路53に格納される構成とされているため、従来のNA
ND型フラッシュメモリの処理手順を変更することな
く、また、他のデータバスを介して接続されている制御
部において判定処理および制御処理を伴うことなく、再
書き込み動作およびベリファイ動作に移行することが可
能とされている。
That is, at this stage, the reliability of the memory cell transistor in which the data stored in the latch circuit 53 is determined to be (Q, / Q) = (1, 0) and it is determined that writing is sufficient should be sufficiently ensured. The write operation and the verify operation are performed again only on the memory cell transistor where (Q, / Q) = (0, 1). At this time, in the other embodiment described above, the same data string as the write data when the Q terminal of the latch circuit 53 is set at the time of writing is stored in the latch circuit 53.
It is possible to shift to the rewrite operation and the verify operation without changing the processing procedure of the ND type flash memory and without involving the determination processing and the control processing in the control unit connected via another data bus. It is possible.

【0187】従って、ベリファイ判定回路55の判定回
路72の出力を監視し、書き込みが十分でないと判定さ
れる場合には、(Q=1)とされていないメモリセルト
ランジスタに対してのみ従来のNAND型フラッシュメ
モリと同じ処理の流れで再度書き込み動作とベリファイ
動作とが繰り返しなされ、そして、全てのメモリセルト
ランジスタが書き込み十分と判定されるか、もしくは所
定の回数だけ再度書き込み動作とベリファイ動作とが繰
り返された段階で一連の動作が終了する。
Therefore, the output of the judgment circuit 72 of the verify judgment circuit 55 is monitored, and when it is judged that the writing is not sufficient, the conventional NAND circuit is used only for the memory cell transistors not set to (Q = 1). The write operation and the verify operation are repeated again in the same processing flow as the type flash memory, and it is determined that all the memory cell transistors are sufficient for the write operation, or the write operation and the verify operation are repeated a predetermined number of times. A series of operations ends at the stage when the operation is completed.

【0188】この第2の実施形態によれば、2値型のN
AND型フラッシュメモリにおいて、第1の実施形態と
同様な利点を得ることができる。
According to the second embodiment, the binary type N
In the AND-type flash memory, the same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0189】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、上述の第1および第2の実施
形態では、シフトセルの検出動作をページ単位の書き込
みが終了した後に行うようにしているが、このシフトセ
ルの検出動作は、全ブロックの書き込みが終了した後
に、各ページ毎に行うようにしてもよい。なお、シフト
セルの検出動作を全ブロックの書き込みが終了した後に
行う場合は、ラッチ回路3のQ1端子、Q2端子のデー
タ、またはラッチ回路53のQ端子のデータを全てハイ
レベルに設定してから行う。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical concept of the present invention are possible. For example, in the above-described first and second embodiments, the shift cell detection operation is performed after the writing in page units is completed. However, the shift cell detection operation is performed after the writing of all the blocks is completed. It may be performed for each page. When the shift cell detection operation is performed after the writing of all the blocks is completed, the operation is performed after setting all the data of the Q1 and Q2 terminals of the latch circuit 3 or the data of the Q terminal of the latch circuit 53 to high level. .

【0190】また、上述の第1および第2の実施形態に
おいては、この発明を1個のメモリセルトランジスタに
対して2ビットおよび1ビットのデータを記憶すること
ができるNAND型フラッシュメモリに適用した場合に
ついて説明したが、この発明は、1個のメモリセルトラ
ンジスタに対して3ビット以上のデータを記憶すること
ができるNAND型フラッシュメモリに適用することも
可能である。
In the above-described first and second embodiments, the present invention is applied to a NAND flash memory capable of storing 2-bit and 1-bit data in one memory cell transistor. Although the case has been described, the present invention can also be applied to a NAND flash memory capable of storing data of three bits or more in one memory cell transistor.

【0191】[0191]

【発明の効果】この発明に依れば、AGLノイズの影響
が大幅に低減されるため、データ保持特性のマージンを
容易に確保することができ、信頼性の向上を図ることが
できる。また、この発明に依れば、シフトセルの検出結
果が書き込みデータと同一のデータ列となり、また、書
き込みデータが格納されるラッチ回路に対して得られた
シフトセルの検出結果を格納することができるため、回
路の簡素化やコストダウンが可能となる。
According to the present invention, since the influence of AGL noise is greatly reduced, a margin for data retention characteristics can be easily secured, and reliability can be improved. Further, according to the present invention, the shift cell detection result becomes the same data string as the write data, and the shift cell detection result obtained for the latch circuit storing the write data can be stored. Thus, the circuit can be simplified and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のNAND型フラッシュメモリの主要部分
の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a conventional NAND flash memory.

【図2】1個のメモリセルトランジスタに2ビットから
なり4値をとるデータを記憶する場合のしきい値電圧と
データ内容との関係を示す略線図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between a threshold voltage and data content when storing 4-bit data composed of 2 bits in one memory cell transistor;

【図3】図1に示すNAND型フラッシュメモリにおけ
る通常読み出し動作を説明するためのタイミングチャト
である。
FIG. 3 is a timing chart for explaining a normal read operation in the NAND flash memory shown in FIG. 1;

【図4】図1に示すNAND型フラッシュメモリにおけ
るベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート
である。
FIG. 4 is a timing chart for explaining a verify operation in the NAND flash memory shown in FIG. 1;

【図5】この発明の第1の実施形態によるNAND型フ
ラッシュメモリの主要部分の構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention;

【図6】この発明の第1の実施形態によるNAND型フ
ラッシュメモリにおけるシフトセル検出動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining a shift cell detection operation in the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention;

【図7】この発明の第2の実施形態によるNAND型フ
ラッシュメモリの主要部分の構成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a NAND flash memory according to a second embodiment of the present invention;

【図8】この発明の第2の実施形態によるNAND型フ
ラッシュメモリにおけるシフトセル検出動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart for explaining a shift cell detection operation in a NAND flash memory according to a second embodiment of the present invention;

【図9】NAND型フラッシュメモリのメモリセルアレ
イの構成の一例を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a memory cell array of a NAND flash memory.

【図10】1個のメモリセルトランジスタに1ビットか
らなり2値をとるデータを記憶する場合のしきい値電圧
とデータ内容との関係を示す略線図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a relationship between a threshold voltage and data contents when one-bit binary data is stored in one memory cell transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・メモリセルアレイ、2・・・書き込み制御回
路、3・・・ラッチ回路、4・・・ラッチ制御回路、5
・・・ベリファイ判定回路、6・・・シフトセル検出回
路、A0,A1・・・メモリストリング、WL0〜WL
15・・・ワード線、BL0,BL1・・・ビット線、
SL・・・ソース線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array, 2 ... Write control circuit, 3 ... Latch circuit, 4 ... Latch control circuit, 5
... Verify judgment circuit, 6 ... Shift cell detection circuit, A0, A1 ... Memory string, WL0-WL
15 ... word line, BL0, BL1 ... bit line,
SL: Source line

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/792 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 29/792

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワード線およびビット線への印加電圧に
応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が変化し、その変
化に応じてしきい値電圧が変化し、しきい値電圧に応じ
た値のデータを記憶するメモリセルを有し、上記メモリ
セルに所定のデータをページ単位で書き込み、かつ、上
記メモリセルに対して十分な書き込みがなされたか否か
を確認するベリファイ動作時に、ワード線に印加する電
圧を第1の読み出し電圧に設定して上記メモリセルに記
憶されたデータを読み出すと共に、上記メモリセルの通
常読み出し時に、ワード線に印加する電圧を上記第1の
読み出し電圧より低い第2の読み出し電圧に設定して上
記メモリセルに記憶されたデータを読み出す不揮発性半
導体記憶装置において、 上記メモリセルに記憶すべきデータを保持するデータ保
持手段と、 上記メモリセルに記憶されたデータを上記ビット線の電
圧状態に基づいて判定し、その判定結果を上記データ保
持手段に格納するように制御する制御手段と、 上記メモリセルへのデータの書き込み終了後に、上記第
1の読み出し電圧と上記第2の読み出し電圧との間に分
布するしきい値電圧を有するメモリセルを検出する検出
手段と、 上記検出手段にて上記第1の読み出し電圧と上記第2の
読み出し電圧との間に分布するしきい値電圧を有すると
されたメモリセルに対して、そのしきい値電圧が上記第
1の読み出し電圧以上となるようにデータの再書き込み
を行う書き込み手段とを有することを特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
An amount of charge stored in a charge storage unit changes according to a voltage applied to a word line and a bit line, and a threshold voltage changes according to the change. A memory cell for storing value data, writing predetermined data into the memory cell in page units, and performing a verify operation to check whether sufficient writing has been performed on the memory cell; Is set to a first read voltage to read data stored in the memory cell, and at the time of normal reading of the memory cell, the voltage applied to the word line is set lower than the first read voltage. 2. A nonvolatile semiconductor memory device that reads data stored in the memory cell by setting the read voltage to 2 is a data holding data to be stored in the memory cell. Control means for determining data stored in the memory cell based on the voltage state of the bit line, and controlling the determination result to be stored in the data storage means; Detecting means for detecting a memory cell having a threshold voltage distributed between the first read voltage and the second read voltage after completion of data writing; Rewriting data in a memory cell having a threshold voltage distributed between a voltage and the second read voltage so that the threshold voltage is equal to or higher than the first read voltage. A non-volatile semiconductor storage device comprising:
【請求項2】 上記検出手段は、上記データ保持手段と
上記制御手段との間に挿入された複数のスイッチング素
子により構成されていることを特徴とする請求項1記載
の不揮発性半導体記憶装置。
2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said detecting means comprises a plurality of switching elements inserted between said data holding means and said control means.
【請求項3】 上記検出手段は、ワード線に印加する電
圧を上記第2の読み出し電圧に設定して上記メモリセル
の読み出しを行うことにより、上記第2の読み出し電圧
以上のしきい値電圧を有するメモリセルを検出した後、
ワード線に印加する電圧を上記第1の読み出し電圧に設
定して上記メモリセルの読み出しを行うことにより、上
記第2の読み出し電圧以上のしきい値電圧を有すると検
出されたメモリセルのうち、上記第1の読み出し電圧以
上のしきい値電圧を有するメモリセルと、上記第1の読
み出し電圧と上記第2の読み出し電圧との間に分布する
しきい値電圧を有するメモリセルとを分離して検出する
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装
置。
3. The detecting means sets a voltage applied to a word line to the second read voltage and reads the memory cell, thereby setting a threshold voltage equal to or higher than the second read voltage. After detecting the memory cells having
By setting the voltage applied to the word line to the first read voltage and reading the memory cell, of the memory cells detected as having a threshold voltage equal to or higher than the second read voltage, A memory cell having a threshold voltage equal to or higher than the first read voltage is separated from a memory cell having a threshold voltage distributed between the first read voltage and the second read voltage. 2. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 1, wherein the detection is performed.
【請求項4】 上記データ保持手段は、上記メモリセル
に記憶すべきデータを格納する第1のノードと上記第1
のノードの反転信号を格納する第2のノードとを有する
と共に、上記検出手段は、上記データ保持手段の上記第
1のノードおよび上記第2のノードと上記制御手段との
それぞれの間に挿入され、上記データ保持手段と上記制
御手段との接続状態を制御する複数のスイッチング素子
により構成されていることを特徴とする請求項1記載の
不揮発性半導体記憶装置。
4. The data holding means comprises: a first node for storing data to be stored in the memory cell;
And a second node for storing an inverted signal of the second node, and the detecting means is inserted between the first node and the second node of the data holding means and the control means, respectively. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a plurality of switching elements for controlling a connection state between said data holding means and said control means.
【請求項5】 上記検出手段は、ワード線に印加する電
圧を上記第2の読み出し電圧に設定して上記メモリセル
の読み出しを行うことにより、上記第2の読み出し電圧
以上のしきい値電圧を有するメモリセルを検出した後、
ワード線に印加する電圧を上記第1の読み出し電圧に設
定して上記メモリセルの読み出しを行うことにより、上
記第2の読み出し電圧以上のしきい値電圧を有すると検
出されたメモリセルのうち、上記第1の読み出し電圧以
上のしきい値電圧を有するメモリセルと、上記第1の読
み出し電圧と上記第2の読み出し電圧との間に分布する
しきい値電圧を有するメモリセルとを分離して検出し、
この際、ワード線に印加する電圧を上記第2の読み出し
電圧に設定して上記メモリセルの読み出しを行うときに
は、上記制御手段が上記データ保持手段の上記第1のノ
ードと接続されるように上記複数のスイッチング素子の
開閉状態を制御し、ワード線に印加する電圧を上記第1
の読み出し電圧に設定して上記メモリセルの読み出しを
行うときには、上記制御手段が上記データ保持手段の上
記第2のノードと接続されるように上記複数のスイッチ
ング素子の開閉状態を制御することを特徴とする請求項
4記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The reading means sets a voltage applied to a word line to the second read voltage and reads the memory cell, thereby setting a threshold voltage equal to or higher than the second read voltage. After detecting the memory cells having
By setting the voltage applied to the word line to the first read voltage and reading the memory cell, of the memory cells detected as having a threshold voltage equal to or higher than the second read voltage, A memory cell having a threshold voltage equal to or higher than the first read voltage is separated from a memory cell having a threshold voltage distributed between the first read voltage and the second read voltage. Detect
At this time, when reading the memory cell by setting the voltage applied to the word line to the second read voltage, the control means is connected to the first node of the data holding means so as to be connected to the first node. The switching state of the plurality of switching elements is controlled, and the voltage applied to the word line is controlled by the first voltage.
When reading out the memory cell by setting the read voltage to a predetermined value, the control means controls the open / close state of the plurality of switching elements so as to be connected to the second node of the data holding means. 5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein
【請求項6】 上記検出手段は、上記第1の読み出し電
圧と上記第2の読み出し電圧との間に分布するしきい値
電圧を有するメモリセルを検出した場合に得られる検出
結果を、そのメモリセルに記憶すべきデータと同一のデ
ータ列となるように上記データ保持手段に格納すると共
に、上記第1の読み出し電圧以上のしきい値電圧を有す
るメモリセルを検出した場合に得られる検出結果を、そ
のメモリセルを非書き込み状態とするデータと同一のデ
ータ列となるように上記データ保持手段に格納するよう
に構成されていることを特徴とする請求項1記載の不揮
発性半導体記憶装置。
6. The memory according to claim 1, wherein said detecting means detects a memory cell having a threshold voltage distributed between said first read voltage and said second read voltage, and outputs the detected result to said memory. The data is stored in the data holding means so as to become the same data string as the data to be stored in the cell, and a detection result obtained when a memory cell having a threshold voltage equal to or higher than the first read voltage is detected is obtained. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said memory cell is stored in said data holding means so as to be in the same data row as data in which said memory cell is in a non-writing state.
【請求項7】 上記不揮発性半導体記憶装置は、上記デ
ータ保持手段の出力に基づいて再書き込みを行うか否か
を判定する判定手段をさらに有することを特徴とする請
求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。
7. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 6, wherein said non-volatile semiconductor storage device further comprises a determination unit for determining whether or not to perform rewriting based on an output of said data holding unit. Storage device.
【請求項8】 上記検出手段および上記書き込み手段
は、それぞれ検出動作および再書き込み動作を、ページ
単位の書き込みが終了した後そのページ毎に行うことを
特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
8. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein said detecting means and said writing means perform a detecting operation and a rewriting operation for each page after writing in page units is completed. apparatus.
【請求項9】 上記検出手段および上記書き込み手段
は、それぞれ検出動作および再書き込み動作を、全ブロ
ックの書き込みが終了した後、そのブロック内の各ペー
ジ毎に行うことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半
導体記憶装置。
9. The apparatus according to claim 1, wherein said detecting means and said writing means perform a detecting operation and a rewriting operation for each page in the block after writing of all blocks is completed. Nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項10】 上記メモリセルは3値以上の多値デー
タを記憶することを特徴とする請求項1記載の不揮発性
半導体記憶装置。
10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said memory cell stores multi-valued data of three or more values.
JP25542198A 1998-09-09 1998-09-09 Nonvolatile semiconductor memory Pending JP2000090677A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25542198A JP2000090677A (en) 1998-09-09 1998-09-09 Nonvolatile semiconductor memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25542198A JP2000090677A (en) 1998-09-09 1998-09-09 Nonvolatile semiconductor memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000090677A true JP2000090677A (en) 2000-03-31

Family

ID=17278538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25542198A Pending JP2000090677A (en) 1998-09-09 1998-09-09 Nonvolatile semiconductor memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000090677A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008181628A (en) * 2007-01-23 2008-08-07 Hynix Semiconductor Inc Nand flash memory device and method of improving characteristic of cell in the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008181628A (en) * 2007-01-23 2008-08-07 Hynix Semiconductor Inc Nand flash memory device and method of improving characteristic of cell in the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110021313B (en) Nonvolatile memory device and method of reading the same
US8300472B2 (en) Low noise sense amplifier array and method for nonvolatile memory
KR100256616B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US6266270B1 (en) Non-volatile semiconductor memory and programming method of the same
US8169831B2 (en) High speed sense amplifier array and method for non-volatile memory
JP4778553B2 (en) Read operation for non-volatile memory including coupling compensation
US7684250B2 (en) Flash memory device with reduced coupling effect among cells and method of driving the same
US9343163B2 (en) Semiconductor memory device and operating method based upon a comparison of program data and read data thereof
US8705293B2 (en) Compact sense amplifier for non-volatile memory suitable for quick pass write
JP4940300B2 (en) Compensation for coupling during programming
US5847992A (en) Multi-level non-volatile semiconductor memory device having improved multi-level data storing circuits
TWI424439B (en) Sensing for memory read and program verify operations in a non-volatile memory device
US7889561B2 (en) Read operation for NAND memory
JP2008536251A (en) Compensation of coupling during read operation of non-volatile memory
JP2008536252A (en) Compensation for coupling in non-volatile memory
US8630120B2 (en) Compact sense amplifier for non-volatile memory
JP2004185659A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method
JP2000149578A (en) Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein
EP0908894B1 (en) Nonvolatile semiconductor storage device and writing method thereof
JP2013118028A (en) Semiconductor memory device
JP3961759B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2000149577A (en) Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein
JP4273558B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and erase verify method thereof
JP2000090677A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPH11242891A (en) Non-volatile semiconductor storage device and its data write-in method