JP2000149577A - Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein

Info

Publication number
JP2000149577A
JP2000149577A JP31962198A JP31962198A JP2000149577A JP 2000149577 A JP2000149577 A JP 2000149577A JP 31962198 A JP31962198 A JP 31962198A JP 31962198 A JP31962198 A JP 31962198A JP 2000149577 A JP2000149577 A JP 2000149577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
bit line
write
memory cell
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31962198A
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 JP31962198A priority Critical patent/JP2000149577A/en
Publication of JP2000149577A publication Critical patent/JP2000149577A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the write time by applying an ideal voltage suited to write data to the channel of a memory cell to be written. SOLUTION: In the write operation to an 8-valued NAND type flash memory, a drain side selected gate line DSG to a level Vcc to execute a multivalued parallel write, using a self boost. After setting a selected bit line to a bit line voltage according to a write data, a word line voltage VWL is boosted in three steps. According to the boost step of the word line voltage VWL, at specified timings, a bit line voltage feed line VBL3 for feeding a bit line voltage VB3 (=1.5 V) and a bit line voltage feed line VBL2 for feeding a bit line voltage VB2 (=1.5 V) are switched to the level Vcc one after the other to disconnect the channels of a memory cell from the bit lines. Thus the channel voltage of a memory cell with a write data '110' and the channel voltage of a memory cell with a write data '10x' are boosted to specified write potentials by the capacitive coupling with word lines.

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、不揮発性半導体
記憶装置およびそのデータ書き込み方法に関し、特に、
1つのメモリセルに2ビット以上の多値データを記憶す
る多値型の不揮発性半導体記憶装置およびそのデータ書
き込みに適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a data writing method thereof,
The present invention is suitable for a multi-valued nonvolatile semiconductor memory device storing two or more bits of multi-valued data in one memory cell, and for writing the data.

【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、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。また、フラッシュメモリ等の不揮発
性半導体記憶装置においては、1個のメモリセルに対し
て「0」,「1」の2つの値をとるデータを記憶する2
値型のものが通常であるが、最近では、半導体記憶装置
の大容量化の要求に伴い、1個のメモリセルに3値以上
(2ビット以上)の多値データを記憶するいわゆる多値
型の不揮発性半導体記憶装置が提案されている。
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 non-volatile semiconductor memory device, and is roughly classified into NOR type and NAND type based on the connection relationship and structure of the memory cells.
Divided into types. In a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory, data having two values “0” and “1” is stored in one memory cell.
A value type is usually used, but recently, in response to a demand for a large capacity of a semiconductor memory device, a so-called multi-value type in which three or more (two or more bits) multi-value data is stored in one memory cell. Has been proposed.

【0003】そのような多値型の不揮発性半導体記憶装
置としては、例えば、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4値型の
NAND型フラッシュメモリや、1個のメモリセルトラ
ンジスタに3ビットからなり8値をとるデータを記憶す
る8値型のNAND型フラッシュメモリなどがある。図
7に、8値型のNAND型フラッシュメモリにおけるメ
モリセルトランジスタのしきい値電圧Vthの分布とデー
タ内容との対応関係を示す。図7において、グラフの縦
軸はメモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthを示
し、グラフの横軸はメモリセルトランジスタの分布頻度
を示す。
As such a multi-valued nonvolatile semiconductor memory device, for example, a four-valued NAND flash memory in which one memory cell transistor stores two-bit data having four values, There is an octal-type NAND flash memory that stores 3-bit data having three bits in each memory cell transistor. FIG. 7 shows the correspondence between the distribution of the threshold voltage Vth of the memory cell transistor and the data content in the 8-level NAND flash memory. In FIG. 7, the vertical axis of the graph indicates the threshold voltage Vth of the memory cell transistor, and the horizontal axis of the graph indicates the distribution frequency of the memory cell transistor.

【0004】図7に示すように、8値型のNAND型フ
ラッシュメモリにおいて、メモリセルトランジスタのし
きい値電圧Vthは、「000」、「001」、「01
0」、「011」、「100」、「101」、「11
0」、「111」の各データ内容に対応する8状態(分
布7〜分布0)をとる。図7中、VVF1,VVF2,VVF3,V
VF4,VVF5,VVF6,VVF7 は各状態に対応するベリファイ
動作における読み出し時の選択ワード線電圧を表し、V
RD1,VRD2,VRD3,VRD4,VRD5,VRD6,VRD7 は各状態に
対応する通常読み出し動作における選択ワード線電圧を
表す。その大小関係は、VVF7 >VRD7 >VVF6 >VRD
6 >VVF5 >VRD5 >VVF4 >VRD4 >VVF3 >VRD3
>VVF2 >VRD2 >VVF1 >VRD1 とされ、一例を挙げ
ると、VVF7=3.8V,VRD7 =3.6V,VVF6 =
3.2V,VRD6 =3.0V,VVF5=2.6V,VRD5
=2.4V,VVF4 =2.0V,VRD4 =1.8V,
VVF3=1.4V,VRD3 =1.2V,VVF2 =0.8
V,VRD2 =0.6V,VVF1=0.2V,VRD1 =0
Vである。
As shown in FIG. 7, in an eight-level NAND flash memory, threshold voltages Vth of memory cell transistors are “000”, “001”, and “01”.
0 "," 011 "," 100 "," 101 "," 11 "
8 states (distribution 7 to distribution 0) corresponding to the data contents of "0" and "111" are taken. In FIG. 7, VVF1, VVF2, VVF3, V
VF4, VVF5, VVF6, VVF7 indicate the selected word line voltage at the time of reading in the verify operation corresponding to each state.
RD1, VRD2, VRD3, VRD4, VRD5, VRD6, VRD7 represent the selected word line voltage in the normal read operation corresponding to each state. The magnitude relation is VVF7>VRD7>VVF6> VRD
6>VVF5>VRD5>VVF4>VRD4>VVF3> VRD3
>VVF2>VRD2>VVF1> VRD1. For example, VVF7 = 3.8V, VRD7 = 3.6V, VVF6 =
3.2V, VRD6 = 3.0V, VVF5 = 2.6V, VRD5
= 2.4V, VVF4 = 2.0V, VRD4 = 1.8V,
VVF3 = 1.4V, VRD3 = 1.2V, VVF2 = 0.8
V, VRD2 = 0.6V, VVF1 = 0.2V, VRD1 = 0
V.

【0005】ところで、一般に、多値型のNAND型フ
ラッシュメモリにおいては、メモリセルへのデータの書
き込み方法として、書き込みデータに応じてビット線電
圧を変えて、多値データを一括(並列)に書き込む、い
わゆる多値並列書き込みがその書き込み動作の高速化を
図る観点から採用される。この8値型のNAND型フラ
ッシュメモリの場合、理想的には、図7中(a)に示す
ように、例えば、書き込みデータが「000」の場合の
ビット線電圧を0Vに、書き込みデータが「001」の
場合のビット線電圧を0.6Vに、書き込みデータが
「010」の場合のビット線電圧を1.2Vに、書き込
みデータが「011」の場合のビット線電圧を1.8V
に、書き込みデータが「100」の場合のビット線電圧
を2.4Vに、書き込みデータが「101」の場合のビ
ット線電圧を3.0Vに、書き込みデータが「110」
の場合のビット線電圧を3.6Vに、書き込みデータが
「111」の場合のビット線電圧を8.0Vに設定すれ
ば、書き込みレベルの異なる全てのデータの書き込みを
ほぼ同時に終了させることが可能である。
In general, in a multi-level NAND flash memory, as a method of writing data to a memory cell, multi-level data is written in a batch (parallel) by changing a bit line voltage according to write data. That is, so-called multi-level parallel writing is employed from the viewpoint of speeding up the writing operation. In the case of this 8-level NAND flash memory, ideally, for example, when the write data is “000”, the bit line voltage is 0 V and the write data is “ When the write data is “010”, the bit line voltage is 0.6 V, when the write data is “010”, the bit line voltage is 1.2 V, and when the write data is “011”, the bit line voltage is 1.8 V.
The bit line voltage when the write data is “100” is set to 2.4 V, the bit line voltage when the write data is “101” is set to 3.0 V, and the write data is set to “110”.
If the bit line voltage is set to 3.6 V in the case of (1) and the bit line voltage is set to 8.0 V in the case where the write data is "111", the writing of all data having different write levels can be completed almost simultaneously. It is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
NAND型フラッシュメモリの書き込み動作において
は、省電力化および素子面積の低減を図る観点から、い
わゆるセルフブーストまたはローカルセルフブーストと
いう手法が用いられる。
However, in the actual writing operation of the NAND flash memory, a so-called self-boost or local self-boost method is used from the viewpoint of saving power and reducing the element area.

【0007】ここで、図8を参照して、セルフブースト
を用いた書き込み方法について説明する。NAND型フ
ラッシュメモリにおけるメモリセルは、フローティング
ゲート(FG)およびコントロールゲート(CG)を有
するMOSトランジスタにより構成されている。そし
て、このメモリセルトランジスタが所定の複数個直列に
接続されたものによりメモリストリングが構成されてい
る。NAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイに
おいては、メモリストリングが複数個並列に配置され、
同一行のメモリセルトランジスタが共通のワード線によ
って接続されている。図8に示す例では、8個の直列に
接続されたメモリセルトランジスタM0 〜M7 によって
一つのメモリストリングが構成されている。メモリスト
リングの一端(メモリセルトランジスタM7 のドレイ
ン)は選択トランジスタDSを介してビット線BLと接
続され、メモリストリングの他端(メモリセルトランジ
スタM0 のソース)は選択トランジスタSSを介してソ
ース線SLと接続されている。そして、メモリセルトラ
ンジスタM0 〜M7 のコントロールゲートがそれぞれワ
ード線WL0〜WL7と接続され、選択トランジスタD
Sのゲートがドレイン側選択ゲート線DSGと接続さ
れ、選択トランジスタSSのゲートがソース側選択ゲー
ト線SSGと接続されている。
Here, a writing method using self-boost will be described with reference to FIG. A memory cell in a NAND flash memory is configured by a MOS transistor having a floating gate (FG) and a control gate (CG). A memory string is constituted by a predetermined number of the memory cell transistors connected in series. In a memory cell array of a NAND flash memory, a plurality of memory strings are arranged in parallel,
Memory cell transistors in the same row are connected by a common word line. In the example shown in FIG. 8, a single memory strings by the memory cell transistors M 0 ~M 7 connected to the eight series. One end of the memory string (the drain of the memory cell transistor M 7) is connected to the bit line BL via the selection transistor DS, the source line and the other end of the memory string (the source of the memory cell transistors M 0) via a selection transistor SS Connected to SL. Then, the control gate of the memory cell transistors M 0 ~M 7 is connected to the word line WL0~WL7 respectively, selection transistor D
The gate of S is connected to the drain-side selection gate line DSG, and the gate of the selection transistor SS is connected to the source-side selection gate line SSG.

【0008】セルフブーストを用いた書き込み方法にお
いては、ドレイン側選択ゲート線DSGの電圧がVCC
ベルに設定されると共に、ソース側選択ゲート線SSG
の電圧がGNDレベルに設定される。そして、アドレス
デコード信号によって書き込み対象とされるメモリスト
リングが選択されると、選択されたメモリストリングと
接続されたビット線が書き込みデータに応じた電圧VBL
に設定されると共に、非選択のメモリストリングと接続
されたビット線がプリチャージレベルのままフローティ
ング状態にされる。この後、書き込み対象ページとされ
た選択ワード線(図8に示す例ではワード線WL4)が
所定の書き込み電圧VPGM に設定されると共に、それ以
外の非選択ワード線が書き込みパス電圧Vpass(<VPG
M )に設定され、書き込み対象のメモリセルトランジス
タにデータの書き込みがなされる。
[0008] In the writing method using the self-boosting, the voltage of the drain side select gate line DSG is set to V CC level, the source-side select gate line SSG
Is set to the GND level. When a memory string to be written is selected by an address decode signal, a bit line connected to the selected memory string is set to a voltage VBL according to write data.
, And the bit line connected to the unselected memory string is floated at the precharge level. Thereafter, the selected word line (word line WL4 in the example shown in FIG. 8) set as the write target page is set to a predetermined write voltage VPGM, and the other unselected word lines are set to the write pass voltage Vpass (<VPG
M) and data is written to the memory cell transistor to be written.

【0009】このとき、書き込みデータが消去状態と同
じ(書き込みデータが「111」)のメモリセルトラン
ジスタのチャネルおよび非選択側のメモリストリングの
メモリセルトランジスタのチャネルは、そのメモリスト
リングのドレイン側の選択トランジスタDSによって対
応するビット線BLから切り離され、ワード線(主に非
選択ワード線)との容量結合により非書き込み電位にブ
ーストされる。
At this time, the channel of the memory cell transistor whose write data is the same as the erased state (the write data is “111”) and the channel of the memory cell transistor of the non-selected memory string are connected to the drain side of the memory string. The transistor DS is separated from the corresponding bit line BL and boosted to a non-write potential by capacitive coupling with a word line (mainly a non-selected word line).

【0010】しかしながら、セルフブーストまたはロー
カルセルフブーストを用いた書き込み方法では、上述し
たように、ドレイン側選択ゲート線DSGがVCCレベル
に設定されるため、ビット線BLを介してメモリストリ
ングのメモリセルトランジスタのチャネルに供給できる
電圧は、メモリストリングのドレイン側の選択トランジ
スタDSによってVCC−VthDSG (VthDSG は選択トラ
ンジスタDSのしきい値電圧)に制限される。したがっ
て、書き込み時にビット線BLに印加できる電圧の上限
は、VCC−VthDSG からマージンを見た電圧、例えば
1.5Vとなる。
However, in the writing method using self-boost or local self-boost, as described above, the drain-side selection gate line DSG is set to the V CC level, and therefore, the memory cell of the memory string is connected via the bit line BL. The voltage that can be supplied to the channel of the transistor is limited to V CC -VthDSG (VthDSG is the threshold voltage of the selection transistor DS) by the selection transistor DS on the drain side of the memory string. Therefore, the upper limit of the voltage that can be applied to the bit line BL at the time of writing is a voltage with a margin from V CC -VthDSG, for example, 1.5 V.

【0011】また、多値型のNAND型フラッシュメモ
リにおいては、書き込み速度の点からは、書き込みデー
タに応じて設定されるビット線電圧が書き込みデータと
1対1に対応していることが望ましい。しかしながら、
8値型のNAND型フラッシュメモリにおいては、8値
のラッチ回路をビット線数本分のピッチに収める必要が
あるため、現実的には、書き込みデータが「00x」
(x:0または1)の場合のビット線電圧を0V、書き
込みデータが「01x」(x:0または1)の場合のビ
ット線電圧をVB1、書き込みデータが「10x」
(x:0または1)の場合のビット線電圧をVB2、書
き込みデータが「110」の場合の電圧をVB3、書き
込みデータが「111」の場合のビット線電圧をV
CC(ただし、VB1,VB2,VB3は0Vより大きく
CCより小さい電圧)といった具合に、複数のデータに
対して1つのビット線電圧を設定することが行われてい
る。
In a multi-level NAND flash memory, it is desirable that the bit line voltage set according to the write data has a one-to-one correspondence with the write data from the viewpoint of the write speed. However,
In an 8-level NAND flash memory, it is necessary to fit the 8-level latch circuits in a pitch corresponding to several bit lines, so that the write data is actually “00x”.
The bit line voltage in the case of (x: 0 or 1) is 0 V, the bit line voltage in the case of write data “01x” (x: 0 or 1) is VB1, and the write data is “10x”.
The bit line voltage when (x: 0 or 1) is VB2, the voltage when the write data is "110" is VB3, and the bit line voltage when the write data is "111" is VB.
One bit line voltage is set for a plurality of data, such as CC (where VB1, VB2, and VB3 are voltages larger than 0 V and smaller than V CC ).

【0012】したがって、これまで、8値型のNAND
型フラッシュメモリにおける実際の書き込み時には、例
えば図7中(b)に示すように、書き込みデータが「0
0x」(x:0または1)の場合のビット線電圧が0V
に、書き込みデータが「01x」(x:0または1)の
場合のビット線電圧が1.2Vに、書き込みデータが
「10x」(x:0または1)の場合のビット線電圧が
1.5Vに、書き込みデータが「110」の場合のビッ
ト線電圧が1.5Vに、書き込みデータが「111」の
場合のビット線電圧がVCCに設定され、これによって多
値並列書き込みが行われている。
Therefore, an eight-level NAND has heretofore been used.
At the time of actual writing in the type flash memory, for example, as shown in FIG.
0x ”(x: 0 or 1) when the bit line voltage is 0V
When the write data is “01x” (x: 0 or 1), the bit line voltage is 1.2 V, and when the write data is “10x” (x: 0 or 1), the bit line voltage is 1.5 V. In addition, the bit line voltage when the write data is “110” is set to 1.5 V, and the bit line voltage when the write data is “111” is set to V CC , whereby multi-level parallel writing is performed. .

【0013】以下に、図面を参照して、多値並列書き込
みを行うようにした8値型のNAND型フラッシュメモ
リの構成およびその書き込み動作について説明する。
Referring to the drawings, a description will be given of a configuration of an 8-level NAND flash memory for performing multi-level parallel writing and a write operation thereof.

【0014】図9は、先に本願出願人により提案されて
いる8値型のNAND型フラッシュメモリの主要部を示
す。図9において、符号101はメモリセルアレイを示
し、符号102はビット線電圧発生回路を示す。
FIG. 9 shows a main part of an eight-level NAND flash memory previously proposed by the present applicant. In FIG. 9, reference numeral 101 denotes a memory cell array, and reference numeral 102 denotes a bit line voltage generation circuit.

【0015】図9に示すように、メモリセルアレイ10
1は、例えば、フローティングゲート(FG)およびコ
ントロールゲート(CG)を有し、それぞれが3ビット
のメモリセルとして機能するMOSトランジスタ(メモ
リセルトランジスタ)がマトリクス状に配置されたもの
であり、同一行のメモリセルトランジスタのコントロー
ルゲートが共通のワード線WL0〜WL15に接続され
たメモリストリングA0〜Anにより構成されている。
なお、図9においては、メモリストリングA2以降が図
示省略されている。
As shown in FIG. 9, the memory cell array 10
Reference numeral 1 denotes, for example, a MOS transistor (memory cell transistor) having a floating gate (FG) and a control gate (CG), each of which functions as a 3-bit memory cell, arranged in a matrix. Of memory cell transistors are configured by memory strings A0 to An connected to common word lines WL0 to WL15.
Note that FIG. 9 omits the illustration after the memory string A2.

【0016】メモリストリングは、メモリセルトランジ
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のソースと接続さ
れ、選択トランジスタDS0のドレインがビット線BL
0と接続されている。一方、メモリセルトランジスタM
0-0 のソースが選択トランジスタSS0のドレインと接
続され、選択トランジスタSS0のソースがソース線S
Lと接続されている。また、メモリセルトランジスタM
0-0 〜M15-0のコントロールゲートが、それぞれワード
線WL0〜WL15と接続されている。同様に、メモリ
ストリングA1は、メモリセルトランジスタM0-1 〜M
15-1により構成されている。メモリセルトランジスタM
15-1のドレインが選択トランジスタDS1のソースと接
続され、選択トランジスタDS1のドレインがビット線
BL1と接続されている。一方、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SS1のドレイン
と接続され、選択トランジスタSS1のソースがソース
線SLと接続されている。また、メモリセルトランジス
タM0-1 〜M15-1のコントロールゲートが、それぞれワ
ード線WL0〜WL15と接続されている。
The memory string has a plurality of memory cell transistors connected in series. The memory string A0 includes memory cell transistors M 0-0 to M 15-0
It consists of. Memory cell transistor M 15-0
Is connected to the source of the select transistor DS0, and the drain of the select transistor DS0 is connected to the bit line BL.
0 is connected. On the other hand, the memory cell transistor M
The source of 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 S.
L. Further, the memory cell transistor M
0-0 the control gates of ~M 15-0 is connected to each word line WL0 to WL15. Similarly, the memory string A1 includes the memory cell transistors M 0-1 to M 0-1
15-1 . Memory cell transistor M
The drain of 15-1 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. On the other hand, the source of the memory cell transistor M 0-1 is connected to the drain of the selection transistor SS1, and the source of the selection transistor SS1 is connected to the source line SL. The control gates of the memory cell transistors M 0-1 to M 15-1 are connected to word lines WL0 to WL15, respectively.

【0017】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A2〜Anに
関しても同様の接続関係とされている。したがって、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と接続
され、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SLと接続さ
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と接続さ
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と接続されている。メモリ
セルアレイ101においては、上述のようなメモリスト
リングA0〜Anが並列に配置されている。
As described above, the memory strings A0 and A1 are connected to the respective lines, and the other memory strings A2 to An have the same connection relationship. Therefore, one ends of the memory strings A0 to An are connected to the bit lines BL0 to BLn through the selection transistors DS0 to DSn, and the other ends of the memory strings A0 to An are connected to the source lines SL through the selection transistors SS0 to SSn. It is connected. 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. In the memory cell array 101, the memory strings A0 to An as described above are arranged in parallel.

【0018】ビット線BL0およびBL1に対応して設
けられているビット線電圧発生回路102は、nチャネ
ルMOSトランジスタからなるトランジスタN101〜
N111、インバータの入出力同士を結合してなるラッ
チ回路LQ2,LQ1,LQ0およびpチャネルMOS
トランジスタからなるトランジスタP101により構成
されている。また、ビット線電圧発生回路102から
は、所定の定電圧源と接続されたビット線電圧供給ライ
ンVBL1,VBL2,VBL3が導出されている。こ
のNAND型フラッシュメモリにおいては、ラッチ回路
LQ2〜LQ0を含む1つのビット線電圧発生回路10
2に対して2本のビット線が選択的に接続される構成
(ビット線shared)を採っている。なお、ビット線BL
2以降に対応するビット線電圧発生回路も同様の構成と
されており、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。
Bit line voltage generation circuit 102 provided corresponding to bit lines BL0 and BL1 includes n-channel MOS transistors N101 to N101.
N111, a latch circuit LQ2, LQ1, LQ0 connecting the input and output of the inverter and a p-channel MOS
The transistor P101 is composed of a transistor. Further, from the bit line voltage generation circuit 102, bit line voltage supply lines VBL1, VBL2, VBL3 connected to a predetermined constant voltage source are derived. In this NAND flash memory, one bit line voltage generation circuit 10 including latch circuits LQ2 to LQ0 is provided.
In this configuration, two bit lines are selectively connected to bit line 2 (bit line shared). Note that the bit line BL
The bit line voltage generation circuits corresponding to the second and subsequent bit lines have the same configuration, and a description of these portions will be omitted for simplicity.

【0019】ビット線電圧発生回路102により、書き
込み時に、書き込みデータに応じたビット線電圧が発生
され、そのビット線電圧がビット線BL0,BL1を通
じてメモリセルアレイ101のメモリセルトランジスタ
のチャネルに与えられる。
At the time of writing, a bit line voltage corresponding to the write data is generated by the bit line voltage generation circuit 102, and the bit line voltage is applied to the channel of the memory cell transistor of the memory cell array 101 through the bit lines BL0 and BL1.

【0020】ビット線BL0とノードSAとの間には、
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HN101およびHN103が直列に接続されて
いる。また、ビット線BL1とノードSAとの間には、
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HN102およびHN104が直列に接続されて
いる。トランジスタHN101,HN102のゲートに
共通の制御信号TRNが供給される。トランジスタHN
103のゲートにアドレスデコード信号AiBが供給さ
れ、トランジスタHN104のゲートにアドレスデコー
ド信号AiNが供給される。
Between bit line BL0 and node SA,
Transistors HN101 and HN103, which are high-breakdown-voltage n-channel MOS transistors, are connected in series. Further, between the bit line BL1 and the node SA,
Transistors HN102 and HN104 formed of a high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor are connected in series. A common control signal TRN is supplied to the gates of the transistors HN101 and HN102. Transistor HN
An address decode signal AiB is supplied to the gate of 103, and an address decode signal AiN is supplied to the gate of the transistor HN104.

【0021】ビット線電圧発生回路102においては、
ノードSAと電源電圧Vcc(VCCは例えば3.3V)の
供給ラインとの間にトランジスタP101が接続されて
いる。トランジスタP101のゲートには制御信号Vre
f が供給される。また、ノードSAと接地ラインとの間
にトランジスタN101が接続されている。トランジス
タN101のゲートには制御信号DISが供給される。
In the bit line voltage generation circuit 102,
Transistor P101 is connected between the supply line of the node SA and the power supply voltage Vcc (V CC, for example 3.3V). The control signal Vre is applied to the gate of the transistor P101.
f is supplied. Further, the transistor N101 is connected between the node SA and the ground line. The control signal DIS is supplied to the gate of the transistor N101.

【0022】また、ビット線電圧発生回路102におい
ては、トランジスタN102のドレインがノードSAと
接続されている。トランジスタN102のソースがトラ
ンジスタN103,N105、N107、N109のド
レインと接続されている。トランジスタN102のゲー
トには制御信号PGMが供給される。
In the bit line voltage generating circuit 102, the drain of the transistor N102 is connected to the node SA. The source of the transistor N102 is connected to the drains of the transistors N103, N105, N107 and N109. The control signal PGM is supplied to a gate of the transistor N102.

【0023】トランジスタN102のソースと接地ライ
ンとの間にトランジスタN103,N104が直列に接
続されている。トランジスタN102のソースとビット
線電圧供給ラインVBL1との間にトランジスタN10
5,N106が直列に接続されている。トランジスタN
102のソースとビット線電圧供給ラインVBL2との
間にトランジスタN107,N108が直列に接続され
ている。トランジスタN102のソースとビット線電圧
供給ラインVBL3との間にトランジスタN109,N
110,N111が直列に接続されている。
The transistors N103 and N104 are connected in series between the source of the transistor N102 and the ground line. A transistor N10 is connected between the source of the transistor N102 and the bit line voltage supply line VBL1.
5, N106 are connected in series. Transistor N
Transistors N107 and N108 are connected in series between the source of the transistor 102 and the bit line voltage supply line VBL2. The transistors N109 and N109 are connected between the source of the transistor N102 and the bit line voltage supply line VBL3.
110 and N111 are connected in series.

【0024】ラッチ回路LQ2,LQ1,LQ0はそれ
ぞれ記憶ノードQ2,Q1,Q0と、その反転記憶ノー
ド/Q2,/Q1,/Q0とを有している。なお、/は
反転を示すバーを意味している。
Latch circuits LQ2, LQ1, and LQ0 have storage nodes Q2, Q1, and Q0, respectively, and inverted storage nodes / Q2, / Q1, and / Q0. In addition, / means a bar indicating inversion.

【0025】ラッチ回路LQ2の反転記憶ノード/Q2
はトランジスタN104,N106のゲートと接続さ
れ、記憶ノードQ2はトランジスタN107,N109
のゲートと接続されている。ラッチ回路LQ1の反転記
憶ノード/Q1はトランジスタN103,N108のゲ
ートと接続され、記憶ノードQ1はトランジスタN10
5,N110のゲートと接続されている。ラッチ回路L
Q0の反転記憶ノード/Q0はトランジスタN111の
ゲートと接続されている。
Inverting storage node / Q2 of latch circuit LQ2
Is connected to the gates of transistors N104 and N106, and storage node Q2 is connected to transistors N107 and N109.
Connected to the gate. Inverting storage node / Q1 of latch circuit LQ1 is connected to the gates of transistors N103 and N108, and storage node Q1 is connected to transistor N10.
5, N110. Latch circuit L
The inverted storage node / Q0 of Q0 is connected to the gate of transistor N111.

【0026】次に、この8値型のNAND型フラッシュ
メモリの書き込み動作について、図10のタイミングチ
ャートを参照して説明する。
Next, the write operation of this 8-level NAND flash memory will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0027】書き込み動作の前には、制御信号PGMが
ローレベル(GNDレベル)に設定されてトランジスタ
N102がオフされ、ビット線BL0,BL1と書き込
み制御回路102とが切り離されている。そして、制御
信号DISがハイレベル(Vccレベル)に、制御信号T
RNおよびアドレスデコード信号AiB,AiNが(V
cc−Vth)レベルに設定されている。このときトランジ
スタHN101,HN102,HN103,HN104
およびトランジスタN101がオンしていることによ
り、全ビット線は接地されている。また、ビット線電圧
供給ラインVBL1は電圧VB1に、ビット線電圧供給
ラインVBL2は電圧VB2に、ビット線電圧供給ライ
ンVBL3は電圧VB3に設定されている。これらの電
圧VB1,VB2,VB3は0Vより大きくVCCより小
さい電圧であり、一例をあげると、電圧VB1=1.2
V、電圧VB2=1.5V、電圧VB3=1.5Vであ
る。
Before the write operation, the control signal PGM is set to the low level (GND level), the transistor N102 is turned off, and the bit lines BL0 and BL1 are disconnected from the write control circuit 102. Then, when the control signal DIS goes high (Vcc level), the control signal T
RN and the address decode signals AiB and AiN are (V
(cc-Vth) level. At this time, the transistors HN101, HN102, HN103, HN104
In addition, all bit lines are grounded because the transistor N101 is turned on. The bit line voltage supply line VBL1 is set to the voltage VB1, the bit line voltage supply line VBL2 is set to the voltage VB2, and the bit line voltage supply line VBL3 is set to the voltage VB3. These voltages VB1, VB2, VB3 is larger V CC smaller voltage than 0V, As an example, the voltage VB1 = 1.2
V, voltage VB2 = 1.5V, and voltage VB3 = 1.5V.

【0028】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ビット線電圧
発生回路102のラッチ回路LQ2,LQ1,LQ0に
供給され、そして、その書き込みデータがラッチ回路L
Q2,LQ1,LQ0に取り込まれて保持される。その
後、制御信号DIS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、制御信号TRNおよびアドレスデコード信号Ai
B,AiNがVCC以上の所定のハイレベル、例えばP5
V(読み出し時のパス電圧で5〜6V程度の電圧)レベ
ルに設定されると共に、制御信号Vref がローレベル
(GNDレベル)に設定される。これにより、全ビット
線がVccに充電される。また、メモリセルアレイ101
のドレイン側選択ゲート線DSGがVCCレベルに、ソー
ス側選択ゲート線SSGがGNDレベルに設定される。
メモリストリングA0のメモリセルトランジスタのチャ
ネルCH0およびメモリストリングA1のメモリセルト
ランジスタのチャネルCH1は、(VCC−VthDSG )に
充電される。VthDSG は選択トランジスタDS0〜DS
nのしきい値電圧である。
When writing is started in this state, write data is supplied to the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 of the bit line voltage generation circuit 102 via the data bus, and the write data is supplied to the latch circuit LQ.
Q2, LQ1, and LQ0 take in and hold the data. Thereafter, the control signal DIS is switched to low level, and the bit lines BL0 and BL1 are disconnected from the ground line. Then, the control signal TRN and the address decode signal Ai
B, AiN is a predetermined high level equal to or higher than V CC , for example, P5
The level is set to V (a pass voltage of about 5 to 6 V at the time of reading), and the control signal Vref is set to a low level (GND level). As a result, all bit lines are charged to Vcc. Further, the memory cell array 101
, The drain side select gate line DSG is set to the V CC level, and the source side select gate line SSG is set to the GND level.
The channel CH0 of the memory cell transistor of the memory string A0 and the channel CH1 of the memory cell transistor of the memory string A1 are charged to (V CC -VthDSG). VthDSG is the selection transistors DS0-DS
n is the threshold voltage.

【0029】その後、アドレスデコード信号AiB,A
iN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。ここでは、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ている場合について説明する。
この場合、制御信号Vref がビット線BL0などのリー
ク電流を補償するだけの電流をトランジスタP101が
流すことが可能な所定レベルの電圧(例えば2V)に設
定される。また、アドレスデコード信号AiNがローレ
ベル(GNDレベル)に設定され、トランジスタHN1
04がオフ状態に切り換えられ、非選択側のビット線B
L1がVccに充電された状態でフローティング状態に保
持され、メモリストリングA1のメモリセルトランジス
タのチャネルCH1が(VCC−VthDSG )に保持され
る。
Thereafter, the address decode signals AiB, AiB
The memory string to be written is selected by iN. Here, for example, a case where the memory string A0 is selected as a writing target will be described.
In this case, the control signal Vref is set to a voltage of a predetermined level (for example, 2 V) at which the transistor P101 can flow a current enough to compensate for a leakage current of the bit line BL0 or the like. Further, the address decode signal AiN is set to low level (GND level), and the transistor HN1
04 is turned off and the bit line B on the non-selected side is turned off.
L1 is held in a floating state in a state in which they are charged to Vcc, the channel CH1 of the memory cell transistors of the memory string A1 is held at (V CC -VthDSG).

【0030】そして、一定時間経過後、制御信号PGM
がハイレベルに設定されてトランジスタN102がオン
に切り換えられる。このことで、選択ビット線BL0と
ビット線電圧発生回路102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。
After a lapse of a predetermined time, the control signal PGM
Is set to the high level, and the transistor N102 is turned on. As a result, the selected bit line BL0 is connected to the bit line voltage generation circuit 102, and the selected bit line BL0 is set to a voltage according to the write data.

【0031】書き込みデータが「00x」(x:0また
は1)の場合には、トランジスタN103,N104が
オンし、図9においてPATH1で示される電流路が形
成され、ビット線BL0は接地ラインと接続される。し
たがって、ビット線BL0およびメモリストリングA0
のメモリセルトランジスタのチャネルCH0はGNDレ
ベルに放電される。
When the write data is "00x" (x: 0 or 1), the transistors N103 and N104 are turned on, a current path indicated by PATH1 in FIG. 9 is formed, and the bit line BL0 is connected to the ground line. Is done. Therefore, bit line BL0 and memory string A0
Is discharged to the GND level.

【0032】書き込みデータが「01x」(x:0また
は1)の場合には、トランジスタN105,N106が
オンし、図9においてPATH2で示される電流路が形
成され、ビット線BL0はビット線電圧供給ラインVB
L1と接続される。したがって、ビット線BL0および
メモリストリングA0のメモリセルトランジスタのチャ
ネルCH0は電圧VB1(=1.2V)に放電される。
When the write data is "01x" (x: 0 or 1), the transistors N105 and N106 are turned on, a current path indicated by PATH2 in FIG. 9 is formed, and the bit line BL0 supplies the bit line voltage. Line VB
Connected to L1. Therefore, the bit line BL0 and the channel CH0 of the memory cell transistor of the memory string A0 are discharged to the voltage VB1 (= 1.2V).

【0033】書き込みデータが「10x」(x:0また
は1)の場合には、トランジスタN107,N108が
オンし、図9においてPATH3で示される電流路が形
成され、ビット線BL0はビット線電圧供給ラインVB
L2と接続される。したがって、ビット線BL0および
メモリストリングA0のメモリセルトランジスタのチャ
ネルCH0は電圧VB2(=1.5V)に放電される。
When the write data is "10x" (x: 0 or 1), the transistors N107 and N108 are turned on, a current path indicated by PATH3 in FIG. 9 is formed, and the bit line BL0 is supplied with the bit line voltage. Line VB
L2. Therefore, bit line BL0 and channel CH0 of the memory cell transistor of memory string A0 are discharged to voltage VB2 (= 1.5V).

【0034】書き込みデータが「110」の場合には、
トランジスタN109,N110,N111がオンし、
図9においてPATH4で示される電流路が形成され、
ビット線BL0はビット線電圧供給ラインVBL3と接
続される。したがって、ビット線BL0およびメモリス
トリングA0のメモリセルトランジスタのチャネルCH
0は電圧VB3(=1.5V)に放電される。
When the write data is "110",
The transistors N109, N110 and N111 turn on,
A current path indicated by PATH4 in FIG. 9 is formed,
Bit line BL0 is connected to bit line voltage supply line VBL3. Therefore, channel CH of memory cell transistor of bit line BL0 and memory string A0
0 is discharged to the voltage VB3 (= 1.5V).

【0035】なお、書き込みデータが「111」の場合
には、電流路が形成されず、ビット線BL0は、接地ラ
インおよびビット線供給ラインVBL1〜VBL3のい
ずれにも接続されない。したがって、ビット線BL0は
Vccに充電された状態でフローティング状態にされ、メ
モリストリングA0のメモリセルトランジスタのチャネ
ルCH0はVCC−VthDSG に保持される。
When the write data is "111", no current path is formed, and the bit line BL0 is not connected to any of the ground line and the bit line supply lines VBL1 to VBL3. Accordingly, the bit line BL0 is in a floating state while being charged to Vcc, the channel CH0 of the memory cell transistors of the memory string A0 is held at V CC -VthDSG.

【0036】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た後、ワード線WL0〜
WL15のうち、書き込み対象ページとされる選択ワー
ド線が書き込み電圧VPGM に設定されると共に、それ以
外の非選択ワード線が書き込みパス電圧Vpass(<VPG
M )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 selected 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 WL0 are set.
In WL15, the selected word line to be the page to be written is set to the write voltage VPGM, and the other unselected word lines are set to the write pass voltage Vpass (<VPGM).
M), and writing is performed for a predetermined memory cell transistor.

【0037】このとき、書き込みデータが「111」以
外のメモリセルトランジスタにおいては、選択ワード線
に印加された書き込み電圧VPGM とメモリセルトランジ
スタのチャネル電圧との電界によりファウラーノードハ
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、データの書き込みが
なされる。また、書き込みデータが「111」のメモリ
セルトランジスタのチャネルおよび非選択側のメモリス
トリングA1のメモリセルトランジスタのチャネルCH
1は、ドレイン側の選択トランジスタDS0,DS1に
よってビット線BL0,BL1から切り離され、ワード
線との容量結合により非書き込み電位にブーストされ、
これらのメモリセルトランジスタにはデータの書き込み
がなされないようになっている。
At this time, in a memory cell transistor whose write data is other than "111", Fowler-Nordheim Tunneling is caused by the electric field between the write voltage VPGM applied to the selected word line and the channel voltage of the memory cell transistor. : FN tunneling) phenomenon occurs, and data is written. The channel of the memory cell transistor whose write data is “111” and the channel CH of the memory cell transistor of the memory string A1 on the non-selected side.
1 is disconnected from the bit lines BL0 and BL1 by the drain-side select transistors DS0 and DS1, boosted to a non-write potential by capacitive coupling with the word line,
Data is not written to these memory cell transistors.

【0038】上述のように構成された8値型のNAND
型フラッシュメモリにおいては、書き込みレベルの異な
る書き込みデータが並列に書き込まれるため、各レベル
の書き込みデータをステップ毎に書き込む場合に比べて
書き込み時間が短縮されるという利点がある。
An eight-valued NAND configured as described above
In the type flash memory, since write data of different write levels are written in parallel, there is an advantage that the write time is reduced as compared with the case where write data of each level is written step by step.

【0039】しかしながら、上述した8値型のNAND
型フラッシュメモリの書き込み動作においては、書き込
むべきデータの書き込みレベルが浅いメモリセルトラン
ジスタほど、理想的なビット線電圧と実際のビット線電
圧との差(メモリセルトランジスタのチャネル電圧の理
想値と実際の値との差)が大きくなっている。また、実
際の書き込み動作は、選択ワード線に印加される書き込
み電圧VPGM が所定の初期電圧から開始され、徐々に所
定のステップ幅で段階的に書き込み電圧VPGMを増加さ
せながら書き込みを順次行うISPP(Incremental St
ep Pulse Programming)と称される方法によりなされ
る。
However, the above-described eight-level NAND
In the write operation of the flash memory, the difference between the ideal bit line voltage and the actual bit line voltage (the ideal value of the channel voltage of the memory cell transistor and the actual Value) is larger. In the actual write operation, the write voltage VPGM applied to the selected word line is started from a predetermined initial voltage, and the write is sequentially performed by gradually increasing the write voltage VPGM at a predetermined step width in an ISPP ( Incremental St
ep Pulse Programming).

【0040】このため、多値並列書き込みを行う場合
は、書き込みレベルが最も浅く、理想的なビット線電圧
と実際のビット線電圧との差が最も大きい、書き込みデ
ータが「110」のメモリセルトランジスタが過剰書き
込みとならないようにする必要がある。このため、書き
込み開始時の書き込み電圧VPGM は、この書き込みデー
タが「110」のメモリセルのうち書き込み速度が最も
速いメモリセルが1回目の書き込みで丁度書き込みレベ
ルに達するような電圧に設定する必要がある。この場
合、書き込み電圧VPGM が、理想的な初期電圧よりも書
き込みデータが「110」の場合の理想的なビット線電
圧と実際のビット線電圧との差分だけ低い電圧から書き
込みが開始されるため、データ「110」よりも書き込
みレベルが深いメモリセルでは、書き込み開始時の電界
が理想的な場合に比べて低く設定されることになり、そ
の結果、書き込み回数が増えてトータルの書き込み時間
が長くなるという不都合が生じる。
Therefore, when performing multi-level parallel writing, the memory cell transistor whose write level is the shallowest, the difference between the ideal bit line voltage and the actual bit line voltage is the largest, and the write data is "110" Must not be overwritten. For this reason, it is necessary to set the write voltage VPGM at the start of writing to a voltage at which the memory cell with the fastest write speed among the memory cells whose write data is “110” reaches the write level in the first write. is there. In this case, the write voltage VPGM starts from a voltage lower than the ideal initial voltage by the difference between the ideal bit line voltage when the write data is “110” and the actual bit line voltage. In a memory cell with a write level deeper than data "110", the electric field at the start of writing is set lower than in an ideal case, and as a result, the number of times of writing increases and the total writing time becomes longer. Inconvenience occurs.

【0041】したがって、この発明の目的は、セルフブ
ーストまたはローカルセルフブーストを採用しながら
も、書き込みデータに対応した理想的な電圧を書き込み
対象のメモリセルのチャネルに印加することができ、書
き込み時間を短縮することができる不揮発性半導体記憶
装置およびそのデータ書き込み方法を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to apply an ideal voltage corresponding to write data to a channel of a memory cell to be written, while adopting self-boost or local self-boost. An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can be shortened and a data writing method thereof.

【0042】[0042]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1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が複
数個接続され、その一端および他端がゲート電圧に応じ
て導通状態が制御される選択トランジスタを介してビッ
ト線およびソース線に接続されたメモリストリングが並
列に配置されていると共に、同一行のメモリセルの制御
ゲートが共通のワード線に接続され、nビット(n≧
2)の多値データを並列にかつページ単位でメモリセル
に書き込み、この際、書き込み禁止のメモリセルのチャ
ネルをビット線から切り離してワード線との容量結合に
より非書き込み電位に昇圧させるようにした不揮発性半
導体記憶装置であって、書き込み動作時に、書き込み対
象のメモリセルが接続された選択ビット線を書き込みデ
ータに応じたビット線電圧に設定した後、ワード線電圧
を複数のステップで段階的に昇圧させ、この際、ワード
線電圧の昇圧ステップに対応させて、所定のタイミング
で、選択ビット線の電圧を、書き込みデータの書き込み
レベルが浅いものから、順次、メモリストリングとビッ
ト線との間の選択トランジスタをカットオフさせる電圧
に切り換えて、書き込み対象のメモリセルのチャネル
を、書き込みデータの書き込みレベルが浅いものから、
順次、選択ビット線から切り離してワード線との容量結
合によって昇圧させるようにした書き込み制御手段を有
することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to change the amount of charge stored in a charge storage section according to the voltage applied to a word line and a bit line. The threshold voltage changes according to the change, and a plurality of memory cells for storing data having a value corresponding to the threshold voltage are connected, and one end and the other end of the memory cell are controlled in conduction according to the gate voltage. The memory strings connected to the bit line and the source line via the selected transistor are arranged in parallel, the control gates of the memory cells in the same row are connected to a common word line, and n bits (n ≧ n)
The multi-valued data of 2) is written to the memory cells in parallel and in page units. At this time, the channel of the write-protected memory cell is separated from the bit line and boosted to the non-write potential by capacitive coupling with the word line. In a nonvolatile semiconductor memory device, during a write operation, after setting a selected bit line to which a memory cell to be written is connected to a bit line voltage according to write data, the word line voltage is gradually increased in a plurality of steps. At this time, the voltage of the selected bit line is increased at a predetermined timing in accordance with the step of boosting the word line voltage from the memory string and the bit line in order from the shallower write level of the write data. By switching to the voltage that cuts off the selection transistor, the channel of the memory cell to be written is From what the writing level is shallow,
It is characterized by having write control means which is sequentially separated from a selected bit line and boosted by capacitive coupling with a word line.

【0043】この発明の第2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
セルが複数個接続され、その一端および他端がゲート電
圧に応じて導通状態が制御される選択トランジスタを介
してビット線およびソース線に接続されたメモリストリ
ングが並列に配置されていると共に、同一行のメモリセ
ルの制御ゲートが共通のワード線に接続され、nビット
(n≧2)の多値データを並列にかつページ単位でメモ
リセルに書き込み、この際、書き込み禁止のメモリセル
のチャネルをビット線から切り離してワード線との容量
結合により非書き込み電位に昇圧させるようにした不揮
発性半導体記憶装置のデータ書き込み方法であって、書
き込み対象のメモリセルと接続された選択ビット線を書
き込みデータに応じたビット線電圧に設定するステップ
と、ワード線電圧を複数のステップで段階的に昇圧さ
せ、この際、ワード線電圧の昇圧ステップに対応させ
て、所定のタイミングで、選択ビット線の電圧を、書き
込みデータの書き込みレベルが浅いものから、順次、メ
モリストリングとビット線との間の選択トランジスタを
カットオフさせる電圧に切り換えて、書き込み対象のメ
モリセルのチャネルを、書き込みデータの書き込みレベ
ルが浅いものから、順次、選択ビット線から切り離して
ワード線との容量結合によって昇圧させるステップとを
有することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, the amount of charge stored in the charge storage portion changes according to the voltage applied to the word line and the bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A plurality of memory cells for storing data of a value corresponding to the threshold voltage are connected, and one end and the other end are connected to a bit line and a source line via a selection transistor whose conduction state is controlled according to a gate voltage. Memory strings in the same row are connected to a common word line, and n-bit (n ≧ 2) multi-valued data are stored in parallel and in page units. In this case, a non-volatile semiconductor memory device in which the channel of the write-protected memory cell is disconnected from the bit line and boosted to a non-write potential by capacitive coupling with the word line. Setting a selected bit line connected to a memory cell to be written to a bit line voltage according to write data, and stepwise increasing a word line voltage in a plurality of steps. In response to the step of boosting the word line voltage, the voltage of the selected bit line is changed at a predetermined timing, and the selection transistors between the memory string and the bit line are sequentially cut from the shallower write level of the write data. Switching to a voltage to be turned off, and sequentially increasing the channel of the memory cell to be written from the bit line having the lower write data to the selected bit line by capacitive coupling with the word line. It is assumed that.

【0044】この発明において、不揮発性半導体記憶装
置は、典型的には、NAND型フラッシュメモリであ
り、メモリセルは、フローティングゲートおよびコント
ロールゲートを有するMOSトランジスタからなる。
In the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device is typically a NAND flash memory, and a memory cell is composed of a MOS transistor having a floating gate and a control gate.

【0045】この発明による不揮発性半導体記憶装置に
おいて、書き込み制御手段は、書き込み動作時にnビッ
トの書き込みデータがラッチされるn個のラッチ回路
と、選択ビット線に書き込みデータに応じた所定のビッ
ト線電圧を供給するための複数のビット線電圧供給源
と、ラッチ回路にラッチされているデータに基づいて選
択ビット線と複数のビット線電圧供給源との接続状態を
切り換えるスイッチング回路とを有するものである。選
択ビット線の電圧を、メモリストリングとビット線との
間の選択トランジスタをカットオフさせる電圧に切り換
える処理は、その選択ビット線と接続されているビット
線電圧供給源の電圧を切り換えることによりなされる。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the write control means comprises n latch circuits for latching n-bit write data during a write operation, and a predetermined bit line corresponding to the selected bit line according to the write data. A plurality of bit line voltage supply sources for supplying voltages, and a switching circuit for switching a connection state between the selected bit line and the plurality of bit line voltage supply sources based on data latched in the latch circuit. is there. The process of switching the voltage of the selected bit line to a voltage that cuts off the selection transistor between the memory string and the bit line is performed by switching the voltage of a bit line voltage supply connected to the selected bit line. .

【0046】この発明において、書き込み制御手段は、
書き込み対象のメモリセルのチャネルを、書き込みデー
タの書き込みレベルが浅いものから、順次、ワード線と
の容量結合によって昇圧させる処理を、書き込み対象の
メモリセルのうち、そのチャネル電圧をビット線からチ
ャネルに印加することができる電圧の上限以上に設定す
る必要のあるものに対してのみ行う。これにより、ワー
ド線電圧の昇圧ステップは必要最低限に抑えられる。
In the present invention, the writing control means includes:
The process of sequentially boosting the channel of the memory cell to be written by the capacitive coupling with the word line from the shallower write level of the write data by changing the channel voltage of the memory cell to be written from the bit line to the channel. This is performed only for a voltage that needs to be set to be equal to or higher than the upper limit of the voltage that can be applied. Thereby, the step of boosting the word line voltage is suppressed to the minimum necessary.

【0047】この発明において、書き込み制御手段は、
ワード線電圧の昇圧ステップの1段目のステップで、書
き込み禁止のメモリセルのチャネルをワード線との容量
結合により非書き込み電位に昇圧させる処理を開始し、
ワード線電圧の昇圧ステップの2段目以降のステップ
で、書き込み対象のメモリセルのチャネルを、書き込み
データの書き込みレベルが浅いものから、順次、ワード
線との容量結合によって昇圧させる処理を開始する。こ
れにより、書き込み禁止のメモリセルのチャネルが非書
き込み電位に設定されると共に、書き込み対象のメモリ
セルのチャネルが書き込みデータに応じた書き込み時の
チャネル電圧に設定される。
In the present invention, the writing control means includes:
In the first step of the word line voltage boosting step, a process of boosting the channel of the write-protected memory cell to a non-write potential by capacitive coupling with the word line is started,
In the second and subsequent steps of the step of boosting the word line voltage, a process of sequentially boosting the channels of the memory cells to be written by capacitive coupling with the word line is started from the one with the shallower write level of the write data. Thus, the channel of the write-inhibited memory cell is set to the non-write potential, and the channel of the memory cell to be written is set to the channel voltage at the time of writing according to the write data.

【0048】この発明において、書き込み制御手段は、
選択ビット線を書き込みデータに応じたビット線電圧に
設定する処理を、全ビット線を所定の電圧にプリチャー
ジした後に行う。
In the present invention, the writing control means includes:
The process of setting the selected bit line to the bit line voltage corresponding to the write data is performed after all the bit lines are precharged to a predetermined voltage.

【0049】この発明においては、ワード線電圧を複数
のステップで段階的に昇圧させることにより、最終的
に、選択ワード線が所定の書き込み電圧に設定されると
共に、非選択ワード線が書き込み電圧より低い書き込み
パス電圧に設定される。これらの書き込み電圧および書
き込みパス電圧は、不揮発性半導体記憶装置に設けられ
た所定の昇圧回路により発生される。この場合、書き込
み電圧発生用の昇圧回路およびその制御回路、ならび
に、書き込みパス電圧発生用の昇圧回路およびその制御
回路は、電圧を複数のステップで段階的に昇圧させるこ
とができるように構成される。書き込み動作は、好適に
は、書き込み電圧を所定の初期電圧から開始し、徐々に
所定のステップ幅で段階的に書き込み電圧を増加させな
がら書き込みを順次行うISPP法によりなされる。
According to the present invention, by gradually increasing the word line voltage in a plurality of steps, the selected word line is finally set to a predetermined write voltage, and the unselected word line is set at a higher voltage than the write voltage. A low write pass voltage is set. These write voltage and write pass voltage are generated by a predetermined booster circuit provided in the nonvolatile semiconductor memory device. In this case, the boosting circuit for generating the write voltage and its control circuit, and the boosting circuit for generating the write pass voltage and its control circuit are configured so that the voltage can be boosted stepwise in a plurality of steps. . The write operation is preferably performed by the ISPP method in which the write voltage is started from a predetermined initial voltage, and the write is sequentially performed while gradually increasing the write voltage with a predetermined step width in a stepwise manner.

【0050】この発明においては、書き込み動作時に、
メモリストリングとビット線との間の選択トランジスタ
のゲート電圧は、例えばVCCレベル(VCCは電源電圧)
に設定される。この場合、書き込み制御手段において
は、選択ビット線の電圧を、書き込みデータの書き込み
レベルが浅いものから、順次、メモリストリングとビッ
ト線との間の選択トランジスタをカットオフさせる電圧
に切り換える処理を行う際に、選択ビット線の電圧がV
CCレベルに切り換えられる。
In the present invention, at the time of the write operation,
The gate voltage of the selection transistor between the memory string and the bit line is, for example, a V CC level (V CC is a power supply voltage).
Is set to In this case, the write control unit performs a process of sequentially switching the voltage of the selected bit line to a voltage that cuts off the selection transistor between the memory string and the bit line, starting with a write data having a low write level. And the voltage of the selected bit line is V
Switch to CC level.

【0051】この発明において、メモリセルには、例え
ば、3ビットからなり8値をとるデータが記憶される。
メモリセルに3ビットのデータが記憶される不揮発性半
導体記憶装置において、選択トランジスタのゲート電圧
がVCCレベルに設定される場合、書き込み制御手段は、
例えば、選択ビット線を書き込みデータに応じたビット
線電圧に設定する際に、書き込みデータが「00x」
(x:0または1)の場合のビット線電圧を0V、書き
込みデータが「01x」(x:0または1)の場合のビ
ット線電圧を電圧VB1(0<VB1<VCC)、書き込
みデータが「10x」(x:0または1)の場合のビッ
ト線電圧を電圧VB2(0<VB2<VCC)、書き込み
データが「110」の場合のビット線電圧を電圧VB3
(0<VB3<VCC)、書き込みデータが「111」の
場合のビット線電圧をVCCレベルに設定すると共に、選
択ビット線の電圧を、書き込みデータの書き込みレベル
が浅いものから、順次、メモリストリングとビット線と
の間の選択トランジスタがカットオフする電圧に切り換
える処理を行う際に、選択ビット線の電圧をVCCレベル
に切り換えて多値並列書き込みを行う。
In the present invention, the memory cell stores, for example, 8-bit data composed of 3 bits.
In the nonvolatile semiconductor memory device in which 3-bit data is stored in the memory cell, when the gate voltage of the selection transistor is set to the V CC level, the write control means
For example, when setting the selected bit line to a bit line voltage corresponding to the write data, the write data is set to “00x”.
The bit line voltage in the case of (x: 0 or 1) is 0 V, the bit line voltage in the case where the write data is “01x” (x: 0 or 1) is the voltage VB1 (0 <VB1 <V CC ), and the write data is The bit line voltage when “10x” (x: 0 or 1) is VB2 (0 <VB2 <V CC ), and the bit line voltage when the write data is “110” is VB3.
(0 <VB3 <V cc ), the bit line voltage when the write data is “111” is set to the V cc level, and the voltage of the selected bit line is sequentially changed from the shallow write data write level to the memory. When performing a process of switching to a voltage at which the selection transistor between the string and the bit line is cut off, the voltage of the selected bit line is switched to the V CC level to perform multi-level parallel writing.

【0052】具体的には、例えば、ワード線電圧は3段
のステップで段階的に昇圧され、この際、1段目のステ
ップで全ワード線が第1の書き込みパス電圧まで昇圧さ
れ、2段目のステップで全ワード線が第1の書き込みパ
ス電圧より高い第2の書き込みパス電圧まで昇圧され、
3段目のステップで、最終的に、選択ワード線が第2の
書き込みパス電圧より高い書き込み電圧に設定されると
共に、非選択ワード線が第2の書き込みパス電圧より高
く、かつ、書き込み電圧より低い第3の書き込みパス電
圧に設定される。そして、書き込み制御手段は、ワード
線電圧の昇圧ステップの1段目のステップで、書き込み
禁止のメモリセルのチャネルをワード線との容量結合に
より非書き込み電位に昇圧させる処理を開始し、ワード
線電圧の昇圧ステップの2段目のステップで、電圧VB
3に設定された選択ビット線の電圧をVCCレベルに切り
換えて、書き込みデータが「110」のメモリセルのチ
ャネルをワード線との容量結合によって昇圧させる処理
を開始し、ワード線電圧の昇圧ステップの3段目のステ
ップで、電圧VB2に設定された選択ビット線の電圧を
CCレベルに切り換えることにより、書き込みデータが
「10x」(x:0または1)のメモリセルのチャネル
をワード線との容量結合によって昇圧させる処理を開始
する。このとき、好適には、第1の書き込みパス電圧
は、書き込みデータが「110」のメモリセルのチャネ
ルが理想的な書き込み時のチャネル電圧(例えば3.6
V)に設定されるように選ばれ、第2の書き込みパス電
圧は、書き込みデータが「10x」(x:0または1)
のメモリセルのチャネルが理想的な書き込み時のチャネ
ル電圧(例えば2.4V)に設定されるように選ばれ、
第3の書き込みパス電圧は、書き込み禁止のメモリセル
のチャネルが非書き込み電位(例えば8V)に設定され
るように選ばれる。
More specifically, for example, the word line voltage is stepped up in three steps, and in this case, in the first step, all the word lines are stepped up to the first write pass voltage, In the first step, all word lines are boosted to a second write pass voltage higher than the first write pass voltage,
In the third step, finally, the selected word line is set to a write voltage higher than the second write pass voltage, and the unselected word lines are set higher than the second write pass voltage and higher than the write voltage. It is set to a low third write pass voltage. Then, in the first step of the step of boosting the word line voltage, the write control means starts a process of boosting the channel of the write-protected memory cell to a non-write potential by capacitive coupling with the word line, In the second step of the voltage boosting step, the voltage VB
The voltage of the selected bit line set to 3 is switched to the V CC level to start the process of boosting the channel of the memory cell whose write data is “110” by capacitive coupling with the word line. In the third step, the voltage of the selected bit line set to the voltage VB2 is switched to the V CC level, so that the channel of the memory cell whose write data is “10x” (x: 0 or 1) is set to the word line. The process of increasing the voltage by the capacitive coupling is started. At this time, preferably, the first write pass voltage is a channel voltage (eg, 3.6) at the time of an ideal write when the channel of the memory cell whose write data is “110” is ideal.
V), and the second write pass voltage is such that the write data is “10x” (x: 0 or 1).
Are selected such that the channel of the memory cell is set to an ideal channel voltage (eg, 2.4 V) at the time of writing.
The third write pass voltage is selected such that the channel of the write-protected memory cell is set to a non-write potential (for example, 8 V).

【0053】上述のように構成されたこの発明において
は、書き込み対象のメモリセルのチャネル電圧を、その
メモリセルのチャネルを選択ビット線から切り離して、
ワード線との容量結合によって昇圧させることにより、
書き込み対象のメモリセルのチャネルに対して、メモリ
セルアレイとビット線との間の選択トランジスタのパス
電圧(ビット線からメモリセルのチャネルに印加するこ
とができる電圧)の上限以上の電圧を供給することが可
能である。したがって、書き込み動作時に、ワード線電
圧を複数のステップで段階的に昇圧させ、この際、ワー
ド線電圧の昇圧のステップに応じて、所定のタイミング
で、選択ビット線の電圧を、書き込みデータの書き込み
レベルが浅いものから、順次、メモリストリングとビッ
ト線との間の選択トランジスタがカットオフする電圧に
切り換えて、書き込み対象のメモリセルのチャネルを、
書き込みデータの書き込みレベルが浅いものから、順
次、選択ビット線から切り離して、ワード線との容量結
合によって昇圧させることにより、セルフブーストまた
はローカルセルフブーストを採用しながらも、書き込み
データに対応した理想的な電圧を書き込み対象のメモリ
セルのチャネルに印加することができる。
In the present invention configured as described above, the channel voltage of the memory cell to be written is changed by disconnecting the channel of the memory cell from the selected bit line.
By boosting by capacitive coupling with the word line,
Supplying a voltage equal to or higher than the upper limit of the pass voltage of the selection transistor between the memory cell array and the bit line (the voltage that can be applied from the bit line to the channel of the memory cell) to the channel of the memory cell to be written. Is possible. Therefore, during a write operation, the word line voltage is stepped up in a plurality of steps, and at this time, the voltage of the selected bit line is changed at a predetermined timing according to the step of boosting the word line voltage. In order from the shallow level, the voltage is switched to the voltage at which the selection transistor between the memory string and the bit line is cut off, and the channel of the memory cell to be written is changed.
The ideal level corresponding to the write data while self-boost or local self-boost is adopted by sequentially separating from the selected bit line and boosting it by capacitive coupling with the word line, starting from the shallow write data level. Voltage can be applied to the channel of the memory cell to be written.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0055】図1および図2は、この発明の一実施形態
による8値型のNAND型フラッシュメモリを示す。図
1は、この8値型のNAND型フラッシュメモリの主要
部の構成を示し、図2は、この8値型のNAND型フラ
ッシュメモリのメモリセルアレイの等価回路を示す。こ
のNAND型フラッシュメモリは、メモリセルアレイ
1、ビット線電圧発生回路2および読み出し/ベリファ
イ制御回路3などにより構成される。
FIGS. 1 and 2 show an 8-level NAND flash memory according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration of a main part of the eight-level NAND flash memory, and FIG. 2 shows an equivalent circuit of a memory cell array of the eight-level NAND flash memory. This NAND flash memory includes a memory cell array 1, a bit line voltage generation circuit 2, a read / verify control circuit 3, and the like.

【0056】メモリセルアレイ1は、図2に示すよう
に、例えば、フローティングゲート(FG)およびコン
トロールゲート(CG)を有し、それぞれが3ビットの
メモリセルとして機能するMOSトランジスタ(メモリ
セルトランジスタ)がマトリクス状に配置されたもので
あり、同一行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により
構成されている。なお、図2においては、メモリストリ
ングA2以降が省略されている。
As shown in FIG. 2, the memory cell array 1 has, for example, a floating gate (FG) and a control gate (CG), and includes MOS transistors (memory cell transistors) each functioning as a 3-bit memory cell. The memory cells in the same row are arranged in a matrix and shared by common word lines WL0 to WL
It is composed of memory strings A0 to An connected to L15. Note that FIG. 2 omits the memory string A2 and thereafter.

【0057】一つのメモリストリングは、メモリセルト
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
15-0により構成されている。メモリセルトランジスタ
15-0のドレインが選択トランジスタDS0のソースと
接続され、選択トランジスタDS0のドレインがビット
線BL0と接続されている。一方、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
ンと接続され、選択トランジスタSS0のソースがソー
ス線SLと接続されている。また、メモリセルトランジ
スタM0-0 〜M15-0のコントロールゲートが、それぞれ
ワード線WL0〜WL15と接続されている。同様に、
メモリストリングA1は、メモリセルトランジスタM
0-1 〜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
ースと接続され、選択トランジスタDS1のドレインが
ビット線BL1と接続されている。一方、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SS1の
ドレインと接続され、選択トランジスタSS1のソース
がソース線SLと接続されている。また、メモリセルト
ランジスタM0-1 〜M15-1のコントロールゲートが、そ
れぞれワード線WL0〜WL15と接続されている。
One memory string has a plurality of memory cell transistors connected in series. The memory string A0 includes 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. On the other hand, 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. The control gates of the memory cell transistors M 0-0 to M 15-0 are connected to word lines WL0 to WL15, respectively. Similarly,
The memory string A1 includes a memory cell transistor M
It is composed of 0-1 ~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. On the other hand, the source of the memory cell transistor M 0-1 is connected to the drain of the selection transistor SS1, and the source of the selection transistor SS1 is connected to the source line SL. The control gates of the memory cell transistors M 0-1 to M 15-1 are connected to word lines WL0 to WL15, respectively.

【0058】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A2〜Anに
関しても同様の接続関係とされている。したがって、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と接続
され、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SLと接続さ
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と接続さ
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と接続されている。メモリ
セルアレイ1においては、上述のようなメモリストリン
グA0〜Anが並列に配置されている。
As described above, the memory strings A0 and A1 are connected to the respective lines, and the other memory strings A2 to An have the same connection relationship. Therefore, one ends of the memory strings A0 to An are connected to the bit lines BL0 to BLn through the selection transistors DS0 to DSn, and the other ends of the memory strings A0 to An are connected to the source lines SL through the selection transistors SS0 to SSn. It is connected. 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. In the memory cell array 1, the memory strings A0 to An as described above are arranged in parallel.

【0059】ビット線BL0およびBL1に対応して設
けられているビット線電圧発生回路2は、図1に示すよ
うに、nチャネルMOSトランジスタからなるトランジ
スタN1〜N14、インバータの入出力同士を結合して
なるラッチ回路LQ2,LQ1,LQ0およびpチャネ
ルMOSトランジスタからなるトランジスタP1により
構成されている。また、ビット線電圧発生回路2から
は、所定の定電圧源と接続されたビット線電圧供給ライ
ンVBL1,VBL2,VBL3が導出されている。こ
のNAND型フラッシュメモリにおいては、ラッチ回路
LQ2〜LQ0を含む1つのビット線電圧発生回路2に
対して2本のビット線が選択的に接続される構成(ビッ
ト線shared)を採っている。なお、ビット線BL2以降
に対応するビット線電圧発生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。
As shown in FIG. 1, a bit line voltage generation circuit 2 provided corresponding to bit lines BL0 and BL1 connects transistors N1 to N14 formed of n-channel MOS transistors and the inputs and outputs of an inverter. LQ2, LQ1, LQ0 and a transistor P1 composed of a p-channel MOS transistor. From the bit line voltage generation circuit 2, bit line voltage supply lines VBL1, VBL2, and VBL3 connected to a predetermined constant voltage source are derived. This NAND flash memory employs a configuration (bit line shared) in which two bit lines are selectively connected to one bit line voltage generation circuit 2 including latch circuits LQ2 to LQ0. Note that the bit line voltage generation circuits corresponding to the bit line BL2 and subsequent bits 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.

【0060】ビット線電圧発生回路2により、書き込み
時に、書き込みデータに応じたビット線電圧が発生さ
れ、そのビット線電圧がビット線BL0,BL1を通じ
てメモリセルアレイ1のメモリセルトランジスタのチャ
ネルに与えられる。ベリファイ時には、ビット線電圧発
生回路2のラッチ回路LQ2,LQ1,LQ0の記憶ノ
ードQ2,Q1,Q0は、メモリセルアレイ1のメモリ
セルトランジスタに書き込みが十分に行なわれると、
「111」に設定される。読み出し時には、メモリセル
アレイ1のメモリセルトランジスタのしきい値電圧が検
出されてデータの読み出が行なわれる。この時、ラッチ
回路LQ2,LQ1,LQ0の記憶ノードQ2,Q1,
Q0には、読み出されたデータがデコードされて設定さ
れていく。
At the time of writing, a bit line voltage corresponding to write data is generated by the bit line voltage generation circuit 2, and the bit line voltage is applied to the channel of the memory cell transistor of the memory cell array 1 through the bit lines BL0 and BL1. At the time of verification, when the storage nodes Q2, Q1, and Q0 of the latch circuits LQ2, LQ1, and LQ0 of the bit line voltage generation circuit 2 are sufficiently written into the memory cell transistors of the memory cell array 1,
It is set to “111”. At the time of reading, the threshold voltage of the memory cell transistor of the memory cell array 1 is detected, and data is read. At this time, the storage nodes Q2, Q1, L1 of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0
The read data is decoded and set to Q0.

【0061】読み出し/ベリファイ制御回路3は、nチ
ャネルMOSトランジスタからなるトランジスタN15
〜N41により構成されている。この読み出し/ベリフ
ァイ制御回路3は、読み出し時またはベリファイ時に、
ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0の状態を制御するも
のである。読み出し/ベリファイ制御回路3からは、制
御信号φLAT0〜φLAT9の供給ラインが導出され
ている。この制御信号φLAT0〜φLAT9の供給ラ
インに、パルス状の信号が供給される。
The read / verify control circuit 3 includes a transistor N15 comprising an n-channel MOS transistor.
To N41. The read / verify control circuit 3 performs a read operation or a verify operation
It controls the states of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0. From the read / verify control circuit 3, supply lines for control signals φLAT0 to φLAT9 are derived. A pulse signal is supplied to a supply line of the control signals φLAT0 to φLAT9.

【0062】ビット線BL0とノードSAとの間には、
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HN1およびHN3が直列に接続されている。ま
た、ビット線BL1とノードSAとの間には、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H
N2およびHN4が直列に接続されている。トランジス
タHN1,HN2のゲートに共通の制御信号TRNが供
給される。トランジスタHN3のゲートにアドレスデコ
ード信号AiBが供給され、トランジスタHN4のゲー
トにアドレスデコード信号AiNが供給される。
Between bit line BL0 and node SA,
Transistors HN1 and HN3 formed of a high breakdown voltage n-channel MOS transistor are connected in series. A transistor H composed of a high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor is provided between the bit line BL1 and the node SA.
N2 and HN4 are connected in series. A common control signal TRN is supplied to the gates of the transistors HN1 and HN2. The gate of the transistor HN3 is supplied with the address decode signal AiB, and the gate of the transistor HN4 is supplied with the address decode signal AiN.

【0063】ビット線電圧発生回路2においては、ノー
ドSAと電源電圧Vcc(VCCは例えば3.3V)の供給
ラインとの間にトランジスタP1が接続されている。ト
ランジスタP1のゲートには制御信号Vref が供給され
る。また、ノードSAと接地ラインGNDとの間にトラ
ンジスタN1が接続されている。トランジスタN1のゲ
ートには制御信号DISが供給される。
[0063] In the bit line voltage generating circuit 2, the node SA and the power supply voltage Vcc (V CC is eg, 3.3V) and the transistor P1 is connected between the supply line of the. The control signal Vref is supplied to the gate of the transistor P1. Further, a transistor N1 is connected between the node SA and the ground line GND. The control signal DIS is supplied to the gate of the transistor N1.

【0064】また、ビット線電圧発生回路2において
は、トランジスタN2のドレインがノードSAと接続さ
れている。トランジスタN2のソースがトランジスタN
3,N5、N7、N9のドレインと接続されている。ト
ランジスタN2のゲートには制御信号PGMが供給され
る。
In the bit line voltage generation circuit 2, the drain of the transistor N2 is connected to the node SA. The source of the transistor N2 is the transistor N
3, N5, N7 and N9 are connected to the drains. The control signal PGM is supplied to the gate of the transistor N2.

【0065】トランジスタN2のソースと接地ラインと
の間にトランジスタN3,N4が直列に接続されてい
る。トランジスタN2のソースとビット線電圧供給ライ
ンVBL1との間にトランジスタN5,N6が直列に接
続されている。トランジスタN2のソースとビット線電
圧供給ラインVBL2との間にトランジスタN7,N8
が直列に接続されている。トランジスタN2のソースと
ビット線電圧供給ラインVBL3との間にトランジスタ
N9,N10,N11が直列に接続されている。なお、
この一実施形態によるNAND型フラッシュメモリにお
いては、上述のようにGNDレベルのビット線電圧を供
給する電源が接地ラインとなっているが、これは、例え
ば、GNDレベルのビット線電圧を供給することが可能
なビット線電圧供給ライン(例えばVBL0とする)を
さらに設けて、トランジスタN2のソースとこのビット
線電圧供給ラインVBL0との間にトランジスタN3,
N4を直列に接続するようにしてもよい。
The transistors N3 and N4 are connected in series between the source of the transistor N2 and the ground line. Transistors N5 and N6 are connected in series between the source of the transistor N2 and the bit line voltage supply line VBL1. The transistors N7 and N8 are connected between the source of the transistor N2 and the bit line voltage supply line VBL2.
Are connected in series. Transistors N9, N10 and N11 are connected in series between the source of the transistor N2 and the bit line voltage supply line VBL3. In addition,
In the NAND flash memory according to this embodiment, the power supply for supplying the bit line voltage at the GND level is the ground line as described above. Is further provided, and a transistor N3 is provided between the source of the transistor N2 and the bit line voltage supply line VBL0.
N4 may be connected in series.

【0066】ラッチ回路LQ2,LQ1,LQ0はそれ
ぞれ記憶ノードQ2,Q1,Q0と、その反転記憶ノー
ド/Q2,/Q1,/Q0とを有している。なお、/は
反転を示すバーを意味している。
Latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 have storage nodes Q2, Q1, Q0, respectively, and their inverted storage nodes / Q2, / Q1, / Q0. In addition, / means a bar indicating inversion.

【0067】ラッチ回路LQ2の反転記憶ノード/Q2
はトランジスタN4,N6のゲートと接続され、記憶ノ
ードQ2はトランジスタN7,N9のゲートと接続され
ている。ラッチ回路LQ1の反転記憶ノード/Q1はト
ランジスタN3,N8のゲートと接続され、記憶ノード
Q1はトランジスタN5,N10のゲートと接続されて
いる。ラッチ回路LQ0の反転記憶ノード/Q0はトラ
ンジスタN11のゲートと接続されている。
Inverting storage node / Q2 of latch circuit LQ2
Is connected to the gates of transistors N4 and N6, and storage node Q2 is connected to the gates of transistors N7 and N9. Inverting storage node / Q1 of latch circuit LQ1 is connected to the gates of transistors N3 and N8, and storage node Q1 is connected to the gates of transistors N5 and N10. Inverting storage node / Q0 of latch circuit LQ0 is connected to the gate of transistor N11.

【0068】また、ラッチ回路LQ2の記憶ノードQ
2、ラッチ回路LQ1の記憶ノードQ1、ラッチ回路L
Q0の記憶ノードQ0のそれぞれと接地ラインとの間
に、トランジスタN12,N13,N14が接続されて
いる。トランジスタN12,N13,N14のゲートに
リセット信号RSTが供給される。
The storage node Q of the latch circuit LQ2
2. Storage node Q1 of latch circuit LQ1, latch circuit L
Transistors N12, N13 and N14 are connected between each of the storage nodes Q0 of Q0 and the ground line. A reset signal RST is supplied to gates of the transistors N12, N13, and N14.

【0069】読み出し/ベリファイ制御回路3において
は、トランジスタN15,N16,N17のゲートが、
ビット線電圧発生回路2のノードSAと接続されてい
る。トランジスタN15のドレインがラッチ回路LQ2
の反転記憶ノード/Q2と接続され、トランジスタN1
6のドレインがラッチ回路LQ1の反転記憶ノード/Q
1と接続され、トランジスタN17のドレインがラッチ
回路LQ0の反転記憶ノード/Q0と接続されている。
In the read / verify control circuit 3, the gates of the transistors N15, N16 and N17 are
It is connected to the node SA of the bit line voltage generation circuit 2. The drain of the transistor N15 is connected to the latch circuit LQ2.
Of the transistor N1
6 is the inverted storage node / Q of the latch circuit LQ1.
1 and the drain of the transistor N17 is connected to the inverted storage node / Q0 of the latch circuit LQ0.

【0070】トランジスタN15のソースと接地ライン
との間にトランジスタN18が接続されていると共に、
これと並列的にトランジスタN19,N20,N21が
直列に接続されている。
The transistor N18 is connected between the source of the transistor N15 and the ground line.
In parallel with this, transistors N19, N20, N21 are connected in series.

【0071】トランジスタN16のソースがトランジス
タN22のドレインおよびトランジスタN27のドレイ
ンと接続されている。トランジスタN22のソースと接
地ラインとの間にトランジスタN23,N24が直列に
接続されていると共に、これと並列的にトランジスタN
25,N26が直列に接続されている。トランジスタN
27のソースと接地ラインとの間にトランジスタN2
8,N29が直列に接続されていると共に、これと並列
的にトランジスタN30,N31が直列に接続されてい
る。
The source of the transistor N16 is connected to the drain of the transistor N22 and the drain of the transistor N27. Transistors N23 and N24 are connected in series between the source of the transistor N22 and the ground line, and are connected in parallel with the transistors N23 and N24.
25 and N26 are connected in series. Transistor N
27 between the source of C.27 and the ground line.
8, N29 are connected in series, and transistors N30, N31 are connected in series in parallel with this.

【0072】トランジスタN17のソースがトランジス
タN32のドレインおよびトランジスタN37のドレイ
ンと接続されている。トランジスタN32のソースと接
地ラインとの間にトランジスタN33,N34が直列に
接続されていると共に、これと並列的にトランジスタN
35,N36が直列に接続されている。トランジスタN
37のソースと接地ラインとの間にトランジスタN3
8,N39が直列に接続されていると共に、これと並列
的にトランジスタN40,N41が直列に接続されてい
る。
The source of the transistor N17 is connected to the drain of the transistor N32 and the drain of the transistor N37. Transistors N33 and N34 are connected in series between the source of the transistor N32 and the ground line, and are connected in parallel with the transistors N33 and N34.
35 and N36 are connected in series. Transistor N
37 between the source of C.37 and the ground line.
8, N39 are connected in series, and transistors N40, N41 are connected in series in parallel with this.

【0073】読み出し/ベリファイ制御回路3からは、
制御信号φLAT0〜φLAT9の供給ラインが導出さ
れる。トランジスタN18のゲートに制御信号φLAT
0が供給される。トランジスタN21のゲートに制御信
号φLAT1が供給される。トランジスタN24のゲー
トに制御信号φLAT2が供給される。トランジスタN
26のゲートに制御信号φLAT3が供給される。トラ
ンジスタN29のゲートに制御信号φLAT4が供給さ
れる。トランジスタN31のゲートに制御信号φLAT
5が供給される。トランジスタN34のゲートに制御信
号φLAT6が供給される。トランジスタN36のゲー
トに制御信号φLAT7が供給される。トランジスタN
39のゲートに制御信号φLAT8が供給される。トラ
ンジスタN41のゲートに制御信号φLAT9が供給さ
れる。
From the read / verify control circuit 3,
Supply lines for the control signals φLAT0 to φLAT9 are derived. The control signal φLAT is applied to the gate of the transistor N18.
0 is supplied. The control signal φLAT1 is supplied to the gate of the transistor N21. The control signal φLAT2 is supplied to the gate of the transistor N24. Transistor N
The control signal φLAT3 is supplied to the gate 26. The control signal φLAT4 is supplied to the gate of the transistor N29. The control signal φLAT is applied to the gate of the transistor N31.
5 are supplied. The control signal φLAT6 is supplied to the gate of the transistor N34. The control signal φLAT7 is supplied to the gate of the transistor N36. Transistor N
The control signal φLAT8 is supplied to the gate 39. The control signal φLAT9 is supplied to the gate of the transistor N41.

【0074】ラッチ回路LQ2の反転記憶ノード/Q2
がトランジスタN27,N37のゲートと接続され、記
憶ノードQ2がトランジスタN22,N32のゲートと
接続されている。ラッチ回路LQ1の反転記憶ノード/
Q1がトランジスタN35,N40のゲートと接続さ
れ、記憶ノードQ1がトランジスタN33,N38のゲ
ートと接続されている。ラッチ回路LQ0の反転記憶ノ
ード/Q0がトランジスタN28,N23のゲートと接
続され、記憶ノードQ0がトランジスタN30,N2
5,N20のゲートと接続されている。
Inverting storage node / Q2 of latch circuit LQ2
Are connected to the gates of transistors N27 and N37, and storage node Q2 is connected to the gates of transistors N22 and N32. Inverting storage node of latch circuit LQ1 /
Q1 is connected to the gates of transistors N35 and N40, and storage node Q1 is connected to the gates of transistors N33 and N38. Inverted storage node / Q0 of latch circuit LQ0 is connected to the gates of transistors N28 and N23, and storage node Q0 is connected to transistors N30 and N2.
5, N20.

【0075】そして、ラッチ回路LQ2の記憶ノードQ
2とバスラインIO0との間にトランジスタN51が接
続され、ラッチ回路LQ1の記憶ノードQ1とバスライ
ンIO1との間にトランジスタN52が接続され、ラッ
チ回路LQ0の記憶ノードQ0とバスラインIO2との
間にトランジスタN53が接続されている。また、カラ
ムゲートとしてのトランジスタN51,N52,N53
のゲートが信号Y1_0の供給ラインと接続されてい
る。
Then, storage node Q of latch circuit LQ2
2 is connected between the storage node Q1 of the latch circuit LQ1 and the bus line IO2, and the transistor N52 is connected between the storage node Q1 of the latch circuit LQ1 and the bus line IO1. Is connected to the transistor N53. Also, transistors N51, N52, N53 as column gates
Are connected to the supply line of the signal Y1_0.

【0076】また、図示は省略するが、このNAND型
フラッシュメモリは、各信号線に供給する所定の電圧を
発生させるための昇圧回路およびその制御回路を有して
いる。具体的には、このNAND型フラッシュメモリ
は、後述する書き込み電圧VPGM 発生用の昇圧回路およ
びその制御回路、書き込みパス電圧発生用の昇圧回路お
よびその制御回路、P5V(読み出し時のパス電圧で例
えば5V〜6V程度)発生用の昇圧回路およびその制御
回路を有している。
Although not shown, the NAND flash memory has a booster circuit for generating a predetermined voltage to be supplied to each signal line, and a control circuit therefor. More specifically, this NAND flash memory includes a booster circuit for generating a write voltage VPGM and a control circuit therefor, a booster circuit for generating a write pass voltage and a control circuit therefor, and P5V (a pass voltage at the time of reading, for example, 5V). (About 6 V) and a booster circuit for generation and a control circuit therefor.

【0077】上述のように構成されたこの一実施形態に
よる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3ビットからなり8値をとるデー
タが記録される。3ビットからなり8値をとるデータの
しきい値電圧Vthの分布と、データ内容とは、例えば図
7に示すような対応関係となっている。
In the NAND flash memory according to this embodiment having the above-described structure, data having three bits and having eight values is recorded in one memory cell transistor. The distribution of the threshold voltage Vth of the data having three bits and taking eight values and the data contents have a correspondence relationship as shown in FIG. 7, for example.

【0078】具体的には、図7において分布7はデータ
「000」が書き込まれて第7の正のしきい値電圧Vth
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、分布6はデータ「001」が書き込まれて第6
の正のしきい値電圧Vth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、分布5はデータ「01
0」が書き込まれて第5の正のしきい値電圧Vth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、分布4はデータ「011」が書き込まれて第4の正
のしきい値電圧Vth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、分布3はデータ「100」
が書き込まれて第3の正のしきい値電圧Vth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、分
布2はデータ「101」が書き込まれて第2の正のしき
い値電圧Vth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、分布1はデータ「110」が書き
込まれて第1の正のしきい値電圧Vth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
7において分布0はデータ「111」が書き込まれて負
のしきい値電圧Vth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。
More specifically, in FIG. 7, distribution 7 has a seventh positive threshold voltage Vth
Is the distribution of the memory cell transistors in the write state, and distribution 6 is the distribution of the data “001”.
Is the distribution of the memory cell transistors in the write state of the positive threshold voltage Vth, and distribution 5 is the data “01”.
"0" is written and the distribution of the memory cell transistors is set to the written state of the fifth positive threshold voltage Vth, and distribution 4 is the fourth positive threshold voltage when data "011" is written. The distribution of the memory cell transistors in the Vth write state is shown in FIG.
Is the distribution of the memory cell transistors in which the third positive threshold voltage Vth is written and the second positive threshold voltage Vth is written when data "101" is written. Distribution 1 is a distribution of memory cell transistors in a write state, and distribution 1 is a distribution of memory cell transistors in which data “110” is written and in a write state of a first positive threshold voltage Vth. In FIG. 7, distribution 0 is a distribution of memory cell transistors in which data "111" is written and erased with a negative threshold voltage Vth.

【0079】また、図7においては、後述するベリファ
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VVF1,VVF2,VVF3,VVF4,VVF5,VVF6,VVF7
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,VRD4,VRD5,VRD6,VRD7
で示されている。その大小関係は、VVF7 >VRD7 >V
VF6 >VRD6 >VVF5 >VRD5 >VVF4 >VRD4 >VVF
3 >VRD3 >VVF2 >VRD2 >VVF1 >VRD1 とされ
る。一例を挙げると、VVF7 =3.8V,VRD7=3.
6V,VVF6 =3.2V,VRD6 =3.0V,VVF5 =
2.6V,VRD5=2.4V,VVF4 =2.0V,VRD4
=1.8V,VVF3 =1.4V,VRD3=1.2V,V
VF2 =0.8V,VRD2 =0.6V,VVF1 =0.2
V,VRD1=0Vとされている。
In FIG. 7, the selected word line voltage for each state at the time of reading in the verify operation described later is VVF1, VVF2, VVF3, VVF4, VVF5, VVF6, VVF7.
And the selected word line voltage for each state during normal read is VRD1, VRD2, VRD3, VRD4, VRD5, VRD6, VRD7.
Indicated by The magnitude relation is VVF7>VRD7> V
VF6>VRD6>VVF5>VRD5>VVF4>VRD4> VVF
3>VRD3>VVF2>VRD2>VVF1> VRD1. For example, VVF7 = 3.8V, VRD7 = 3.
6V, VVF6 = 3.2V, VRD6 = 3.0V, VVF5 =
2.6V, VRD5 = 2.4V, VVF4 = 2.0V, VRD4
= 1.8V, VVF3 = 1.4V, VRD3 = 1.2V, V
VF2 = 0.8V, VRD2 = 0.6V, VVF1 = 0.2
V, VRD1 = 0V.

【0080】上述のように構成されたこの一実施形態に
よるNAND型フラッシュメモリにおける書き込み動
作、ベリファイ動作および通常読み出し動作について以
下に説明する。
A write operation, a verify operation, and a normal read operation in the NAND flash memory according to the embodiment configured as described above will be described below.

【0081】まず、この一実施形態によるNAND型フ
ラッシュメモリの書き込み動作について説明する。図3
に、この一実施形態によるNAND型フラッシュメモリ
の書き込み動作における各部の信号の状態を示す。な
お、ここでは、メモリストリングA0が書き込み対象と
して選択されているものとする。また、この書き込み動
作は、選択ワード線に印加される書き込み電圧VPGM が
所定の初期電圧から開始され、徐々に所定のステップ幅
で段階的に書き込み電圧VPGM を増加させながら書き込
みを順次行うISPPと称される方法によりなされる。
First, a write operation of the NAND flash memory according to the embodiment will be described. FIG.
FIG. 3 shows the states of signals at various parts in the write operation of the NAND flash memory according to the embodiment. Here, it is assumed that the memory string A0 is selected as a writing target. This write operation is referred to as an ISPP in which a write voltage VPGM applied to a selected word line is started from a predetermined initial voltage, and writing is sequentially performed while gradually increasing the write voltage VPGM stepwise with a predetermined step width. It is done in the way that is done.

【0082】書き込み動作の前には、制御信号PGMが
ローレベル(GNDレベル)に設定されてトランジスタ
N2がオフされ、ビット線BL0,BL1と書き込み制
御回路2とが切り離されている。そして、制御信号DI
Sがハイレベル(Vccレベル)に、制御信号TRNおよ
びアドレスデコード信号AiB,AiNが(Vcc−Vt
h)レベルに設定されている。このときトランジスタH
N1,HN2,HN3,HN4およびトランジスタN1
がオンしていることにより、全ビット線は接地されてい
る。また、ビット線電圧供給ラインVBL1は電圧VB
1に、ビット線電圧供給ラインVBL2は電圧VB2
に、ビット線電圧供給ラインVBL3は電圧VB3に設
定されている。これらの電圧VB1,VB2,VB3は
0Vより大きくVCCより小さい電圧であり、一例をあげ
ると、電圧VB1=1.2V、電圧VB2=1.5V、
電圧VB3=1.5Vである。
Before the write operation, the control signal PGM is set to the low level (GND level), the transistor N2 is turned off, and the bit lines BL0 and BL1 are disconnected from the write control circuit 2. And the control signal DI
S goes to the high level (Vcc level), and the control signal TRN and the address decode signals AiB and AiN become (Vcc-Vt).
h) Set to level. At this time, the transistor H
N1, HN2, HN3, HN4 and transistor N1
Are on, all bit lines are grounded. The bit line voltage supply line VBL1 is connected to the voltage VB
1, the bit line voltage supply line VBL2 is the voltage VB2
The bit line voltage supply line VBL3 is set to the voltage VB3. These voltages VB1, VB2, VB3 is larger V CC smaller voltage than 0V, As an example, the voltage VB1 = 1.2V, the voltage VB2 = 1.5V,
The voltage VB3 = 1.5V.

【0083】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ビット線電圧
発生回路2のラッチ回路LQ2,LQ1,LQ0に供給
され、そして、その書き込みデータがラッチ回路LQ
2,LQ1,LQ0に取り込まれて保持される。その
後、制御信号DIS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、制御信号TRNおよびアドレスデコード信号Ai
B,AiNがVCC以上の所定のハイレベル、例えばP5
Vレベルに設定されると共に、制御信号Vref がローレ
ベル(GNDレベル)に設定される。これにより、全ビ
ット線がVccに充電される。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VCCレベルに、ソー
ス側選択ゲート線SSGがGNDレベルに設定される。
メモリストリングA0のメモリセルトランジスタのチャ
ネルCH0およびメモリストリングA1のメモリセルト
ランジスタのチャネルCH1は、(VCC−VthDSG )に
充電される。VthDSG は選択トランジスタDS0,DS
1のしきい値電圧である。
When writing is started in this state, write data is supplied to the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 of the bit line voltage generation circuit 2 via the data bus, and the write data is supplied to the latch circuit LQ.
2, LQ1 and LQ0. Thereafter, the control signal DIS is switched to low level, and the bit lines BL0 and BL1 are disconnected from the ground line. Then, the control signal TRN and the address decode signal Ai
B, AiN is a predetermined high level equal to or higher than V CC , for example, P5
At the same time, the control signal Vref is set to the low level (GND level). As a result, all bit lines are charged to Vcc. In addition, the memory cell array 1
, The drain side select gate line DSG is set to the V CC level, and the source side select gate line SSG is set to the GND level.
The channel CH0 of the memory cell transistor of the memory string A0 and the channel CH1 of the memory cell transistor of the memory string A1 are charged to (V CC -VthDSG). VthDSG is the selection transistors DS0, DS
1 is the threshold voltage.

【0084】その後、アドレスデコード信号AiB,A
iN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。ここでは、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ている場合について説明する。
この場合、制御信号Vref がビット線BL0などのリー
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(例えば2V)に設定さ
れる。また、アドレスデコード信号AiNがローレベル
(GNDレベル)に設定され、トランジスタHN4がオ
フ状態に切り換えられ、非選択側のビット線BL1がV
ccに充電された状態でフローティング状態に保持され、
メモリストリングA1のメモリセルトランジスタのチャ
ネルCH1が(VCC−VthDSG )レベルに保持される。
Thereafter, the address decode signals AiB, A
The memory string to be written is selected by iN. Here, for example, a case where the memory string A0 is selected as a writing target will be described.
In this case, the control signal Vref is set to a voltage of a predetermined level (for example, 2 V) at which the transistor P1 can supply a current enough to compensate for the leakage current of the bit line BL0 or the like. Further, the address decode signal AiN is set to the low level (GND level), the transistor HN4 is turned off, and the bit line BL1 on the non-selected side is set to the V level.
It is held in a floating state while being charged to cc,
Channel CH1 of the memory cell transistors of the memory string A1 is held at (V CC -VthDSG) level.

【0085】そして、一定時間経過後、制御信号PGM
がハイレベルに設定されてトランジスタN2がオンに切
り換えられる。このことで、選択ビット線BL0とビッ
ト線電圧発生回路2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。
After a lapse of a predetermined time, the control signal PGM
Is set to the high level, and the transistor N2 is turned on. As a result, the selected bit line BL0 and the bit line voltage generation circuit 2 are connected, and the selected bit line BL0
Is set to a voltage corresponding to the write data.

【0086】書き込みデータが「00x」(x:0また
は1)の場合には、トランジスタN3,N4がオンし、
ビット線BL0は接地ラインと接続される。したがっ
て、ビット線BL0およびメモリストリングA0のメモ
リセルトランジスタのチャネルCH0はGNDレベルに
放電される。
When the write data is "00x" (x: 0 or 1), the transistors N3 and N4 are turned on,
Bit line BL0 is connected to a ground line. Therefore, bit line BL0 and channel CH0 of the memory cell transistor of memory string A0 are discharged to the GND level.

【0087】書き込みデータが「01x」(x:0また
は1)の場合には、トランジスタN5,N6がオンし、
ビット線BL0はビット線電圧供給ラインVBL1と接
続される。したがって、ビット線BL0およびメモリス
トリングA0のメモリセルトランジスタのチャネルCH
0は電圧VB1(=1.2V)に放電される。
When the write data is "01x" (x: 0 or 1), the transistors N5 and N6 turn on,
Bit line BL0 is connected to bit line voltage supply line VBL1. Therefore, channel CH of memory cell transistor of bit line BL0 and memory string A0
0 is discharged to the voltage VB1 (= 1.2V).

【0088】書き込みデータが「10x」(x:0また
は1)の場合には、トランジスタN7,N8がオンし、
ビット線BL0はビット線電圧供給ラインVBL2と接
続される。したがって、ビット線BL0およびメモリス
トリングA0のメモリセルトランジスタのチャネルCH
0は電圧VB2(=1.5V)に放電される。
When the write data is "10x" (x: 0 or 1), the transistors N7 and N8 are turned on,
Bit line BL0 is connected to bit line voltage supply line VBL2. Therefore, channel CH of memory cell transistor of bit line BL0 and memory string A0
0 is discharged to the voltage VB2 (= 1.5V).

【0089】書き込みデータが「110」の場合には、
トランジスタN9,N10,N11がオンし、ビット線
BL0はビット線電圧供給ラインVBL3と接続され
る。したがって、ビット線BL0およびメモリストリン
グA0のメモリセルトランジスタのチャネルCH0は電
圧VB3(=1.5V)に放電される。
When the write data is "110",
The transistors N9, N10, N11 are turned on, and the bit line BL0 is connected to the bit line voltage supply line VBL3. Therefore, the bit line BL0 and the channel CH0 of the memory cell transistor of the memory string A0 are discharged to the voltage VB3 (= 1.5V).

【0090】なお、書き込みデータが「111」の場合
には、電流路が形成されず、ビット線BL0は、接地ラ
インおよびビット線供給ラインVBL1〜VBL3のい
ずれにも接続されない。したがって、ビット線BL0は
Vccに充電された状態でフローティング状態にされ、メ
モリストリングA0のメモリセルトランジスタのチャネ
ルCH0はVCC−VthDSG に保持される。
When the write data is "111", no current path is formed, and the bit line BL0 is not connected to any of the ground line and the bit line supply lines VBL1 to VBL3. Accordingly, the bit line BL0 is in a floating state while being charged to Vcc, the channel CH0 of the memory cell transistors of the memory string A0 is held at V CC -VthDSG.

【0091】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。ここで、この発明が
適用される以前のNAND型フラッシュメモリにおいて
は、この後、ワード線WL0〜WL15のうち、書き込
み対象ページとされた選択ワード線が書き込み電圧VPG
M に設定されると共に、それ以外の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データの書き込みがな
されていた。そして、この書き込み動作時には、ビット
線電圧供給ラインVBL1,VBL2,VBL3の電圧
は、それぞれ、電圧VB1(=1.2V)、電圧VB2
(=1.5V)、電圧VB3(=1.5V)に固定され
ていた。
As described above, the selected bit line BL0 connected to the selected memory string A0 is set to a voltage corresponding to the write data. Here, in the NAND flash memory before the present invention is applied, after that, of the word lines WL0 to WL15, the selected word line set as the page to be written is set to the write voltage VPG.
M, the other unselected word lines are set to the write pass voltage Vpass (<VPGM), and data has been written to a predetermined memory cell transistor. At the time of this write operation, the voltages of the bit line voltage supply lines VBL1, VBL2, VBL3 are set to the voltage VB1 (= 1.2V) and the voltage VB2, respectively.
(= 1.5 V) and the voltage VB3 (= 1.5 V).

【0092】これに対して、この一実施形態によるNA
ND型フラッシュメモリにおいては、以下に述べるよう
に、ワード線電圧VWLを3段のステップで段階的に昇圧
させ、この際、第1の昇圧ステップで全ワード線がVpa
ss1 に昇圧され、第2の昇圧ステップで全ワード線がV
pass2 に昇圧された後、第3の昇圧ステップで選択ワー
ド線が書き込み電圧VPGM まで昇圧されると共に非選択
ワード線が書き込みパス電圧Vpassまで昇圧される。こ
こで、Vpass1 ,Vpass2 は書き込みパス電圧であり、
Vpass1<Vpass2 <Vpassの関係を満たす電圧であ
る。そして、書き込みデータに応じたビット線電圧に設
定された状態の選択ビット線を、ワード線電圧VWLの昇
圧ステップに対応させて、書き込みレベルの浅いものか
ら、順次、VCCレベルに切り換えられる。この処理は、
理想的な書き込みを行う場合に、ビット線から印加する
ことができる電圧の上限以上のチャネル電圧を必要とす
る、書き込みデータが「110」および「10x」
(x:0または1)の場合に対してのみ行われ、それ以
外の、書き込みデータが「01x」(x:0または1)
および「00x」(x:0または1)の場合には、選択
ビット線の電圧は設定状態のまま保持される。
On the other hand, the NA according to this embodiment is
In the ND type flash memory, as described below, the word line voltage VWL is stepped up in three steps, and at this time, all word lines are set to Vpa in the first step up.
ss1 and all word lines are V
After the voltage is increased to pass2, the voltage of the selected word line is increased to the write voltage VPGM and the voltage of the non-selected word line is increased to the write pass voltage Vpass in the third voltage increase step. Here, Vpass1 and Vpass2 are write pass voltages,
It is a voltage that satisfies the relationship of Vpass1 <Vpass2 <Vpass. Then, the selected bit line in the state set to the bit line voltage according to the write data is sequentially switched from the one with the lower write level to the V CC level corresponding to the step of boosting the word line voltage VWL. This process
In the case of performing ideal writing, the write data that requires a channel voltage higher than the upper limit of the voltage that can be applied from the bit line is “110” and “10x”.
(X: 0 or 1) only when the write data is “01x” (x: 0 or 1).
In the case of “00x” (x: 0 or 1), the voltage of the selected bit line is maintained in the set state.

【0093】すなわち、この一実施形態によるNAND
型フラッシュメモリにおいては、上述のようにビット線
BL0が書き込みデータに応じた電圧に設定された後、
ビット線電圧供給ラインVBL1,VBL2,VBL3
の電圧が、それぞれ電圧VB1(=1.2V),電圧V
B2(=1.5V),電圧VB3(=1.5V)に設定
された状態で、全ワード線の電圧VWLが第1の書き込み
パス電圧Vpass1に昇圧される(第1の昇圧ステッ
プ)。
That is, the NAND according to this embodiment is
In the type flash memory, after the bit line BL0 is set to the voltage corresponding to the write data as described above,
Bit line voltage supply lines VBL1, VBL2, VBL3
Are voltages VB1 (= 1.2V) and V
With B2 (= 1.5 V) and VB3 (= 1.5 V) set, the voltage VWL of all word lines is boosted to the first write pass voltage Vpass1 (first boosting step).

【0094】このとき、書き込みデータが「111」の
メモリセルトランジスタのチャネルCH0は、メモリス
トリングA0のドレイン側の選択トランジスタDS0が
カットオフすることによりビット線BL0から切り離さ
れ、ワード線(主に非選択ワード線)との容量結合によ
ってブーストされる。書き込みデータが「00x」
(x:0または1)のメモリセルトランジスタのチャネ
ルCH0はGNDレベルに保持され、書き込みデータが
「01x」(x:0または1)のメモリセルトランジス
タのチャネルCH0は電圧VB1(=1.2V)に保持
され、書き込みデータが「10x」(x:0または1)
のメモリセルトランジスタのチャネルCH0は電圧VB
2(=1.5V)に保持され、書き込みデータが「11
0」のメモリセルトランジスタのチャネルCH0は電圧
VB3(=1.5V)に保持される。
At this time, the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “111” is cut off from the bit line BL0 by the cutoff of the drain-side select transistor DS0 of the memory string A0, and the word line (mainly the non- Boosted by capacitive coupling with the selected word line). Write data is "00x"
The channel CH0 of the memory cell transistor (x: 0 or 1) is held at the GND level, and the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “01x” (x: 0 or 1) has the voltage VB1 (= 1.2 V). And the write data is “10x” (x: 0 or 1)
Channel CH0 of the memory cell transistor of
2 (= 1.5 V) and the write data is “11
The channel CH0 of the memory cell transistor “0” is held at the voltage VB3 (= 1.5 V).

【0095】次に、一定時間経過後、ワード線電圧VWL
を書き込みパス電圧Vpass1 に保持したまま、ビット線
電圧供給ラインVBL3が電圧VB3(=1.5V)か
らVCCレベルに切り換えられる。これにより、ビット線
電圧供給ラインVBL3とつながる書き込みデータが
「110」のビット線BL0は、(VCC−VthN )レベ
ルに充電される。VthN はトランジスタN2のしきい値
電圧である。トランジスタN2のしきい値電圧VthN
は、メモリストリングA0のドレイン側の選択トランジ
スタDS0のしきい値電圧VthDSG より低いため、書き
込みデータが「110」のメモリセルトランジスタのチ
ャネルCH0が(VCC−VthDSG )レベルに充電された
後、メモリストリングA0のドレイン側の選択トランジ
スタDS0がカットオフする。その後、全ワード線の電
圧VWLが第2の書き込みパス電圧Vpass2(ただし、V
pass1 <Vpass2 <Vpass)に昇圧される(第2の昇圧
ステップ)。
Next, after a lapse of a predetermined time, the word line voltage VWL
While holding the pass voltage Vpass1 write, the bit line voltage supply line VBL3 is switched from the voltage VB3 (= 1.5V) to V CC level. Accordingly, the write data connected to the bit line voltage supply line VBL3 is the bit line BL0 of "110" is charged to (V CC -VthN) level. VthN is a threshold voltage of the transistor N2. The threshold voltage VthN of the transistor N2
Is lower than the threshold voltage VthDSG of the drain side select transistors DS0 memory string A0, after the write data channel CH0 of the memory cell transistor of the "110" is charged to (V CC -VthDSG) level, the memory The selection transistor DS0 on the drain side of the string A0 is cut off. Thereafter, the voltage VWL of all the word lines is changed to the second write pass voltage Vpass2 (where
The voltage is boosted to pass1 <Vpass2 <Vpass (second boosting step).

【0096】このとき、書き込みデータが「110」の
メモリセルトランジスタのチャネルCH0は、選択トラ
ンジスタDS0がカットオフすることによりビット線B
L0から切り離され、主に非選択ワード線との容量結合
によって所定の電位にブーストされる。ただし、この電
位は、書き込みデータが「110」の場合の書き込み時
のチャネル電圧に達しない電位である。書き込みデータ
が「111」のメモリセルトランジスタのチャネルCH
0および非選択側のメモリストリングA1のメモリセル
トランジスタのチャネルCH1は、さらに高い電位にブ
ーストされる。書き込みデータが「00x」(x:0ま
たは1)のメモリセルトランジスタのチャネルCH0は
GNDレベルに保持され、書き込みデータが「01x」
(x:0または1)のメモリセルトランジスタのチャネ
ルCH0は電圧VB1(=1.2V)に保持され、書き
込みデータが「10x」(x:0または1)のメモリセ
ルトランジスタのチャネルCH0は電圧VB2(=1.
5V)に保持される。
At this time, the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “110” is connected to the bit line B by the cutoff of the select transistor DS0.
It is separated from L0 and boosted to a predetermined potential mainly by capacitive coupling with an unselected word line. However, this potential is a potential that does not reach the channel voltage at the time of writing when the write data is “110”. Channel CH of the memory cell transistor whose write data is “111”
0 and the channel CH1 of the memory cell transistor of the non-selected memory string A1 are boosted to a higher potential. The channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “00x” (x: 0 or 1) is held at the GND level, and the write data is “01x”.
The channel CH0 of the memory cell transistor (x: 0 or 1) is held at the voltage VB1 (= 1.2 V), and the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “10x” (x: 0 or 1) is at the voltage VB2. (= 1.
5V).

【0097】次に、一定時間経過後、ワード線電圧VWL
を書き込みパス電圧Vpass2 に保持したまま、ビット線
電圧供給ラインVBL2が電圧VB2(=1.5V)か
らVCCレベルに切り換えられる。このとき、ビット線電
圧供給ラインVBL2とつながる書き込みデータが「1
0x」(x:0または1)のビット線BL0は(VCC
VthN )レベルに充電される。したがって、書き込みデ
ータが「10x」(x:0または1)のメモリセルトラ
ンジスタのチャネルCH0が(VCC−VthDSG)レベル
に充電された後、メモリストリングA0のドレイン側の
選択トランジスタDS0がカットオフする。その後、選
択ワード線が書き込み電圧PGM に昇圧されると共に、非
選択ワード線が最終的な第3の書き込みパス電圧Vpass
に昇圧される(第3の昇圧ステップ)。
Next, after a certain period of time, the word line voltage VWL
While holding pass voltage Vpass2 write, the bit line voltage supply line VBL2 is switched from voltage VB2 (= 1.5V) to V CC level. At this time, the write data connected to the bit line voltage supply line VBL2 is “1”.
The bit line BL0 of “0x” (x: 0 or 1) is connected to (V CC
VthN) level. Therefore, after the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “10x” (x: 0 or 1) is charged to the (V CC −VthDSG) level, the select transistor DS0 on the drain side of the memory string A0 is cut off. . Thereafter, the selected word line is boosted to the write voltage PGM, and the unselected word line is set to the final third write pass voltage Vpass.
(Third boosting step).

【0098】このとき、書き込みデータが「10x」
(x:0または1)のメモリセルトランジスタのチャネ
ルCH0は、選択トランジスタDS0がカットオフする
ことによりビット線BL0から切り離され、ワード線
(主に非選択ワード線)との容量結合によって、書き込
みデータが「10x」の場合の書き込み時のチャネル電
圧にブーストされる。書き込みデータが「110」のメ
モリセルトランジスタのチャネルCH0は、さらに高い
所定の電位にブーストされて、書き込みデータが「11
0」の場合の書き込み時のチャネル電圧にブーストされ
る。書き込みデータが「111」のメモリセルトランジ
スタのチャネルCH0および非選択側のメモリストリン
グA1のメモリセルトランジスタのチャネルCH1は、
非書き込み電位にブーストされる。書き込みデータが
「00x」(x:0または1)のメモリセルトランジス
タのチャネルCH0はGNDレベルに保持され、書き込
みデータが「01x」(x:0または1)のメモリセル
トランジスタのチャネルCH0は電圧VB1(=1.2
V)に保持される。
At this time, the write data is “10x”
The channel CH0 of the memory cell transistor (x: 0 or 1) is cut off from the bit line BL0 by the cutoff of the select transistor DS0, and the write data is written by capacitive coupling with the word line (mainly an unselected word line). Is boosted to the channel voltage at the time of writing when “x” is “10x”. The channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “110” is boosted to a higher predetermined potential, and the write data becomes “11”.
It is boosted to the channel voltage at the time of writing in the case of "0". The channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “111” and the channel CH1 of the memory cell transistor of the non-selected memory string A1 are
Boosted to non-write potential. The channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “00x” (x: 0 or 1) is held at the GND level, and the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “01x” (x: 0 or 1) has the voltage VB1. (= 1.2
V).

【0099】このように第1〜第3の昇圧ステップを経
て、最終的に、選択ワード線が書き込み電圧VPGM に設
定されると共に、非選択ワード線が書き込みパス電圧V
passに設定され、所定のメモリセルトランジスタに対し
てデータの書き込みがなされる。このときの各書き込み
データに対応したメモリセルトランジスタのチャネル電
圧は、以下のようになる。
After the first to third boosting steps, the selected word line is finally set to the write voltage VPGM, and the unselected word line is set to the write pass voltage VPGM.
The pass is set, and data is written to a predetermined memory cell transistor. At this time, the channel voltage of the memory cell transistor corresponding to each write data is as follows.

【0100】すなわち、書き込みデータが「111」の
場合、最初に書き込みデータに応じてビット線電圧が設
定された状態のときにメモリストリングA0のドレイン
側の選択トランジスタDS0がカットオフする。したが
って、書き込みデータが「111」のメモリセルトラン
ジスタのチャネルCH0は、ワード線電圧VWLの第1の
昇圧ステップの開始と同時に、ワード線(主に非選択ワ
ード線)との容量結合によってブーストされるようにな
る。選択トランジスタDS0がカットオフした後、メモ
リセルトランジスタに蓄積される電荷量はブーストの前
後において保存される。このため、図4に等価的に示す
ように、非選択ワード線が最終的な書き込みパス電圧V
passになったとき、この書き込みデータが「111」の
メモリセルトランジスタの電荷量Qは、 Q=−Cins ×(Vpass0 −Vch0 )+Cch0 ×Vch0 =−Cins ×(Vpass−Vch(111) )+Cch0'×Vch(111) (1) となる。ただし、 Cins :チャネル−FG間とFG−CG間の直列容量 Cch0 :ブースト前の空乏層容量 Cch0':ブースト後の空乏層容量(Vch(111) に応じて
変動) Vch0 :ブースト前のチャネル電圧 Vch(111) :ブースト後のチャネル電圧 Vpass0 :ブースト前のワード線電圧 Vpass:ブースト後のワード線電圧 である。ここで、電圧Vpass0 は、ワード線を書き込み
パス電圧Vpass1 に昇圧させる前の電圧であり、必要に
応じて任意に設定することが可能である。ここでは、こ
の電圧Vpass0 は例えば0Vに設定されている。(1)
式より、Vch(111) は、
That is, when the write data is "111", the selection transistor DS0 on the drain side of the memory string A0 is cut off when the bit line voltage is initially set according to the write data. Therefore, the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “111” is boosted by the capacitive coupling with the word line (mainly a non-selected word line) at the same time as the start of the first boosting step of the word line voltage VWL. Become like After the selection transistor DS0 is cut off, the amount of charge stored in the memory cell transistor is preserved before and after the boost. Therefore, as shown equivalently in FIG. 4, the non-selected word lines are connected to the final write pass voltage V.
At the time of pass, the charge amount Q of the memory cell transistor whose write data is “111” is: Q = −Cins × (Vpass0−Vch0) + Cch0 × Vch0 = −Cins × (Vpass−Vch (111)) + Cch0 ′ × Vch (111) (1) Where Cins: series capacitance between channel-FG and FG-CG Cch0: depletion layer capacitance before boost Cch0 ': depletion layer capacitance after boost (varies according to Vch (111)) Vch0: channel voltage before boost Vch (111): Channel voltage after boost Vpass0: Word line voltage before boost Vpass: Word line voltage after boost. Here, the voltage Vpass0 is a voltage before the word line is boosted to the write pass voltage Vpass1, and can be arbitrarily set as needed. Here, this voltage Vpass0 is set to, for example, 0V. (1)
From the equation, Vch (111) is

【0101】[0101]

【数1】 (Equation 1)

【0102】となる。このVch(111) は非書き込み電位
に対応している。なお、非選択ワード線が最終的な書き
込みパス電圧Vpassになったとき、非選択側のメモリス
トリングA1のメモリセルトランジスタのチャネルも、
このVch(111) と等しい電圧となる。
Is obtained. This Vch (111) corresponds to the non-writing potential. Note that when the unselected word line becomes the final write pass voltage Vpass, the channel of the memory cell transistor of the unselected memory string A1 also becomes
The voltage becomes equal to this Vch (111).

【0103】書き込みデータが「110」の場合、ワー
ド線電圧VWLが書き込みパス電圧Vpass1 に昇圧され、
ビット線電圧供給ラインVBL3が電圧VB3(=1.
5V)からVCCレベルに切り換えられた後に、メモリス
トリングA0のドレイン側の選択トランジスタDS0が
カットオフする。したがって、書き込みデータが「11
0」のメモリセルトランジスタのチャネルCH0は、ワ
ード線電圧VWLの第2の昇圧ステップの開始と同時に、
ワード線(主に非選択ワード線)との容量結合によって
ブーストされるようになる。このときもメモリセルトラ
ンジスタのチャネルの電荷量はブーストの前後において
保存されるので、非選択ワード線が最終的な書き込みパ
ス電圧Vpassになったとき、この書き込みデータが「1
10」のメモリセルトランジスタの電荷量Qは、 Q=−Cins ×(Vpass1 −Vch1 )+Cch1 ×Vch1 =−Cins ×(Vpass−Vch(110) )+Cch1'×Vch(110) (3) となる。ただし、 Cins :チャネル−FG間とFG−CG間の直列容量 Cch1 :ブースト前の空乏層容量 Cch1':ブースト後の空乏層容量(Vch(110) に応じて
変動) Vch1 :ブースト前のチャネル電圧 Vch(110) :ブースト後のチャネル電圧 Vpass1 :ブースト前のワード線電圧 Vpass:ブースト後のワード線電圧 である。(3)式より、Vch(110) は、
When the write data is "110", the word line voltage VWL is boosted to the write pass voltage Vpass1,
The bit line voltage supply line VBL3 is connected to the voltage VB3 (= 1.
After being switched to V CC level from 5V), the selection transistor DS0 on the drain side of the memory string A0 is cut off. Therefore, the write data is "11
The channel CH0 of the memory cell transistor “0” is set at the same time as the start of the second step of boosting the word line voltage VWL.
It is boosted by capacitive coupling with word lines (mainly unselected word lines). Also at this time, the charge amount of the channel of the memory cell transistor is stored before and after the boost, so that when the unselected word line becomes the final write pass voltage Vpass, this write data is set to “1”.
The charge amount Q of the "10" memory cell transistor is as follows: Q = -Cins * (Vpass1-Vch1) + Cch1 * Vch1 = -Cins * (Vpass-Vch (110)) + Cch1 '* Vch (110) (3) Where Cins: series capacitance between channel-FG and FG-CG Cch1: depletion layer capacitance before boost Cch1 ′: depletion layer capacitance after boost (varies according to Vch (110)) Vch1: channel voltage before boost Vch (110): Channel voltage after boost Vpass1: Word line voltage before boost Vpass: Word line voltage after boost. From equation (3), Vch (110) is

【0104】[0104]

【数2】 (Equation 2)

【0105】となる。このVch(110) は書き込みデータ
が「110」の場合の書き込み時のチャネル電圧に対応
している。
The following is obtained. This Vch (110) corresponds to the channel voltage at the time of writing when the write data is "110".

【0106】書き込みデータが「10x」(x:0また
は1)の場合、ワード線電圧VWLが書き込みパス電圧V
pass2 に昇圧され、ビット線電圧供給ラインVBL2が
電圧VB2(=1.5V)からVCCレベルに切り換えら
れた後に、メモリストリングA0のドレイン側の選択ト
ランジスタDS0がカットオフする。したがって、書き
込みデータが「10x」のメモリセルトランジスタのチ
ャネルCH0は、ワード線電圧VWLの第3の昇圧ステッ
プの開始と同時に、ワード線(主に非選択ワード線)と
の容量結合によってブーストされるようになる。このと
きもメモリセルトランジスタのチャネルの電荷量はブー
ストの前後において保存されるので、非選択ワード線が
最終的な書き込みパス電圧Vpassになったとき、この書
き込みデータが「10x」のメモリセルトランジスタの
電荷量Qは、 Q=−Cins ×(Vpass2 −Vch2 )+Cch2 ×Vch2 =−Cins ×(Vpass−Vch(10x) )+Cch2'×Vch(10x) (5) となる。ただし、 Cins :チャネル−FG間とFG−CG間の直列容量 Cch2 :ブースト前の空乏層容量 Cch2':ブースト後の空乏層容量(Vch(10x) に応じて
変動) Vch2 :ブースト前のチャネル電圧 Vch(10x) :ブースト後のチャネル電圧 Vpass2 :ブースト前のワード線電圧 Vpass:ブースト後のワード線電圧 である。(5)式より、Vch(10x) は、
When the write data is “10x” (x: 0 or 1), the word line voltage VWL is
pass2 boosted to the bit line voltage supply line VBL2 is after being switched from the voltage VB2 (= 1.5V) to V CC level, the selection transistor DS0 on the drain side of the memory string A0 is cut off. Therefore, the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “10x” is boosted by the capacitive coupling with the word line (mainly the unselected word line) at the same time as the start of the third boosting step of the word line voltage VWL. Become like Also at this time, since the charge amount of the channel of the memory cell transistor is stored before and after the boost, when the non-selected word line becomes the final write pass voltage Vpass, this write data is stored in the memory cell transistor of “10x”. The charge amount Q is as follows: Q = −Cins × (Vpass2−Vch2) + Cch2 × Vch2 = −Cins × (Vpass−Vch (10x)) + Cch2 ′ × Vch (10x) (5) Where Cins: series capacitance between channel-FG and FG-CG Cch2: depletion layer capacitance before boost Cch2 ': depletion layer capacitance after boost (varies according to Vch (10x)) Vch2: channel voltage before boost Vch (10x): Channel voltage after boost Vpass2: Word line voltage before boost Vpass: Word line voltage after boost. From equation (5), Vch (10x) is

【0107】[0107]

【数3】 (Equation 3)

【0108】となる。このVch(10x) は書き込みデータ
が「110」の場合の書き込み時のチャネル電圧に対応
している。
Is obtained. This Vch (10x) corresponds to the channel voltage at the time of writing when the write data is "110".

【0109】書き込みデータが「0xx」(x:0また
は1)の場合、メモリストリングA0のドレイン側の選
択トランジスタDS0はカットオフしない。したがっ
て、書き込みデータが「0xx」のメモリセルトランジ
スタのチャネルCH0には、ビット線BL0の電圧がそ
のまま供給される。以上をまとめると、選択ワード線が
書き込み電圧VPGM に設定され、非選択ワード線が書き
込みパス電圧Vpassに設定されたときの各書き込みデー
タに応じたメモリセルトランジスタのチャネル電圧は、
When the write data is "0xx" (x: 0 or 1), the select transistor DS0 on the drain side of the memory string A0 is not cut off. Therefore, the voltage of the bit line BL0 is supplied as it is to the channel CH0 of the memory cell transistor whose write data is “0xx”. In summary, when the selected word line is set to the write voltage VPGM and the unselected word line is set to the write pass voltage Vpass, the channel voltage of the memory cell transistor corresponding to each write data is:

【0110】[0110]

【数4】 (Equation 4)

【0111】となる。これらの式において、Vpass1 ,
Vpass2 を決めればCch1 ,Cch1',Vch1 ,Cch2 ,
Cch2',Vch2 も自動的に決まり、Vch(10x) ,Vch(1
10) も決まる。この一実施形態においては、 Vch(10x) =2.4V Vch(110) =3.6V となるようにVpass1 ,Vpass2 が決められる。
Is obtained. In these equations, Vpass1,
If Vpass2 is determined, Cch1, Cch1 ', Vch1, Cch2,
Cch2 'and Vch2 are automatically determined, and Vch (10x) and Vch (1
10) is also determined. In this embodiment, Vpass1 and Vpass2 are determined so that Vch (10x) = 2.4V and Vch (110) = 3.6V.

【0112】このようにメモリセルトランジスタのチャ
ネルに書き込みデータに応じた電圧が印加されること
で、書き込みデータが「111」以外のメモリセルトラ
ンジスタにおいては、選択ワード線に印加された書き込
み電圧VPGM とメモリセルトランジスタのチャネル電圧
との電界によりFNトンネリング現象が起こり、データ
の書き込みがなされる。また、書き込みデータが「11
1」のメモリセルトランジスタのチャネルCH0および
非選択側のメモリストリングA1のメモリセルトランジ
スタのチャネルCH1は、ドレイン側の選択トランジス
タDS0,DS1によってビット線BL0,BL1から
切り離され、ワード線(主に非選択ワード線)との容量
結合により非書き込み電位にブーストされており、これ
らのメモリセルトランジスタにはデータの書き込みがな
されない。
As described above, by applying the voltage corresponding to the write data to the channel of the memory cell transistor, in the memory cell transistors whose write data is other than “111”, the write voltage VPGM applied to the selected word line is reduced. An FN tunneling phenomenon occurs due to an electric field with the channel voltage of the memory cell transistor, and data is written. When the write data is "11
The channel CH0 of the memory cell transistor “1” and the channel CH1 of the memory cell transistor of the non-selected memory string A1 are separated from the bit lines BL0 and BL1 by the drain-side selection transistors DS0 and DS1, and are connected to the word line (mainly The potential is boosted to the non-write potential by capacitive coupling with the selected word line, and no data is written to these memory cell transistors.

【0113】上述の書き込み動作の場合、書き込みデー
タに応じた理想的な電圧をメモリセルトランジスタのチ
ャネルに印加することができるため、選択ワード線が理
想的な電圧に設定された状態から書き込みを開始するこ
とができる。これにより、書き込みレベルの異なる全て
の書き込みデータををほぼ同時に書き込むことが可能と
なる。
In the above-described write operation, an ideal voltage corresponding to write data can be applied to the channel of the memory cell transistor. can do. This makes it possible to write all the write data having different write levels almost simultaneously.

【0114】次に、ベリファイ動作について説明する。
図5に、この一実施形態によるNAND型フラッシュメ
モリのベリファイ動作における各部の信号の状態を示
す。なお、ここでは、上述の書き込み動作に引き続き、
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 described.
FIG. 5 shows the states of signals at various parts in the verify operation of the NAND flash memory according to this embodiment. Here, following the above-described write operation,
It is assumed that the memory string A0 is selected as a verification target.

【0115】上述のように、選択ワード線が書き込み電
圧VPGM に設定されると共に、非選択ワード線が書き込
みパス電圧Vpassに設定された状態で、所定時間、メモ
リセルトランジスタへのデータの書き込みがなされた
後、ワード線電圧VWLがGNDレベルに設定されると共
に、制御信号PGMがVCCレベルからGNDレベルに切
り換えられ、ビット線BL0とビット線電圧発生回路2
とが切り離される。そして、制御信号DISがハイレベ
ル、アドレスデコード信号AiNがP5Vレベルに設定
されると共に、アドレスデコード信号AiBおよび制御
信号TRNが書き込み時のままP5Vレベルに設定さ
れ、この間に、全ビット線が接地される。一定時間経過
後、制御信号TRNがGNDレベルに設定され、さらに
一定時間経過後、制御信号DISがGNDレベルに切り
換えられる。そして、アドレスデコード信号AiNがG
NDレベルに設定され、非選択側のビット線BL1がフ
ローティング状態とされると共に、制御信号TRNが
(VCC−Vth)レベルに設定される。このとき、アドレ
スデコード信号AiBがP5Vレベルであることによ
り、選択ビット線BL0とノードSAとが接続される。
As described above, while the selected word line is set to the write voltage VPGM and the unselected word lines are set to the write pass voltage Vpass, data is written to the memory cell transistors for a predetermined time. was followed, with the word line voltage VWL is set to the GND level, the control signal PGM is switched from V CC level to the GND level, the bit line BL0 and bit line voltage generating circuit 2
And is separated. Then, the control signal DIS is set to the high level, the address decode signal AiN is set to the P5V level, and the address decode signal AiB and the control signal TRN are set to the P5V level while writing, and during this time, all the bit lines are grounded. You. After a certain period of time, the control signal TRN is set to the GND level, and after a certain period of time, the control signal DIS is switched to the GND level. When the address decode signal AiN is G
Is set to ND level, the bit line BL1 of the non-selected side is in a floating state, the control signal TRN is set to (V CC -Vth) level. At this time, the selected bit line BL0 is connected to the node SA because the address decode signal AiB is at the P5V level.

【0116】この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「000」,「001」,「01
0」,「011」,「100」,「101」,「11
0」に対応したしきい値電圧Vthの判定が行われる。こ
のしきい値電圧Vthの判定は、制御信号DISがローレ
ベルに切り換えられた後、ドレイン側選択ゲート線DS
Gおよびソース側選択ゲート線SSGが非選択ワード線
の電圧と同じ所定のハイレベルの電圧、例えばP5Vに
設定され、選択ワード線の電圧VWLを例えばVVF7 →V
VF6 →VVF5 →VVF4 →VVF3 →VVF2 →VVF1 の順序
で段階的に下げながらなされる。
In this verify operation, every time one write is completed, data "000", "001", "01"
0 "," 011 "," 100 "," 101 "," 11 "
The determination of the threshold voltage Vth corresponding to "0" is performed. This determination of the threshold voltage Vth is performed after the control signal DIS is switched to the low level, and then the drain-side selection gate line DS
G and the source-side select gate line SSG are set to the same predetermined high-level voltage as the voltage of the unselected word line, for example, P5V, and the voltage VWL of the selected word line is changed to, for example, VVF7 → V
It is performed while gradually lowering in the order of VF6 → VVF5 → VVF4 → VVF3 → VVF2 → VVF1.

【0117】まず、各ワード線電圧での実際のしきい値
電圧Vthの判定の前処理として制御信号Vref がローレ
ベル(GND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B
L0の電圧が上昇し、トランジスタHN1のゲート−ソ
ース間の電位差がVth´(Vth´はトランジスタHN1
のしきい値電圧)以下となるとき自動的にトランジスタ
HN1,HN3がオフする。したがって、ビット線BL
0は(Vcc−Vth−Vth´)レベル(例えば1V程度)
に充電され、ノードSAはVccレベルとなる。
First, as a pre-process for determining the actual threshold voltage Vth at each word line voltage, the control signal Vref is set to a low level (GND level), the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 is turned on. Charging at the power supply voltage Vcc is performed. After a certain period of time, the bit line B
The voltage of L0 rises, and the potential difference between the gate and source of the transistor HN1 becomes Vth '(Vth' is the transistor HN1
, The transistors HN1 and HN3 are automatically turned off. Therefore, bit line BL
0 is the (Vcc-Vth-Vth ') level (for example, about 1 V)
, And the node SA goes to the Vcc level.

【0118】上述した状態で以て選択ワード線の電圧を
所定値とすると共に、ラッチ回路LQ2〜LQ0のノー
ドQ2〜Q0が所定データに設定された状態で、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
の電圧がそのコントロール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HN1,HN3がオンする。したがって、ノ
ードSAは、ビット線BL0の電圧(VCC−Vth−Vth
´)とほぼ等しい電圧まで降下する。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
のコントロール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、ノードSAの電圧は、そのままVccレベルに保持さ
れる。この関係に基づいてしきい値電圧Vthの判定がな
される。
In the state described above, the voltage of the selected word line is set to a predetermined value, and the presence / absence of the cell current is determined by the bit lines BL0 and The threshold voltage Vth is determined by reflecting the threshold voltage Vth on the voltage of 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 control gate and a cell current flows, the voltage of bit line BL0 drops, and transistors HN1 and HN3 are turned on. Therefore, the node SA is the voltage of the bit line BL0 (V CC -Vth-Vth
)). When a voltage lower than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its control gate, no cell current flows, the voltage of bit line BL0 does not drop, and the voltage of node SA does not decrease. Are kept at the Vcc level. The threshold voltage Vth is determined based on this relationship.

【0119】ビット線BL0の充電が完了すると、制御
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(例えば、2V)に設定される。
When the charging of the bit line BL0 is completed, the control signal Vref is set to a voltage of 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. .

【0120】まず、選択ワード線の電圧VWLがVVF7 に
設定され、書き込みデータが「000」に対応するしき
い値電圧Vthの判定がなされる。ここで、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧VthがVVF7 より大きい(V
th>VVF7 )場合には、セルに電流が流れないことによ
り、ビット線BL0の電圧は変化せず、ノードSAはV
ccレベルに保持される。このとき、トランジスタN1
5、N16、N17がオンする。
First, the voltage VWL of the selected word line is set to VVF7, and the threshold voltage Vth corresponding to the write data "000" is determined. Here, the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is higher than VVF7 (V
th> VVF7), since no current flows through the cell, the voltage of the bit line BL0 does not change and the node SA
Held at cc level. At this time, the transistor N1
5, N16 and N17 are turned on.

【0121】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
である制御信号φLAT0、φLAT2、φLAT6が
順次ハイレベルに設定される。
After a lapse of a predetermined time, control signals φLAT0, φLAT2, and φLAT6, which are pulse signals, are sequentially set to a high level.

【0122】制御信号φLAT0がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN18がオンし、このときトラン
ジスタN15がオンしていることにより、ラッチ回路L
Q2の反転記憶ノード/Q2がローレベルに設定されて
記憶ノードQ2がローレベルからハイレベルに反転す
る。このとき、ラッチ回路LQ2の記憶ノードQ2と接
続されたトランジスタN22,N32のゲートがハイレ
ベルになる。
When the control signal φLAT0 is set to the high level, the transistor N18 is turned on. At this time, the transistor N15 is turned on.
The inverted storage node / Q2 of Q2 is set to low level, and storage node Q2 is inverted from low level to high level. At this time, the gates of the transistors N22 and N32 connected to the storage node Q2 of the latch circuit LQ2 go high.

【0123】制御信号φLAT2がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN24がオンし、このときトラン
ジスタN23,N22およびトランジスタN16がオン
していることにより、ラッチ回路LQ1の反転記憶ノー
ド/Q1がローレベルに設定されて記憶ノードQ1がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。このとき、ラッチ
回路LQ1の記憶ノードQ1と接続されたトランジスタ
N33のゲートがハイレベルになる。
When control signal φLAT2 is set to a high level, transistor N24 is turned on. At this time, transistors N23, N22 and transistor N16 are turned on, so that inverted storage node / Q1 of latch circuit LQ1 is at a low level. And the storage node Q1 is inverted from the low level to the high level. At this time, the gate of the transistor N33 connected to the storage node Q1 of the latch circuit LQ1 goes high.

【0124】制御信号φLAT6がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN34がオンし、このときトラン
ジスタN33,N32およびトランジスタN17がオン
していることにより、ラッチ回路LQ0の反転記憶ノー
ド/Q0がローレベルに設定されて記憶ノードQ0がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。
When control signal φLAT6 is set to the high level, transistor N34 is turned on. At this time, transistors N33, N32 and transistor N17 are turned on, so that inverted storage node / Q0 of latch circuit LQ0 is at the low level. And the storage node Q0 is inverted from low level to high level.

【0125】以上により、書き込みデータが「000」
のメモリセルトランジスタで、そのしきい値電圧Vthが
VVF7 より大きい(Vth>VVF7 )場合、ラッチ回路L
Q2、LQ1、LQ0のラッチデータは「111」に反
転し、書き込み禁止状態とされる。
As described above, the write data is "000".
If the threshold voltage Vth is larger than VVF7 (Vth> VVF7), the latch circuit L
The latch data of Q2, LQ1, and LQ0 are inverted to "111", and are in a write-inhibited state.

【0126】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧VthがVVF7 より小さい(Vth<VVF7 )場合、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HN1,HN3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BL0の電圧(VCC−Vth−Vth´)と
ほぼ同程度のローレベル(例えば1V程度)となる。こ
のため、制御信号φLAT0,φLAT2,φLAT6
によりトランジスタN18,N24,N34がオンして
も、トランジスタN15,N16,N17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N15,N16,N17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LQ2〜LQ
0の記憶ノードQ2〜Q0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 smaller than VVF7 (Vth <VVF7), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of the node SA drops, and the transistors HN1 and HN3 are turned on. ,
The capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA (<
<Occur redistribution of charge between CBL), the voltage at the node SA is the voltage (V CC -Vth-Vth') and almost the same low level of the bit line BL0 (for example, about 1V). Therefore, the control signals φLAT0, φLAT2, φLAT6
Therefore, even if the transistors N18, N24, and N34 are turned on, the gates of the transistors N15, N16, and N17 are at a low level (for example, 1 V). The latch circuits LQ2 to LQ
A current required to invert the storage nodes Q2 to Q0 of 0 cannot flow, and as a result, the set state is maintained.

【0127】選択ワード線の電圧VWLがVVF7 に設定さ
れた状態でのしきい値電圧Vthの判定が完了すると、再
度、制御信号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、制御信号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 threshold voltage Vth in a state where the voltage VWL of the selected word line is set to VVF7 is completed, the control signal Vref is set to the low level again, the transistor P1 is turned on, and the bit line BL0 Is charged at the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the control signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example,
2V).

【0128】次に、選択ワード線の電圧VWLがVVF6 に
設定され、書き込みデータが「001」に対応するしき
い値電圧Vthの判定がなされる。ここで、メモリセルト
ランジスタのしきい値電圧VthがVVF6 より大きい(V
th>VVF6 )場合には、セルに電流が流れないことによ
り、ビット線BL0の電圧は変化せず、ノードSAはV
ccレベルに保持される。このとき、トランジスタN1
5,N16,N17がオンする。
Next, the voltage VWL of the selected word line is set to VVF6, and the threshold voltage Vth corresponding to the write data "001" is determined. Here, the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is higher than VVF6 (V
th> VVF6), no current flows through the cell, the voltage of the bit line BL0 does not change, and the node SA
Held at cc level. At this time, the transistor N1
5, N16 and N17 are turned on.

【0129】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
である制御信号φLAT5、φLAT1が順次ハイレベ
ルに設定される。
After a lapse of a predetermined time, the control signals φLAT5 and φLAT1 which are pulse signals are sequentially set to the high level.

【0130】制御信号φLAT5がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN31がオンし、このときトラン
ジスタN30,N27およびトランジスタN16がオン
していることにより、ラッチ回路LQ1の反転記憶ノー
ド/Q1がローレベルに設定されて記憶ノードQ1がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。このとき、ラッチ
回路LQ1の記憶ノードQ1と接続されたトランジスタ
N19のゲートがハイレベルになる。なお、メモリセル
トランジスタのしきい値電圧VthがVth>VVF7 の場合
には、選択ワード線の電圧VWLがVVF7 に設定された状
態でのしきい値電圧Vthの判定において、すでにラッチ
回路LQ1の反転記憶ノード/Q1がローレベルからハ
イレベルに判定されているため、ここでは変化しない。
また、書き込みデータが「000」でメモリセルトラン
ジスタのしきい値電圧VthがVVF7 >Vth>VVF6 の場
合には、ラッチ回路LQ0の記憶ノードQ0がローレベ
ルであることによりトランジスタN30がオフし、ラッ
チ回路LQ1の記憶ノードQ1は変化しない。
When control signal φLAT5 is set to the high level, transistor N31 is turned on. At this time, transistors N30 and N27 and transistor N16 are turned on, so that inverted storage node / Q1 of latch circuit LQ1 is at the low level. And the storage node Q1 is inverted from low level to high level. At this time, the gate of the transistor N19 connected to the storage node Q1 of the latch circuit LQ1 goes high. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is Vth> VVF7, the judgment of the threshold voltage Vth in a state where the voltage VWL of the selected word line is set to VVF7 already causes the inversion of the latch circuit LQ1. Since the storage node / Q1 has been determined from the low level to the high level, no change occurs here.
When the write data is "000" and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is VVF7>Vth> VVF6, the transistor N30 is turned off because the storage node Q0 of the latch circuit LQ0 is at a low level, and the latch N1 is turned off. The storage node Q1 of the circuit LQ1 does not change.

【0131】制御信号φLAT1がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN21がオンし、このときトラン
ジスタN20,N19およびトランジスタN15がオン
していることにより、ラッチ回路LQ2の反転記憶ノー
ド/Q2がローレベルに設定されて記憶ノードQ2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Vth>VVF7 の場合
には、選択ワード線の電圧VWLがVVF7 に設定された状
態でのしきい値電圧Vthの判定において、すでにラッチ
回路LQ2の反転記憶ノード/Q2がローレベルからハ
イレベルに判定されているため、ここでは変化しない。
また、書き込みデータが「000」でメモリセルトラン
ジスタのしきい値電圧VthがVVF7 >Vth>VVF6 の場
合には、ラッチ回路LQ0の記憶ノードQ0がローレベ
ルであることによりトランジスタN30がオフし、ラッ
チ回路LQ1の記憶ノードQ1は変化せず、したがっ
て、トランジスタN19がオンしないので、ラッチ回路
LQ2の記憶ノードQ2は変化しない。
When control signal φLAT1 is set to a high level, transistor N21 is turned on. At this time, transistors N20, N19 and transistor N15 are turned on, so that inverted storage node / Q2 of latch circuit LQ2 is at a low level. And the storage node Q2 is inverted from low level to high level. When the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is Vth> VVF7, in the determination of the threshold voltage Vth when the voltage VWL of the selected word line is set to VVF7, the inversion of the latch circuit LQ2 has already been performed. Since the storage node / Q2 has been determined from the low level to the high level, no change occurs here.
When the write data is "000" and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is VVF7>Vth> VVF6, the transistor N30 is turned off because the storage node Q0 of the latch circuit LQ0 is at a low level, and the latch N1 is turned off. Since the storage node Q1 of the circuit LQ1 does not change, and thus the transistor N19 does not turn on, the storage node Q2 of the latch circuit LQ2 does not change.

【0132】以上により、書き込みデータが「001」
のメモリセルトランジスタで、そのしきい値電圧Vthが
ワード線電圧VVF6 より大きい(Vth>VVF6 )場合、
ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデータは
「111」に反転し、書き込み禁止状態とされる。
As described above, the write data is "001".
If the threshold voltage Vth is higher than the word line voltage VVF6 (Vth> VVF6),
The latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, and LQ0 is inverted to "111", and is in a write-inhibited state.

【0133】一方、メモリセルのしきい値電圧VthがV
VF6 より小さい(Vth<VVF6 )場合、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HN1,HN3がオンし、ビット線BL
0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BL0の電圧(VCC−Vth−Vth´)とほぼ同程度の
ローレベル(例えば1V程度)となる。このため、制御
信号φLAT5,φLAT1によりトランジスタN3
1,N21がオンしても、トランジスタN15,N16
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N15,N16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LQ1,
LQ2の記憶ノードQ1,Q2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 is V
When the voltage is smaller than VF6 (Vth <VVF6), a cell current larger than the leak compensation current flows, the voltage of the node SA drops, the transistors HN1 and HN3 turn on, and the bit line BL
Between 0 volume CBL and node capacitance of SA CSA (<< CBL) occurs charge sharing, the voltage of the node SA is a bit line BL0 voltage (V CC -Vth-Vth') and almost the same It becomes low level (for example, about 1 V). Therefore, the control signals φLAT5 and φLAT1 cause the transistor N3
1 and N21 are turned on, the transistors N15 and N16
Is at a low level (for example, 1 V), the drain-source of each of the transistors N15 and N16 is in a high resistance state, and the latch circuit LQ1
A current required to invert storage nodes Q1 and Q2 of LQ2 cannot flow, and as a result, the set state is maintained.

【0134】以下、同様にして、選択ワード線の電圧V
WLがVVF5 に設定され、書き込みデータが「010」に
対応するしきい値電圧Vthの判定がなされた場合、一定
時間経過後、パルス状の信号である制御信号φLAT
8,φLAT1が順次ハイレベルに設定され、書き込み
データが「010」のメモリセルトランジスタで、その
しきい値電圧VthがVVF5 より大きい(Vth>VVF5 )
場合のみラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデ
ータが「111」に反転するように制御される。
Thereafter, similarly, the voltage V of the selected word line is
When WL is set to VVF5 and the threshold voltage Vth corresponding to "010" is determined for the write data, the control signal φLAT, which is a pulse signal, is passed after a predetermined time.
8, .phi.LAT1 are sequentially set to the high level, and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor whose write data is "010" is larger than VVF5 (Vth> VVF5).
Only in this case, control is performed so that the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is inverted to "111".

【0135】選択ワード線の電圧VWLがVVF4 に設定さ
れ、書き込みデータが「011」に対応するしきい値電
圧Vthの判定がなされた場合、一定時間経過後、パルス
状の信号である制御信号φLAT1がハイレベルに設定
され、書き込みデータが「011」のメモリセルトラン
ジスタで、そのしきい値電圧VthがVVF4 より大きい
(Vth>VVF4 )場合のみラッチ回路LQ2、LQ1、
LQ0のラッチデータが「111」に反転するように制
御される。
When the voltage VWL of the selected word line is set to VVF4 and the threshold voltage Vth corresponding to "011" is determined for the write data, the control signal φLAT1 which is a pulse signal after a lapse of a predetermined time. Is set to a high level, the write data is "011", and the latch circuits LQ2, LQ1, and LQ2 are provided only when the threshold voltage Vth is higher than VVF4 (Vth> VVF4).
Control is performed so that the latch data of LQ0 is inverted to “111”.

【0136】選択ワード線の電圧VWLがVVF3 に設定さ
れ、書き込みデータが「100」に対応するしきい値電
圧Vthの判定がなされた場合、一定時間経過後、パルス
状の信号である制御信号φLAT2,φLAT6が順次
ハイレベルに設定され、書き込みデータが「100」の
メモリセルトランジスタで、そのしきい値電圧VthがV
VF3 より大きい(Vth>VVF3 )場合のみラッチ回路L
Q2、LQ1、LQ0のラッチデータが「111」に反
転するように制御される。
When the voltage VWL of the selected word line is set to VVF3 and the threshold voltage Vth corresponding to the write data of "100" is determined, the control signal .phi. , ΦLAT6 are sequentially set to a high level, and the write data is “100”.
Latch circuit L only when it is larger than VF3 (Vth> VVF3)
Control is performed so that the latch data of Q2, LQ1, and LQ0 is inverted to “111”.

【0137】選択ワード線の電圧VWLがVVF2 に設定さ
れ、書き込みデータが「101」に対応するしきい値電
圧Vthの判定がなされた場合、一定時間経過後、パルス
状の信号である制御信号φLAT3がハイレベルに設定
され、書き込みデータが「101」のメモリセルトラン
ジスタで、そのしきい値電圧VthがVVF2 より大きい
(Vth>VVF2 )場合のみラッチ回路LQ2、LQ1、
LQ0のラッチデータが「111」に反転するように制
御される。
When the voltage VWL of the selected word line is set to VVF2 and the threshold voltage Vth corresponding to "101" is determined for the write data, the control signal φLAT3, which is a pulse-like signal, after a lapse of a predetermined time. Is set to a high level, the write data is a memory cell transistor of "101", and the latch circuits LQ2, LQ1, LQ1, LQ1 and LQ2 are provided only when the threshold voltage Vth is higher than VVF2 (Vth> VVF2).
Control is performed so that the latch data of LQ0 is inverted to “111”.

【0138】選択ワード線の電圧VWLがVVF1 に設定さ
れ、書き込みデータが「110」に対応するしきい値電
圧Vthの判定がなされた場合、一定時間経過後、パルス
状の信号である制御信号φLAT6がハイレベルに設定
され、書き込みデータが「110」のメモリセルトラン
ジスタで、そのしきい値電圧VthがVVF1より大きい
(Vth>VVF1)場合のみラッチ回路LQ2、LQ1、
LQ0のラッチデータが「111」に反転するように制
御される。
When the voltage VWL of the selected word line is set to VVF1 and the threshold voltage Vth corresponding to "110" is determined for the write data, the control signal φLAT6, which is a pulse-like signal, after a lapse of a predetermined time. Is set to the high level, the write data is "110", and the latch circuits LQ2, LQ1, and LQ2 are provided only when the threshold voltage Vth is higher than VVF1 (Vth> VVF1).
Control is performed so that the latch data of LQ0 is inverted to “111”.

【0139】そして、選択ワード線の電圧VWLがVVF1
に設定された状態でのしきい値電圧Vthの判定が完了し
た段階で、全ラッチデータの反転信号のワイロードOR
がとられ、1つでも”0”があれば、ワイヤードORの
結果はローレベルとなって、再書き込みプロセスに移行
し、全てが”1”となっていれば、書き込みが終了す
る。以上の書き込みおよびベリファイのサイクルを全て
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、所定回数に達するまで繰り返される。
When the voltage VWL of the selected word line is VVF1
When the determination of the threshold voltage Vth in the state set to is completed, the wiped OR of the inverted signals of all the latch data is completed.
If there is at least one "0", the result of the wired OR goes to a low level, and the process proceeds to the rewriting process. If all of them are "1", the writing is completed. The above-described write and verify cycles are repeated until all memory cell transistors are determined to be sufficiently written, or until a predetermined number of times is reached.

【0140】次に、通常読み出し動作について具体的に
説明する。図6に、この一実施形態によるNAND型フ
ラッシュメモリの通常読み出し動作時における各部の信
号の状態を示す。なお、ここでは、メモリストリングA
0が読み出し対象として選択されているものとする。ま
た、メモリセルトランジスタには、書き込み動作によ
り、しきい値電圧Vthの分布と書き込みデータとが、図
7に示すような対応関係となるように書き込みデータに
応じて書き込みがなされているものとする。
Next, the normal read operation will be specifically described. FIG. 6 shows the states of signals at various parts during the normal read operation of the NAND flash memory according to the embodiment. Here, the memory string A
It is assumed that 0 is selected as a read target. It is also assumed that the write operation is performed on the memory cell transistor in accordance with the write data so that the distribution of the threshold voltage Vth and the write data have a correspondence relationship as shown in FIG. .

【0141】通常読み出し動作の前には、制御信号PG
MがGNDレベルに設定されてトランジスタN2がオフ
され、ビット線BL0,BL1とビット線電圧発生回路
2とが切り離されている。また、アドレスデコード信号
AiB、AiNおよび制御信号TRNが(VCC−Vth)
レベルに設定され、制御信号Vref がVccレベルに設定
されると共に、制御信号DISがハイレベルに設定され
てトランジスタN1がオンされ、ビット線BL0,BL
1がGNDレベルに設定されている。
Before the normal read operation, the control signal PG
M is set to the GND level, the transistor N2 is turned off, and the bit lines BL0 and BL1 are disconnected from the bit line voltage generation circuit 2. The address decode signal AiB, AiN and control signal TRN is (V CC -Vth)
Level, the control signal Vref is set to the Vcc level, the control signal DIS is set to the high level, the transistor N1 is turned on, and the bit lines BL0, BL
1 is set to the GND level.

【0142】通常読み出し動作が起動されると、その動
作に先立ってリセット信号RSTが一定期間ハイレベル
に設定され、ラッチ回路LQ2〜LQ0に保持されてい
るデータが全てローレベルにリセットされる。通常読み
出し動作は、ラッチ回路LQ2〜LQ0のリセット完了
後、即ち、制御信号DISおよびリセット信号RSTが
共にローレベルに切り換えられた後、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
択ワード線の電圧と同じ所定のハイレベルの電圧、例え
ばP5V(5.0〜6.0Vの所定の電圧)に設定さ
れ、選択ワード線の電圧VWLを例えばVRD7 →VRD6 →
VRD5 →VRD4 →VRD3 →VRD2 →VRD1の順序で段階
的に下げながらなされる。
When the normal read operation is started, the reset signal RST is set to a high level for a certain period prior to the operation, and all data held in the latch circuits LQ2 to LQ0 are reset to a low level. In the normal read operation, after the reset of the latch circuits LQ2 to LQ0 is completed, that is, after both the control signal DIS and the reset signal RST are switched to low level, the drain-side selection gate line DSG and the source-side selection gate line SSG are not selected. The voltage is set to a predetermined high level voltage equal to the word line voltage, for example, P5V (predetermined voltage of 5.0 to 6.0 V), and the voltage VWL of the selected word line is set to, for example, VRD7 → VRD6 →
VRD5 → VRD4 → VRD3 → VRD2 → VRD1 in this order while gradually lowering.

【0143】また、各ワード線電圧での実際のしきい値
電圧Vthの判定の前処理として、さらに制御信号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HN1のゲート−ソース間
の電位差がVth´(Vth´はトランジスタHN1のしき
い値電圧)以下となるとき自動的にトランジスタHN
1,HN3がオフする。したがって、ビット線BL0は
(Vcc−Vth−Vth´)レベル(例えば1V程度)に充
電され、ノードSAはVccレベルとなる。
As a pre-process for determining the actual threshold voltage Vth at each word line voltage, the control signal Vref
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 when the potential difference between the gate and the source of the transistor HN1 becomes equal to or lower than Vth '(Vth' is the threshold voltage of the transistor HN1), the transistor HN is automatically turned on.
1, HN3 is turned off. Therefore, the bit line BL0 is charged to the (Vcc-Vth-Vth ') level (for example, about 1 V), and the node SA goes to the Vcc level.

【0144】上述した状態で以て選択ワード線の電圧を
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HN1,HN3がオンする。したがっ
て、ノードSAの電圧は、ほぼビット線BL0の電圧
(VCC−Vth−Vth´)とほぼ同程度のローレベル(例
えば1V程度)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、ノードSAの電圧
は、そのままVccレベルに保持される。この関係に基づ
いてしきい値電圧Vthの判定がなされる。
In the above state, the threshold voltage Vth is determined by setting the voltage of the selected word line to a predetermined value and 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 transistors HN1 and HN3 are turned on. Accordingly, the voltage of the node SA is lowered to approximately the voltage of the bit line BL0 (V CC -Vth-Vth') and almost the same low level (e.g., about 1V). When a voltage lower than the threshold voltage Vth of a predetermined memory cell transistor is supplied to its gate, no cell current flows, the voltage of bit line BL0 does not drop, and the voltage of node SA becomes , Are held at the Vcc level. The threshold voltage Vth is determined based on this relationship.

【0145】ビット線BL0の充電が完了すると、制御
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(例えば、2V)に設定される。
When the charging of the bit line BL0 is completed, the control 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. .

【0146】まず、選択ワード線電圧VWLがVRD7 に設
定された状態でのしきい値電圧Vthの判定がなされる。
ここで、メモリセルトランジスタのしきい値電圧Vthが
VRD7 より大きい(Vth>VRD7 )場合、セル電流が流
れないことにより、ノードSAはVccレベルに保持され
る。このとき、トランジスタN15,N16,N17が
オンする。
First, the threshold voltage Vth is determined in a state where the selected word line voltage VWL is set to VRD7.
Here, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is higher than VRD7 (Vth> VRD7), the cell current does not flow, and the node SA is kept at the Vcc level. At this time, the transistors N15, N16 and N17 are turned on.

【0147】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
である制御信号φLAT0,φLAT2,φLAT6が
順次ハイレベルに設定される。
After a lapse of a predetermined time, the control signals φLAT0, φLAT2, φLAT6, which are pulse signals, are sequentially set to the high level.

【0148】制御信号φLAT0がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN18がオンし、このときトラン
ジスタN15がオンしていることにより、ラッチ回路L
Q2の反転記憶ノード/Q2がローレベルに設定されて
記憶ノードQ2がローレベルからハイレベルに反転す
る。このとき、ラッチ回路LQ2の記憶ノードQ2と接
続されたトランジスタN22,N32のゲートがハイレ
ベルになる。
When the control signal φLAT0 is set to the high level, the transistor N18 is turned on. At this time, since the transistor N15 is turned on, the latch circuit L18 is turned on.
The inverted storage node / Q2 of Q2 is set to low level, and storage node Q2 is inverted from low level to high level. At this time, the gates of the transistors N22 and N32 connected to the storage node Q2 of the latch circuit LQ2 go high.

【0149】制御信号φLAT2がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN24がオンし、このときトラン
ジスタN23,N22およびトランジスタN16がオン
していることにより、ラッチ回路LQ1の反転記憶ノー
ド/Q1がローレベルに設定されて記憶ノードQ1がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。このとき、ラッチ
回路LQ1の記憶ノードQ1と接続されたトランジスタ
N33のゲートがハイレベルになる。
When control signal φLAT2 is set to a high level, transistor N24 is turned on. At this time, transistors N23 and N22 and transistor N16 are turned on, so that inverted storage node / Q1 of latch circuit LQ1 is at a low level. And the storage node Q1 is inverted from low level to high level. At this time, the gate of the transistor N33 connected to the storage node Q1 of the latch circuit LQ1 goes high.

【0150】制御信号φLAT6がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN34がオンし、このときトラン
ジスタN33,N32およびトランジスタN17がオン
していることにより、ラッチ回路LQ0の反転記憶ノー
ド/Q0がローレベルに設定されて記憶ノードQ0がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。
When control signal φLAT6 is set to the high level, transistor N34 is turned on. At this time, transistors N33, N32 and transistor N17 are turned on, so that inverted storage node / Q0 of latch circuit LQ0 is at the low level. And the storage node Q0 is inverted from the low level to the high level.

【0151】以上により、メモリセルトランジスタのし
きい値電圧VthがVRD7 より大きい(Vth>VRD7 )場
合、ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデータ
が「111」に反転する。
As described above, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is higher than VRD7 (Vth> VRD7), the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is inverted to "111".

【0152】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧VthがVRD7 より小さい(Vth<VRD7 )場合、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HN1,HN3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BL0の電圧(VCC−Vth−Vth´)と
ほぼ同程度のローレベル(例えば1V程度)となる。こ
のため、制御信号φLAT0,φLAT2,φLAT6
によりトランジスタN18,N24,N34がオンして
も、トランジスタN15,N16,N17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N15,N16,N17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LQ2〜LQ
0の記憶ノードQ2〜Q0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 smaller than VRD7 (Vth <VRD7), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of node SA drops, and transistors HN1 and HN3 are turned on. ,
The capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA (<
<Occur redistribution of charge between CBL), the voltage at the node SA is the voltage (V CC -Vth-Vth') and almost the same low level of the bit line BL0 (for example, about 1V). Therefore, the control signals φLAT0, φLAT2, φLAT6
Therefore, even if the transistors N18, N24, and N34 are turned on, the gates of the transistors N15, N16, and N17 are at a low level (for example, 1 V). The latch circuits LQ2 to LQ
A current required to invert the storage nodes Q2 to Q0 of 0 cannot flow, and as a result, a low level state is maintained as it is reset.

【0153】選択ワード線の電圧VWLがVRD7 に設定さ
れた状態でのしきい値電圧Vthの判定が完了すると、再
度、制御信号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、制御信号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 threshold voltage Vth in a state where the voltage VWL of the selected word line is set to VRD7 is completed, the control 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 control signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example,
2V).

【0154】次に、選択ワード線の電圧VWLがVRD6 に
設定された状態でのしきい値電圧Vthの判定がなされ
る。ここで、メモリセルトランジスタのしきい値電圧V
thがVRD6 より大きい(Vth>VRD6 )場合、セル電流
が流れないことにより、ノードSAはVccレベルに保持
される。このとき、トランジスタN15,N16,N1
7がオンする。
Next, the threshold voltage Vth is determined in a state where the voltage VWL of the selected word line is set to VRD6. Here, the threshold voltage V of the memory cell transistor
When th is larger than VRD6 (Vth> VRD6), the node current is kept at Vcc level because no cell current flows. At this time, the transistors N15, N16, N1
7 turns on.

【0155】そして、一定時間経過後、パルス状の信号
である制御信号φLAT0,φLAT2が順次ハイレベ
ルに設定される。
After a lapse of a predetermined time, the control signals φLAT0 and φLAT2, which are pulse signals, are sequentially set to the high level.

【0156】制御信号φLAT0がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN18がオンし、このときトラン
ジスタN15がオンしていることにより、ラッチ回路L
Q2の反転記憶ノード/Q2がローレベルに設定されて
記憶ノードQ2がローレベルからハイレベルに反転す
る。このとき、ラッチ回路LQ2の記憶ノードQ2と接
続されたトランジスタN22のゲートがハイレベルにな
る。
When the control signal φLAT0 is set to a high level, the transistor N18 is turned on. At this time, the transistor N15 is turned on.
The inverted storage node / Q2 of Q2 is set to low level, and storage node Q2 is inverted from low level to high level. At this time, the gate of the transistor N22 connected to the storage node Q2 of the latch circuit LQ2 goes high.

【0157】制御信号φLAT2がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN24がオンし、このときトラン
ジスタN23,N22およびトランジスタN16がオン
していることにより、ラッチ回路LQ1の反転記憶ノー
ド/Q1がローレベルに設定されて記憶ノードQ1がロ
ーレベルからハイレベルに反転する。
When control signal φLAT2 is set to a high level, transistor N24 is turned on. At this time, transistors N23, N22 and transistor N16 are turned on, so that inverted storage node / Q1 of latch circuit LQ1 is at a low level. And the storage node Q1 is inverted from low level to high level.

【0158】以上により、メモリセルトランジスタのし
きい値電圧VthがVRD6 より大きい(Vth>VRD6 )場
合、ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデータ
が「110」に反転する。
As described above, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is higher than VRD6 (Vth> VRD6), the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is inverted to "110".

【0159】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧VthがVRD6 より小さい(Vth<VRD6 )場合、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HN1,HN3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BL0の電圧(VCC−Vth−Vth´)と
ほぼ同程度のローレベル(例えば、1V)となる。この
ため、制御信号φLAT0,φLAT2によりトランジ
スタN18,N24がオンしても、トランジスタN1
5,N16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N15,N16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LQ2,LQ1の記憶ノードQ2,Q1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 smaller than VRD6 (Vth <VRD6), a cell current larger than the leakage compensation current flows, the voltage of node SA drops, and transistors HN1 and HN3 are turned on. ,
The capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA (<
<Occur redistribution of charge between CBL), the voltage at the node SA is the voltage (V CC -Vth-Vth') and almost the same low level of the bit line BL0 (e.g., 1V). Therefore, even if the transistors N18 and N24 are turned on by the control signals φLAT0 and φLAT2, the transistor N1
Since the gates of the transistors N5 and N16 are at a low level (for example, 1 V), the drain-source of each of the transistors N15 and N16 is in a high resistance state, and the storage nodes Q2 and Q1 of the latch circuits LQ2 and LQ1 are connected. The current necessary for the inversion cannot be supplied, and as a result, the low level state of the reset is maintained.

【0160】選択ワード線の電圧VWLがVRD6 に設定さ
れた状態でのしきい値電圧Vthの判定が完了すると、再
度、制御信号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、制御信号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 threshold voltage Vth in the state where the voltage VWL of the selected word line is set to VRD6 is completed, the control signal Vref is set to the low level again to turn on the transistor P1 and the bit line BL0 Is charged with the power supply voltage Vcc. When the charging of the bit line BL0 is completed, the control signal Vref becomes a voltage of a predetermined level (for example,
2V).

【0161】次に、選択ワード線の電圧VWLがVRD5 に
設定された状態でのしきい値電圧Vthの判定がなされ
る。ここで、メモリセルトランジスタのしきい値電圧V
thがVRD5 より大きい(Vth>VRD5 )場合、セル電流
が流れないことにより、ノードSAはVccレベルに保持
される。このとき、トランジスタN15,N16,N1
7がオンする。
Next, the threshold voltage Vth is determined while the voltage VWL of the selected word line is set to VRD5. Here, the threshold voltage V of the memory cell transistor
When th is larger than VRD5 (Vth> VRD5), the node current is kept at Vcc level because no cell current flows. At this time, the transistors N15, N16, N1
7 turns on.

【0162】ここで、ラッチデータに関しては、以下の
場合が考えられる。
Here, the following cases can be considered for the latch data.

【0163】Vth>VRD7 の場合:ラッチデータは
「111」 VRD7 >Vth>VRD6 の場合: ラッチデータは「11
0」 VRD6 >Vth>VRD5 の場合: ラッチデータは「00
0」 ここでは、の場合のみ、ラッチ回路LQ2、LQ0の
ノードの反転が生じて、読み出しデータが「101」と
なるようにする必要があり、このとき、の場合やの
場合に影響がないようにする必要がある。
When Vth> VRD7: Latch data is "111" When VRD7>Vth> VRD6: Latch data is "11"
0 ”VRD6>Vth> VRD5: Latch data is“ 00 ”
0 "Here, only in the case of, it is necessary to cause the inversion of the nodes of the latch circuits LQ2 and LQ0 so that the read data becomes" 101 ". Need to be

【0164】すなわち、この場合、一定時間経過後、パ
ルス状の信号である制御信号φLAT0、φLAT7が
順次ハイレベルに設定される。
That is, in this case, the control signals φLAT0 and φLAT7, which are pulse-like signals, are sequentially set to the high level after a predetermined time has elapsed.

【0165】制御信号φLAT0がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN18がオンし、このときトラン
ジスタN15がオンしていることにより、ラッチ回路L
Q2の反転記憶ノード/Q2がローレベルに設定されて
記憶ノードQ2がローレベルからハイレベルに反転す
る。このとき、ラッチ回路LQ2の記憶ノードQ2と接
続されたトランジスタN32のゲートがハイレベルにな
る。また、、の場合、元々、ラッチ回路LQ2の記
憶ノードQ2はハイレベルに反転しているので、影響は
ない。
When the control signal φLAT0 is set to the high level, the transistor N18 is turned on. At this time, since the transistor N15 is turned on, the latch circuit L
The inverted storage node / Q2 of Q2 is set to low level, and storage node Q2 is inverted from low level to high level. At this time, the gate of the transistor N32 connected to the storage node Q2 of the latch circuit LQ2 goes high. In the case of, there is no influence because the storage node Q2 of the latch circuit LQ2 is originally inverted to the high level.

【0166】制御信号φLAT7がハイレベルに設定さ
れると、トランジスタN36がオンし、このとき、の
場合には、トランジスタN35がオンしており、さら
に、トランジスタN32およびトランジスタN17がオ
ンしていることにより、ラッチ回路LQ0の反転記憶ノ
ード/Q1がローレベルに設定されて記憶ノードQ0が
ローレベルからハイレベルに反転する。このとき、及
びの場合には、トランジスタN35がオフしているた
め、ラッチデータに変化はない。
When the control signal φLAT7 is set to the high level, the transistor N36 is turned on. In this case, the transistor N35 is turned on, and the transistors N32 and N17 are turned on. Thereby, the inverted storage node / Q1 of the latch circuit LQ0 is set to the low level, and the storage node Q0 is inverted from the low level to the high level. At this time, in the cases of and, the latch data does not change because the transistor N35 is off.

【0167】以上により、メモリセルトランジスタのし
きい値電圧VthがVRD5 より大きい(Vth>VRD5 )場
合、ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデータ
が「101」に反転する。
As described above, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is higher than VRD5 (Vth> VRD5), the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is inverted to "101".

【0168】一方、メモリセルトランジスタのしきい値
電圧VthがVRD5 より小さい(Vth<VRD5 )場合、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HN1,HN3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BL0の電圧(VCC−Vth−Vth´)と
ほぼ同程度のローレベル(例えば、1V)となる。この
ため、制御信号φLAT0,φLAT7によりトランジ
スタN18,N36がオンしても、トランジスタN1
5,N17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N15,N17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LQ2,LQ0の記憶ノードQ2,Q0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 smaller than VRD5 (Vth <VRD5), a cell current larger than the leak compensation current flows, the voltage of node SA drops, and transistors HN1 and HN3 are turned on. ,
The capacitance CBL of the bit line BL0 and the capacitance CSA of the node SA (<
<Occur redistribution of charge between CBL), the voltage at the node SA is the voltage (V CC -Vth-Vth') and almost the same low level of the bit line BL0 (e.g., 1V). Therefore, even if the transistors N18 and N36 are turned on by the control signals φLAT0 and φLAT7, the transistor N1
Since the gates of the transistors N5 and N17 are at a low level (for example, 1 V), a high resistance state is set between the drains and the sources of the transistors N15 and N17. The current necessary for the inversion cannot be supplied, and as a result, the low level state of the reset is maintained.

【0169】以下、同様にして、選択ワード線の電圧V
WLがVRD4 に設定された状態でのしきい値電圧Vthの判
定がなされた場合、一定時間経過後、パルス状の信号で
ある制御信号φLAT0がハイレベルに設定され、メモ
リセルトランジスタのしきい値電圧VthがVRD5 >Vth
>VRD4 の場合のみラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0
のラッチデータが「100」に反転するように制御され
る。
Hereinafter, similarly, the voltage V of the selected word line is
When the threshold voltage Vth is determined with WL set to VRD4, the control signal φLAT0, which is a pulse-like signal, is set to a high level after a certain period of time, and the threshold voltage of the memory cell transistor is set. When the voltage Vth is VRD5> Vth
> VRD4 only when latch circuits LQ2, LQ1, LQ0
Is inverted to "100".

【0170】選択ワード線の電圧VWLがVRD3 に設定さ
れた状態でのしきい値電圧Vthの判定がなされた場合、
一定時間経過後、パルス状の信号である制御信号φLA
T4,φLAT8が順次ハイレベルに設定され、メモリ
セルトランジスタのしきい値電圧VthがVRD4 >Vth>
VRD3 の場合のみラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0の
ラッチデータが「011」に反転するように制御され
る。
When the threshold voltage Vth is determined while the voltage VWL of the selected word line is set to VRD3,
After a lapse of a predetermined time, a control signal φLA which is a pulse signal
T4 and φLAT8 are sequentially set to the high level, and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor becomes VRD4>Vth>
Only in the case of VRD3, control is performed so that the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is inverted to "011".

【0171】選択ワード線の電圧VWLがVRD2 に設定さ
れた状態でのしきい値電圧Vthの判定がなされた場合、
一定時間経過後、パルス状の信号である制御信号φLA
T4がハイレベルに設定され、メモリセルトランジスタ
のしきい値電圧VthがVRD3>Vth>VRD2 の場合のみ
ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデータが
「010」に反転するように制御される。
When the threshold voltage Vth is determined while the voltage VWL of the selected word line is set to VRD2,
After a lapse of a predetermined time, a control signal φLA which is a pulse signal
Only when T4 is set to the high level and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is VRD3>Vth> VRD2, the control is performed so that the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is inverted to "010".

【0172】選択ワード線の電圧VWLがVRD1 に設定さ
れた状態でのしきい値電圧Vthの判定がなされた場合、
一定時間経過後、パルス状の信号である制御信号φLA
T9がハイレベルに設定され、メモリセルトランジスタ
のしきい値電圧VthがVRD2>Vth>VRD1 の場合のみ
ラッチ回路LQ2、LQ1、LQ0のラッチデータが
「001」に反転するように制御される。
When the threshold voltage Vth is determined in a state where the voltage VWL of the selected word line is set to VRD1,
After a lapse of a predetermined time, a control signal φLA which is a pulse signal
Only when T9 is set to the high level and the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is VRD2>Vth> VRD1, the latch data of the latch circuits LQ2, LQ1, LQ0 is controlled to be inverted to "001".

【0173】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LQ2〜
LQ0の記憶ノードQ2〜Q0のそれぞれにメモリセル
トランジスタのしきい値電圧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7の場合には
(Q2,Q1,Q0)=(1,1,1)となり、しきい
値電圧Vthが分布6の場合には(Q2,Q1,Q0)=
(1,1,0)となり、しきい値電圧Vthが分布5の場
合には(Q2,Q1,Q0)=(1,0,1)となり、
しきい値電圧Vthが分布4の場合には(Q2,Q1,Q
0)=(1,0,0)となり、しきい値電圧Vthが分布
3の場合には(Q2,Q1,Q0)=(0,1,1)と
なり、しきい値電圧Vthが分布2の場合には(Q2,Q
1,Q0)=(0,1,0)となり、しきい値電圧Vth
が分布1の場合には(Q2,Q1,Q0)=(0,0,
1)となり、しきい値電圧Vthが分布0の場合には(Q
2,Q1,Q0)=(0,0,0)となる。そして、こ
れらの反転出力が読み出しデータとして取り出される。
The normal read operation is performed in this manner. When the normal read operation is completed, the latch circuits LQ2 to LQ2
An output corresponding to the threshold voltage Vth of the memory cell transistor is held in each of the storage nodes Q2 to Q0 of LQ0. That is, when the threshold voltage Vth is distribution 7, (Q2, Q1, Q0) = (1, 1, 1), and when the threshold voltage Vth is distribution 6, (Q2, Q1, Q0). =
(1, 1, 0), and when the threshold voltage Vth is distribution 5, (Q2, Q1, Q0) = (1, 0, 1), and
If the threshold voltage Vth is distribution 4, (Q2, Q1, Q
0) = (1, 0, 0), and when the threshold voltage Vth is distribution 3, (Q2, Q1, Q0) = (0, 1, 1), and the threshold voltage Vth is In the case (Q2, Q
1, Q0) = (0,1,0), and the threshold voltage Vth
Is distribution 1, (Q2, Q1, Q0) = (0, 0,
1), and when the threshold voltage Vth is distribution 0, (Q
2, Q1, Q0) = (0, 0, 0). Then, these inverted outputs are extracted as read data.

【0174】上述のように構成されたこの一実施形態に
よれば、書き込み時に、書き込みデータに対応した理想
的な電圧を書き込み対象のメモリセルトランジスタのチ
ャネルに印加することができる。このため、選択ワード
線に印加される書き込み電圧VPGM を理想的な初期電圧
に設定して書き込みを開始することができ、書き込みレ
ベルの異なる全てのデータの書き込みをほぼ同時に終了
させることが可能となる。
According to the one embodiment configured as described above, at the time of writing, an ideal voltage corresponding to write data can be applied to the channel of the memory cell transistor to be written. Therefore, the writing can be started by setting the writing voltage VPGM applied to the selected word line to an ideal initial voltage, and the writing of all data having different writing levels can be completed almost simultaneously. .

【0175】ここで、全ての書き込みデータの書き込み
が書き込み十分と判定されるまでの最大書き込み回数N
p は、以下の式で定義される。
Here, the maximum number of write operations N until all write data is written is determined to be sufficient.
p is defined by the following equation.

【0176】Np =1+(ΔVth0 +δVpp+δVch+
δVBL)/ΔVpp ここで、 ΔVth0 :1回目の書き込み後の、書き込み速度の最も
速いメモリセルと最も遅いメモリセルとのしきい値電圧
の差 δVpp :書き込み時の書き込み電圧VPGM のバラツキ
(昇圧回路の変動) δVch :ビット線電圧の設定電圧のバラツキ δVBL :本来印加したいビット線電圧と実際に印加さ
れるビット線電圧との差の最大値 ΔVpp :ISPPを用いた場合の書き込み電圧VPGM
のステップ幅 である。この式において、本発明が適用される以前の条
件、すなわち、ΔVth0=2.0V,δVpp=0.5
V,δVch=0.1V,δVBL=3.6−1.5=2.
1V,δVpp=0.15Vを代入して、ISPPを用い
た場合の最大書き込み回数Np を求めると、 Np =1+{2.0+0.5+0.1+(3.6−1.
5)}/0.15=33 となる。これに対して、本発明が適用されたこの一実施
形態によるNAND型フラッシュメモリの場合、δVBL
=0.6V(2つのデータに対して1つのビット線電圧
を設定しているため)となり、最大書き込み回数Np
は、 Np =1+(2.0+0.5+0.1+0.6)/0.
15=23 となる。このように、この一実施形態によれば、書き込
み回数が大幅に削減されるので、書き込み時間を短縮す
ることができる。
Np = 1 + (ΔVth0 + δVpp + δVch +
δVBL) / ΔVpp where ΔVth0: difference in threshold voltage between the memory cell with the fastest write speed and the slowest memory cell after the first write δVpp: variation in write voltage VPGM during write (in the booster circuit) Variation) δVch: Variation of set voltage of bit line voltage δVBL: Maximum value of difference between originally desired bit line voltage and actually applied bit line voltage ΔVpp: Write voltage VPGM using ISPP
Is the step width of. In this equation, the conditions before the present invention is applied, that is, ΔVth0 = 2.0 V, δVpp = 0.5
V, δVch = 0.1V, δVBL = 3.6-1.5 = 2.
By substituting 1V and δVpp = 0.15V and calculating the maximum number of times of writing Np using ISPP, Np = 1 + {2.0 + 0.5 + 0.1 + (3.6-1.
5)} /0.15=33 On the other hand, in the case of the NAND flash memory according to the embodiment to which the present invention is applied, δVBL
= 0.6 V (because one bit line voltage is set for two data), and the maximum number of write operations Np
Np = 1 + (2.0 + 0.5 + 0.1 + 0.6) / 0.
15 = 23. As described above, according to this embodiment, the number of times of writing is greatly reduced, and thus the writing time can be shortened.

【0177】また、この一実施形態においては、書き込
み対象のメモリセルトランジスタのチャネル電圧をワー
ド線との容量結合によってブーストする処理は、そのチ
ャネル電圧を、ビット線からチャネルに印加することが
できる電圧(メモリストリングのドレイン側の選択トラ
ンジスタのバス電圧)の上限以上の電圧に設定する必要
がある場合、すなわち、書き込みデータが「110」お
よび「10x」(x:0または1)の場合に対してのみ
行われるので、ワード線電圧VWLの昇圧ステップは必要
最低限に抑えらている。このため、1回の書き込み当た
りの書き込み時間は、ワード線電圧VWLを1段で昇圧さ
せる場合に比べて増加するものの、その増加量はわずか
である。したがって、トータルの書き込み時間でみた場
合、本発明を適用することによって、書き込み回数が削
減されることによる時間短縮の効果の方が大きい。
In this embodiment, the process of boosting the channel voltage of the memory cell transistor to be written by capacitive coupling with the word line is performed by applying the channel voltage from the bit line to the channel. (Bus voltage of the select transistor on the drain side of the memory string) must be set to a voltage equal to or higher than the upper limit, that is, when the write data is “110” and “10x” (x: 0 or 1). Since only the step is performed, the step of boosting the word line voltage VWL is suppressed to the minimum necessary. For this reason, the write time per write increases compared to the case where the word line voltage VWL is boosted in one stage, but the increase is slight. Therefore, in terms of the total writing time, the effect of time reduction due to the reduction in the number of writings by applying the present invention is greater.

【0178】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、上述の一実施形態におけるメ
モリセルアレイ1、ビット線電圧発生回路2、読み出し
/ベリファイ制御回路3等の構成は一例に過ぎず、例示
したものと異なる回路構成であってもよい。
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, the configurations of the memory cell array 1, the bit line voltage generation circuit 2, the read / verify control circuit 3, and the like in the above-described embodiment are merely examples, and may have circuit configurations different from those illustrated.

【0179】また、上述の一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3ビット
からなり8値をとるデータを記憶する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2ビット
からなり4値をとるデータを記憶するNAND型フラッ
シュメモリに適用することも可能である。
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a NAND flash memory that stores data having three bits and taking eight values for one memory cell transistor has been described. The present invention can also be applied to a NAND flash memory that stores two-bit quaternary data for one memory cell transistor.

【0180】[0180]

【発明の効果】以上、この発明によれば、書き込み対象
のメモリセルのチャネルの電圧を、そのメモリセルのチ
ャネルを選択ビット線から切り離して、ワード線との容
量結合によって昇圧させることにより、書き込み対象の
メモリセルのチャネルに対して、メモリセルアレイとビ
ット線との間の選択トランジスタのパス電圧(ビット線
からメモリセルのチャネルに印加することができる電
圧)の上限以上の電圧を供給することが可能である。し
たがって、書き込み動作時に、ワード線電圧を複数のス
テップで段階的に昇圧させ、この際、ワード線電圧の昇
圧のステップに対応させて、所定のタイミングで、選択
ビット線の電圧を、書き込みデータの書き込みレベルが
浅いものから、順次、メモリストリングとビット線との
間の選択トランジスタをカットオフさせる電圧に切り換
えて、書き込み対象のメモリセルのチャネルを、書き込
みデータの書き込みレベルが浅いものから、順次、選択
ビット線から切り離して、ワード線との容量結合によっ
て昇圧させることにより、セルフブーストまたはローカ
ルセルフブーストを採用しながらも、書き込みデータに
対応した理想的な電圧を書き込み対象のメモリセルのチ
ャネルに印加することができるので、書き込み時間を短
縮することができる。
As described above, according to the present invention, the voltage of the channel of the memory cell to be written is raised by the capacitive coupling with the word line by separating the channel of the memory cell from the selected bit line. Supplying a voltage equal to or higher than the upper limit of the pass voltage of the selection transistor between the memory cell array and the bit line (a voltage that can be applied from the bit line to the channel of the memory cell) to the channel of the target memory cell. It is possible. Therefore, during a write operation, the word line voltage is stepped up in a plurality of steps, and at this time, the voltage of the selected bit line is changed at a predetermined timing in accordance with the step of boosting the word line voltage. The write level is sequentially switched to a voltage for cutting off the selection transistor between the memory string and the bit line from the shallower write level, and the channel of the memory cell to be written is sequentially changed from the shallower write level of the write data. Applying the ideal voltage corresponding to the write data to the channel of the write target memory cell while adopting self-boost or local self-boost by separating from the selected bit line and boosting by capacitive coupling with the word line Can shorten the writing time. That.

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

【図1】この発明の一実施形態による8値型のNAND
型フラッシュメモリの主要部の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is an 8-level NAND according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a flash memory.

【図2】この発明の一実施形態による8値型のNAND
型フラッシュメモリのメモリセルアレイの等価回路図で
ある。
FIG. 2 is an 8-level NAND according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array of a flash memory.

【図3】この発明の一実施形態による8値型のNAND
型フラッシュメモリの書き込み動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
FIG. 3 is an 8-level NAND according to an embodiment of the present invention;
3 is a timing chart for explaining a write operation of the flash memory of the present invention.

【図4】セルフブーストの原理を説明するための等価回
路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram for explaining the principle of self-boost.

【図5】この発明の一実施形態による8値型のNAND
型フラッシュメモリの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. 5 shows an 8-level NAND according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a timing chart for explaining a verify operation of the flash memory.

【図6】この発明の一実施形態による8値型のNAND
型フラッシュメモリの通常読み出し動作を説明するため
のタイミングチャートである。
FIG. 6 shows an 8-level NAND according to an embodiment of the present invention;
4 is a timing chart for explaining a normal read operation of the flash memory of the present invention.

【図7】1個のメモリセルトランジスタに3ビットから
なり8値をとるデータを記憶する場合のデータ内容とし
きい値電圧との対応関係ならびに書き込み時の理想的な
ビット線電圧および実際のビット線電圧の印加例を説明
するための略線図である。
FIG. 7 shows a correspondence relationship between data contents and a threshold voltage when storing three-bit data having eight values in one memory cell transistor, an ideal bit line voltage during writing, and an actual bit line. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of voltage application.

【図8】セルフブーストを用いた書き込み動作を説明す
るための等価回路図である。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram for explaining a write operation using self-boost.

【図9】この発明が適用される以前の8値型の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. 9 shows an 8-level NAND before the present invention is applied.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a flash memory.

【図10】この発明が適用される以前の8値型のNAN
D型フラッシュメモリの書き込み動作を説明するための
タイミングチャートである。
FIG. 10 shows an 8-level NAN before the present invention is applied.
5 is a timing chart for explaining a write operation of a D-type flash memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・メモリセルアレイ、2・・・ビット線電圧発生
回路、3・・・読み出し/ベリファイ制御回路、A0,
A1・・・メモリストリング、WL0〜WL15・・・
ワード線、BL0,BL1・・・ビット線、LQ0〜L
Q2・・・ラッチ回路、VBL1〜VBL3・・・ビッ
ト線電圧供給ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array, 2 ... Bit line voltage generation circuit, 3 ... Read / verify control circuit, A0,
A1 ... memory string, WL0 to WL15 ...
Word lines, BL0, BL1,... Bit lines, LQ0 to LQ
Q2: latch circuit, VBL1 to VBL3: bit line voltage supply line

Claims (11)

【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が複数個接続され、
その一端および他端がゲート電圧に応じて導通状態が制
御される選択トランジスタを介してビット線およびソー
ス線に接続されたメモリストリングが並列に配置されて
いると共に、同一行のメモリセルの制御ゲートが共通の
ワード線に接続され、nビット(n≧2)の多値データ
を並列にかつページ単位でメモリセルに書き込み、この
際、書き込み禁止のメモリセルのチャネルをビット線か
ら切り離してワード線との容量結合により非書き込み電
位に昇圧させるようにした不揮発性半導体記憶装置であ
って、 書き込み動作時に、書き込み対象のメモリセルと接続さ
れた選択ビット線を書き込みデータに応じたビット線電
圧に設定した後、ワード線電圧を複数のステップで段階
的に昇圧させ、この際、上記ワード線電圧の昇圧ステッ
プに対応させて、所定のタイミングで、上記選択ビット
線の電圧を、書き込みデータの書き込みレベルが浅いも
のから、順次、上記メモリストリングと上記ビット線と
の間の上記選択トランジスタをカットオフさせる電圧に
切り換えて、上記書き込み対象のメモリセルのチャネル
を、書き込みデータの書き込みレベルが浅いものから、
順次、上記選択ビット線から切り離してワード線との容
量結合によって昇圧させるようにした書き込み制御手段
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 plurality of memory cells for storing value data are connected,
A memory string connected to a bit line and a source line via a selection transistor whose one end and the other end are controlled in accordance with a gate voltage is arranged in parallel, and a control gate of a memory cell in the same row is arranged. Are connected to a common word line, and n-bit (n ≧ 2) multi-valued data is written in parallel and in page units to the memory cell. At this time, the channel of the write-protected memory cell is separated from the bit line and the word line is A non-volatile semiconductor memory device that is boosted to a non-write potential by capacitive coupling with a selected bit line connected to a memory cell to be written to a bit line voltage according to write data during a write operation After that, the word line voltage is stepwise boosted in a plurality of steps. Then, at a predetermined timing, the voltage of the selected bit line is sequentially switched to a voltage that cuts off the selection transistor between the memory string and the bit line, starting from a shallow write data level. The channel of the memory cell to be written is changed from a channel having a low write data write level to
A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a write control unit configured to sequentially increase the voltage by capacitive coupling with a word line by separating from a selected bit line.
【請求項2】 上記書き込み制御手段は、nビットの書
き込みデータがラッチされるn個のラッチ回路と、上記
選択ビット線に書き込みデータに応じた所定のビット線
電圧を供給するための複数のビット線電圧供給源と、上
記ラッチ回路にラッチされているデータに基づいて上記
選択ビット線と上記複数のビット線電圧供給源との接続
状態を切り換えるスイッチング回路とを有し、上記選択
ビット線の電圧を、上記メモリストリングと上記ビット
線との間の上記選択トランジスタをカットオフさせる電
圧に切り換える処理を、上記選択ビット線と接続されて
いるビット線電圧供給源の電圧を切り換えることにより
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。
2. The write control means comprises: n latch circuits for latching n-bit write data; and a plurality of bits for supplying a predetermined bit line voltage corresponding to the write data to the selected bit line. A line voltage supply source, and a switching circuit for switching a connection state between the selected bit line and the plurality of bit line voltage supply sources based on data latched in the latch circuit, wherein a voltage of the selected bit line is Switching the voltage to a voltage that cuts off the selection transistor between the memory string and the bit line by switching the voltage of a bit line voltage supply connected to the selected bit line. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記書き込み制御手段は、上記書き込み
対象のメモリセルのチャネルを、書き込みデータの書き
込みレベルが浅いものから、順次、ワード線との容量結
合によって昇圧させる処理を、上記書き込み対象のメモ
リセルのうち、そのチャネル電圧をビット線からチャネ
ルに印加することができる電圧の上限以上に設定する必
要のあるものに対してのみ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。
3. The write control unit according to claim 3, wherein the write control unit sequentially boosts the channel of the memory cell to be written by capacitive coupling with a word line, starting from a channel having a low write data write level. 2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the operation is performed only for a cell whose channel voltage needs to be set to be equal to or higher than an upper limit of a voltage that can be applied from the bit line to the channel.
【請求項4】 上記書き込み制御手段は、上記ワード線
電圧の昇圧ステップの1段目のステップで、上記書き込
み禁止のメモリセルのチャネルをワード線との容量結合
により非書き込み電位に昇圧させる処理を開始し、上記
ワード線電圧の昇圧ステップの2段目以降のステップ
で、上記書き込み対象のメモリセルのチャネルを、書き
込みデータの書き込みレベルが浅いものから、順次、ワ
ード線との容量結合によって昇圧させる処理を開始する
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。
4. The step of boosting the channel of the write-protected memory cell to a non-write potential by capacitive coupling with a word line in the first step of the step of boosting the word line voltage. Then, in the second and subsequent steps of the step of boosting the word line voltage, the channels of the memory cells to be written are sequentially boosted by the capacitive coupling with the word lines, starting from the one having the shallower write level of the write data. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein processing is started.
【請求項5】 上記書き込み制御手段は、上記選択ビッ
ト線を書き込みデータに応じたビット線電圧に設定する
処理を、全ビット線を所定の電圧にプリチャージした後
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。
5. The write control unit according to claim 1, wherein the step of setting the selected bit line to a bit line voltage corresponding to write data is performed after all bit lines are precharged to a predetermined voltage. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to 1.
【請求項6】 上記ワード線電圧を複数のステップで段
階的に昇圧させることにより、最終的に、選択ワード線
が所定の書き込み電圧に設定されると共に、非選択ワー
ド線が上記書き込み電圧より低い書き込みパス電圧に設
定され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 word line voltage is stepwise raised in a plurality of steps, so that a selected word line is finally set to a predetermined write voltage and an unselected word line is lower than the write voltage. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is set to a write pass voltage.
【請求項7】 上記書き込み動作時に、上記メモリスト
リングと上記ビット線との間の上記選択トランジスタの
ゲート電圧がVCCレベル(VCCは電源電圧)に設定さ
れ、上記書き込み制御手段は、上記選択ビット線の電圧
を、書き込みデータの書き込みレベルが浅いものから、
順次、上記メモリストリングと上記ビット線との間の上
記選択トランジスタをカットオフさせる電圧に切り換え
る処理を行う際に、上記選択ビット線の電圧をVCCレベ
ルに切り換え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。
7. In the writing operation, a gate voltage of the selection transistor between the memory string and the bit line is set to a V cc level (V cc is a power supply voltage). Increase the bit line voltage from the one with the low write data write level.
Sequentially, in performing the process of switching the voltage to cut off the select transistor between said memory string and the bit lines, according to claim 1, wherein the switching the voltage of the selected bit line to V CC level Nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項8】 上記メモリセルは3ビットからなり8値
をとる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。
8. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said memory cell is composed of three bits and stores data having eight values.
【請求項9】 上記書き込み動作時に、上記メモリスト
リングと上記ビット線との間の上記選択トランジスタの
ゲート電圧がVCCレベル(VCCは電源電圧)に設定さ
れ、上記書き込み制御手段は、上記選択ビット線を書き
込みデータに応じたビット線電圧に設定する際に、書き
込みデータが「00x」(x:0または1)の場合のビ
ット線電圧を0V、書き込みデータが「01x」(x:
0または1)の場合のビット線電圧を電圧VB1(0<
VB1<VCC)、書き込みデータが「10x」(x:0
または1)の場合のビット線電圧を電圧VB2(0<V
B2<VCC)、書き込みデータが「110」の場合のビ
ット線電圧を電圧VB3(0<VB3<VCC)、書き込
みデータが「111」の場合のビット線電圧をVCCレベ
ルに設定し、かつ、上記選択ビット線の電圧を、書き込
みデータの書き込みレベルが浅いものから、順次、上記
メモリストリングと上記ビット線との間の上記選択トラ
ンジスタをカットオフさせる電圧に切り換える処理を行
う際に、上記選択ビット線の電圧をVCCレベルに切り換
えることを特徴とする請求項8記載の不揮発性半導体記
憶装置。
9. A during the write operation, the gate voltage V CC level of the select transistor between said memory string and the bit line (V CC is the supply voltage) is set to said write control means, the selection When setting the bit line to a bit line voltage corresponding to the write data, the bit line voltage is 0 V when the write data is “00x” (x: 0 or 1), and the write data is “01x” (x:
The bit line voltage in the case of 0 or 1 is set to the voltage VB1 (0 <
VB1 <V CC ) and the write data is “10x” (x: 0)
Or 1) is changed to the voltage VB2 (0 <V
B2 <V CC), sets the bit line voltage when the write data voltage of the bit line voltage in the case of "110" VB3 (0 <VB3 <V CC ), the write data is "111" to the V CC level, In addition, when performing a process of sequentially switching the voltage of the selected bit line to a voltage for cutting off the selection transistor between the memory string and the bit line from a low write data write level, the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein the switching the voltage of the selected bit line to V CC level.
【請求項10】 上記ワード線電圧を3段のステップで
段階的に昇圧させ、この際、1段目のステップで全ワー
ド線が第1の書き込みパス電圧まで昇圧され、2段目の
ステップで全ワード線が上記第1の書き込みパス電圧よ
り高い第2の書き込みパス電圧まで昇圧され、3段目の
ステップで、最終的に、選択ワード線が上記第2の書き
込みパス電圧より高い書き込み電圧に設定されると共
に、非選択ワード線が上記第2の書き込みパス電圧より
高く、かつ、上記書き込み電圧より低い第3の書き込み
パス電圧に設定され、上記書き込み制御手段は、上記ワ
ード線電圧の昇圧ステップの1段目のステップで、上記
書き込み禁止のメモリセルのチャネルをワード線との容
量結合により非書き込み電位に昇圧させる処理を開始
し、上記ワード線電圧の昇圧ステップの2段目のステッ
プで、上記電圧VB3に設定された上記選択ビット線の
電圧をVCCレベルに切り換えて、書き込みデータが「1
10」のメモリセルのチャネルをワード線との容量結合
によって昇圧させる処理を開始し、上記ワード線電圧の
昇圧ステップの3段目のステップで、上記電圧VB2に
設定された上記選択ビット線の電圧をVCCレベルに切り
換えて、書き込みデータが「10x」(x:0または
1)のメモリセルのチャネルをワード線との容量結合に
よって昇圧させる処理を開始することを特徴とする請求
項9記載の不揮発性半導体記憶装置。
10. The word line voltage is boosted step by step in three steps, wherein all word lines are boosted to a first write pass voltage in a first step, and in a second step. All word lines are boosted to a second write pass voltage higher than the first write pass voltage, and finally the selected word line is set to a write voltage higher than the second write pass voltage in the third step. And the third word line voltage is set to a third write pass voltage higher than the second write pass voltage and lower than the second write pass voltage. In the first step, the process of boosting the channel of the write-protected memory cell to the non-write potential by capacitive coupling with the word line is started, and In the second step of the boosting step, the voltage of the selected bit line set to the voltage VB3 is switched to the V CC level, and the write data is set to “1”.
The process of boosting the channel of the "10" memory cell by capacitive coupling with the word line is started, and the voltage of the selected bit line set to the voltage VB2 is set in the third step of the word line voltage boosting step. 10 is switched to the V CC level to start a process of boosting the channel of the memory cell whose write data is “10x” (x: 0 or 1) by capacitive coupling with a word line. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項11】 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が複数個接続さ
れ、その一端および他端がゲート電圧に応じて導通状態
が制御される選択トランジスタを介してビット線および
ソース線に接続されたメモリストリングが並列に配置さ
れていると共に、同一行のメモリセルの制御ゲートが共
通のワード線に接続され、nビット(n≧2)の多値デ
ータを並列にかつページ単位でメモリセルに書き込み、
この際、書き込み禁止のメモリセルのチャネルをビット
線から切り離してワード線との容量結合により非書き込
み電位に昇圧させるようにした不揮発性半導体記憶装置
のデータ書き込み方法であって、 書き込み対象のメモリセルと接続された選択ビット線を
書き込みデータに応じたビット線電圧に設定するステッ
プと、 ワード線電圧を複数のステップで段階的に昇圧させ、こ
の際、上記ワード線電圧の昇圧ステップに対応させて、
所定のタイミングで、上記選択ビット線の電圧を、書き
込みデータの書き込みレベルが浅いものから、順次、上
記メモリストリングと上記ビット線との間の上記選択ト
ランジスタをカットオフさせる電圧に切り換えて、上記
書き込み対象のメモリセルのチャネルを、書き込みデー
タの書き込みレベルが浅いものから、順次、上記選択ビ
ット線から切り離してワード線との容量結合によって昇
圧させるステップとを有することを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置のデータ書き込み方法。
11. A charge amount stored in a charge storage portion changes according to a voltage applied to a word line and a bit line, a threshold voltage changes according to the change, and a threshold voltage changes. A plurality of memory cells for storing value data are connected, and one end and the other end are connected in parallel to a memory string connected to a bit line and a source line via a selection transistor whose conduction state is controlled according to a gate voltage. And the control gates of the memory cells in the same row are connected to a common word line, and n-bit (n ≧ 2) multi-valued data is written in parallel and in page units to the memory cells,
At this time, a data writing method of the nonvolatile semiconductor memory device, in which a channel of a write-protected memory cell is separated from a bit line and boosted to a non-write potential by capacitive coupling with a word line, Setting the selected bit line connected to the bit line voltage according to the write data; and stepwise increasing the word line voltage in a plurality of steps. At this time, the step corresponds to the step of boosting the word line voltage. ,
At a predetermined timing, the voltage of the selected bit line is sequentially switched to a voltage that cuts off the selection transistor between the memory string and the bit line, starting from a write data having a low write level, and A step of sequentially separating the selected memory cell from the selected bit line and boosting the channel of the target memory cell by capacitive coupling with the word line, starting with the shallower write level of the write data. Data writing method.
JP31962198A 1998-11-10 1998-11-10 Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein Pending JP2000149577A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31962198A JP2000149577A (en) 1998-11-10 1998-11-10 Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31962198A JP2000149577A (en) 1998-11-10 1998-11-10 Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000149577A true JP2000149577A (en) 2000-05-30

Family

ID=18112335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31962198A Pending JP2000149577A (en) 1998-11-10 1998-11-10 Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000149577A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455098B1 (en) * 2002-01-17 2004-11-06 미쓰비시 덴끼 엔지니어링 가부시키가이샤 Nonvolatile semiconductor storage device
KR100536536B1 (en) * 2001-03-06 2005-12-16 가부시끼가이샤 도시바 Nonvolatile semiconductor memory device
JP2007536682A (en) * 2004-05-05 2007-12-13 サンディスク コーポレイション Boosting to control non-volatile memory programming
US7379335B2 (en) 2005-08-01 2008-05-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device and a method for programming NAND type flash memory
JP2009193638A (en) * 2008-02-15 2009-08-27 Micron Technology Inc Multilevel inhibit scheme
US7586788B2 (en) 2005-12-02 2009-09-08 Fujitsu Microelectronics Limited Nonvolatile semiconductor memory having voltage adjusting circuit
US7796444B2 (en) 2004-06-15 2010-09-14 Sandisk Corporation Concurrent programming of non-volatile memory
KR101407361B1 (en) * 2008-04-14 2014-06-13 삼성전자주식회사 Non-volatile memory device and program method thereof
JP2017525080A (en) * 2014-07-18 2017-08-31 マイクロン テクノロジー, インク. Programming memory with multilevel path signals

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100536536B1 (en) * 2001-03-06 2005-12-16 가부시끼가이샤 도시바 Nonvolatile semiconductor memory device
KR100455098B1 (en) * 2002-01-17 2004-11-06 미쓰비시 덴끼 엔지니어링 가부시키가이샤 Nonvolatile semiconductor storage device
JP2007536682A (en) * 2004-05-05 2007-12-13 サンディスク コーポレイション Boosting to control non-volatile memory programming
JP4879168B2 (en) * 2004-05-05 2012-02-22 サンディスク コーポレイション Boosting to control non-volatile memory programming
US7796444B2 (en) 2004-06-15 2010-09-14 Sandisk Corporation Concurrent programming of non-volatile memory
US7821835B2 (en) 2004-06-15 2010-10-26 Sandisk Corporation Concurrent programming of non-volatile memory
US7379335B2 (en) 2005-08-01 2008-05-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device and a method for programming NAND type flash memory
US7586788B2 (en) 2005-12-02 2009-09-08 Fujitsu Microelectronics Limited Nonvolatile semiconductor memory having voltage adjusting circuit
JP2009193638A (en) * 2008-02-15 2009-08-27 Micron Technology Inc Multilevel inhibit scheme
JP4640658B2 (en) * 2008-02-15 2011-03-02 マイクロン テクノロジー, インク. Multi-level suppression scheme
KR101407361B1 (en) * 2008-04-14 2014-06-13 삼성전자주식회사 Non-volatile memory device and program method thereof
JP2017525080A (en) * 2014-07-18 2017-08-31 マイクロン テクノロジー, インク. Programming memory with multilevel path signals
US10043574B2 (en) 2014-07-18 2018-08-07 Micron Technology, Inc. Programming memories with multi-level pass signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4154771B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and data writing method thereof
US6266270B1 (en) Non-volatile semiconductor memory and programming method of the same
KR100512181B1 (en) Flash memory device having multi-level cell and method for its reading operation and program operation
KR100255957B1 (en) Semiconductor memory device having electrically erasable programmable memory cells
US7839692B2 (en) Soft program method in a non-volatile memory device
US7558117B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US20110267913A1 (en) Program method of semiconductor memory device
KR101184539B1 (en) Semiconductor memory device and method of operating thereof
JP2008165958A (en) Method for reading nand flash memory element using self-boosting
KR20110078731A (en) Semiconductor memory apparatus and method of operating thereof
KR20000023177A (en) Non-volatile semiconductor memory and method of verifying after writing and reading of the same
US8743621B2 (en) Operating method in a non-volatile memory device
JP4306042B2 (en) NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE, NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE VERIFY METHOD AND READ METHOD
JP2000149577A (en) Nonvolatile semiconductor memory and method of writing data therein
JP5631436B2 (en) Semiconductor memory device
JP2000163976A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and its verifying method
JP2000163977A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method
US7782676B2 (en) Method of operating a nonvolatile memory device
JP2019096369A (en) Semiconductor storage device
JP4273558B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and erase verify method thereof
JP4029469B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and data writing method thereof
JPH11242891A (en) Non-volatile semiconductor storage device and its data write-in method
JPH11242893A (en) Non-volatile semiconductor storage device and its data write-in method
JP2000090679A (en) Nonvolatile semiconductor device
KR20090002621A (en) A nonvolatile memory device