JP2001084788A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

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JP2001084788A
JP2001084788A JP25805599A JP25805599A JP2001084788A JP 2001084788 A JP2001084788 A JP 2001084788A JP 25805599 A JP25805599 A JP 25805599A JP 25805599 A JP25805599 A JP 25805599A JP 2001084788 A JP2001084788 A JP 2001084788A
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memory cell
write
cell array
voltage
block
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Hiroyuki Hagiwara
裕之 萩原
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory in which a write state having a limited threshold distribution can be attained. SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory comprises a memory cell array 1 where electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged, a row decoder 6 and a column decoder 8 for selecting a memory cell in the memory cell array 1 according to an address, a sense amplifier/latch circuit 3 for sensing the read data of the memory cell array 1 and latching the write data, a circuit 9 for controlling write and erase of a selected memory cell in the memory cell array 1, and a drive power supply circuit 10 being controlled by the control circuit 9 to generate a write voltage set optimally depending on the writability of each block of the memory cell array 1 at the time of writing. The optimal write voltage for each block can be stored in a part of the memory cell array 1, i.e., a write voltage storage area 1a.

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、電気的書き換え
可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)に関す
る。
The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM).

【0002】[0002]

【従来の技術】EEPROMは通常、浮遊ゲートと制御
ゲートが積層されたMOSトランジスタ構造のメモリセ
ルを用いて構成される。EEPROMの中で特に高集積
化に適したものとして、複数のメモリセルを直列接続し
てNANDユニットを構成してなるNAND型EEPR
OMが知られている。EEPROMでのデータの書き込
み、消去は、トンネル絶縁膜を介してチャネルから浮遊
ゲートに電子を注入し、或いは浮遊ゲートの電子をチャ
ネル側に放出することにより行われる。浮遊ゲートへの
電子注入によりしきい値電圧が高くなった状態が書き込
み状態(例えば、“0”状態)であり、電子放出により
しきい値電圧が低くなった状態が消去状態(例えば、
“1”状態)である。
2. Description of the Related Art An EEPROM is usually constructed using a memory cell having a MOS transistor structure in which a floating gate and a control gate are stacked. Among the EEPROMs, a NAND type EEPROM composed of a plurality of memory cells connected in series to constitute a NAND unit is particularly suitable for high integration.
OM is known. Writing and erasing of data in the EEPROM is performed by injecting electrons from the channel to the floating gate through the tunnel insulating film or discharging electrons from the floating gate to the channel side. A state in which the threshold voltage is increased by electron injection into the floating gate is a write state (eg, “0” state), and a state in which the threshold voltage is reduced by electron emission is an erase state (eg,
("1" state).

【0003】NAND型EEPROMの書き込み方式の
一つとして、ベリファイ書き込み方式とステップアップ
電圧方式とがある。ベリファイ書き込み方式とは、書き
込み電圧を繰り返しパルス電圧とし、パルス電圧印加毎
に書き込み状態を確認するベリファイ読み出しを行って
書き込み動作を繰り返すことにより、書き込みメモリセ
ルのしきい値を所望の範囲に追い込む方式である。ステ
ップアップ電圧方式とは、ベリファイ書き込みを行う際
のパルス電圧を、スタート電圧は低く設定して順次ステ
ップアップする方式である。
[0003] As one of the writing methods of the NAND type EEPROM, there are a verify writing method and a step-up voltage method. The verify write method is a method in which a write voltage is repeatedly set to a pulse voltage, and a verify read for checking a write state is performed each time a pulse voltage is applied, and the write operation is repeated to drive the threshold value of the write memory cell to a desired range. It is. The step-up voltage method is a method in which a pulse voltage at the time of performing a verify write is set to a low start voltage and sequentially stepped up.

【0004】図8(a)(b)はそれぞれ、一定電圧値
の書き込みパルスの例と、ステップアップ方式の書き込
みパルスの例を示している。メモリセルアレイ中には、
書き込み易いメモリセルと書き込みにくいメモリセルが
あり、図8(a)のような固定電圧値の書き込みパルス
を用いると、スタートパルスで過書き込みとなるメモリ
セルも生じる。このため、書き込みベリファイを行った
としても、図9(a)に示すように、書き込み後のメモ
リセルのしきい値分布が大きいものとなる。これに対し
てステップアップ電圧方式を用いると、過書き込みが生
じにくいため、図9(b)に示すように、しきい値分布
は小さいものとなる。
FIGS. 8A and 8B show an example of a write pulse having a constant voltage value and an example of a write pulse of a step-up system, respectively. In the memory cell array,
There are memory cells that are easy to write and memory cells that are difficult to write. When a write pulse having a fixed voltage value as shown in FIG. 8A is used, some memory cells are overwritten by a start pulse. For this reason, even if write verification is performed, the threshold distribution of the memory cell after writing becomes large as shown in FIG. On the other hand, when the step-up voltage method is used, overwriting hardly occurs, so that the threshold distribution becomes small as shown in FIG. 9B.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ステップアッ
プ方式のベリファイ書き込みを行った場合にもまだ問題
が残る。ステップアップ方式でのスタート電圧は、メモ
リセルアレイの中の書き込みにくいメモリセルが所望の
時間内の書き込まれるように設定される。そうすると、
同時に書き込まれるブロック内の書き込みやすいメモリ
セルでは、スタート電圧が高すぎるため、低い電圧から
書き込みを行うというステップアップ方式の効果が期待
できず、スタート電圧で過書き込みが生じる。このた
め、図9(b)に示したように、過書き込みのメモリセ
ルが発生する。この場合、しきい値分布の拡がりは、固
定電圧方式に比べると小さい。従って、2値記憶を行う
場合には問題にならない可能性はある。しかし例えば、
図10に示すように、狭いしきい値分布で多値記憶を行
う場合には、僅かなしきい値分布の拡がりが誤書き込み
となり、問題になる。
However, a problem still remains when the step-up verify write is performed. The start voltage in the step-up method is set so that a memory cell which is difficult to write in the memory cell array is written within a desired time. Then,
Since the start voltage is too high in the easily written memory cells in the block to be written at the same time, the effect of the step-up method of writing from a low voltage cannot be expected, and overwriting occurs at the start voltage. Therefore, as shown in FIG. 9B, overwritten memory cells occur. In this case, the spread of the threshold voltage distribution is small as compared with the fixed voltage method. Therefore, there is a possibility that no problem occurs when performing binary storage. But for example
As shown in FIG. 10, when multi-value storage is performed with a narrow threshold distribution, a slight spread of the threshold distribution causes erroneous writing, which is a problem.

【0006】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、しきい値分布の狭い書き込み状態を得ることを
可能とした不揮発性半導体記憶装置を提供することを目
的としている。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of obtaining a write state with a narrow threshold distribution.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係る不揮発性
半導体記憶装置は、電気的書き換え可能な不揮発性メモ
リセルが配列されたメモリセルアレイと、アドレスによ
り前記メモリセルアレイのメモリセルを選択するデコー
ド回路と、前記メモリセルアレイの読み出しデータをセ
ンスし、書き込みデータをラッチするセンスアンプ/ラ
ッチ回路と、前記メモリセルアレイの選択されたメモリ
セルの書き込み及び消去の制御を行う制御回路と、この
制御回路により制御されて、書き込み時に前記メモリセ
ルアレイのブロック毎の書き込み易さに応じて最適設定
された書き込み用電圧を発生する駆動電源回路と、を有
することを特徴とする。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a memory cell array in which electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged, and a decode circuit for selecting a memory cell in the memory cell array by an address. A sense amplifier / latch circuit for sensing read data of the memory cell array and latching write data, a control circuit for controlling writing and erasing of a selected memory cell of the memory cell array, and control by the control circuit And a drive power supply circuit for generating a write voltage optimally set according to the ease of writing for each block of the memory cell array at the time of writing.

【0008】この発明によるEEPROMでは、メモリ
セルアレイのブロック毎の書き込み易さに応じて最適設
定された書き込み電圧を用いることにより、過書き込み
の少ない、従ってしきい値分布の狭い書き込み状態を得
ることができる。具体的に書き込み方式としてステップ
アップ電圧方式を用いた場合には、スタート電圧をブロ
ックに応じて最適設定すればよい。この発明によると、
例えば2ビット/メモリセルによる4値記憶等の多値記
憶を行う場合でも、誤書き込みのない書き込みが可能に
なる。
In the EEPROM according to the present invention, by using a write voltage optimally set according to the ease of writing for each block of the memory cell array, it is possible to obtain a write state with less overwriting and therefore a narrow threshold distribution. it can. Specifically, when the step-up voltage method is used as the writing method, the start voltage may be optimally set according to the block. According to the invention,
For example, even when performing multi-value storage such as four-value storage using 2-bit / memory cells, writing without erroneous writing becomes possible.

【0009】この発明において、駆動電源回路は例え
ば、メモリセルアレイの1ワード線の範囲を1ブロッ
クとして、各ブロック毎に最適の書き込み用電圧を発生
するものとするか、或いはメモリセルアレイの配列パ
ターンの規則性が保たれた領域と規則性が崩れた領域と
を別のブロックとして、各ブロック毎に最適の書き込み
用電圧を発生するものとする。
In the present invention, for example, the drive power supply circuit is configured to generate an optimum write voltage for each block by setting one word line range of the memory cell array as one block, or to determine the arrangement pattern of the memory cell array. It is assumed that an area where the regularity is maintained and an area where the regularity is broken are used as separate blocks, and an optimum write voltage is generated for each block.

【0010】またこの発明において、ブロックに応じて
最適設定される書き込み電圧をEEPROMチップ内部
に保持するために、例えば、メモリセルアレイの一部の
領域を、ウェハテストの結果に基づいて各ブロック毎の
書き込み用電圧を書き込んで記憶する書き込み用電圧記
憶領域として用いる。或いは、ウェハテストの結果に基
づいて各ブロック毎の書き込み用電圧を書き込んで記憶
するフューズ回路を設けてもよい。
Further, in the present invention, in order to maintain a write voltage optimally set for each block in the EEPROM chip, for example, a partial area of the memory cell array is divided into blocks for each block based on a wafer test result. It is used as a write voltage storage area for writing and storing a write voltage. Alternatively, a fuse circuit for writing and storing a write voltage for each block based on a wafer test result may be provided.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。図1はこの発明の実施の形態
1によるEEPROMの回路構成を示す。メモリセルア
レイ1は、図2に示すように、複数のメモリセルMCが
直列接続されてNANDセルユニットを構成している。
NANDセルユニットの一端は選択ゲートトランジスタ
SG1を介してビット線BLに接続され、他端はやはり
選択ゲートトランジスタSG2を介して共通ソース線S
Sに接続されている。行方向に並ぶメモリセルMCの制
御ゲートは共通にワード線WLに接続され、選択ゲート
トランジスタSG1,SG2のゲートも共通に制御ゲー
ト線SGD,SGSに接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of an EEPROM according to a first embodiment of the present invention. In the memory cell array 1, as shown in FIG. 2, a plurality of memory cells MC are connected in series to form a NAND cell unit.
One end of the NAND cell unit is connected to the bit line BL via the select gate transistor SG1, and the other end is also connected to the common source line S via the select gate transistor SG2.
Connected to S. The control gates of the memory cells MC arranged in the row direction are commonly connected to a word line WL, and the gates of the select gate transistors SG1 and SG2 are also commonly connected to control gate lines SGD and SGS.

【0012】メモリセルアレイ1のビット線BLはカラ
ムデコーダ8により選択駆動されるカラムゲート2を介
してセンスアンプ/ラッチ回路3に接続されている。セ
ンスアンプ/ラッチ回路3は読み出しデータのセンスと
書き込みデータのラッチを行う。センスアンプ/ラッチ
回路3は入出力バッファ4を介して入出力端子と接続さ
れる。メモリセルアレイ1のワード線WLは、ロウデコ
ーダ6により選択駆動される。ロウアドレス、カラムア
ドレスはそれぞれロウアドレスバッファ5、カラムアド
レスバッファ7に取り込まれて、ロウデコーダ6、カラ
ムデコーダ8に供給される。ロウデコーダ6により選択
されるワード線に書き込み、消去、読み出し等に応じて
必要な電圧を供給するために、昇圧回路を内蔵した駆動
電源回路10が設けられている。制御回路9は、制御信
号に基づいて駆動電源回路10を制御して書き込み、消
去のシーケンス制御を行う。
A bit line BL of the memory cell array 1 is connected to a sense amplifier / latch circuit 3 via a column gate 2 selectively driven by a column decoder 8. The sense amplifier / latch circuit 3 senses read data and latches write data. The sense amplifier / latch circuit 3 is connected to an input / output terminal via an input / output buffer 4. The word line WL of the memory cell array 1 is selectively driven by the row decoder 6. The row address and the column address are taken into the row address buffer 5 and the column address buffer 7, respectively, and supplied to the row decoder 6 and the column decoder 8, respectively. A drive power supply circuit 10 having a built-in booster circuit is provided to supply a necessary voltage to a word line selected by the row decoder 6 in accordance with writing, erasing, reading, and the like. The control circuit 9 controls the drive power supply circuit 10 based on the control signal to perform write and erase sequence control.

【0013】図3は、メモリセルアレイ1のレイアウト
を示し、図4及び図5はそれぞれ図3のA−A’,B−
B’断面図を示している。メモリセルアレイ1は、p型
シリコン基板20のn型ウェル21に形成されたp型ウ
ェル22内に形成されている。基板には、STI技術等
により素子分離絶縁膜23が形成されて素子形成領域が
区画されている。この様な基板に、トンネル絶縁膜24
を介して浮遊ゲート25が形成され、浮遊ゲート25上
に絶縁膜26を介して制御ゲート27が形成され、更に
ソース、ドレイン拡散層28が形成されて、メモリセル
が構成されている。
FIG. 3 shows a layout of the memory cell array 1, and FIGS. 4 and 5 show AA 'and B-
It shows a B ′ sectional view. The memory cell array 1 is formed in a p-type well 22 formed in an n-type well 21 of a p-type silicon substrate 20. An element isolation insulating film 23 is formed on the substrate by the STI technique or the like to define an element formation region. A tunnel insulating film 24 is formed on such a substrate.
, A control gate 27 is formed on the floating gate 25 via an insulating film 26, and a source / drain diffusion layer 28 is further formed to constitute a memory cell.

【0014】浮遊ゲート25は素子分離絶縁膜23上で
のスリット加工により行方向の分離がなされ、列方向に
は制御ゲート27と同時にパターン加工されている。制
御ゲート27は行方向に連続的にパターン形成され、こ
れがワード線WLとなる。選択ゲートトランジスタで
は、メモリセルより厚いゲート絶縁膜24aが形成され
る。そして、浮遊ゲート25、制御ゲート27と同時に
形成される二層のゲート25a,27aが、適当な位置
で短絡させて行方向に連続的に配設されて、選択ゲート
線SGD,SGSとなる。メモリセルアレイ1が形成さ
れた基板は層間絶縁膜29で覆われ、この上にビット線
30が配設される。
The floating gate 25 is separated in the row direction by slit processing on the element isolation insulating film 23, and is patterned at the same time as the control gate 27 in the column direction. The control gate 27 is continuously patterned in the row direction, and this becomes the word line WL. In the select gate transistor, a gate insulating film 24a thicker than the memory cell is formed. Then, two layers of gates 25a and 27a formed simultaneously with the floating gate 25 and the control gate 27 are short-circuited at appropriate positions and continuously arranged in the row direction, and become select gate lines SGD and SGS. The substrate on which the memory cell array 1 is formed is covered with an interlayer insulating film 29, on which bit lines 30 are provided.

【0015】この実施の形態において、データ書き込み
は、電源回路10から選択ワード線に昇圧された書き込
み電圧Vpgmを印加し、選択されたメモリセルでチャ
ネル領域から浮遊ゲートに電子を注入させることにより
行われる。そしてこの実施の形態の場合、書き込み電圧
Vpgmが、メモリセルアレイの適当なブロック毎に、
その中のメモリセルの書き込み易さに応じて異なる値が
用いられるようにしている。
In this embodiment, data writing is performed by applying a boosted write voltage Vpgm to the selected word line from the power supply circuit 10 and injecting electrons from the channel region into the floating gate in the selected memory cell. Will be In the case of this embodiment, the write voltage Vpgm is changed for each appropriate block of the memory cell array.
Different values are used depending on the ease of writing the memory cells therein.

【0016】具体的にこの実施の形態では、メモリセル
アレイ1の1ワード線の範囲を1ブロックとして、ワー
ド線毎に最適の書き込み電圧Vpgmを用いる。ここで
最適の書き込み電圧Vpgmは、1本のワード線で同時
に選択されるメモリセルの中で書き込みが最も遅いセル
が所望の時間内に書き込みが終了するように設定され
る。ワード線毎に最適の書き込み電圧Vpgmを用いる
ために、この実施の形態では、図1及び図2に示すよう
に、メモリセルアレイ1の一部が書き込み電圧記憶領域
1aとして設定されている。図2の例では、各ワード線
WLに沿ったメモリセルのうち、2個のメモリセルの範
囲が書き込み電圧記憶領域1aとして設定されている。
従って、各ワード線毎に、2ビットのデータで表される
4つの書き込み電圧Vpgmが記憶できるようになって
いる。
More specifically, in this embodiment, the range of one word line of the memory cell array 1 is taken as one block, and an optimum write voltage Vpgm is used for each word line. Here, the optimum write voltage Vpgm is set so that the slowest cell among the memory cells simultaneously selected by one word line can complete the write within a desired time. In order to use the optimum write voltage Vpgm for each word line, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a part of the memory cell array 1 is set as the write voltage storage area 1a. In the example of FIG. 2, the range of two memory cells among the memory cells along each word line WL is set as the write voltage storage area 1a.
Therefore, four write voltages Vpgm represented by 2-bit data can be stored for each word line.

【0017】書き込み電圧記憶領域1aには、ウェハ段
階でのダイソートテストの結果に基づいて、最適の書き
込み電圧データが書き込まれる。そして完成されたEE
PROMでのデータ書き込みにおいては、まず書き込み
電圧記憶領域1aの書き込み電圧データを通常の読み出
し動作と同様に読み出す。そして、その読み出しデータ
を例えば制御回路9において判定して、この判定結果に
基づいて駆動電源回路10は、ワード線毎に必要な書き
込み電圧Vpgmを発生させる。ステップアップ電圧方
式のベリファイ書き込みの場合には、書き込み電圧記憶
領域1aに記憶するのは、スタート電圧とする。この場
合スタート電圧は、1本のワード線で同時に選択される
メモリセルの中で書き込みが最も遅いセルが所望の時間
内に書き込みが終了するように設定すればよい。
In the write voltage storage area 1a, optimum write voltage data is written based on the result of the die sort test at the wafer stage. And the completed EE
In writing data in the PROM, first, the write voltage data in the write voltage storage area 1a is read out in the same manner as a normal read operation. Then, the read data is determined by, for example, the control circuit 9, and based on the determination result, the drive power supply circuit 10 generates a required write voltage Vpgm for each word line. In the case of the step-up voltage type verify write, the start voltage is stored in the write voltage storage area 1a. In this case, the start voltage may be set so that the slowest cell among the memory cells simultaneously selected by one word line will complete the writing within a desired time.

【0018】この実施の形態によると、ワード線毎に最
適な書き込みスタート電圧が用いられるから、過書き込
みのメモリセル数は少なくなり、書き込みメモリセルの
しきい値分布は狭いものとなる。特にしきい値電圧によ
り多値記憶を行う場合に有効である。なお上の実施の形
態の場合、メモリセルアレイ1の書き込み電圧記憶領域
1aのデータ読み出しを、通常の読み出しと同様にセン
スアンプ/ラッチ回路3を用いて行うものとしたが、こ
のセンスアンプ/ラッチ回路3とは別に読み出し回路を
設けてもよい。またこの場合、書き込み電圧記憶領域1
aのデータ読み出しが電源投入時に自動的になされ、読
み出し回路内にラッチされて、このラッチデータに基づ
いて書き込み電圧制御がなされるようにしてもよい。
According to this embodiment, since the optimum write start voltage is used for each word line, the number of overwritten memory cells is reduced, and the threshold distribution of the written memory cells is narrow. This is particularly effective when performing multi-value storage using a threshold voltage. In the above embodiment, the data read from the write voltage storage area 1a of the memory cell array 1 is performed using the sense amplifier / latch circuit 3 in the same manner as the normal read. A readout circuit may be provided separately from the readout circuit. In this case, the write voltage storage area 1
The data reading a may be automatically performed when the power is turned on, latched in the reading circuit, and the write voltage control may be performed based on the latched data.

【0019】[実施の形態2]NAND型EEPROM
では、図3に示すように、複数本のワード線WL(制御
ゲート線)を挟んで選択ゲート線SGD,SGSが配設
される。メモリセルの微細化により、ワード線WLの幅
(メモリセルのゲート長)は短いものとなっているが、
選択ゲート線SGD,SGSについては選択ゲートトラ
ンジスタのカットオフ特性を確保する必要からそれほど
幅を小さくできない。従って、メモリセルアレイ1内に
はパターンの規則的な領域とその規則性が崩れる領域が
生じる。そして、選択ゲート線SGD,SGSに隣接す
るワード線とその他のワード線では、プロセスの揺らぎ
により前者の方がワード線幅が狭くなることが生じる。
ワード線幅が狭くなるとバーズビーク効果や短チャネル
効果により書き込み特性が悪くなる。
[Embodiment 2] NAND type EEPROM
In FIG. 3, as shown in FIG. 3, select gate lines SGD and SGS are provided with a plurality of word lines WL (control gate lines) interposed therebetween. Due to the miniaturization of the memory cells, the width of the word line WL (gate length of the memory cell) is short,
The width of the select gate lines SGD and SGS cannot be reduced so much because the cutoff characteristics of the select gate transistors need to be secured. Therefore, a regular region of the pattern and a region where the regularity is broken occur in the memory cell array 1. In the word lines adjacent to the select gate lines SGD and SGS and other word lines, the former may have a narrower word line width due to process fluctuations.
When the word line width is reduced, the writing characteristics deteriorate due to the bird's beak effect and the short channel effect.

【0020】そこでこの実施の形態2においては、メモ
リセルアレイの配列パターンの規則性が保たれた領域
(上の例では、両隣がワード線であるワード線の範囲)
と規則性が崩れた領域(上の例では、隣に選択ゲート線
SGD,SGSがあるワード線)とを別々のブロックと
して、各ブロック毎に最適の書き込み用電圧を発生する
ようにする。この場合、書き込み電圧記憶には、実施の
形態1と同様にメモリセルアレイ1の一部を用いること
もできるが、この実施の形態2では、別の手法を用いて
いる。
Therefore, in the second embodiment, a region where the regularity of the arrangement pattern of the memory cell array is maintained (in the above example, a range of the word line in which both sides are word lines).
And an area where the regularity is broken (in the above example, the word lines having the select gate lines SGD and SGS next to each other) are set as separate blocks, and an optimum write voltage is generated for each block. In this case, a part of the memory cell array 1 can be used for storing the write voltage as in the first embodiment, but another method is used in the second embodiment.

【0021】この実施の形態2のEEPROMの回路構
成を図6に示す。図1と対応する部分には、図1と同じ
符号を付して詳細な説明は省く。この実施の形態では、
上述したブロック分けに従って、書き込み特性の異なる
ブロック毎に、異なる書き込み電圧を発生させるべく、
別々の駆動電源回路10a,10bが設けられている。
各電源回路10a,10bにはフューズ回路61a,6
1bが設けられている。このフューズ回路61a,61
bには、先の実施の形態と同様にウェハテストの結果に
基づいて、ブロック毎の最適書き込み電圧データが書き
込まれる。ステップアップ電圧によるベリファイ書き込
み方式の場合には、このフューズ回路61a,61bに
書き込まれるデータはスタート電圧である。
FIG. 6 shows a circuit configuration of the EEPROM according to the second embodiment. 1 are given the same reference numerals as in FIG. 1 and detailed description is omitted. In this embodiment,
According to the above-described block division, in order to generate different write voltages for each block having different write characteristics,
Separate drive power supply circuits 10a and 10b are provided.
Each power supply circuit 10a, 10b has a fuse circuit 61a, 6
1b is provided. The fuse circuits 61a, 61
In b, the optimum write voltage data for each block is written based on the result of the wafer test as in the previous embodiment. In the case of the verify write method using the step-up voltage, the data written in the fuse circuits 61a and 61b is a start voltage.

【0022】この実施の形態2によっても、メモリセル
の書き込み特性に応じて最適設定された書き込み電圧を
用いることにより、しきい値分布の狭い書き込み状態を
得ることが可能である。なおこの実施の形態2の書き込
み電圧記憶方式は、実施の形態1のように1ワード線の
範囲を1ブロックとする場合にも同様に適用できること
は勿論である。
According to the second embodiment, a write state with a narrow threshold distribution can be obtained by using a write voltage optimally set according to the write characteristics of the memory cell. Of course, the write voltage storage method of the second embodiment can be similarly applied to the case where the range of one word line is one block as in the first embodiment.

【0023】[実施の形態3]NAND型EEPROM
では、データ書き込みにおいて、書き込み禁止のNAN
Dユニットのチャネルをフローティングにして、非選択
メモリセルに高電界ががかからないようにする方式があ
る。例えば、図7に示すように、二つのメモリセルA,
Bに着目して書き込み動作を説明すると、次のようにな
る。メモリセルAには書き込み(データ“0”)を行
い、メモリセルBには書き込みを行わない(即ち、
“1”データ保持)ものとする。このとき、“0”デー
タ書き込みを行うビット線にはVss=0Vを与え、書
き込み禁止のビット線にはVccを与えて、これらを各
NANDセルユニットのチャネルに転送する。選択ゲー
ト線SGDはVccとする。これにより、メモリセルB
側のチャネルはVccより僅かに低い電位まで充電され
て選択ゲートによりビット線から切り離され、フローテ
ィングになる。
[Embodiment 3] NAND type EEPROM
Then, in data writing, NAN of write prohibition
There is a method in which the channel of the D unit is floated so that a high electric field is not applied to unselected memory cells. For example, as shown in FIG. 7, two memory cells A,
The write operation will be described focusing on B, as follows. Writing (data “0”) is performed on the memory cell A, and writing is not performed on the memory cell B (that is,
"1" data retention). At this time, Vss = 0 V is applied to the bit line for writing “0” data, and Vcc is applied to the write-inhibited bit line, and these are transferred to the channel of each NAND cell unit. The select gate line SGD is set at Vcc. Thereby, the memory cell B
The side channel is charged to a potential slightly lower than Vcc, disconnected from the bit line by the selection gate, and floats.

【0024】この状態で、選択ワード線WL0に書き込
み電圧Vpgmを与え、それ以外の非選択ワード線に
は、Vccより高く、書き込み電圧Vpgmより低い中
間電圧である書き込み禁止電圧Vpassを与える。こ
れにより、選択メモリセルAでは、浮遊ゲートとチャネ
ル間に大きな電界がかかってFNトンネル電流が流れて
浮遊ゲートに電子注入がなされる。これが“0”書き込
みである。メモリセルBではこのときフローティングの
チャネル領域は、制御ゲート−浮遊ゲート−チャネル間
の容量結合によりチャネル電位が上昇して、浮遊ゲート
に電子注入が生じない。
In this state, a write voltage Vpgm is applied to the selected word line WL0, and a write inhibit voltage Vpass, which is an intermediate voltage higher than Vcc and lower than the write voltage Vpgm, is applied to the other unselected word lines. As a result, in the selected memory cell A, a large electric field is applied between the floating gate and the channel, an FN tunnel current flows, and electrons are injected into the floating gate. This is “0” writing. In this case, in the memory cell B, in the floating channel region, the channel potential increases due to the capacitive coupling between the control gate, the floating gate, and the channel, and no electron injection occurs in the floating gate.

【0025】この実施の形態3においては、実施の形態
1,2のように書き込み特性に応じてブロック毎に書き
込み電圧Vpgmを設定すると同時に、非選択ワード線
に与える書き込み禁止電圧Vpassについても、その
電圧値をブロック毎に最適設定する。具体的に、書き込
み禁止とされるブロックのメモリセルが書き込み易い場
合には、書き込み禁止電圧Vpassを高く、書き込み
にくい場合には逆に低く設定すればよい。またこの最適
な書き込み禁止電圧は、実施の形態1,2での書き込み
電圧データの記憶法と同様の方法で記憶することができ
る。
In the third embodiment, the write voltage Vpgm is set for each block according to the write characteristics as in the first and second embodiments, and at the same time, the write inhibit voltage Vpass applied to the non-selected word lines is also changed. The voltage value is optimally set for each block. More specifically, the write inhibit voltage Vpass may be set high when the memory cells of the block for which write is inhibited are easy to write, and may be set low when the write is difficult. The optimum write inhibit voltage can be stored in the same manner as the write voltage data storage method in the first and second embodiments.

【0026】この実施の形態によると、書き込み時、書
き込み禁止のメモリセルのしきい値変動が抑制されるか
ら、書き込みメモリセルのしきい値分布の拡がりを更に
抑えることが可能になる。
According to this embodiment, at the time of writing, the threshold value fluctuation of the write-protected memory cell is suppressed, so that it is possible to further suppress the spread of the threshold value distribution of the write memory cell.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、E
EPROMの書き込み時に、メモリセルの書き込み特性
に応じてブロック毎に最適な書き込み電圧を用いること
により、書き込み後のメモリセルのしきい値電圧のばら
つきが効果的に抑えられ、誤書き込みを防止することが
可能になる。特にEEPROM構成上、パターンの規則
性が崩れて書き込み特性の差が生じる場合に、メモリセ
ルアレイの中を規則的パターンの領域と不規則パターン
の領域をブロック分けしてブロック毎に書き込み電圧を
最適設定することにより、しきい値電圧のばらつきが抑
えられる。更に、書き込み電圧だけでなく、非選択メモ
リセルに対する書き込み禁止電圧も各ブロック毎に最適
設定することにより、一層しきい値電圧の拡がりが抑制
される。
As described above, according to the present invention, E
By using the optimum write voltage for each block according to the write characteristics of the memory cell when writing in the EPROM, the variation in the threshold voltage of the memory cell after write is effectively suppressed, and the erroneous write is prevented. Becomes possible. In particular, when the regularity of the pattern is lost due to the EEPROM configuration and a difference in write characteristics occurs, the regular pattern region and the irregular pattern region are divided into blocks in the memory cell array, and the write voltage is optimally set for each block. By doing so, variations in the threshold voltage can be suppressed. Furthermore, by setting not only the write voltage but also the write inhibit voltage for the non-selected memory cells optimally for each block, the spread of the threshold voltage is further suppressed.

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

【図1】この発明の実施の形態1によるEEPROMの
回路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an EEPROM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態のメモリセルアレイの等価回路で
ある。
FIG. 2 is an equivalent circuit of the memory cell array of the embodiment.

【図3】同実施の形態のメモリセルアレイのレイアウト
である。
FIG. 3 is a layout of the memory cell array of the embodiment.

【図4】図3のA−A’断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.

【図5】図3のB−B’断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line B-B 'of FIG.

【図6】この発明の実施の形態2によるEEPROMの
回路構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of an EEPROM according to a second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の実施の形態3によるEEPROMを
説明するための回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an EEPROM according to a third embodiment of the present invention.

【図8】ベリファイ書き込み方式のEEPROMの書き
込み電圧波形を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a write voltage waveform of an EEPROM of a verify write system.

【図9】書き込みメモリセルのしきい値電圧分布を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a threshold voltage distribution of a write memory cell;

【図10】4値記憶のEEPROMのしきい値電圧分布
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a threshold voltage distribution of a four-valued EEPROM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…メモリセルアレイ、1a…書き込み電圧記憶領域、
2…カラムゲート、3…センスアンプ/ラッチ回路、4
…入出力バッファ、5…ロウアドレスバッファ、6…ロ
ウデコーダ、7…カラムアドレスバッファ、8…カラム
デコーダ、9…制御回路、10,10a,10b…駆動
電源回路、61a,61b…フューズ回路。
1 ... memory cell array, 1a ... write voltage storage area,
2 ... column gate, 3 ... sense amplifier / latch circuit, 4
... I / O buffer, 5 ... Row address buffer, 6 ... Row decoder, 7 ... Column address buffer, 8 ... Column decoder, 9 ... Control circuit, 10, 10a, 10b ... Drive power supply circuit, 61a, 61b ... Fuse circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/115 G11C 17/00 611E 27/10 481 622E 491 633D H01L 27/10 434 Fターム(参考) 2G032 AA08 AD01 AE14 AH04 5B003 AA05 AB06 AC07 AD03 AD05 AD09 AE04 5B025 AA03 AB01 AC01 AD02 AD03 AD04 AD06 AD08 AD09 AD16 AE08 AE09 5F083 EP02 EP23 EP33 EP34 EP76 GA15 LA03 LA04 LA05 LA06 LA10 ZA20 ZA21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/115 G11C 17/00 611E 27/10 481 622E 491 633D H01L 27/10 434 F Term (Reference) 2G032 AA08 AD01 AE14 AH04 5B003 AA05 AB06 AC07 AD03 AD05 AD09 AE04 5B025 AA03 AB01 AC01 AD02 AD03 AD04 AD06 AD08 AD09 AD16 AE08 AE09 5F083 EP02 EP23 EP33 EP34 EP76 GA15 LA03 LA04 LA05 LA06 LA10 ZA20 ZA21

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気的書き換え可能な不揮発性メモリセ
ルが配列されたメモリセルアレイと、 アドレスにより前記メモリセルアレイのメモリセルを選
択するデコード回路と、 前記メモリセルアレイの読み出しデータをセンスし、書
き込みデータをラッチするセンスアンプ/ラッチ回路
と、 前記メモリセルアレイの選択されたメモリセルの書き込
み及び消去の制御を行う制御回路と、 この制御回路により制御されて、書き込み時に前記メモ
リセルアレイのブロック毎の書き込み易さに応じて最適
設定された書き込み用電圧を発生する駆動電源回路と、
を有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array in which electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged; a decoding circuit for selecting a memory cell in the memory cell array by an address; sensing read data from the memory cell array; A sense amplifier / latch circuit for latching; a control circuit for controlling writing and erasing of a selected memory cell of the memory cell array; controlled by the control circuit to facilitate writing of each block of the memory cell array during writing A drive power supply circuit that generates a write voltage optimally set according to
A nonvolatile semiconductor memory device comprising:
【請求項2】 前記駆動電源回路は、前記メモリセルア
レイの1ワード線の範囲を1ブロックとして、各ブロッ
ク毎に最適の書き込み用電圧を発生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。
2. The non-volatile semiconductor device according to claim 1, wherein the drive power supply circuit generates an optimum write voltage for each block by setting a range of one word line of the memory cell array as one block. Storage device.
【請求項3】 前記駆動電源回路は、前記メモリセルア
レイの配列パターンの規則性が保たれた領域と規則性が
崩れた領域とを別のブロックとして、各ブロック毎に最
適の書き込み用電圧を発生することを特徴とする請求項
1記載の不揮発性半導体記憶装置。
3. The drive power supply circuit generates an optimum write voltage for each block, using a region where the regularity of the arrangement pattern of the memory cell array is maintained and a region where the regularity is broken as another block. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記メモリセルアレイの一部の領域が、
ウェハテストの結果に基づいて各ブロック毎の書き込み
用電圧を書き込んで記憶する書き込み用電圧記憶領域と
して用いられていることを特徴とする請求項1記載の不
揮発性半導体記憶装置。
4. A partial area of the memory cell array,
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is used as a write voltage storage area for writing and storing a write voltage for each block based on a result of a wafer test.
【請求項5】 ウェハテストの結果に基づいて各ブロッ
ク毎の書き込み用電圧を書き込んで記憶するフューズ回
路を有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。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a fuse circuit for writing and storing a write voltage for each block based on a result of the wafer test.
【請求項6】 前記駆動電源回路は、前記書き込み電圧
として前記制御回路により制御されて電圧値がステップ
的に上昇するパルス電圧を出力するものであり、そのス
タートパルス電圧がブロックに応じて異なる値に設定さ
れることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
の不揮発性半導体記憶装置。
6. The drive power supply circuit outputs a pulse voltage whose voltage value increases stepwise under the control of the control circuit as the write voltage, and the start pulse voltage has a different value depending on the block. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記駆動電源回路は、選択されたメモリ
セルに対する書き込み電圧と共に非選択メモリセルに与
える書き込み禁止電圧を発生するものであり、その書き
込み禁止電圧がブロックに応じて最適値に設定されるこ
とを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の不揮
発性半導体記憶装置。
7. The drive power supply circuit generates a write inhibit voltage applied to an unselected memory cell together with a write voltage to a selected memory cell, and the write inhibit voltage is set to an optimum value according to a block. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
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