JP2001093287A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory

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JP2001093287A
JP2001093287A JP27087399A JP27087399A JP2001093287A JP 2001093287 A JP2001093287 A JP 2001093287A JP 27087399 A JP27087399 A JP 27087399A JP 27087399 A JP27087399 A JP 27087399A JP 2001093287 A JP2001093287 A JP 2001093287A
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JP
Japan
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erasing
characteristic
memory cell
write
erase
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JP27087399A
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Japanese (ja)
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Masaru Miyashita
勝 宮下
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Sony Corp
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    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • G11C11/5628Programming or writing circuits; Data input circuits
    • G11C11/5635Erasing circuits

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a nonvolatile semiconductor memory in which threshold voltage after erasion can be controlled highly accurately by predicting an erasion characteristic based on a write-in characteristic, and performing memory erasion conforming to erasion conditions set in accordance with the above. SOLUTION: An erasion characteristic predicting means predicts an erasion characteristic in accordance with correlation between a write-in characteristic previously obtained and an erasion characteristic based on a write-in characteristic of a memory cell, and stores obtained erasion characteristic information in a storage means. At the time of erasion operation, erasion conditions, for example, the number of times of applying erasing pulse until reaching the prescribed threshold voltage is set by an erasion means in accordance with stored erasion characteristic information, as erasion operation is performed conforming the above, threshold voltage of a memory cell after erasion can be controlled to near the previously set erasion target value, threshold voltage of a memory cell after erasion can be controlled highly accurately without performing erasion verifying.

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】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置、特に電荷蓄積層であるフローティングゲートを
有するフローティングゲート型メモリセルを記憶素子に
備え、それぞれのメモリセルの書き込み特性に基づいて
推定した消去条件でメモリセルに対して消去を行う不揮
発性半導体記憶装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, in particular, a memory device having a floating gate type memory cell having a floating gate as a charge storage layer, which is estimated based on the write characteristics of each memory cell. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device for erasing a memory cell under an erasing condition.

【0002】[0002]

【従来の技術】書き込みデータをほぼ半永久的に保持で
きる不揮発性メモリとして、フローティングゲート型メ
モリセルを記憶素子とするNAND型不揮発性メモリが
ある。NAND型不揮発性メモリでは、複数のメモリセ
ルを直列接続してなるメモリストリングを基板上に多数
配置してメモリセルアレイを形成するため、高密度化、
大容量化に適しており、さらにそれぞれのメモリセルの
フローティングゲートに注入した電荷量を制御すること
によって、メモリセルのしきい値電圧を複数の異なるレ
ベルに設定できる、いわゆる多値メモリを実現できる。
このような多値メモリ装置において、一つのメモリセル
に複数ビットのデータを記憶でき、メモリセル数を増加
せずに大容量化を実現できる特徴が注目され、近年、N
AND型不揮発性メモリに関する研究が盛んに行われて
いる。
2. Description of the Related Art As a nonvolatile memory capable of holding write data almost semi-permanently, there is a NAND nonvolatile memory having a floating gate type memory cell as a storage element. In the NAND type nonvolatile memory, a large number of memory strings formed by connecting a plurality of memory cells in series are arranged on a substrate to form a memory cell array.
By controlling the amount of charge injected into the floating gate of each memory cell, it is possible to realize a so-called multi-level memory in which the threshold voltage of the memory cell can be set to a plurality of different levels, which is suitable for increasing the capacity. .
In such a multi-level memory device, a feature that a plurality of bits of data can be stored in one memory cell and a large capacity can be realized without increasing the number of memory cells has been attracting attention.
Research on AND-type non-volatile memories has been actively conducted.

【0003】フローティングゲート型の不揮発性メモリ
セルにおいて、消去時に制御ゲートを低い電圧、例え
ば、0Vに保持し、メモリストリングの両端に接続され
ているビット線及びソース線をともにフローティング状
態にし、そして基板に正の高電圧(以下、これを消去電
圧という)を印加することによって、それぞれのメモリ
セルにおいて、ゲート絶縁膜を隔ててフローティングゲ
ートからチャネル形成領域に向かって高電界が発生し、
フローティングゲートにある電荷(電子)がゲート絶縁
膜を通過してチャネル形成領域に放出するFNトンネリ
ング現象が発生するので、フローティングゲートの蓄積
電荷が基板側に引き抜かれ、メモリセルのしきい値電圧
が低いレベル、例えば、デプレッション型トランジスタ
のように負のレベルに保持される。書き込みによって、
書き込みデータに応じてそれぞれのメモリセルの制御ゲ
ートに接続されているワード線電圧が設定されるので、
書き込みデータに応じて各メモリセルのしきい値電圧が
制御される。このため、読み出しにおいて選択メモリセ
ルの制御ゲートに接続されているワード線の電圧を段階
的に変化させながら、選択メモリセルを流れる読み出し
電流を検出することで、そのしきい値電圧を判断できる
ので、選択メモリセルの記憶データを読み出すことがで
きる。
In a floating gate type non-volatile memory cell, a control gate is maintained at a low voltage, for example, 0 V during erasing, a bit line and a source line connected to both ends of a memory string are floated, and By applying a positive high voltage (hereinafter referred to as an erase voltage) to each of the memory cells, a high electric field is generated from the floating gate to the channel formation region across the gate insulating film,
Since the FN tunneling phenomenon occurs in which charges (electrons) in the floating gate pass through the gate insulating film and are discharged to the channel formation region, accumulated charges in the floating gate are drawn out to the substrate side, and the threshold voltage of the memory cell decreases. It is kept at a low level, for example, a negative level like a depletion type transistor. By writing
Since the word line voltage connected to the control gate of each memory cell is set according to the write data,
The threshold voltage of each memory cell is controlled according to the write data. Therefore, the threshold voltage can be determined by detecting the read current flowing through the selected memory cell while changing the voltage of the word line connected to the control gate of the selected memory cell step by step in reading. The data stored in the selected memory cell can be read.

【0004】NAND型不揮発性メモリの一つの特徴
は、複数メモリセルの一括消去である。即ち、消去動作
は、メモリセルアレイ単位、或いは複数のメモリセルを
含むメモリブロック単位で一括して行われる。このた
め、NAND型不揮発性メモリは通常NAND型フラッ
シュメモリ(Flash memory)と呼ばれている。
[0004] One feature of the NAND type nonvolatile memory is the simultaneous erasure of a plurality of memory cells. That is, the erasing operation is performed collectively for each memory cell array or for each memory block including a plurality of memory cells. For this reason, the NAND nonvolatile memory is usually called a NAND flash memory.

【0005】消去によってしきい値電圧を0V以下の負
レベルにし、それを例えばデータ“1”に対応させ、そ
して書き込みによってしきい値電圧を0V以上にし、そ
れをデータ“0”に対応させる従来の2値不揮発性メモ
リでは、データ“1”と“0”にそれぞれ対応するしき
い値電圧の分布の間に十分のマージンが取れ、かつ負型
のしきい値電圧分布は書き込みまたは読み出し動作に特
に影響を与えないので、消去動作時にしきい値電圧のベ
リファイ(Verify)を行わず、基板側に消去電圧の振幅
を持つパルス信号を十分に印加して消去を行う。
Conventionally, a threshold voltage is set to a negative level of 0 V or less by erasing, and it is made to correspond to, for example, data "1", and a threshold voltage is made to 0 V or more by writing to make it correspond to data "0". In the binary nonvolatile memory, a sufficient margin is provided between the threshold voltage distributions corresponding to the data "1" and "0", and the negative threshold voltage distribution is used for the write or read operation. Since there is no particular effect, the erase is performed by sufficiently applying a pulse signal having the amplitude of the erase voltage to the substrate side without verifying the threshold voltage during the erase operation.

【0006】多値メモリの場合、書き込みの高速化のた
め、ビット線に書き込みデータに応じた複数の電圧を印
加して、複数のメモリセルに対して同時に多値データの
書き込みを行う。また、多値メモリの場合、一つのメモ
リセルに記憶データに応じて複数のしきい値電圧分布を
設定するため、各しきい値電圧の分布範囲の間にのマー
ジンが2値メモリより狭くなり、書き込み時のディスタ
ーブによる誤動作を防止する対策が必要である。これを
実現する技術として、特開平8−279297号公報に
開示されたローカルセルフブーストがある。
In the case of a multi-level memory, a plurality of voltages corresponding to write data are applied to bit lines to write multi-level data simultaneously to a plurality of memory cells in order to speed up writing. Further, in the case of a multi-valued memory, a plurality of threshold voltage distributions are set in one memory cell in accordance with stored data, so that a margin between distribution ranges of each threshold voltage is smaller than that of a binary memory. In addition, it is necessary to take measures to prevent malfunction due to disturb at the time of writing. As a technique for realizing this, there is a local self-boost disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-279297.

【0007】ローカルセルフブースト方法を用いて書き
込みを行う場合、選択ワード線に高い書き込み電圧V
pgm を印加し、選択ワード線に隣接するワード線に第1
のパス電圧Vpass1 を印加し、選択ワード線とその隣接
するワード線以外の他のすべてのワード線に第2のパス
電圧Vpass2 を印加する。第1のパス電圧Vpass1 は、
第2のパス電圧Vpass2 より低く設定することによっ
て、選択ワード線に隣接するワード線に接続されている
メモリセルを非導通状態に保持されるので、選択メモリ
セルにおいて、そのソース、ドレイン及びチャネル形成
領域それぞれの電圧が容量結合によって局部的昇圧され
る。これによって、選択メモリセルの制御ゲートとチャ
ネル形成領域の電圧差がFNトンネリングが発生するの
に必要な電圧差以下に抑制されるので、しきい値電圧の
変動を効果的に防止できる。
When writing is performed using the local self-boost method, a high write voltage V is applied to the selected word line.
Apply pgm to the first word line adjacent to the selected word line.
Is applied, and the second pass voltage Vpass2 is applied to all the word lines other than the selected word line and its adjacent word line. The first pass voltage V pass1 is
By setting the voltage lower than the second pass voltage V pass2 , the memory cell connected to the word line adjacent to the selected word line is kept in a non-conductive state. The voltage of each forming region is locally boosted by capacitive coupling. As a result, the voltage difference between the control gate of the selected memory cell and the channel formation region is suppressed to a value equal to or less than the voltage difference required for the occurrence of FN tunneling, and the fluctuation of the threshold voltage can be effectively prevented.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、多値NAN
D型フラッシュメモリにおいて、ローカルセルフブース
トを用いて、並列書き込みを行う場合、その動作が以下
の制限を受ける。まず、消去セルのしきい値電圧の上限
を決める必要があり、そして、ディスターブ耐性向上の
ために、消去メモリセルのしきい値電圧の下限を決定す
る必要がある。即ち、消去メモリセルのしきい値電圧が
予め決められている電圧範囲内に分布するように制御す
る必要がある。
By the way, multi-valued NAN
When parallel writing is performed using local self-boost in a D-type flash memory, the operation is subject to the following restrictions. First, it is necessary to determine the upper limit of the threshold voltage of the erased cell, and it is necessary to determine the lower limit of the threshold voltage of the erased memory cell in order to improve the disturbance resistance. That is, it is necessary to control so that the threshold voltage of the erased memory cell is distributed within a predetermined voltage range.

【0009】これらを実現するために、消去時に消去パ
ルスを印加した後ベリファイを行い、メモリセルのしき
い値電圧が目標値に達しているか否かを判断する必要が
ある。ベリファイは、例えば、書き込みベリファイに使
用しているリファレンス電流発生回路を用いて行うが、
このリファレンス電流は、読み出しにおいて誤動作を引
き起こすAGLの影響をなくすために、通常、1μA以
下程度に設定している。しかし、並列書き込みを実現す
るために、必要な消去しきい値電圧を得るには、リファ
レンス電流を2.8μA程度に設定する必要がある。こ
のため、従来のNAND型フラッシュメモリでは、書き
込みベリファイと消去ベリファイの判定電流に大きな開
きがあり、消去ベリファイを正しく行うためには、消去
ベリファイを改善する必要がある。
In order to realize these, it is necessary to verify after applying an erase pulse at the time of erasing to determine whether the threshold voltage of the memory cell has reached a target value. Verification is performed using, for example, a reference current generation circuit used for write verification.
This reference current is usually set to about 1 μA or less in order to eliminate the influence of AGL which causes a malfunction in reading. However, the reference current needs to be set to about 2.8 μA in order to obtain a necessary erase threshold voltage in order to realize parallel writing. For this reason, in the conventional NAND flash memory, there is a large difference between the determination currents for the write verify and the erase verify, and it is necessary to improve the erase verify in order to correctly perform the erase verify.

【0010】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、メモリセルの消去特性を予測
し、それに応じて設定した消去条件により消去を行い、
消去時のメモリセルのしきい値電圧を高精度に制御でき
る不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to predict the erasing characteristics of a memory cell and perform erasing under erasing conditions set accordingly.
An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of controlling a threshold voltage of a memory cell at the time of erasing with high accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の不揮発性半導体記憶装置は、書き込み及び
消去により、電荷蓄積層であるフローティングゲートの
蓄積電荷量を制御し、しきい値電圧を少なくとも2つの
異なるレベルに設定し、当該しきい値電圧に応じた情報
を記憶するメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置
であって、上記メモリセルの書き込み特性に応じて、上
記メモリセルの消去特性を推定する消去特性推定手段
と、上記消去特性推定手段によって推定した消去特性情
報を記憶する特性記憶手段と、消去時に上記特性記憶手
段に記憶した上記消去特性情報に応じて、上記メモリセ
ルの消去条件を決定し、当該消去条件に従って上記メモ
リセルに対して消去動作を行う消去手段とを有する。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention controls the amount of charge stored in a floating gate as a charge storage layer by writing and erasing, Is set to at least two different levels, and has a memory cell for storing information according to the threshold voltage, wherein the erasing of the memory cell is performed in accordance with the write characteristics of the memory cell. Erasing characteristic estimating means for estimating the characteristic; characteristic storing means for storing the erasing characteristic information estimated by the erasing characteristic estimating means; and erasing characteristic information stored in the characteristic storing means at the time of erasing. Erasing means for determining an erasing condition and performing an erasing operation on the memory cell according to the erasing condition.

【0012】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置
は、例えば、NAND型不揮発性メモリであり、複数の
メモリセルを直列接続してなるメモリストリングが複数
配置され、各メモリストリングがそれぞれ選択トランジ
スタを介してビット線及びソース線に接続されたメモリ
セルアレイにおいて、各メモリセル行に配置されている
複数のメモリセルの制御ゲートがそれぞれ複数のワード
線に接続され、書き込み及び消去によって、各メモリセ
ルのフローティングゲートの蓄積電荷量を制御し、しき
い値電圧を少なくとも2つの異なるレベルに設定し、当
該しきい値電圧に応じた情報を各メモリセルに記憶する
不揮発性半導体記憶装置であって、上記メモリセルの書
き込み特性に応じて、上記メモリセルの消去特性を推定
する消去特性推定手段と、上記消去特性推定手段によっ
て推定した消去特性情報を記憶する特性記憶手段と、消
去時に上記特性記憶手段に記憶した上記消去特性情報に
応じて、上記メモリセルの消去条件を決定し、当該消去
条件に従って上記メモリセルに対して消去動作を行う消
去手段とを有する。
Further, the non-volatile semiconductor memory device of the present invention is, for example, a NAND type non-volatile memory, in which a plurality of memory strings formed by connecting a plurality of memory cells in series are arranged. In a memory cell array connected to a bit line and a source line via a memory cell, the control gates of a plurality of memory cells arranged in each memory cell row are connected to a plurality of word lines, respectively. A nonvolatile semiconductor memory device that controls the amount of charge stored in a floating gate, sets a threshold voltage to at least two different levels, and stores information according to the threshold voltage in each memory cell. An erase characteristic estimating method for estimating the erase characteristic of the memory cell according to the write characteristic of the memory cell. A characteristic storage unit for storing erasure characteristic information estimated by the erasure characteristic estimation unit; and an erasure condition for the memory cell determined according to the erasure characteristic information stored in the characteristic storage unit during erasure. Erasing means for performing an erasing operation on the memory cell according to a condition.

【0013】また、本発明では、好適には、上記複数の
ワード線から何れか一つを選択ワード線として選択し、
当該選択ワード線に書き込み電圧を振幅とする書き込み
パルスを印加し、上記選択ワード線に隣接するワード線
に基準電圧を印加し、上記選択ワード線及びそれに隣接
するワード線以外のすべてのワード線に上記書き込み電
圧と上記基準電圧の間に設定されているパス電圧を印加
するワード線駆動回路と、上記ビット線に書き込みデー
タに応じた電圧を印加するビット線駆動回路とを有す
る。
In the present invention, preferably, any one of the plurality of word lines is selected as a selected word line,
A write pulse having a write voltage as an amplitude is applied to the selected word line, a reference voltage is applied to a word line adjacent to the selected word line, and all the word lines except the selected word line and the adjacent word line are applied to the selected word line. A word line drive circuit for applying a pass voltage set between the write voltage and the reference voltage; and a bit line drive circuit for applying a voltage corresponding to write data to the bit line.

【0014】また、本発明では、好適には、上記消去特
性推定手段は、上記メモリセルのしきい値電圧を所定の
書き込み目標値に達するまで、上記メモリセルの制御ゲ
ートに印加される上記書き込みパルスの回数を、上記書
き込み特性として入力する。
In the present invention, preferably, the erasing characteristic estimating means is configured to apply the program voltage applied to the control gate of the memory cell until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined programming target value. The number of pulses is input as the write characteristic.

【0015】また、本発明では、好適には、上記消去手
段は、上記メモリセルの制御ゲートを基準電位に保持
し、上記メモリセルのチャネル形成領域に所定の振幅を
持つ消去パルスを印加し、上記フローティングゲートか
ら電荷を引き抜く。当該消去手段は、上記メモリセルの
しきい値電圧が所定の消去目標値に達するまで、上記メ
モリセルのチャネル形成領域に印加される上記消去パル
スの回数を、上記消去条件として決定する。
In the present invention, preferably, the erasing means holds the control gate of the memory cell at a reference potential, and applies an erasing pulse having a predetermined amplitude to a channel forming region of the memory cell. The charge is extracted from the floating gate. The erasing means determines the number of times of the erasing pulse applied to the channel forming region of the memory cell as the erasing condition until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined erasing target value.

【0016】また、本発明では、好適には、上記消去特
性推定手段は、上記メモリセルの書き込み特性と消去特
性との相関関係に基づき、上記メモリセルの消去特性を
推定する。
In the present invention, preferably, the erase characteristic estimating means estimates the erase characteristic of the memory cell based on a correlation between the write characteristic and the erase characteristic of the memory cell.

【0017】さらに、本発明では、好適には、上記消去
特性推定手段による消去特性の推定は、ワード線ごと
に、消去単位であるメモリブロックごとに、またはメモ
リチップごとに行われる。これに応じて、上記特性記憶
手段は、ワード線ごとに、メモリブロックごとに、また
はメモリチップごとに上記推定した消去特性情報を記憶
する。
Further, in the present invention, preferably, the erasing characteristic estimation by the erasing characteristic estimating means is performed for each word line, for each memory block as an erasing unit, or for each memory chip. In response, the characteristic storage means stores the estimated erasure characteristic information for each word line, for each memory block, or for each memory chip.

【0018】本発明によれば、不揮発性半導体記憶装置
において、消去特性推定手段によって、書き込み特性、
例えば、書き込み動作のときメモリセルのしきい値電圧
が所定の書き込み基準値に達するまで、選択ワード線に
印加する書き込みパルスの数に基づき、予め取得した書
き込み特性と消去特性との相関関係によって消去特性が
推定され、得られた消去特性情報が記憶手段に記憶され
る。消去動作のとき、消去手段によって、記憶手段に記
憶した消去特性情報に応じて消去条件、例えば、メモリ
セルに印加する消去パルスの回数が設定され、それに従
って消去動作が行われる。この結果、消去後のメモリセ
ルのしきい値電圧を予め設定した消去目標値の近傍に制
御することができる。即ち、本発明の不揮発性半導体記
憶装置において、消去動作のとき消去ベリファイの代わ
りに、書き込み特性から推定して消去特性に基づいて設
定した消去条件に従ってメモリ消去を行うことで、消去
後のメモリセルのしきい値電圧を高精度に制御できる。
According to the present invention, in the nonvolatile semiconductor memory device, the write characteristics,
For example, during a write operation, until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined write reference value, erasing is performed based on the number of write pulses applied to the selected word line, based on the correlation between the previously obtained write characteristics and erase characteristics. The characteristics are estimated, and the obtained erasure characteristic information is stored in the storage means. At the time of the erasing operation, the erasing means sets erasing conditions, for example, the number of erasing pulses applied to the memory cells, according to the erasing characteristic information stored in the storage means, and the erasing operation is performed in accordance therewith. As a result, it is possible to control the threshold voltage of the erased memory cell to be close to a preset erase target value. That is, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the memory cell is erased according to the erasing condition set based on the erasing characteristic estimated from the writing characteristic instead of the erase verify at the time of the erasing operation. Can be controlled with high precision.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る不揮発性半導
体記憶装置の一実施形態を示すブロック図である。図示
のように、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置はメモ
リセルアレイ10、カラムデコーダ&センスアンプ&デ
ータラッチ20、ロウデコーダ30、コントロール回路
40、昇圧回路50、消去特性推定回路60及び特性記
憶回路70によって構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. As shown, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment includes a memory cell array 10, a column decoder & sense amplifier & data latch 20, a row decoder 30, a control circuit 40, a booster circuit 50, an erase characteristic estimating circuit 60, and a characteristic storage circuit. 70.

【0020】メモリセルアレイ10は、行列状に配置さ
れている複数の不揮発性メモリセルによって構成されて
いる。ここで、各メモリセルは、例えば、電荷蓄積層と
するフローティングゲートを持つフローティングゲート
型メモリセルであり、同一行に配置されている各メモリ
セルの制御ゲートが同じワード線に接続され、ワード線
によって、メモリセルが行ごとに選択される。また、同
一列に配置されている各メモリセルは同じビット線によ
って書き込みデータが供給され、さらに同じビット線か
ら記憶データが読み出される。各ワード線がロウデコー
ダ30に接続され、各ビット線がカラムデコーダに接続
されている。
The memory cell array 10 is composed of a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix. Here, each memory cell is, for example, a floating gate type memory cell having a floating gate serving as a charge storage layer, and a control gate of each memory cell arranged in the same row is connected to the same word line, Selects the memory cells for each row. Write data is supplied to each memory cell arranged in the same column through the same bit line, and stored data is read from the same bit line. Each word line is connected to a row decoder 30, and each bit line is connected to a column decoder.

【0021】カラムデコーダは、入力されるカラムアド
レスに応じて、一本または複数本のビット線を選択す
る。読み出しのとき、選択ビット線をセンスアンプに接
続し、センスアンプによって、選択ビット線に接続され
ている選択メモリセルの記憶データを読み出し、書き込
みのとき、選択ビット線をデータラッチに接続し、デー
タラッチによってラッチされた書き込みデータに応じ
て、選択ビット線の電圧を設定し、選択メモリセルに書
き込みデータを格納する。
The column decoder selects one or a plurality of bit lines according to the input column address. At the time of reading, the selected bit line is connected to the sense amplifier, and the sense amplifier reads the stored data of the selected memory cell connected to the selected bit line.At the time of writing, the selected bit line is connected to the data latch, The voltage of the selected bit line is set according to the write data latched by the latch, and the write data is stored in the selected memory cell.

【0022】センスアンプは、読み出し及びベリファイ
のときに動作し、選択ビット線の電位を検出し、検出し
た電位に応じて選択メモリセルの記憶データを読み出
す。データラッチは、書き込みのとき動作し、書き込み
データを保持し、それに応じて選択ビット線を所定の電
位に設定する。
The sense amplifier operates at the time of reading and verifying, detects the potential of the selected bit line, and reads data stored in the selected memory cell according to the detected potential. The data latch operates at the time of writing, holds write data, and sets the selected bit line to a predetermined potential accordingly.

【0023】ロウデコーダ30は、入力されるロウアド
レスに応じて一本または複数本のワード線を選択する。
書き込み、読み出しまたは消去動作のとき選択ワード線
にそれぞれ所定の電圧を印加する。
The row decoder 30 selects one or a plurality of word lines according to an input row address.
At the time of write, read or erase operation, a predetermined voltage is applied to each selected word line.

【0024】コントロール回路40は、外部から入力さ
れる制御信号に応じて、メモリ装置の各部分回路の動作
を制御し、装置全体の書き込み、読み出し及び消去動作
を制御する。
The control circuit 40 controls the operation of each partial circuit of the memory device according to a control signal input from the outside, and controls the writing, reading and erasing operations of the entire device.

【0025】昇圧回路50は、制御回路40の制御に従
って電源電圧から必要な高電圧を発生し、ロウデコーダ
30または他の部分回路に供給する。書き込み、読み出
し及び消去動作のとき、昇圧回路50は、それぞれ異な
る電圧を発生し、選択ワード線または基板に供給する。
The booster circuit 50 generates a necessary high voltage from the power supply voltage under the control of the control circuit 40 and supplies the generated high voltage to the row decoder 30 or another partial circuit. During the write, read and erase operations, the booster circuit 50 generates different voltages and supplies them to the selected word line or substrate.

【0026】なお、上述した各構成部分は、従来の不揮
発性半導体記憶装置のそれぞれの部分回路とほぼ同じ構
成及び機能を有する。このため、本発明では、公知技術
によって構成できる部分回路については特に詳細な説明
を省略する。
The components described above have substantially the same configuration and function as the respective partial circuits of the conventional nonvolatile semiconductor memory device. Therefore, in the present invention, a detailed description of a partial circuit that can be configured by a known technique is omitted.

【0027】消去特性推定回路60と特性記憶回路70
は、本発明によって提案した構成部分である。以下、こ
れらについてそれぞれ説明する。消去特性推定回路60
は、コントロール回路40からメモリセルの書き込み時
の特性データを入力し、それに応じてメモリセルの消去
特性を推定する。ここで、書き込み特性データは、例え
ば、書き込み動作においてメモリセルのしきい値電圧が
所定の目標値に達するまでの書き込みパルスの印加する
回数Nなどをいう。不揮発性メモリ、特性NAND型の
フラッシュメモリにおいて、書き込み及び消去は、とも
にFNトンネリング電流によってメモリセルのフローテ
ィングゲートに対して電荷の注入若しくは電荷の引き抜
きによって行われる。即ち、書き込み及び消去は、同じ
ゲート絶縁膜に対して高電圧を印加することによって当
該ゲート酸化膜を通過するFNトンネリング電流を発生
させることによって実現できる。このため、書き込み特
性と消去特性には一定の関連性が存在する。本発明は、
この書き込みと消去特性の関連性に注目して、書き込み
特性に応じて消去特性を推定し、それに基づき消去時印
加する消去パルスの電圧振幅、消去パルスの印加回数な
どの消去条件などを推定し、当該推定条件従って消去動
作を行うので、消去後のベリファイ動作の代わりに、消
去後のメモリセルのしきい値電圧を保証する。
Erasure characteristic estimation circuit 60 and characteristic storage circuit 70
Are components proposed by the present invention. Hereinafter, each of these will be described. Erasing characteristic estimation circuit 60
Inputs the characteristic data at the time of writing to the memory cell from the control circuit 40, and estimates the erasing characteristic of the memory cell accordingly. Here, the write characteristic data refers to, for example, the number N of application of a write pulse until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined target value in a write operation. In the nonvolatile memory and the NAND flash memory with characteristics, writing and erasing are both performed by injecting charges into or extracting charges from the floating gate of the memory cell by the FN tunneling current. That is, writing and erasing can be realized by generating a FN tunneling current passing through the gate oxide film by applying a high voltage to the same gate insulating film. Therefore, there is a certain relationship between the writing characteristics and the erasing characteristics. The present invention
Paying attention to the relationship between the writing and the erasing characteristics, the erasing characteristics are estimated in accordance with the writing characteristics, and the erasing conditions such as the voltage amplitude of the erasing pulse applied at the time of erasing and the number of times the erasing pulse is applied are estimated based on the erasing characteristics. Since the erasing operation is performed according to the estimation condition, the threshold voltage of the memory cell after erasing is guaranteed instead of the verifying operation after erasing.

【0028】具体的に、消去特性推定回路60は、コン
トロール回路40から入力された書き込み特性データに
応じて、消去特性を推定する。なお、書き込み特性デー
タは、例えば、製品検査時に行われる書き込みにおい
て、コントロール回路40によって取得される。そし
て、推定した消去特性に応じて、消去条件を設定し、コ
ントロール回路40に当該消去条件を提供するので、コ
ントロール回路40は、消去条件に従って、消去動作に
かかわるそれぞれの部分回路に動作指示を出力し、それ
に従ってそれぞれの部分回路が動作し、消去動作が実行
される。
Specifically, the erase characteristic estimating circuit 60 estimates the erase characteristic according to the write characteristic data input from the control circuit 40. Note that the write characteristic data is acquired by the control circuit 40 in, for example, writing performed during product inspection. Then, the erasing condition is set according to the estimated erasing characteristic, and the erasing condition is provided to the control circuit 40. Therefore, the control circuit 40 outputs an operation instruction to each of the partial circuits involved in the erasing operation according to the erasing condition. Then, the respective partial circuits operate accordingly, and the erasing operation is performed.

【0029】特性記憶回路70は、メモリセルの書き込
み特性または消去特性を示す特性データを記憶する。例
えば、書き込み動作においてコントロール回路40から
書き込み特性データが入力されると、特性記憶回路70
は、当該特性データを記憶し、必要なとき消去特性推定
回路60に提供する。なお、書き込み特性データの代わ
りに、例えば、消去特性推定回路60によって推定した
消去特性を示す消去データを記憶することもできる。こ
の場合、例えば、書き込み動作時に消去特性推定回路6
0から推定結果に応じて消去特性データが出力され、特
性記憶回路70によって記憶される。そして、消去動作
を行うとき、コントロール回路40によって消去特性デ
ータが読み出され、それに応じて消去条件が設定され
る。
The characteristic storage circuit 70 stores characteristic data indicating a write characteristic or an erase characteristic of a memory cell. For example, when write characteristic data is input from the control circuit 40 in a write operation, the characteristic storage circuit 70
Stores the characteristic data and provides the characteristic data to the erasure characteristic estimation circuit 60 when necessary. Instead of the write characteristic data, for example, erase data indicating the erase characteristic estimated by the erase characteristic estimating circuit 60 can be stored. In this case, for example, the erase characteristic estimating circuit 6 during the write operation
From 0, the erasure characteristic data is output according to the estimation result, and stored by the characteristic storage circuit 70. Then, when performing the erasing operation, the erasing characteristic data is read by the control circuit 40, and the erasing condition is set accordingly.

【0030】上述したように、本実施形態の不揮発性半
導体記憶装置において、従来の構成に消去特性推定回路
60及び特性記憶回路70を設けて、消去特性推定回路
60によって、メモリセルの書き込み特性から消去特性
が推定される。消去動作のとき、推定された消去特性に
基づき、消去条件が設定され、それに従って消去動作が
行われるので、従来の不揮発性メモリにおける消去ベリ
ファイの代わりに、消去後のメモリセルのしきい値電圧
が保証される。
As described above, in the nonvolatile semiconductor memory device of the present embodiment, the erasing characteristic estimating circuit 60 and the characteristic storing circuit 70 are provided in the conventional configuration, and the erasing characteristic estimating circuit 60 reduces the write characteristic of the memory cell. Erasing characteristics are estimated. At the time of erasing operation, erasing conditions are set based on the estimated erasing characteristics, and the erasing operation is performed in accordance therewith. Therefore, instead of erasing verify in a conventional nonvolatile memory, the threshold voltage of a memory cell after erasing is changed. Is guaranteed.

【0031】図2は、メモリセルアレイ10の一構成例
を示す回路図である。ここで、例えば、NAND型フラ
ッシュメモリを例として、メモリセルアレイの構成を示
す。図示のように、メモリセルアレイ10は、行列状に
配置されている16行×4列のメモリセルMC11,MC
12,MC13,MC14,MC21,MC22,MC23,M
24,…,MC151 ,MC152 ,MC153 ,MC154
MC161 ,MC162 ,MC163 ,MC164 によって構成
されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one configuration example of the memory cell array 10. As shown in FIG. Here, for example, the configuration of a memory cell array will be described using a NAND flash memory as an example. As shown, the memory cell array 10 includes 16 rows × 4 columns of memory cells MC 11 and MC arranged in a matrix.
12, MC 13, MC 14, MC 21, MC 22, MC 23, M
C 24 , ..., MC 151 , MC 152 , MC 153 , MC 154 ,
MC 161 , MC 162 , MC 163 , MC 164 .

【0032】メモリセルアレイ10において、各列に1
6個のメモリセルが直列接続されて、メモリストリング
が構成されている。それぞれのメモリストリングの一端
がビット線側選択トランジスタST11,ST12,S
13,ST14を介して、ビット線BL1,BL2,BL
3,BL4に接続され、他端がソース選択側選択トラン
ジスタGT11,GT12,GT13,GT14を介して共通の
ソース線CSLに接続されている。ビット線側選択トラ
ンジスタST11〜ST14のゲートが選択信号線DSGに
接続され、ソース線側選択トランジスタGT11〜GT14
のゲートが選択信号線SSGに接続されている。各行に
配置されているメモリセルの制御ゲートがそれぞれワー
ド線WL1,WL2,…,WL15,WL16に接続さ
れている。ここで、共通のソース線CSLは、例えば、
基板上に形成されているpウェル領域に形成され、ワー
ド線WL1〜WL16は、それぞれ金属配線層に形成さ
れている。
In the memory cell array 10, each column has one
Six memory cells are connected in series to form a memory string. One end of each memory string is connected to the bit line side select transistor ST 11 , ST 12 , S
Through T 13, ST 14, the bit lines BL1, BL2, BL
3, is connected to BL4, the other end is connected to a common source line CSL via the source selection side selection transistors GT 11, GT 12, GT 13 , GT 14. The gates of the bit line side select transistors ST 11 to ST 14 are connected to the select signal line DSG, and the source line side select transistors GT 11 to GT 14
Are connected to the selection signal line SSG. The control gates of the memory cells arranged in each row are connected to word lines WL1, WL2,..., WL15, WL16, respectively. Here, the common source line CSL is, for example,
The word lines WL1 to WL16 are formed in a metal wiring layer, and are formed in a p-well region formed on the substrate.

【0033】ワード線WL1〜WL16及び選択信号線
DSG,SSGは、それぞれロウデコーダ30に接続さ
れ、書き込み、読み出しまたは消去時に、ロウデコーダ
30によって、これらのワード線及び信号線にそれぞれ
所定の電圧信号が印加される。ビット線BL1〜BL4
は、選択ゲートを介してセンスアンプまたはデータラッ
チ回路に接続される。選択ゲートは、カラムデコーダに
よってオン/オフが制御される。
The word lines WL1 to WL16 and the selection signal lines DSG and SSG are respectively connected to a row decoder 30. When writing, reading or erasing, the row decoder 30 applies predetermined voltage signals to these word lines and signal lines. Is applied. Bit lines BL1 to BL4
Are connected to a sense amplifier or a data latch circuit via a selection gate. ON / OFF of the select gate is controlled by a column decoder.

【0034】図3は、本実施形態のメモリセルのしきい
値電圧の分布例を示している。図示のように、メモリセ
ルのしきい値電圧は記憶データData0〜Data7
に対応して、それぞれ8つの異なる領域に分布するよう
に制御される。ここで、例えば、消去動作によってメモ
リセルのしきい値電圧Vthが0V以下の負の領域に分布
するように制御される。しきい値電圧Vthがこの領域に
分布する場合、メモリセルの記憶データを“Data
7”とする。
FIG. 3 shows an example of the distribution of the threshold voltage of the memory cell of this embodiment. As shown in the figure, the threshold voltages of the memory cells correspond to the storage data Data0 to Data7.
Are controlled so as to be distributed in eight different regions, respectively. Here, for example, the erase operation is controlled so that the threshold voltage Vth of the memory cell is distributed in a negative region of 0 V or less. When the threshold voltage V th is distributed in this region, the data stored in the memory cell is referred to as “Data
7 ".

【0035】書き込み動作によって、書き込みデータに
応じて、メモリセルのしきい値電圧Vthがそれぞれ異な
る分布領域に設定される。例えば、書き込みデータが
“Data0”の場合、図3に示すように、メモリセル
のしきい値電圧Vthが電圧Vg0以上の分布領域に設定さ
れる。
By the write operation, the threshold voltage Vth of the memory cell is set to a different distribution region according to the write data. For example, when the write data is “Data0”, as shown in FIG. 3, the threshold voltage Vth of the memory cell is set to a distribution region equal to or higher than the voltage Vg0 .

【0036】読み出しのとき、それぞれのメモリセルの
しきい値電圧Vthに応じて、それに記憶されているデー
タが読み出される。読み出し動作において、例えば、選
択ワード線に印加される読み出し電圧をスキャンして、
それぞれの読み出し電圧が印加したとき、センスアンプ
によって選択メモリセルを流れる読み出し電流を検出
し、それに応じて選択メモリセルの記憶データを判断す
る。例えば、選択ワード線に電圧Vg2を印加したとき、
センスアンプによって読み出し電流が検出されず、電圧
g3を印加したとき、センスアンプによって読み出し電
流が検出された場合、選択メモリセルのしきい値電圧V
thは、電圧Vg3と電圧Vg2との間に分布していることが
わかり、その記憶データは、Data3と判断できる。
At the time of reading, data stored therein is read according to the threshold voltage Vth of each memory cell. In a read operation, for example, a read voltage applied to a selected word line is scanned,
When each read voltage is applied, the read current flowing through the selected memory cell is detected by the sense amplifier, and the data stored in the selected memory cell is determined accordingly. For example, when a voltage V g2 is applied to the selected word line,
When the read current is not detected by the sense amplifier and the voltage V g3 is applied, and when the read current is detected by the sense amplifier, the threshold voltage V
It can be seen that th is distributed between the voltage V g3 and the voltage V g2, and the stored data can be determined to be Data3.

【0037】以下、図4を参照しつつ、本実施形態の不
揮発性半導体記憶装置におけるデータの読み出し、消去
及び書き込み動作についてさらに詳細に説明する。図4
において、例えば、ワード線WL6を選択ワード線とし
て、それに接続されている選択メモリセルに対して、読
み出し、消去及び書き込み動作時それぞれの動作条件を
示している。
Hereinafter, data read, erase, and write operations in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. FIG.
In the figure, for example, the operating conditions at the time of reading, erasing, and writing operations for a selected memory cell connected to the word line WL6 as a selected word line are shown.

【0038】まず、読み出しのとき、例えば、プリチャ
ージ回路(図示せず)によって、ビット線BL1〜BL
4が1.5V程度のプリチャージ電圧に設定される。ロ
ウデコーダ30によって、選択信号線DSG,SSGに
それぞれ6Vの電圧が印加されるので、ビット線側選択
トランジスタST11〜ST14及びソース線側選択トラン
ジスタGT11〜GT14がすべてオンする。さらに、選択
ワード線WL6を除く他のワード線には、6Vの電圧が
印加される。ここで、メモリセルのしきい値電圧Vth
もっとも高い場合、例えば、図3に示すデータ“Dat
a0”に対応するしきい値電圧Vthが5Vとすると、ワ
ード線に6Vの電圧が印加されると、それに接続されて
いるすべてのメモリセルがオンする。読み出しのとき、
共通ソース線CSLが0Vに保持され、pウェル(Pw
ell)も0Vに保持される。
First, at the time of reading, for example, the bit lines BL1 to BL1 are supplied by a precharge circuit (not shown).
4 is set to a precharge voltage of about 1.5V. By the row decoder 30, the select signal line DSG, the voltage of each SSG 6V is applied, the bit line side select transistors ST 11 ~ST 14 and source line-side selection transistors GT 11 ~GT 14 are all turned on. Further, a voltage of 6 V is applied to other word lines except the selected word line WL6. Here, when the threshold voltage V th of the memory cell is the highest, for example, the data “Dat” shown in FIG.
Assuming that the threshold voltage Vth corresponding to a0 "is 5 V, when a voltage of 6 V is applied to the word line, all the memory cells connected thereto are turned on.
The common source line CSL is held at 0 V, and the p-well (Pw
ell) is also maintained at 0V.

【0039】選択ワード線WL6には、0Vから6Vま
で複数段階に分けられた読み出し電圧が順次印加され
る。例えば、図3に示すように、選択ワード線WL6に
0Vの電圧から、Vg5,Vg4,…,Vg0の順にそれぞれ
印加される。選択ワード線WL6に印加される読み出し
電圧が選択メモリセルのしきい値電圧Vthより低い場
合、選択メモリセルがオフし、読み出し電流が流れない
ので、ビット線電圧はほぼプリチャージ電圧のままにな
る。一方、読み出し電圧が選択メモリセルのしきい値電
圧Vthより高い場合、選択メモリセルがオンし、ビット
線から共通のソース線CSLに電流の経路が形成される
ので、読み出し電流が流れ、ビット線電位は低下し、プ
リチャージ電圧より低くなる。このため、読み出しのと
き、ビット線に接続されているセンスアンプによって、
ビット線電位を検出することにより選択メモリセルの記
憶データを読み出すことができる。
A read voltage divided into a plurality of stages from 0 V to 6 V is sequentially applied to the selected word line WL6. For example, as shown in FIG. 3, a voltage of 0 V is applied to the selected word line WL6 in the order of V g5 , V g4 ,..., V g0 . When the read voltage applied to the selected word line WL6 is lower than the threshold voltage Vth of the selected memory cell, the selected memory cell is turned off and the read current does not flow, so that the bit line voltage remains almost at the precharge voltage. Become. On the other hand, when the read voltage is higher than the threshold voltage Vth of the selected memory cell, the selected memory cell is turned on and a current path is formed from the bit line to the common source line CSL. The line potential drops and falls below the precharge voltage. Therefore, at the time of reading, the sense amplifier connected to the bit line
By detecting the bit line potential, data stored in the selected memory cell can be read.

【0040】次に、消去動作について説明する。図3に
示すように、消去動作時に、ビット線BL1〜BL4が
フローティング状態に保持され、さらに選択信号DS
G,SSG及び共通のソース線CSLもフローティング
状態に保持される。すべてのワード線WL1〜WL16
が0Vに保持され、pウェルに、例えば、20V程度の
消去電圧が印加される。
Next, the erasing operation will be described. As shown in FIG. 3, during the erasing operation, the bit lines BL1 to BL4 are held in a floating state, and the selection signal DS
G, SSG and the common source line CSL are also held in a floating state. All word lines WL1 to WL16
Is maintained at 0 V, and an erase voltage of, for example, about 20 V is applied to the p-well.

【0041】このようなバイアス条件において、各メモ
リセルにおいて、制御ゲートが0Vに保持され、ソー
ス、ドレインがフローティング状態にあり、チャネル形
成領域が高い消去電圧でバイアスされるので、FNトン
ネリング電流によって、フローティングゲートからチャ
ネル形成領域に向かって電子が流れ、メモリセルのしき
い値電圧Vthが低下し、例えば、図3に示すように“D
ata7”に対応する分布領域に設定される。
Under such a bias condition, in each memory cell, the control gate is maintained at 0 V, the source and the drain are in a floating state, and the channel forming region is biased at a high erase voltage. Electrons flow from the floating gate toward the channel formation region, and the threshold voltage V th of the memory cell decreases. For example, as shown in FIG.
The distribution area is set to a distribution area corresponding to “ata7 ″.

【0042】なお、本実施形態において、消去特性推定
回路60によって推定された消去特性に応じて消去時の
動作条件が制御される。例えば、ここで、消去動作時に
pウェルにパルス状の消去電圧が印加されるとする。推
定された消去特性に応じて、パルス信号の振幅、パルス
幅及びパルスの印加回数などがそれぞれ設定されるの
で、消去動作後、メモリセルのしきい値電圧Vthがある
一定の分布範囲内に収束する。即ち、本実施形態におい
て、消去後のベリファイが行われず、その代わりに消去
動作の条件がすべて推定された消去特性に基づいて正確
に制御されるので、消去後のメモリセルのしきい値電圧
thがある一定の分布範囲内に制御することができる。
In this embodiment, the operating condition at the time of erasing is controlled according to the erasing characteristic estimated by the erasing characteristic estimating circuit 60. For example, it is assumed here that a pulse-like erase voltage is applied to the p-well during the erase operation. According to the estimated erase characteristics, the amplitude of the pulse signal, the pulse width, the number of times of application of the pulse, and the like are respectively set, so that after the erase operation, the threshold voltage Vth of the memory cell falls within a certain distribution range. Converge. That is, in the present embodiment, verification after erasing is not performed, and instead, all the conditions of the erasing operation are accurately controlled based on the estimated erasing characteristics. th can be controlled within a certain distribution range.

【0043】次に、書き込み動作について説明する。本
実施形態において、ローカルセルフブースト方式に基づ
き、選択メモリセルに対して書き込みが行われる。図4
に示すように、書き込みのとき、ビット線BL1〜BL
4に書き込みデータに応じた電圧が印加される。例え
ば、書き込みデータが消去後のしきい値電圧に対応する
データ(図3では、“Data7”である)と同じ場
合、メモリセルのしきい値電圧を変化させる必要がな
く、かつ書き込みディスターブによるしきい値電圧の変
化を防止することが要求される。この場合、当該メモリ
セルに接続されているビット線を非選択ビット線とし
て、それに電源電圧VCCに相当する電圧が印加される。
一方、非選択ビット線以外のビット線にそれぞれの書き
込みデータに応じて0〜1.4Vの電圧が印加される。
Next, the write operation will be described. In the present embodiment, writing is performed on the selected memory cell based on the local self-boost method. FIG.
As shown in FIG.
4 is applied with a voltage corresponding to the write data. For example, if the write data is the same as the data corresponding to the threshold voltage after erasing ("Data7" in FIG. 3), it is not necessary to change the threshold voltage of the memory cell, and the write disturb is not required. It is required to prevent a change in the threshold voltage. In this case, a bit line connected to the memory cell is set as a non-selected bit line, and a voltage corresponding to the power supply voltage V CC is applied to the bit line.
On the other hand, a voltage of 0 to 1.4 V is applied to bit lines other than the non-selected bit lines according to the respective write data.

【0044】ロウデコーダ30によって、選択信号線D
SGに電源電圧VCCが印加され、選択信号線SSGに0
Vの電圧が印加されるので、ビット線側選択トランジス
タST11〜ST14がオンし、ソース線側選択トランジス
タGT11〜GT14がオフする。さらに、選択ワード線W
L6に、例えば18V程度の高電圧(以下プログラム電
圧Vpgm という)が印加され、選択ワード線に隣接する
ワード線、この場合、ワード線WL6の両側のワード線
WL5,WL7に0Vの電圧が印加され、それ以外のワ
ード線WL1〜WL4、WL8〜WL16にプログラム
電圧Vpgm の半分程度のパス電圧Vpass、例えば、10
V前後の電圧が印加される。なお、書き込み時に共通の
ソース線CSL及びpウェルがともに0Vに保持されて
いる。
The row decoder 30 causes the selection signal line D
The power supply voltage V CC is applied to SG, and 0 is applied to the selection signal line SSG.
Since the voltage of V is applied, the bit line side select transistors ST 11 ~ST 14 is turned on, the source line side select transistors GT 11 ~GT 14 is turned off. Further, the selected word line W
A high voltage of, for example, about 18 V (hereinafter, referred to as a program voltage V pgm ) is applied to L6, and a voltage of 0 V is applied to a word line adjacent to the selected word line, in this case, word lines WL5 and WL7 on both sides of word line WL6. is, other word lines WL1 to WL4, about half of the pass voltage V pass of the program voltage V pgm to WL8~WL16, for example, 10
A voltage of around V is applied. At the time of writing, both the common source line CSL and the p-well are kept at 0V.

【0045】以下、図4及び図5を参照しながら、ロー
カルセルフブースト方式における書き込み動作について
さらに詳細に説明する。図5、一列のメモリセルを示し
ている。以下、説明の便宜上当該メモリセル列に接続さ
れているビット線をBLiとし(iは自然数)、ビット
線側選択トランジスタをSTi、ソース線側選択トラン
ジスタをGTi、メモリセルをMC1i,MC2i,…,M
6i,…,MC15i ,MC16i とする。ここで、メモリ
セルMC6iが選択メモリセルである。
Hereinafter, the write operation in the local self-boost method will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 5 shows one row of memory cells. Hereinafter, for convenience of explanation, the bit line connected to the memory cell column is BLi (i is a natural number), the bit line side selection transistor is STi, the source line side selection transistor is GTi, and the memory cells are MC 1i , MC 2i,. …, M
C 6i ,..., MC 15i and MC 16i . Here, the memory cell MC6i is a selected memory cell.

【0046】図5に示すように、選択ワード線WL6に
プログラム電圧Vpgm が印加され、それに隣接するワー
ド線WL5,WL7に0Vの電圧が印加され、それ以外
のワード線にパス電圧Vpassが印加される。さらに、選
択信号線DSGに電源電圧VCCが印加されるので、ビッ
ト線側選択トランジスタSTiがオンする。選択信号線
SSGに0Vの電圧が印加されるので、ソース線側選択
トランジスタGTiがオフする。
As shown in FIG. 5, a program voltage V pgm is applied to a selected word line WL6, a voltage of 0 V is applied to word lines WL5 and WL7 adjacent thereto, and a pass voltage V pass is applied to other word lines. Applied. Further, since the power supply voltage V CC is applied to the selection signal line DSG, the bit line side selection transistor STi is turned on. Since a voltage of 0 V is applied to the selection signal line SSG, the source line side selection transistor GTi is turned off.

【0047】また、図4によると、選択ワード線WL6
に印加されるプログラムVpgm は、例えば、18V程度
であり、選択ワード線及びそれの隣接ワード線以外のワ
ード線に印加されるパス電圧Vpassは、例えば、10V
程度である。選択メモリセルMC6iに消去状態のしきい
値電圧分布に対応するデータ、例えば、図3に示すデー
タ“Data7”を保持させる場合、ビット線BLiに
電源電圧VCCが印加され、一方、選択メモリセルMC6i
にデータ“Data7”を書き込み場合に、ビット線B
Liに、書き込みデータに応じて、例えば、0〜1.4
Vの間に設定された書き込み電圧VBLが印加される。
According to FIG. 4, the selected word line WL6
Program V pgm applied to, for example, is about 18V, the pass voltage V pass is applied to the selected word line and the word lines other than the neighboring word line of it, for example, 10V
It is about. When the selected memory cell MC 6i holds data corresponding to the threshold voltage distribution in the erased state, for example, data “Data7” shown in FIG. 3, the power supply voltage V CC is applied to the bit line BLi. Cell MC 6i
When data “Data7” is written to bit line B
For example, 0 to 1.4 according to the write data.
A write voltage V BL set between V is applied.

【0048】書き込みは、選択ワード線WL6に隣接す
るワード線WL5,WL7に0Vの電圧を印加し、他の
ワード線WL1〜WL4,WL8〜WL16にパス電圧
passを印加したあと、選択ワード線WL6にプログラ
ム電圧Vpgm を印加する手順で行われる。書き込みの間
に、ビット線BLiには、書き込みデータに応じた書き
込み電圧VBLが印加される。
For writing, a voltage of 0 V is applied to the word lines WL5 and WL7 adjacent to the selected word line WL6, and a pass voltage V pass is applied to the other word lines WL1 to WL4 and WL8 to WL16. This is performed in the procedure of applying the program voltage V pgm to WL6. During a write, the bit line BLi, the write voltage V BL corresponding to the write data is applied.

【0049】上述したように、選択メモリセルMC6i
しきい値電圧を消去状態のままに保持する場合、ビット
線BLiに書き込み電圧VBLとして、電源電圧VCCが印
加される。このため、選択トランジスタSTiのソース
が(VCC−Vth1 )に保持される。ここで、Vth1 は選
択トランジスタSTiのしきい値電圧である。制御ゲー
トにパス電圧Vpassが印加されるメモリセルMC1i〜M
4iがオンする。このため、パス電圧Vpassがワード線
WL1〜WL4に印加されたとき、メモリセルMC5i
ドレインが少なくとも(VCC−Vth1 )に保持される。
そして、選択ワード線WL6にプログラム電圧Vpgm
印加されたとき、選択メモリセルMC6iにおける容量結
合(カップリング)によって、当該選択メモリセルMC
6iのドレイン、ソース及びチャネル形成領域が高い電圧
に昇圧されるので、選択メモリセルMC6iの両側に接続
されている隣接メモリセルMC5i,MC7iがすべてオフ
する。
As described above, when the threshold voltage of the selected memory cell MC 6i is kept in the erased state, the power supply voltage V CC is applied to the bit line BLi as the write voltage V BL . Therefore, the source of the selection transistor STi is held in (V CC -V th1). Here, V th1 is the threshold voltage of the selection transistor STi. Memory cells MC 1i to M 1 to which a pass voltage V pass is applied to the control gate
C 4i turns on. Therefore, the pass voltage V pass is when applied to the word line WL1 to WL4, the drain of the memory cell MC 5i is held in at least (V CC -V th1).
Then, when the program voltage V pgm is applied to the selected word line WL6, the selected memory cell MC 6i is capacitively coupled to the selected memory cell MC 6i .
Since the drain, source and channel formation regions of 6i are boosted to a high voltage, the adjacent memory cells MC 5i and MC 7i connected to both sides of the selected memory cell MC 6i are all turned off.

【0050】選択メモリセルMC6iの両側のメモリセル
MC5i,MC7iがオフしたとき、容量カップリングによ
る昇圧(セルフブースト)が選択メモリセルMC6iのみ
において行われる、いわゆるローカルセルフブーストが
起きる。このため、選択メモリセルMC6iのドレイン、
ソース及びチャネル形成領域が通常の容量カップリング
より高い電圧に昇圧され、制御ゲートとチャネル形成領
域間の電圧差がFNトンネリングが発生しにくい低いレ
ベルに保持されるので、当該選択メモリセルMC6iのし
きい値電圧の変動を防止できる。
When the memory cells MC 5i and MC 7i on both sides of the selected memory cell MC 6i are turned off, boosting (self-boost) by capacitive coupling is performed only in the selected memory cell MC 6i , so-called local self-boost occurs. Therefore, the drain of the selected memory cell MC 6i ,
Since the source and the channel formation region are boosted to a voltage higher than the normal capacitance coupling, and the voltage difference between the control gate and the channel formation region is kept at a low level at which FN tunneling does not easily occur, the selected memory cell MC 6i A change in threshold voltage can be prevented.

【0051】次に、選択メモリセルMC6iのしきい値電
圧を書き込みデータに応じて、消去後のしきい値電圧と
異なるレベルに設定する場合、上述したように、ビット
線BLiには、書き込みデータに応じて0〜1.4Vの
間に設定された書き込み電圧VBLが印加される。この場
合、選択トランジスタSTi及びメモリセルMC1i〜M
4iがオンし、さらに、選択メモリセルMC6iに隣接す
るメモリセルMC5iのしきい値電圧が消去状態のしきい
値電圧、即ち、0V以下とすると、ワード線WL5に0
Vの電圧が印加されたときでも当該メモリセルMC5i
オンする。このため、ビット線BLiに印加される書き
込み電圧VBLが選択トランジスタSTi及びメモリセル
MC1i〜MC5iを介して、選択メモリセルMC6iのチャ
ネル形成領域に伝達される。これによって、選択メモリ
セルMC6iのチャネル電圧がビット線BLに印加される
書き込み電圧VBLに応じて設定されるので、選択ワード
線WL6にプログラム電圧Vpgm が印加されたとき、当
該選択メモリセルMC6iの制御ゲートとチャネル形成領
域間の電圧差に応じて、FNトンネリングによってその
しきい値電圧が書き込みデータに応じたレベルに制御さ
れる。
Next, when the threshold voltage of the selected memory cell MC6i is set to a level different from the threshold voltage after erasing according to the write data, as described above, the write operation is performed on the bit line BLi. set the write voltage V BL between 0~1.4V is applied in accordance with the data. In this case, the selection transistor STi and the memory cells MC1i to MC1M
When C 4i is turned on and the threshold voltage of the memory cell MC 5i adjacent to the selected memory cell MC 6i is set to the threshold voltage in the erased state, that is, 0 V or less, 0 is applied to the word line WL5.
Even when the voltage V is applied, the memory cell MC5i is turned on. Therefore, the write voltage V BL applied to the bit line BLi via the selection transistor STi and the memory cells MC 1i to MC 5i, it is transmitted to the channel formation region of the selected memory cell MC 6i. Accordingly, the channel voltage of the selected memory cell MC 6i is set according to the write voltage V BL applied to the bit line BL. Therefore, when the program voltage V pgm is applied to the selected word line WL6, According to the voltage difference between the control gate of the MC 6i and the channel formation region, the threshold voltage is controlled to a level corresponding to the write data by FN tunneling.

【0052】書き込み時に、選択ワード線にパルス信号
であるプログラム電圧Vpgm を印加し、その後書き込み
ベリファイによって書き込み対象となる選択メモリセル
のしきい値電圧が目標値に達しているか否かを判定す
る。選択メモリセルのしきい値電圧が目標値に達するま
で、書き込みパルスが繰り返し選択ワード線に印加され
る。なお、書き込みベリファイにおいて、例えば、選択
ワード線に目標のしきい値電圧値に基づいたベリファイ
電圧を印加したとき、選択メモリセルを流れる電流を検
出し、検出した電流と基準電流(リファレンス電流)と
を比較することによって、選択メモリセルのしきい値電
圧が目標値に達したか否かを判断する。
At the time of writing, a program voltage V pgm which is a pulse signal is applied to the selected word line, and thereafter, it is determined by write verification whether or not the threshold voltage of the selected memory cell to be written has reached the target value. . The write pulse is repeatedly applied to the selected word line until the threshold voltage of the selected memory cell reaches the target value. In the write verify, for example, when a verify voltage based on a target threshold voltage value is applied to a selected word line, a current flowing through the selected memory cell is detected, and the detected current and a reference current (reference current) are determined. To determine whether or not the threshold voltage of the selected memory cell has reached the target value.

【0053】上述したように、ローカルセルフブースト
方式によって書き込みを行うとき、選択メモリセルのし
きい値電圧を書き込みデータに応じて正しく制御するた
めに、消去状態にあるメモリセルのしきい値電圧Vth
ある一定のレベル以下に設定する必要がある。即ち、消
去動作によって設定されたメモリセルのしきい値電圧V
thには上限値がある。通常、このしきい値電圧の上限値
を保証するために、消去動作時に消去ベリファイが行わ
れ、メモリセルのしきい値電圧がその上限値以下になっ
ているか否かを確認しながら、消去動作が繰り返され
る。消去ベリファイは、書き込みベリファイで使用して
いるリファレンス電流で行うことができるが、通常、消
去ベリファイにおけるメモリセル電流が書き込みベリフ
ァイにおけるメモリセル電流と大きく異なるため、消去
ベリファイは十分な精度が得られない。
As described above, when writing is performed by the local self-boost method, in order to correctly control the threshold voltage of the selected memory cell in accordance with the write data, the threshold voltage V of the memory cell in the erased state is set. th must be set below a certain level. That is, the threshold voltage V of the memory cell set by the erase operation
th has an upper limit. Usually, in order to guarantee the upper limit value of the threshold voltage, erase verify is performed at the time of the erase operation, and the erase operation is performed while confirming whether the threshold voltage of the memory cell is equal to or lower than the upper limit value. Is repeated. Erasure verification can be performed using the reference current used in write verification. However, since the memory cell current in erase verification is significantly different from the memory cell current in write verification, sufficient accuracy cannot be obtained in the erase verification. .

【0054】図6は、消去ベリファイ電流と書き込みベ
リファイ電流を比較するためのグラフである。図示のよ
うに、消去状態の目標しきい値電圧Vthを、例えば、−
1.5Vとすると、それに応じた消去ベリファイの判定
電流が2.8μAである。これに対して、書き込みベリ
ファイは、例えば、しきい値電圧Vthが−0.8Vに対
応したリファレンス電流、例えば、1μAで判定するの
で、これら判定基準電流には大きな開きがある。即ち、
読み出しベリファイのリファレンス電流によって、消去
ベリファイの精度を十分に保証できない。
FIG. 6 is a graph for comparing the erase verify current and the write verify current. As shown, the target threshold voltage V th in the erased state is, for example, −
When the voltage is set to 1.5 V, the erase verify determination current corresponding thereto is 2.8 μA. On the other hand, in the write verification, for example, the threshold voltage V th is determined by a reference current corresponding to −0.8 V, for example, 1 μA, and thus these determination reference currents have a large difference. That is,
The accuracy of the erase verify cannot be sufficiently guaranteed by the reference current of the read verify.

【0055】そこで、本発明では、消去ベリファイの代
わりに、書き込み、例えば製品検査段階に行われている
書き込みにおいて取得した書き込み特性より、メモリセ
ルの消去特性を推定し、推定した消去特性に基づいて消
去条件を設定し、それに従って消去動作を行うことによ
って、消去後のメモリセルのしきい値電圧Vthを所定の
目標値に設定する。
Therefore, in the present invention, instead of the erase verify, the erase characteristic of the memory cell is estimated from the write characteristic obtained in the write, for example, the write performed in the product inspection stage, and based on the estimated erase characteristic. By setting an erasing condition and performing an erasing operation in accordance therewith, the threshold voltage Vth of the memory cell after erasing is set to a predetermined target value.

【0056】図7は、書き込み特性に基づく消去特性の
推定方法を示すグラフである。なお、図7は、ISPP
(Incremental Step Pulse Programing )法を用いた書
き込みの動作例をシミュレーションによって得られた結
果を示しているものである。ISPP法では、書き込み
時に選択ワード線に書き込みパルスを複数回にわたって
印加する。書き込み回数の増加に伴って書き込みパルス
の電圧レベルを変化させ、例えば、徐々に高く設定して
いく。ISPP法によって、書き込みの高速化を実現で
きる利点があり、現在不揮発性メモリの書き込みに広く
利用されている方法である。
FIG. 7 is a graph showing a method for estimating the erase characteristic based on the write characteristic. FIG. 7 shows the ISPP
FIG. 9 shows a result obtained by simulation of an example of a writing operation using the (Incremental Step Pulse Programming) method. In the ISPP method, a write pulse is applied to a selected word line a plurality of times during writing. The voltage level of the write pulse is changed with an increase in the number of times of writing, and is set, for example, gradually higher. The ISPP method has an advantage that writing can be speeded up, and is currently widely used for writing in a nonvolatile memory.

【0057】図7に示すように、メモリセルのバラツキ
によって、そのしきい値電圧Vthを所定の書き込み目標
値VthW に達するまでの印加パルスの回数が異なる。例
えば、書き込み開始時のしきい値電圧初期値をVth0
すると、あるメモリセルがN1回のパルス印加によって
しきい値電圧が書き込み目標値VthW に達する。他のメ
モリセルがそれぞれN2回及びN3回のパルス印加によ
ってしきい値電圧が目標値VthW に達する。
As shown in FIG. 7, the number of applied pulses until the threshold voltage Vth reaches a predetermined write target value VthW differs depending on the variation of the memory cell. For example, if the threshold voltage initial value at the start of writing is V th0 , the threshold voltage of a certain memory cell reaches the write target value V thW by applying N1 pulses. The threshold voltage reaches the target value V thW by applying N2 and N3 pulses to the other memory cells, respectively.

【0058】メモリセルの消去及び書き込みは、ともに
FNトンネリングによる電子の移動でしきい値電圧を変
化させて実現できるので、書き込みと消去の動作条件に
は強い相関関係がある。即ち、あるメモリセルに対し
て、書き込み時に書き込みパルスの印加回数Nに基づ
き、同じメモリセルに対して消去を行う場合、消去後の
しきい値電圧をある基準値に達するために必要な消去パ
ルスの印加回数は、一意に求まる。
Since both erasing and writing of a memory cell can be realized by changing the threshold voltage by movement of electrons by FN tunneling, there is a strong correlation between operating conditions for writing and erasing. That is, when erasing is performed on a certain memory cell based on the number N of application of the write pulse at the time of writing, the erase pulse necessary to reach the threshold voltage after erasing to a certain reference value is obtained. Is uniquely determined.

【0059】このため、本発明では、例えば、図1に示
す消去特性推定回路60によって、メモリセルの書き込
み特性に基づき、その消去特性を推定する。具体的に、
例えば、予め求めた書き込みと消去動作の相関関係を消
去特性推定回路60に入力して、消去特性推定回路60
は、書き込み動作時に取得した書き込み特性、例えば、
書き込みパルスの印加回数により、予め入力した相関関
係に基づき消去特性、例えば、消去パルスの印加回数を
推定する。当該推定の結果を図1に示す特性記憶回路7
0に記憶し、消去動作時にこの記憶データに基づき制御
回路40は消去条件を設定し、消去動作を実行する。こ
れによって、消去後のメモリセルのしきい値電圧をほぼ
予定した目標範囲内に分布するように制御される。
For this reason, in the present invention, for example, the erase characteristic is estimated by the erase characteristic estimating circuit 60 shown in FIG. 1 based on the write characteristic of the memory cell. Specifically,
For example, the correlation between the write and erase operations obtained in advance is input to the erase characteristic estimating circuit 60, and the erase characteristic estimating circuit 60
Is the write characteristic obtained during the write operation, for example,
From the number of application of the write pulse, an erasing characteristic, for example, the number of application of the erasing pulse is estimated based on the correlation inputted in advance. The characteristic storage circuit 7 shown in FIG.
At the time of erasing operation, the control circuit 40 sets erasing conditions based on the stored data and executes the erasing operation. As a result, the threshold voltage of the erased memory cell is controlled so as to be substantially distributed within a predetermined target range.

【0060】例えば、図7(b)に示すように、書き込
みパルスの印加回数N1に対応して、消去特性推定回路
60は、消去パルスの印加回数N1’の推定結果が得ら
れる。同様に、書き込みパルスの印加回数N2及びN3
それぞれに対して、消去パルスの印加回数N2’とN
3’がそれぞれ推定される。推定された消去パルス印加
回数が特性記憶回路70に記憶され、消去時に記憶デー
タに応じて消去条件が設定されるので、図7(b)に示
すように、バラツキによって特性のそれぞれ異なるメモ
リセルに対して、推定した消去回数で消去パルスを印加
した後、それぞれのしきい値電圧Vthが目標の分布範
囲、例えば、消去上限値と消去下限値の間に、消去目標
値VthE の近傍に分布するように制御される。
For example, as shown in FIG. 7B, the erasing characteristic estimating circuit 60 obtains an estimation result of the number N1 'of application of the erase pulse corresponding to the number N1 of application of the write pulse. Similarly, the number of application of the write pulse N2 and N3
For each, the number of times N2 'and N
3 ′ are estimated respectively. The estimated number of times of application of the erase pulse is stored in the characteristic storage circuit 70, and the erase condition is set according to the stored data at the time of erase. Therefore, as shown in FIG. On the other hand, after applying the erasing pulse at the estimated number of times of erasing, each threshold voltage V th is set to a target distribution range, for example, between the erasing upper limit value and the erasing lower limit value, and in the vicinity of the erasing target value V thE . Controlled to be distributed.

【0061】上述した図7では、ISPP法による書き
込みをシミュレーションした結果を示しているが、本発
明は、書き込み方法としてISPP法に限らず、例え
ば、印加電圧を一定のままにして、パルスを印加する時
間を制御する方法でも消去特性の推定が可能である。
FIG. 7 shows the result of simulation of writing by the ISPP method. However, the present invention is not limited to the writing method by the ISPP method. The erasing characteristic can be estimated by a method of controlling the erasing time.

【0062】また、書き込み特性による消去特性の推定
は、上述した書き込みと消去の相関性に基づく推定方式
以外に、例えば、FNトンネリング特性を反映する数式
に基づいて、書き込み特性により消去特性を計算する方
法、また、書き込み特性と消去特性を元にデータベース
を作成し、当該データベースを参照して、消去特性を推
定する方法も可能である。
The estimation of the erasing characteristic by the writing characteristic is performed by calculating the erasing characteristic by the writing characteristic based on, for example, an equation reflecting the FN tunneling characteristic, in addition to the above-described estimation method based on the correlation between the writing and the erasing. A method, or a method in which a database is created based on the writing characteristics and the erasing characteristics, and the erasing characteristics are estimated with reference to the database may be used.

【0063】一般的に、同一チップ上に形成されている
不揮発性メモリセルがほぼ同一の特性を有する。このた
め、本発明では、消去特性推定回路60は不揮発性メモ
リセルの消去単に毎に、例えば、メモリブロック毎に書
き込み特性に基づき消去特性を推定し、推定結果に応じ
た消去特性データを特性記憶回路70によって保持す
る。消去動作時に、特性記憶回路70に記憶した消去特
性データに基づき、消去条件が設定される。即ち、ブロ
ック毎に一括消去を行うフラッシュメモリにおいて、同
一の消去単位においてすべてのメモリセルが同じ消去条
件によって消去される。なお、本発明はこれに限定する
ものではなく、例えば、同一チップ上のすべてのメモリ
セルが同じ特性を有することを前提し、チップ毎に消去
条件が推定され、記憶することが可能である。また、消
去後のしきい値電圧の精度を改善するため、消去単位で
ある例えばメモリセルブロックを複数のグループに細分
化して、各グループ毎に消去特性を推定し、消去条件を
設定することもできる。これによって、特性記憶回路7
0の記憶容量が増加するが、消去後のしきい値電圧を高
精度に制御できる。
Generally, non-volatile memory cells formed on the same chip have almost the same characteristics. For this reason, in the present invention, the erasure characteristic estimation circuit 60 estimates the erasure characteristic based on the write characteristic for each erasure of the nonvolatile memory cell, for example, for each memory block, and stores the erasure characteristic data according to the estimation result in the characteristic storage. It is held by the circuit 70. At the time of the erase operation, the erase condition is set based on the erase characteristic data stored in the characteristic storage circuit 70. That is, in a flash memory that performs batch erasure for each block, all memory cells are erased under the same erasure condition in the same erasure unit. Note that the present invention is not limited to this. For example, assuming that all memory cells on the same chip have the same characteristics, the erasing condition can be estimated and stored for each chip. Further, in order to improve the accuracy of the threshold voltage after erasing, it is also possible to subdivide an erasing unit, for example, a memory cell block into a plurality of groups, estimate erasing characteristics for each group, and set erasing conditions. it can. Thereby, the characteristic storage circuit 7
Although the storage capacity of 0 increases, the threshold voltage after erasing can be controlled with high accuracy.

【0064】特性記憶回路70は、不揮発性メモリを用
いて構成することができるが、他の記憶手段、例えば、
ヒューズなどの素子で構成することもできる。この場
合、製品検査のとき書き込み特性に応じて消去特性を推
定し、得られた消去特性データに応じて、例えば、レー
ザビームなどによるヒューズの切断を行い、ヒューズの
切断状態に応じて消去特性データが記憶される。
The characteristic storage circuit 70 can be constituted by using a nonvolatile memory, but other storage means, for example,
It can also be constituted by an element such as a fuse. In this case, at the time of product inspection, the erasing characteristic is estimated according to the writing characteristic, the fuse is cut by, for example, a laser beam according to the obtained erasing characteristic data, and the erasing characteristic data is determined according to the cutting state of the fuse. Is stored.

【0065】なお、以上の説明では、NAND型不揮発
性メモリを実施形態として説明したが、本発明は、NA
ND型不揮発性メモリに限定されるものではなく、書き
込み特性と消去特性との間に何らかの対応関係を有する
ならば、他の不揮発性メモリ、例えば、NOR型、AN
D型などの不揮発性メモリにも適用できる。それぞれの
不揮発性メモリにおいて、例えば、予めメモリセルの書
き込み特性と消去特性との相関関係を取得すれば、書き
込み特性に基づいて消去特性及び消去条件を一意的に推
定できる。そして、消去ベリファイの代わりに取得した
消去条件に従ってメモリ消去を行うことによって、消去
後のメモリセルのしきい値電圧を高精度に制御できる。
In the above description, the NAND type nonvolatile memory has been described as an embodiment.
The present invention is not limited to the ND type nonvolatile memory. If there is some correspondence between the writing characteristic and the erasing characteristic, other nonvolatile memories, for example, NOR type, AN
The present invention can be applied to a nonvolatile memory such as a D-type memory. In each nonvolatile memory, for example, if the correlation between the write characteristics and the erase characteristics of the memory cells is obtained in advance, the erase characteristics and the erase conditions can be uniquely estimated based on the write characteristics. Then, by performing memory erasing according to the obtained erasing condition instead of the erase verify, the threshold voltage of the memory cell after erasing can be controlled with high accuracy.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の不揮発性
半導体記憶装置によれば、メモリセルの書き込み特性か
ら消去特性を推定し、消去時に推定した消去特性に基づ
き消去特性を推定し、それに応じて消去条件が設定され
るので、消去ベリファイの代わりに設定された消去条件
によって消去後のメモリセルのしきい値電圧を目標範囲
内に設定でき、消去しきい値電圧を高精度に制御でき、
書き込みディスターブの影響を抑制でき、高信頼性の多
値メモリを実現できる利点がある。
As described above, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the erasing characteristic is estimated from the writing characteristic of the memory cell, and the erasing characteristic is estimated based on the erasing characteristic estimated at the time of erasing. Since the erase conditions are set according to the erase conditions set in place of erase verify, the threshold voltage of the memory cell after erasure can be set within the target range, and the erase threshold voltage can be controlled with high accuracy. ,
There is an advantage that the influence of write disturbance can be suppressed and a highly reliable multi-valued memory can be realized.

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

【図1】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の一実施
形態を示す回路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図2】メモリセルアレイの構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a memory cell array.

【図3】多値メモリのしきい値電圧の分布図である。FIG. 3 is a distribution diagram of a threshold voltage of the multilevel memory.

【図4】メモリの読み出し、消去及び書き込み動作条件
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing read, erase, and write operation conditions of a memory;

【図5】ローカルセルフブーストによる書き込み動作を
示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a write operation by local self-boost.

【図6】メモリセルの消去しきい値電圧とメモリセル電
流を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an erase threshold voltage and a memory cell current of a memory cell.

【図7】書き込み特性に基づく消去特性の推定を示すグ
ラフである。
FIG. 7 is a graph showing estimation of an erase characteristic based on a write characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…メモリセルアレイ、20…カラムデコーダ&セン
スアンプ&データラッチ、30…ロウデコーダ、40…
コントロール回路、50…昇圧回路、60…消去特性推
定回路、70…特性記憶回路、WL1,WL2,WL
3,…,WL15,WL16…ワード線、BL1,BL
2,BL3,BL4…ビット線、CSL…共通のソース
線、ST11,ST12,ST13,ST14…ビット線側選択
トランジスタ、GT11,GT12,GT13,GT14…ソー
ス線側選択トランジスタ、VCC…電源電圧、GND…接
地電位。
10 ... memory cell array, 20 ... column decoder & sense amplifier & data latch, 30 ... row decoder, 40 ...
Control circuit, 50 booster circuit, 60 erase characteristic estimating circuit, 70 characteristic storage circuit, WL1, WL2, WL
3,..., WL15, WL16... Word lines, BL1, BL
2, BL3, BL4 ... bit lines, CSL ... common source line, ST 11, ST 12, ST 13, ST 14 ... bit line side select transistors, GT 11, GT 12, GT 13, GT 14 ... source line side select transistor, V CC ... the power supply voltage, GND ... ground potential.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】書き込み及び消去により、電荷蓄積層であ
るフローティングゲートの蓄積電荷量を制御し、しきい
値電圧を少なくとも2つの異なるレベルに設定し、当該
しきい値電圧に応じた情報を記憶するメモリセルを有す
る不揮発性半導体記憶装置であって、 上記メモリセルの書き込み特性に応じて、上記メモリセ
ルの消去特性を推定する消去特性推定手段と、 上記消去特性推定手段によって推定した消去特性情報を
記憶する特性記憶手段と、 消去時に上記特性記憶手段に記憶した上記消去特性情報
に応じて、上記メモリセルの消去条件を決定し、当該消
去条件に従って上記メモリセルに対して消去動作を行う
消去手段とを有する不揮発性半導体記憶装置。
1. A method for controlling the amount of charge stored in a floating gate as a charge storage layer by writing and erasing, setting a threshold voltage to at least two different levels, and storing information according to the threshold voltage. A non-volatile semiconductor storage device having a memory cell to be erased, comprising: an erase characteristic estimating means for estimating an erase characteristic of the memory cell according to a write characteristic of the memory cell; and erase characteristic information estimated by the erase characteristic estimating means. Erasing conditions for the memory cells are determined according to the erasing characteristic information stored in the erasing characteristics at the time of erasing, and an erasing operation is performed on the memory cells in accordance with the erasing conditions. Nonvolatile semiconductor memory device having means.
【請求項2】上記書き込み動作のとき、上記メモリセル
のチャネル形成領域を基準電圧に保持し、制御ゲートに
所定の振幅を持つ書き込みパルスを印加し、上記フロー
ティングゲートに電荷を注入する書き込み手段を有する
請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
And a writing means for holding a channel forming region of the memory cell at a reference voltage, applying a write pulse having a predetermined amplitude to a control gate, and injecting a charge into the floating gate. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, comprising:
【請求項3】上記消去特性推定手段は、上記メモリセル
のしきい値電圧を所定の書き込み目標値に達するまで、
上記メモリセルの制御ゲートに印加される上記書き込み
パルスの回数を、上記書き込み特性として入力する請求
項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
3. The erasure characteristic estimating means sets a threshold voltage of the memory cell until a predetermined write target value is reached.
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the number of times of said write pulse applied to a control gate of said memory cell is inputted as said write characteristic.
【請求項4】上記消去手段は、上記メモリセルの制御ゲ
ートを基準電位に保持し、上記メモリセルのチャネル形
成領域に所定の振幅を持つ消去パルスを印加し、上記フ
ローティングゲートから電荷を引き抜く請求項1記載の
不揮発性半導体記憶装置。
4. The erasing means according to claim 1, wherein said erasing means holds a control gate of said memory cell at a reference potential, applies an erasing pulse having a predetermined amplitude to a channel forming region of said memory cell, and extracts electric charges from said floating gate. Item 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to Item 1.
【請求項5】上記消去特性推定手段は、上記メモリセル
のしきい値電圧が所定の消去目標値に達するまで、上記
メモリセルのチャネル形成領域に印加される上記消去パ
ルスの回数を、上記消去条件として決定する請求項4記
載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The erasing characteristic estimating means determines the number of erasing pulses applied to a channel forming region of the memory cell until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined erasing target value. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein the condition is determined.
【請求項6】上記消去特性推定手段は、上記メモリセル
の書き込み特性と消去特性との相関関係に基づき、上記
メモリセルの消去特性を推定する請求項1記載の不揮発
性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said erase characteristic estimating means estimates an erase characteristic of said memory cell based on a correlation between a write characteristic and an erase characteristic of said memory cell.
【請求項7】複数のメモリセルを直列接続してなるメモ
リストリングが複数配置され、各メモリストリングがそ
れぞれ選択トランジスタを介してビット線及びソース線
に接続されたメモリセルアレイにおいて、各メモリセル
行に配置されている複数のメモリセルの制御ゲートがそ
れぞれ複数のワード線に接続され、書き込み及び消去に
よって、各メモリセルのフローティングゲートの蓄積電
荷量を制御し、しきい値電圧を少なくとも2つの異なる
レベルに設定し、当該しきい値電圧に応じた情報を各メ
モリセルに記憶する不揮発性半導体記憶装置であって、 上記メモリセルの書き込み特性に応じて、上記メモリセ
ルの消去特性を推定する消去特性推定手段と、 上記消去特性推定手段によって推定した消去特性情報を
記憶する特性記憶手段と、 消去時に上記特性記憶手段に記憶した上記消去特性情報
に応じて、上記メモリセルの消去条件を決定し、当該消
去条件に従って上記メモリセルに対して消去動作を行う
消去手段とを有する不揮発性半導体記憶装置。
7. In a memory cell array in which a plurality of memory strings formed by connecting a plurality of memory cells in series and each memory string is connected to a bit line and a source line via a selection transistor are provided in each memory cell row. The control gates of the plurality of memory cells arranged are connected to a plurality of word lines, respectively, and the amount of charge stored in the floating gate of each memory cell is controlled by writing and erasing, and the threshold voltage is set to at least two different levels. And storing information corresponding to the threshold voltage in each of the memory cells, wherein an erasing characteristic for estimating an erasing characteristic of the memory cell according to a writing characteristic of the memory cell. Estimating means; and characteristic storing means for storing erasing characteristic information estimated by the erasing characteristic estimating means. A nonvolatile semiconductor memory having an erasing means for determining an erasing condition of the memory cell according to the erasing characteristic information stored in the characteristic storing means at the time of erasing and performing an erasing operation on the memory cell in accordance with the erasing condition apparatus.
【請求項8】上記複数のワード線から何れか一つを選択
ワード線として選択し、当該選択ワード線に書き込み電
圧を振幅とする書き込みパルスを印加し、上記選択ワー
ド線に隣接するワード線に基準電圧を印加し、上記選択
ワード線及びそれに隣接するワード線以外のすべてのワ
ード線に上記書き込み電圧と上記基準電圧の間に設定さ
れているパス電圧を印加するワード線駆動回路と、 上記ビット線に書き込みデータに応じた電圧を印加する
ビット線駆動回路とを有する請求項7記載の不揮発性半
導体記憶装置。
8. A method for selecting one of the plurality of word lines as a selected word line, applying a write pulse having an amplitude of a write voltage to the selected word line, and applying a write pulse to a word line adjacent to the selected word line. A word line drive circuit for applying a reference voltage and applying a pass voltage set between the write voltage and the reference voltage to all the word lines other than the selected word line and the word line adjacent thereto; 8. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 7, further comprising: a bit line driving circuit for applying a voltage according to write data to the line.
【請求項9】上記消去特性推定手段は、上記メモリセル
のしきい値電圧を所定の書き込み目標値に達するまで、
上記メモリセルの制御ゲートに印加される上記書き込み
パルスの回数を、上記書き込み特性として入力する請求
項8記載の不揮発性半導体記憶装置。
9. The erasing characteristic estimating means until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined write target value.
9. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein the number of times of said write pulse applied to a control gate of said memory cell is inputted as said write characteristic.
【請求項10】上記消去手段は、上記メモリセルの制御
ゲートを基準電位に保持し、上記メモリセルのチャネル
形成領域に所定の振幅を持つ消去パルスを印加し、上記
フローティングゲートから電荷を引き抜く請求項7記載
の不揮発性半導体記憶装置。
10. The erasing means, wherein a control gate of the memory cell is held at a reference potential, an erasing pulse having a predetermined amplitude is applied to a channel forming region of the memory cell, and charges are extracted from the floating gate. Item 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to item 7.
【請求項11】上記消去手段は、上記メモリセルのしき
い値電圧が所定の消去目標値に達するまで、上記メモリ
セルのチャネル形成領域に印加される上記消去パルスの
回数を、上記消去条件として決定する請求項10記載の
不揮発性半導体記憶装置。
11. The erasing means sets the number of times of the erasing pulse applied to a channel forming region of the memory cell as the erasing condition until the threshold voltage of the memory cell reaches a predetermined erasing target value. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10, wherein the determination is made.
【請求項12】上記消去特性推定手段は、上記メモリセ
ルの書き込み特性と消去特性との相関関係に基づき、上
記メモリセルの消去特性を推定する請求項7記載の不揮
発性半導体記憶装置。
12. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein said erase characteristic estimating means estimates an erase characteristic of said memory cell based on a correlation between a write characteristic and an erase characteristic of said memory cell.
【請求項13】上記消去特性推定手段は、上記各ワード
線ごとに上記消去特性を推定する請求項7記載の不揮発
性半導体記憶装置。
13. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein said erase characteristic estimating means estimates said erase characteristic for each of said word lines.
【請求項14】上記特性記憶手段は、上記各ワード線ご
とに推定した上記消去特性情報を記憶する請求項13記
載の不揮発性半導体記憶装置。
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 13, wherein said characteristic storage means stores said erase characteristic information estimated for each of said word lines.
【請求項15】上記消去手段は、複数のワード線に接続
されているメモリセルからなるメモリブロック消去単位
として、各消去単位ごとに一括して消去を行う請求項7
記載の不揮発性半導体記憶装置。
15. The erasing means, as a memory block erasing unit composed of memory cells connected to a plurality of word lines, performs erasing collectively for each erasing unit.
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項16】上記消去特性推定手段は、上記メモリブ
ロックごとに上記消去特性を推定する請求項15記載の
不揮発性半導体記憶装置。
16. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15, wherein said erase characteristic estimating means estimates said erase characteristic for each of said memory blocks.
【請求項17】上記特性記憶手段は、上記メモリセルブ
ロックごとに推定した上記消去特性情報を記憶する請求
項16記載の不揮発性半導体記憶装置。
17. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 16, wherein said characteristic storage means stores said erase characteristic information estimated for each of said memory cell blocks.
【請求項18】上記消去特性推定手段は、メモリチップ
ごとに上記消去特性を推定する請求項15記載の不揮発
性半導体記憶装置。
18. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15, wherein said erase characteristic estimating means estimates said erase characteristic for each memory chip.
【請求項19】上記特性記憶手段は、上記メモリチップ
ごとに推定した上記消去特性情報を記憶する請求項18
記載の不揮発性半導体記憶装置。
19. The characteristic storage means stores the erase characteristic information estimated for each of the memory chips.
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
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