JP2002304892A - Non-volatile semiconductor memory and its refreshing method - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory and its refreshing method

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JP2002304892A
JP2002304892A JP2001107616A JP2001107616A JP2002304892A JP 2002304892 A JP2002304892 A JP 2002304892A JP 2001107616 A JP2001107616 A JP 2001107616A JP 2001107616 A JP2001107616 A JP 2001107616A JP 2002304892 A JP2002304892 A JP 2002304892A
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bit line
circuit
latch
potential
program
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JP2001107616A
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Takashi Ono
貴史 小野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-volatile semiconductor memory in which a high speed refresh function is realized at low cost. SOLUTION: A potential of a bit line is detected by bit line potential detecting circuits 21, 22 having different detection levels, a volatile cell is specified by comparing the outputs by a latch set circuit 26, the compared result is set to a latch circuit 23, and write-in operation is performed by a page program method.

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
憶装置において、リフレッシュ機能を付加したプログラ
ムおよびプログラムベリファイ回路技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a program having a refresh function and a program verify circuit technology in a nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラッシュEEPROMは、電気
的に記憶情報の書き換えができることから、広く利用さ
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, flash EEPROMs have been widely used because stored information can be electrically rewritten.

【0003】従来より、プログラム動作の高速化の手法
として、ビット線毎にデータラッチを備え、ワード線1
本分のデータをラッチして同時にプログラム及びプログ
ラムベリファイを行なうページプログラム手法が用いら
れている。
Conventionally, as a method of speeding up a program operation, a data latch is provided for each bit line, and a word line 1 is provided.
A page program method is used in which main data is latched and a program and a program verify are simultaneously performed.

【0004】従来例として、特開平11−328981
号公報には、かかる手法を用いたプログラム/プログラ
ムベリファイ回路が開示されている。これは、プログラ
ムデータを保持するラッチ回路と、ラッチ回路とビット
線を電気的に分離するトランスファーゲートと、ビット
線の電位を検知するビット線電位検知回路と、ビット線
電位検知回路の出力によってラッチのデータを反転させ
るラッチリセット回路とにより構成される。
As a conventional example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-328981
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 11 (1995) discloses a program / program verify circuit using such a method. This is because a latch circuit that holds program data, a transfer gate that electrically separates the latch circuit from the bit line, a bit line potential detection circuit that detects the potential of the bit line, and a latch that latches the output of the bit line potential detection circuit And a latch reset circuit for inverting the data.

【0005】かかる従来例において、プログラム時に
は、トランスファーゲートを介してラッチ回路内のプロ
グラムデータによってビット線にプログラム電圧を印加
することで、選択的なページプログラムを実現してい
る。
In such a conventional example, at the time of programming, a selective page program is realized by applying a program voltage to a bit line by program data in a latch circuit via a transfer gate.

【0006】また、プログラムベリファイ時には、ビッ
ト線電位検知回路によってビット線の電位を検知し、適
正なプログラムが行われた否かを判定する。適正なプロ
グラムが行われた場合には、ラッチリセット回路を起動
し、ラッチ回路に保持されているプログラムデータを書
き換え、これ以降のプログラムを行わないように動作す
る。以上のような動作によりプログラムベリファイを実
現している。
At the time of program verification, the potential of the bit line is detected by a bit line potential detection circuit to determine whether or not proper programming has been performed. When the proper programming is performed, the latch reset circuit is activated, rewrites the program data held in the latch circuit, and operates so as not to perform the subsequent programming. The program verify is realized by the above operation.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフラッシ
ュEEPROMは、浮遊ゲートに対して電荷を注入/放
出することで閾値電圧を変化させ、情報を記憶させるも
のであるが、浮遊ゲートに対して電荷を注入した後、自
然放置しておくと、浮遊ゲートに保持されている電荷が
抜けるリテンションという特性がある。このリテンショ
ン特性により、閾値電圧が低下し、読み出し判定レベル
以下になると、記憶情報が失われてしまうという問題が
ある。
The above-mentioned flash EEPROM stores and stores information by changing the threshold voltage by injecting / ejecting charges to / from the floating gate. If the charge is injected and then left as it is, there is a characteristic that the charge held in the floating gate is released. Due to this retention characteristic, when the threshold voltage decreases and becomes lower than the read determination level, there is a problem that stored information is lost.

【0008】このリテンション特性による記憶情報の消
失を防ぐ方法として、リフレッシュ動作を行うという方
法があり、このリフレッシュ動作は、まず、記憶情報の
消失傾向にあるメモリセル(以下、揮発セル)を特定
し、次に、そのメモリセルに対して再び書き込みを行な
うというものである。
As a method of preventing the loss of stored information due to the retention characteristics, there is a method of performing a refresh operation. In the refresh operation, first, a memory cell (hereinafter, volatile cell) that tends to lose stored information is specified. Then, writing is performed again on the memory cell.

【0009】しかし、リフレッシュ動作用の回路を構成
する場合、従来では、通常の読み出し系のセンスアンプ
において、揮発セルを特定する手段を設けることで揮発
セルの特定を行い、そのアドレスに対して書き込みを行
うことでリフレッシュ動作を実現している。
However, when a circuit for a refresh operation is configured, conventionally, a volatile cell is specified by providing means for specifying a volatile cell in a sense amplifier of a normal read system, and writing is performed to an address of the volatile cell. , A refresh operation is realized.

【0010】しかしながら、かかる従来の構成では、読
み出し系のセンスアンプ設置数が少ないため、リフレッ
シュ動作の速度が遅くなるという問題があった。この問
題を解決するために、読み出し系のセンスアンプ設置数
を多くすると、回路規模が大きくなり、コストも高くな
ってしまう。
However, in such a conventional configuration, there is a problem that the refresh operation speed is reduced because the number of read-system sense amplifiers is small. In order to solve this problem, if the number of sense amplifiers in the readout system is increased, the circuit scale increases and the cost increases.

【0011】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、回路規模を大きくすることな
く、低コストで高速のリフレッシュ機能を実現した不揮
発性半導体記憶装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device which realizes a high-speed refresh function at low cost without increasing the circuit scale. It is in.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、メモリセ
ルに接続されたビット線と、少なくとも1つのビット線
毎に設けられプログラムデータを保持するラッチ回路
と、制御信号に応じてラッチ回路とビット線とを電気的
に分離するトランスファーゲートと、ビット線の電位を
検知するための異なる検知レベルを有する少なくとも2
つのビット線電位検知回路と、ビット線電位検知回路の
出力信号を比較した結果をラッチ回路にセットするラッ
チセット回路とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a bit line connected to a memory cell and program data provided for at least one bit line. A latch circuit for holding, a transfer gate for electrically separating the latch circuit and the bit line according to a control signal, and at least two detection levels having different detection levels for detecting the potential of the bit line.
A bit line potential detection circuit, and a latch set circuit that sets a result of comparison between output signals of the bit line potential detection circuit in a latch circuit.

【0013】この場合、少なくとも2つのビット線電位
検知回路は、第1および第2のビット線検知回路からな
り、第1のビット線電位検知回路は、プログラムベリフ
ァイ動作時の論理判定レベルに設定された第1の検知レ
ベルを有し、第2のビット線電位検知回路は、データ読
み出し動作時の論理判定レベル付近に設定された第2の
検知レベルを有する。
In this case, the at least two bit line potential detection circuits include first and second bit line detection circuits, and the first bit line potential detection circuit is set to a logic determination level during a program verify operation. The second bit line potential detection circuit has a second detection level set near a logic determination level in a data read operation.

【0014】前記の目的を達成するため、本発明に係る
不揮発性半導体記憶装置のリフレッシュ方法は、メモリ
セルに接続されたビット線の電位を異なる検知レベルに
基づいて検知し、異なる検知レベルによる検知結果の比
較に基づいて、揮発傾向にあるメモリセルを特定し、比
較結果を保持することにより、プログラムデータの書き
込み動作を行なうことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a refresh method of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention detects a potential of a bit line connected to a memory cell based on different detection levels, and performs detection based on different detection levels. A memory cell having a tendency to volatilize is specified based on the comparison of the results, and a write operation of program data is performed by holding the comparison result.

【0015】上記の構成および方法では、ビット線の電
位を、異なる検知レベルを有する少なくとも2つのビッ
ト線電位検知回路で検知し、その検知結果を比較するこ
とにより揮発傾向にあるメモリセルを特定し、比較した
結果をラッチ回路に保持して、ページプログラム手法に
より書き込み動作を行なうことでリフレッシュ機能を実
現している。これにより、ページプログラム時と同数の
メモリセルに対して同時にリフレッシュを行なうことが
でき、リフレッシュ時間を短縮することが可能になる。
In the above configuration and method, the potential of the bit line is detected by at least two bit line potential detection circuits having different detection levels, and the detection results are compared to identify a memory cell having a tendency to volatilize. The result of the comparison is held in a latch circuit, and a write operation is performed by a page program technique to realize a refresh function. Thus, the same number of memory cells as the page program can be simultaneously refreshed, and the refresh time can be reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図1から図3を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0017】図1は、本発明の一実施形態による不揮発
性半導体記憶装置の部分構成を示す回路図である。図1
において、1はメモリセルアレイ、2はリフレッシュ機
能を付加したプログラム/プログラムベリファイ回路を
有するカラムラッチである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a partial configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. FIG.
In the figure, 1 is a memory cell array, and 2 is a column latch having a program / program verify circuit having a refresh function.

【0018】なお、図中の内部電位Vppは、回路動作
に応じて変化し、少なくとも2つ以上の電位を有し、た
とえば単一電源のフラッシュメモリの場合は、電源電位
Vddおよび内部昇圧回路による書き換え時の高電位が
これに相当し、二電源のフラッシュメモリの場合では、
電源電位Vddおよびもう一つの電源電位よりも高い電
源電位がこれに相当する。
The internal potential Vpp in the drawing changes according to the circuit operation and has at least two or more potentials. For example, in the case of a single-power-supply flash memory, the power supply potential Vdd and the internal booster circuit are used. The high potential at the time of rewriting corresponds to this, and in the case of a dual power supply flash memory,
A power supply potential higher than the power supply potential Vdd and another power supply potential corresponds to this.

【0019】図2は、図1の不揮発性半導体記憶装置に
おけるプログラム動作、プログラムベリファイ動作、お
よびリフレッシュ動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。
FIG. 2 is a timing chart for explaining a program operation, a program verify operation, and a refresh operation in the nonvolatile semiconductor memory device of FIG.

【0020】図3は、図1のメモリセルアレイ1のプロ
グラム状態および消去状態における閾値電圧に対するビ
ット数分布を示す模式図である。なお、図3において、
矢印は、プログラム状態におけるリテンション特性によ
り、破線で示す閾値電圧分布から実線で示す閾値電圧分
布へと変化し、プログラムベリファイ判定レベルVT 21
に重なった状態を示している。
FIG. 3 is a circuit diagram of the memory cell array 1 shown in FIG.
The threshold voltage in the gram and erase states.
It is a schematic diagram which shows the number-of-units distribution. In FIG. 3,
The arrow indicates the retention characteristic in the program state.
The threshold voltage distribution shown by the solid line from the threshold voltage distribution shown by the broken line.
Cloth, and the program verify judgment level VT twenty one
Indicates a state in which it is overlapped.

【0021】図1に示すように、カラムラッチ2は、ビ
ット線BL0を接地電位に落とすためのトランジスタM
D0と、ビット線BL0を内部電位Vppにチャージす
るためのトランジスタMP0と、プログラムベリファイ
用の検知レベルVT21(プログラムベリファイ判定レベ
ル)を有するビット線電位検知回路21と、通常読み出
し時に使用される判定レベル付近の検知レベルVT
22(読み出し判定レベル)を有するビット線電位検知回
路22と、プログラムデータを保持するラッチ回路2
3、ビット線BL0とラッチ回路23とを電気的に分離
するトランスファーゲート24と、トランスファーゲー
ト24の制御信号TFGがアクティブになった時に、ト
ランスファーゲート24内のPchトランジスタMPT
0をアクティブ状態に駆動するインバータ25と、ビッ
ト線電位検知回路21とビット線電位検知回路22の出
力を比較した結果をラッチ回路23にセットするラッチ
セット回路26とで構成される。
As shown in FIG. 1, column latch 2 includes a transistor M for lowering bit line BL0 to ground potential.
D0, a transistor MP0 for charging the bit line BL0 to the internal potential Vpp, a bit line potential detection circuit 21 having a program verify detection level VT 21 (program verify determination level), and a determination used during normal reading. Detection level VT near level
And a latch circuit 2 for holding program data.
3. The transfer gate 24 for electrically separating the bit line BL0 from the latch circuit 23, and the Pch transistor MPT in the transfer gate 24 when the control signal TFG of the transfer gate 24 becomes active.
An inverter 25 for driving 0 to an active state, and a latch set circuit 26 for setting the result of comparison between the outputs of the bit line potential detection circuit 21 and the bit line potential detection circuit 22 in the latch circuit 23.

【0022】プログラムデータを格納するラッチ回路2
3、トランスファーゲート24内のPchトランジスタ
MPT0、インバータ25、ビット線電位検知回路21
内のPchトランジスタMPV0とMPV1、ビット線
電位検知回路22内のPchトランジスタMPV2とM
PV3、およびラッチセット回路26には、内部電位V
ppが供給されている。
Latch circuit 2 for storing program data
3. Pch transistor MPT0 in transfer gate 24, inverter 25, bit line potential detection circuit 21
, And Pch transistors MPV2 and MV in the bit line potential detection circuit 22.
PV3 and the latch set circuit 26 have the internal potential V
pp is supplied.

【0023】ビット線電位検知回路21は、「NOR
(反転論理和)」の論理機能を有し、その一方の入力は
ビット線BL0に、もう一方の入力は制御信号VRFに
接続され、制御信号VRFが論理“L”で、かつビット
線BL0の電位がビット線電位検知回路21の検知レベ
ルVT21よりも下がった時に論理“H”を出力する。
The bit line potential detection circuit 21 has a "NOR
(Inverted OR), one input of which is connected to the bit line BL0 and the other input of which is connected to the control signal VRF. potential outputs a logic "H" when the signal falls below the detection level VT 21 of the bit line potential detection circuit 21.

【0024】ビット線電位検知回路22も、NORの論
理機能を有し、その一方の入力はビット線BL0に、も
う一方の入力は制御信号VRFに接続され、制御信号V
RFが論理“L”で、かつビット線BL0の電位がビッ
ト線電位検知回路22の検知レベルVT22よりも高い時
には論理“L”を出力し、検知レベルVT22よりも下が
った時に論理“H”を出力する。
The bit line potential detection circuit 22 also has a NOR logic function, one input of which is connected to the bit line BL0 and the other input of which is connected to the control signal VRF.
RF outputs a logical "L" when a logical "L", and the potential of the bit line BL0 is higher than the detection level VT 22 of the bit line potential detection circuit 22, the logic when falls below detection level VT 22 "H Is output.

【0025】ここで、ビット線電位検知回路21とビッ
ト線電位検知回路22とは異なる検知レベルを有する。
図3に示すように、ビット線電位検知回路21は、プロ
グラムベリファイ用の検知レベルVT21を有し、ビット
線電位検知回路2は、通常読み出し時に使用する判定レ
ベル付近に設定された検知レベルVT22を有する。
Here, the bit line potential detection circuit 21 and the bit line potential detection circuit 22 have different detection levels.
As shown in FIG. 3, the bit line potential detection circuit 21 has a detection level VT 21 for program verification, and the bit line potential detection circuit 2 has a detection level VT set near a determination level used during normal reading. With 22 .

【0026】ビット線電位検知回路21とビット線電位
検知回路22の出力信号は、「XOR(排他的論理
和)」の論理機能を有するラッチセット回路26に入力
され、ビット線電位検知回路21とビット線電位検知回
路22の出力信号が一致した場合には、ラッチセット回
路26の出力信号VN3のレベルを接地電位に引き下げ、
不一致の場合には、出力信号VN3を内部電位Vppに引
き上げる。この動作により、ラッチ回路23の保持デー
タを決定している。
The output signals of the bit line potential detecting circuit 21 and the bit line potential detecting circuit 22 are input to a latch set circuit 26 having a logical function of "XOR (exclusive OR)". If the output signals of the bit line potential detection circuit 22 match, the level of the output signal V N3 of the latch set circuit 26 is reduced to the ground potential,
If they do not match, the output signal V N3 is raised to the internal potential Vpp. With this operation, the data held in the latch circuit 23 is determined.

【0027】なお、ラッチセット回路26は、制御信号
VRFによって制御され、制御信号VRFが論理“L”
の時に、ラッチセット回路26はアクティブとなる。制
御信号VRFが論理“H”の時には、ラッチセット回路
26は非アクティブとなり、その出力は高インピーダン
ス状態であり、ラッチ回路23のデータを書き換えない
ようにしている。
The latch set circuit 26 is controlled by a control signal VRF, and the control signal VRF is set to a logic "L".
At this time, the latch set circuit 26 becomes active. When the control signal VRF is logic "H", the latch set circuit 26 is inactive and its output is in a high impedance state, so that the data in the latch circuit 23 is not rewritten.

【0028】次に、以上のように構成されたカラムラッ
チ2のプログラム動作、プログラムベリファイ動作およ
びリフレッシュ動作について、図1から図3を用いて説
明する。
Next, the program operation, program verify operation and refresh operation of the column latch 2 configured as described above will be described with reference to FIGS.

【0029】(プログラム動作)プログラム動作時に
は、まず、プログラムデータがラッチ回路23にロード
される。プログラムを行うメモリセルに接続されたラッ
チ回路23では、データ信号として論理“H”の状態
を、プログラムされないメモリセルに接続されたラッチ
回路23では、データ信号として論理“L”の状態を保
持している。
(Program Operation) At the time of a program operation, first, program data is loaded into the latch circuit 23. The latch circuit 23 connected to the memory cell to be programmed holds the state of logic "H" as a data signal, and the latch circuit 23 connected to the memory cell not programmed holds the state of logic "L" as a data signal. ing.

【0030】メモリセルへのプログラムを行うために、
まず、内部電位Vppをプログラム電圧である5Vに設
定する。次に、トランスファーゲート制御信号TFGを
5Vにしてトランスファーゲート24をアクティブに
し、ビット線BL0とラッチ回路23とを電気的に接続
する。
In order to program a memory cell,
First, the internal potential Vpp is set to 5 V which is a program voltage. Next, the transfer gate control signal TFG is set to 5 V to activate the transfer gate 24, and the bit line BL0 and the latch circuit 23 are electrically connected.

【0031】この動作と同じタイミングで選択されたメ
モリセルMEM0のワード線WL0を−8Vに、ソース
線SL0の制御信号SLSELを非アクティブにしてソ
ース線SL0を開放状態とする。
At the same timing as this operation, the word line WL0 of the selected memory cell MEM0 is set to -8 V, the control signal SLSEL of the source line SL0 is made inactive, and the source line SL0 is opened.

【0032】また、メモリセルMEM0のドレインにプ
ログラム電圧を印加するために、セレクトゲートSTR
0のゲートに、セレクトゲート制御信号SG0として、
8Vを印加する。ここで、セレクトゲートSTR0のド
レインには内部電位Vpp(5V)が印加されているの
で、基板バイアス効果による電圧ドロップが発生しない
ように、セレクトゲート制御信号SG0として、Vpp
+Vtn(Vtnは、セレクトゲートの閾値電圧)以上
の電圧である8Vを印加する。
In order to apply a program voltage to the drain of memory cell MEM0, select gate STR is applied.
0 as a select gate control signal SG0.
Apply 8V. Here, since the internal potential Vpp (5 V) is applied to the drain of the select gate STR0, Vpp is selected as the select gate control signal SG0 so that the voltage drop due to the substrate bias effect does not occur.
A voltage of 8 V which is equal to or higher than + Vtn (Vtn is a threshold voltage of the select gate) is applied.

【0033】ここで、ラッチ回路23に保持されている
データが論理“H”であれば、メモリセルMEM0のド
レインには5Vが供給され、FNトンネリングを発生す
るのに十分な電界がトンネル酸化膜に印加され、トンネ
ル酸化膜を超えて浮遊ゲートから電子が放出される。
If the data held in the latch circuit 23 is logic "H", 5 V is supplied to the drain of the memory cell MEM0, and an electric field sufficient to generate FN tunneling is applied to the tunnel oxide film. And electrons are emitted from the floating gate across the tunnel oxide film.

【0034】一方、ラッチ回路23に保持されているデ
ータが論理“L”であれば、メモリセルMEM0のドレ
インは0Vとなるため、FNトンネリング電流は流れ
ず、プログラムは行なわれない。
On the other hand, if the data held in the latch circuit 23 is logic "L", the drain of the memory cell MEM0 becomes 0 V, so that no FN tunneling current flows and no programming is performed.

【0035】所定の期間、内部電位Vppをプログラム
電圧である5Vに設定した後、トランスファーゲート2
4とセレクトゲートSTR0を非アクティブにして、ビ
ット線BL0とラッチ回路23とを電気的に分離すると
同時に、ワード線WL0とソース線SL0を接地電位に
落とす。
After setting the internal potential Vpp to 5 V which is the program voltage for a predetermined period, the transfer gate 2
4 and the select gate STR0 are deactivated to electrically isolate the bit line BL0 and the latch circuit 23, and at the same time, the word line WL0 and the source line SL0 are dropped to the ground potential.

【0036】最後に、ディスチャージ信号DSCを論理
“H”にしてトランジスタMD0をアクティブにすると
ともに、セレクトゲート制御信号SG0を8Vにしてセ
レクトゲートSTR0をアクティブ状態にして、ビット
線BL0にチャージされた電荷をディスチャージする。
以上の操作でプログラム動作が完了する。
Finally, the discharge signal DSC is set to logic "H" to activate the transistor MD0, and the select gate control signal SG0 is set to 8 V to activate the select gate STR0, thereby charging the bit line BL0. To discharge.
The above operation completes the program operation.

【0037】(プログラムベリファイ動作)まず、内部
電位Vppをベリファイドレイン電圧であるVddレベ
ルに設定する。
(Program Verify Operation) First, the internal potential Vpp is set to the level Vdd which is a verify drain voltage.

【0038】次に、トランスファーゲート制御信号TF
GをVddに設定してトランスファーゲート24をアク
ティブにするとともに、セレクトゲート制御信号SG0
を8Vに設定してセレクトゲートSTR0をアクティブ
にして、トランスファーゲート制御信号TFGをVdd
に設定した期間(図2のTp)、ビット線BL0をベリ
ファイドレイン電圧Vddにプリチャージする。
Next, the transfer gate control signal TF
G is set to Vdd to activate the transfer gate 24 and select gate control signal SG0.
Is set to 8 V to activate the select gate STR0, and the transfer gate control signal TFG is set to Vdd.
, The bit line BL0 is precharged to the verify drain voltage Vdd.

【0039】プリチャージが完了した時点で、トランス
ファーゲート制御信号TFGを非アクティブにすると共
に、選択メモリセルMEM0のワード線WL0にプログ
ラムベリファイ電圧である1Vを印加し、メモリセルを
ベリファイモードに設定する。
At the time when the precharge is completed, the transfer gate control signal TFG is deactivated, and a program verify voltage of 1 V is applied to the word line WL0 of the selected memory cell MEM0 to set the memory cell to the verify mode. .

【0040】この時、メモリセルのプログラムが適正に
行なわれていれば、僅かにメモリセル電流が流れ、ベリ
ファイドレイン電圧Vddにプリチャージされたビット
線BL0の電荷がディスチャージされる(図2の期間T
d)。ここで、非選択のメモリセルMEM1からのリー
ク電流があると、ビット線BL0の電位が低下し誤判定
の原因になるため、非選択のワード線WL1は接地電位
に落しておく。なお、非選択のワード線WL1を負の電
圧に設定すれば、さらにリーク電流を少なくすることが
できる。
At this time, if the programming of the memory cell is performed properly, a slight memory cell current flows, and the charge of bit line BL0 precharged to verify drain voltage Vdd is discharged (period in FIG. 2). T
d). Here, if there is a leak current from the unselected memory cell MEM1, the potential of the bit line BL0 decreases and causes an erroneous determination. Therefore, the unselected word line WL1 is dropped to the ground potential. Note that, if the non-selected word line WL1 is set to a negative voltage, the leak current can be further reduced.

【0041】所定の期間メモリセル電流を流した後、ラ
ッチセット回路26、ビット線電位検知回路21、およ
びビット線電位検知回路22の制御信号VRFを論理
“L”(Vss)とすると、ビット線BL0の電位は、
ビット線電位検知回路21の検知レベルVT21とビット
線電位検知回路22の検知レベルVT22を共に下回り、
ビット線電位検知回路21からの出力信号VN1とビット
線電位検知回路22からの出力信号VN2は共に論理
“H”となる。
When a control signal VRF of the latch set circuit 26, the bit line potential detection circuit 21, and the bit line potential detection circuit 22 is set to logic "L" (Vss) after the memory cell current flows for a predetermined period, the bit line The potential of BL0 is
The below both detection level VT 22 of the detection level VT 21 and the bit line potential detection circuit 22 in the bit line potential detection circuit 21,
The output signal V N1 from the bit line potential detection circuit 21 and the output signal V N2 from the bit line potential detection circuit 22 both become logic “H”.

【0042】よって、ラッチセット回路26は、ビット
線電位検知回路21からの出力信号VN1とビット線電位
検知回路22からの出力信号VN2の論理が共に“H”で
一致しているので、XORの論理機能により論理“L”
を出力し、ラッチ回路23内のデータを論理“L”に書
き換える。このとき、ラッチセット回路26を構成する
論理回路は、ラッチ回路23のデータを書き換えられる
ように、ラッチ回路23よりも大きなドライブ能力を有
するように設計されている。
Therefore, in the latch set circuit 26, since the logic of the output signal V N1 from the bit line potential detection circuit 21 and the logic of the output signal V N2 from the bit line potential detection circuit 22 are both “H”, they match. Logic "L" by XOR logic function
And rewrite the data in the latch circuit 23 to logic “L”. At this time, the logic circuit configuring the latch set circuit 26 is designed to have a greater driving capability than the latch circuit 23 so that the data in the latch circuit 23 can be rewritten.

【0043】適正なプログラムが行われていなければビ
ット線BL0に電流は流れず、それによりビット線BL
0の電位は検知レベルVT21よりも高くなるので、ビッ
ト線電位検知回路21の出力信号は論理“L”となる。
一方、ビット線電位検知回路22は、プログラムベリフ
ァイ対象のメモリセルが消去状態のセル(以下、消去セ
ル)である場合は、論理“L”を出力し、プログラム不
十分なメモリセルあるいは揮発セルの場合は、論理
“H”を出力する。
If the proper programming has not been performed, no current flows through the bit line BL0, thereby
Since 0 potential is higher than the detection level VT 21, the output signal of the bit line potential detection circuit 21 becomes logical "L".
On the other hand, when the memory cell to be program-verified is an erased cell (hereinafter referred to as an erased cell), the bit line potential detection circuit 22 outputs a logic “L” to indicate a memory cell or a volatile cell which is insufficiently programmed. In this case, the logic "H" is output.

【0044】よって、ラッチセット回路26は、消去セ
ルの場合、ラッチ回路23に論理“L”のデータを書き
込み、プログラム不十分なメモリセルあるいは揮発セル
の場合は、ラッチ回路23に論理“H”を書き込む。こ
れにより、プログラムベリファイと揮発セルの特定を行
う。以上でプログラムベリファイ動作を完了する。
Therefore, the latch set circuit 26 writes logic "L" data into the latch circuit 23 in the case of an erased cell, and writes the logic "H" in the latch circuit 23 in the case of a memory cell or a volatile cell in which programming is insufficient. Write. As a result, program verification and identification of volatile cells are performed. Thus, the program verify operation is completed.

【0045】ここで、ラッチ回路23内のデータにより
プログラム電圧を印加するため、適正なプログラムが行
われたメモリセルと揮発セルでないメモリセルには、こ
れ以降、ビット線BL0にプログラム電圧は印加されな
い。
Here, since the program voltage is applied by the data in the latch circuit 23, the program voltage is not applied to the bit line BL0 from now on to the memory cells which have been properly programmed and the memory cells which are not volatile cells. .

【0046】(リフレッシュ動作)リフレッシュ動作
は、揮発セルの特定を行った上で書き込み動作を行うも
のである。揮発セルの特定動作は、基本的に上記プログ
ラムベリファイ動作と同様であるが、揮発セルの特定動
作時には、ラッチ回路23内の保持データによらず、対
象メモリセルに対してベリファイ動作をする必要があ
る。このため、プログラムベリファイ動作時には、トラ
ンスファーゲート制御信号TFGをアクティブにするこ
とでプリチャージ動作を行うのに対して、揮発セルの特
定動作時には、トランスファーゲート制御信号TFG信
号はアクティブにせず、プリチャージ信号PRCをアク
ティブにすることでプリチャージ動作を実現している。
(Refresh Operation) In the refresh operation, a write operation is performed after specifying volatile cells. The specific operation of the volatile cell is basically the same as the above-described program verify operation. However, during the specific operation of the volatile cell, it is necessary to perform the verify operation on the target memory cell regardless of the data held in the latch circuit 23. is there. For this reason, during the program verify operation, the precharge operation is performed by activating the transfer gate control signal TFG. However, during the specific operation of the volatile cell, the transfer gate control signal TFG signal is not activated and the precharge signal is not activated. The precharge operation is realized by activating the PRC.

【0047】しかし、必ずしもプリチャージ信号PRC
を設ける必要はなく、揮発セルの特定動作時において、
ラッチ回路23内の保持データを事前にすべて“1”
(書き込み実施状態)にセットしておけば、揮発セルの
特定動作は、完全にプログラムベリファイ動作と同じ動
作にすることができる。
However, the precharge signal PRC is not necessarily
It is not necessary to provide
All the data held in the latch circuit 23 are previously set to “1”.
If it is set to (write execution state), the specific operation of the volatile cell can be completely the same as the program verify operation.

【0048】本実施形態においては、上述の通り、揮発
セル特定動作のプログラムベリファイ動作との差異は、
トランスファーゲート制御信号TFGの代わりに、プリ
チャージ信号PRCをアクティブにしているだけである
ので、説明は省略する。
In this embodiment, as described above, the difference between the volatile cell specifying operation and the program verify operation is as follows.
Since only the precharge signal PRC is activated instead of the transfer gate control signal TFG, the description is omitted.

【0049】上記揮発セルの特定動作が終わった後に、
上記プログラム動作に移行する。以上でリフレッシュ動
作が完了する。
After the specific operation of the volatile cell is completed,
Shift to the above program operation. Thus, the refresh operation is completed.

【0050】以上のように、本実施形態では、ビット線
の電位を、異なる検知レベルを有する2つのビット線電
位検知回路21、22で検知し、ラッチセット回路26
により、その出力を比較することで揮発セルの特定を行
ない、比較した結果をラッチ回路23にセットし、ペー
ジプログラム手法により書き込み動作を行なうことでリ
フレッシュ機能を実現している。これにより、ページプ
ログラム時と同数のメモリセルに対して同時にリフレッ
シュを行なうことができ、リフレッシュ時間を短縮する
ことが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the bit line potential is detected by the two bit line potential detection circuits 21 and 22 having different detection levels, and the latch set circuit 26 is detected.
Thus, the volatile cell is specified by comparing its output, the comparison result is set in the latch circuit 23, and the write operation is performed by a page program technique, thereby realizing the refresh function. Thus, the same number of memory cells as the page program can be simultaneously refreshed, and the refresh time can be reduced.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路規模を大きくすることなく、低コストで高速のリフ
レッシュ動作を実現した不揮発性半導体記憶装置を提供
することが可能になる、という格別な効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
This provides a special effect that it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device that realizes a high-speed refresh operation at low cost without increasing the circuit scale.

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

【図1】 本発明の一実施形態による不揮発性半導体記
憶装置の部分構成を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a partial configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention;

【図2】 図1の不揮発性半導体記憶装置におけるプロ
グラム動作、プログラムベリファイ動作、およびリフレ
ッシュ動作を説明するためのタイミングチャート
FIG. 2 is a timing chart for explaining a program operation, a program verify operation, and a refresh operation in the nonvolatile semiconductor memory device of FIG. 1;

【図3】 図1のメモリセルアレイ1のプログラム状態
および消去状態における閾値電圧の分布を示す模式図
FIG. 3 is a schematic diagram showing distribution of threshold voltages in a program state and an erase state of the memory cell array 1 of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセルアレイ 2 カラムラッチ 21、22 ビット線電位検知回路 23 ラッチ回路 24 トランスファーゲート 25 インバータ 26 ラッチセット回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Memory cell array 2 Column latch 21 and 22 Bit line potential detection circuit 23 Latch circuit 24 Transfer gate 25 Inverter 26 Latch set circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリセルに接続されたビット線と、少
なくとも1つの前記ビット線毎に設けられプログラムデ
ータを保持するラッチ回路と、制御信号に応じて前記ラ
ッチ回路と前記ビット線とを電気的に分離するトランス
ファーゲートと、前記ビット線の電位を検知するための
異なる検知レベルを有する少なくとも2つのビット線電
位検知回路と、前記ビット線電位検知回路の出力信号を
比較した結果を前記ラッチ回路にセットするラッチセッ
ト回路とを備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置。
1. A bit line connected to a memory cell, a latch circuit provided for at least one bit line and holding program data, and electrically connecting the latch circuit and the bit line according to a control signal. Transfer gate, at least two bit line potential detection circuits having different detection levels for detecting the potential of the bit line, and a result of comparing output signals of the bit line potential detection circuit to the latch circuit. A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a latch set circuit for setting.
【請求項2】 前記少なくとも2つのビット線電位検知
回路は、第1および第2のビット線検知回路からなり、
前記第1のビット線電位検知回路は、プログラムベリフ
ァイ動作時の論理判定レベルに設定された第1の検知レ
ベルを有し、前記第2のビット線電位検知回路は、デー
タ読み出し動作時の論理判定レベル付近に設定された第
2の検知レベルを有する請求項1記載の不揮発性半導体
記憶装置。
2. The at least two bit line potential detection circuits include first and second bit line detection circuits,
The first bit line potential detection circuit has a first detection level set to a logic determination level at the time of a program verify operation, and the second bit line potential detection circuit has a logic determination level at a data read operation. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, having a second detection level set near the level.
【請求項3】 不揮発性半導体記憶装置をリフレッシュ
する方法であって、 メモリセルに接続されたビット線の電位を異なる検知レ
ベルに基づいて検知し、 前記異なる検知レベルによる検知結果の比較に基づい
て、揮発傾向にあるメモリセルを特定し、 前記比較結果を保持することにより、プログラムデータ
の書き込み動作を行なうことを特徴とする不揮発性半導
体記憶装置のリフレッシュ方法。
3. A method for refreshing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising detecting a potential of a bit line connected to a memory cell based on different detection levels, and comparing the detection results based on the different detection levels. A method of writing a program data by specifying a memory cell having a tendency to volatilize and holding the comparison result.
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