JP2004158052A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory Download PDF

Info

Publication number
JP2004158052A
JP2004158052A JP2002319913A JP2002319913A JP2004158052A JP 2004158052 A JP2004158052 A JP 2004158052A JP 2002319913 A JP2002319913 A JP 2002319913A JP 2002319913 A JP2002319913 A JP 2002319913A JP 2004158052 A JP2004158052 A JP 2004158052A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
voltage
semiconductor memory
memory device
nonvolatile semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002319913A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Kiyono
淳司 清野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2002319913A priority Critical patent/JP2004158052A/en
Publication of JP2004158052A publication Critical patent/JP2004158052A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory, by which data are read out without problem even when a leak current is in existence. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory has: a plurality of nonvolatile memory cells; bit lines to which the plurality of memory cells are connected; a plurality of word lines connected to the plurality of memory cells; and a sense amplifier circuit for detecting a 1st current flowing in the bit lines with the state inactivating any of the plurality of word lines, and for detecting a 2nd current flowing in the bit lines with the state selectively activating one of the plurality of word lines, to discriminate the data by the large/small relation between a sum of values of the 1st current and a prescribed offset and a 2nd current value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に不揮発性半導体記憶装置に関し、詳しくは読み出し時に電流比較によりデータ判定を行う不揮発性半導体記憶装置に関する。
【従来の技術】
フラッシュメモリでは、所定の一纏まりの領域(セクタ)内の複数のセルを一括して消去するので、同一セクタ内にある複数セルの閾値は、消去後において同一の閾値とはならずある程度の分布を有することになる。消去状態によっては、幾つかのセルについて閾値が0以下になる(過消去状態)になる場合がある。読み出し動作において選択されたビット線上に過消去セルが存在する場合、この過消去セルのワード線が非選択であっても、閾値が0以下であるために過消去セルに電流が流れてしまう。このため実際に選択されたセルの電流を正しく検出することが出来ずに、データの読み出しを誤る可能性がある。
【0002】
従来の読み出し方法では、リファレンスセルの閾値を消去セルの閾値と書き込みセルの閾値との間に設定し、このリファレンスセルと読み出しセルとに同一のワード線電位を印加して、これら2つのセルに流れる電流を比較する。読み出しセルの電流がリファレンスセルの電流よりも多ければ消去データ“1”であり、読み出しセルの電流がリファレンスセルの電流よりも少なければ書き込みデータ“0”としてデータ判定を行う。この際、選択ワード線の電位が高いほど、読み出しセル及びリファレンスセルを流れる電流量は多くなる。
【0003】
図1は、読み出しセル電流とリファレンスセル電流との関係を示す図である。
【0004】
図1に示されるように、読み出しセルの電流に過消去セルのリーク電流が加算されると、リファレンスセルの電流と比較する対象の電流値がリーク電流の分だけ増えることになる。従って選択ワード線の電位が低い場合(図1の例では3.4V以下の場合)には、読み出し対象セルが書き込みセルであっても、リーク電流がリファレンスセルを流れる電流よりも多くなり、消去データ“1”として判定されてしまう。
【0005】
しかし上記のように、選択ワード線の電位が高いほど読み出しセル及びリファレンスセルを流れる電流量は多くなるので、選択ワード線の電位を高くすれば(図1の例では3.4V以上)、書き込みセル電流とリーク電流との和がリファレンスセルを流れる電流よりも常に少なくなり、書き込みデータ“0”として正しく認識することができる。この正しくデータ判定するための選択ワード線の電位は、リーク電流が大きくなるほど高くなる。
【0006】
但し、書き込みセル電流とリファレンスセル電流との差よりもリーク電流が大きくなってしまうと、ワード線電位に関わらず読み出しが出来なくなる。従って書き込み動作において、書き込みセルの閾値は充分に大きく設定される必要がある。
【0007】
なおデータ読出のための基準セルを備える必要がなく、電源電圧の大きさによってデータ読出特性が左右されることもない不揮発性半導体記憶装置を提供する従来技術がある(特許文献1)。
【0008】
【特許文献1】
特開平11−39884号公報
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の読み出し方法では、過消去の非選択セルによるリーク電流の影響によって、正常に読み出せる書き込みセルの閾値の条件が厳しくなってしまう。またリーク電流の影響による誤判定をなくすためには、読み出し時の選択ワード線を高い電位に上げる必要があり、このためにワード線を昇圧するための回路(ブースター)が特別に必要になってしまう。これにより回路規模が増大し、コスト増大を招いてしまう。
【0009】
以上を鑑みて本発明は、リーク電流が存在する場合であっても問題なくデータ読み出しが可能な不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0010】
また読み出し時の選択ワード線電位を昇圧するブースター回路が不要な不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明による不揮発性半導体記憶装置は、不揮発性である複数のメモリセルと、該複数のメモリセルが接続されるビット線と、該複数のメモリセルに接続される複数のワード線と、該複数のワード線の何れも活性化しない状態で該ビット線を流れる第1の電流を検出し、該複数のワード線の1本を選択活性化した状態で該ビット線を流れる第2の電流を検出し、該第1の電流の値及び所定のオフセットの値の和と該第2の電流の値との大小関係によりデータ判定をするセンスアンプ回路を含むことを特徴とする。
【0011】
上記不揮発性半導体記憶装置においては、比較対象の2つの値は両方ともリーク電流を含むので、リーク電流の大小に関わらずリーク電流が相殺され、確実なデータ判定を行うことが出来る。またリファレンスセルを読み出し基準電位生成のために必要としないので、回路規模を小さくしてコスト削減を図ることが出来る。また更に、読み出し時の選択ワード線の電位を昇圧する必要が無いので、読み出しワード専用の昇圧回路が必要なく、回路規模を小さくしてコスト削減を図ることが出来る。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
【0012】
図2は、本発明による読み出し動作について説明するための図である。
【0013】
本発明においては、読み出し時のデータ判定においてリファレンスセルは使用しない。従って図2においてリファレンス電流は示されていない。リファレンスセルを流れる電流の代わりに、本発明においては、過消去セルを流れるリーク電流にオフセットを加えた電流を比較対象の電流として用いる。。図2の例においてリーク電流は10μAであり、このリーク電流にオフセットを加えた“リーク電流+オフセット”は、10μAよりも大きい一定電流となる。
【0014】
読み出し対象のセルの電流とリーク電流との和が、“リーク電流+オフセット”よりも大きければ、消去データ“1”としてデータ判定する。読み出し対象が消去セルの場合、読み出し対象のセルの電流とリーク電流との和が“リーク電流+オフセット”よりも大きくなるのは、図示の点Aよりも図面右側である。従って、ワード線電圧は、点Aに対応する2.3V以上である必要がある。
【0015】
読み出し対象のセルの電流とリーク電流との和が、“リーク電流+オフセット”よりも小さければ、書き込みデータ“0”としてデータ判定する。読み出し対象が書き込みセルの場合、読み出し対象のセルの電流とリーク電流との和が“リーク電流+オフセット”よりも小さくなるのは、図示の点Bよりも図面左側である。従って、ワード線電圧は、点Bに対応する4.3V以下である必要がある。
【0016】
従って、図1の例においては、ワード線電位を2.3Vから4.3Vの間に設定することで、リーク電流の存在に関わらず正常なデータ読み出しを行うことが出来る。従って例えばワード線電位を3.0Vに設定すればよく、外部電源電圧が3.0Vであるとすれば、従来のようなワード線昇圧のためのブースター回路が不要になる。
【0017】
図3は、本発明による不揮発性半導体記憶装置の構成の一例を示す図である。
【0018】
図3の不揮発性半導体記憶装置10は、制御回路11、入出力バッファ12、アドレスバッファ13、ローデコーダ14、コラムデコーダ15、セルアレイ16、カスコード/センスアンプ17、書き込み/消去回路18、及びコマンドレジスタ19を含む。
【0019】
制御回路11は、コマンドレジスタ19を介してコマンド信号を外部から受け取ると共に、アドレスバッファ13を介してアドレス信号を外部から受け取る。また更に制御回路11は、ライトイネーブル信号及びチップイネーブル信号等の制御信号とデータ信号とを外部から受け取る。制御回路11は、これらの信号に基づいてステートマシンとして動作し、不揮発性半導体記憶装置10の各部の動作を制御する。
【0020】
入出力バッファ12は、外部からデータ信号を受け取り、受け取ったデータをカスコード/センスアンプ17に供給する。アドレスバッファ13は、外部から供給されるアドレス信号を受け取りラッチすると共に、受け取ったアドレス信号をローデコーダ14、コラムデコーダ15、及び制御回路11に供給する。ローデコーダ14は、アドレスバッファ13から供給されたアドレスをデコードして、セルアレイ16に設けられたワード線をデコード結果に応じて活性化させる。コラムデコーダ15は、アドレスバッファ13から供給されたアドレスをデコードし、デコード結果に基づいて、セルアレイ16のビット線のデータを選択的に読み出してカスコード/センスアンプ17に供給する。
【0021】
セルアレイ16は、メモリセルトランジスタの配列、ワード線、ビット線等を含み、各メモリセルトランジスタにデータを記憶する。データ読み出し時には、活性化ワード線で指定されるメモリセルからのデータが、ビット線に読み出される。プログラム或いはイレーズ時には、ワード線及びビット線をそれぞれの動作に応じた適当な電位に設定することで、メモリセルに対する電荷注入或いは電荷抜き取りの動作を実行する。
【0022】
カスコード/センスアンプ17は、コラムデコーダ15及びローデコーダ14による位置選択に応じてセルアレイ16から供給される電流を受け取り、リーク電流とオフセットとの和を基準として、読み出しデータが0であるか1であるかの判定を行う。判定結果は読み出しデータとして、入出力バッファ12に供給される。またプログラム動作(書き込み動作)及びイレーズ動作(消去動作)に伴うベリファイ動作についても、読み出し動作の場合と同様にして実行することが出来る。
【0023】
書き込み/消去回路18は、制御回路11の制御の下に動作し、プログラム電圧(プログラム用の昇圧電圧)を生成する。このプログラム電圧を使用してローデコーダ14及びコラムデコーダ15を駆動することにより、カスコード/センスアンプ17に入出力バッファ12から供給される書き込みデータに応じてセルアレイ16に対するデータ書き込み動作を実行する。書き込み/消去回路18は更に、イレーズ動作時にワード線及びビット線に印加する消去電圧を生成し、この電圧に基づいてセルアレイ16に対するセクタ単位の消去動作を実行する。
【0024】
図3の不揮発性半導体記憶装置10においては、データ読み出し時にローデコーダ14が選択活性化するワード線の電位について、これを昇圧する昇圧回路(ブースター)が設けられていない。また読み出し時に読み出しデータと比較対象となるリファレンスセル回路が設けられていない。
【0025】
図4は、セルアレイ16及びコラムデコーダ15の構成の一例を示す図である。
【0026】
図4においてメモリセルトランジスタ21が縦横に配置され、横方向一列分のメモリセルトランジスタ21が、ワード線WL0乃至WL1のうちの対応する一本に共通に接続される。ワード線は各メモリセルトランジスタ21にゲート電圧を供給する。各メモリセルトランジスタ21のソース端子は、トランジスタ25を介してグランド電位に接続される。
【0027】
ワード線が選択活性化されると、そのワード線に接続されるメモリセルトランジスタ21において、ビット線BL(p)_0、BL(p)_1、・・・に接続されるドレイン端子からソース端子に電流が流れる。この電流量は“0”又は“1”のデータ値に応じた量である。また選択活性化されていないワード線に接続されるメモリセルトランジスタ21であっても、これが過消去セルである場合には、ビット線からグランドに向けてリーク電流が流れる。
【0028】
ビット線BL(p)_0、BL(p)_1、・・・は、指定コラムアドレスに応じて選択的に導通される複数のトランジスタ23及び24により、カスコード/センスアンプ17に選択的に接続される。具体的には、カスコード/センスアンプ17から供給される電流が選択ビット線を介して読み出しセルに流れることで、電流信号DATACELLがカスコード/センスアンプ17に供給されることになる。
【0029】
図5は、カスコード/センスアンプ17の一部の構成の一例を示す図である。図5に示されるのは、カスコード/センスアンプ17のうちのプリセンスアンプ部分である。
【0030】
プリセンスアンプ30は、メモリセルに流れる電流を電圧に変換する回路であり、PMOSトランジスタ31及び32とNMOSトランジスタ33乃至39とを含む。信号PDは、読み出し動作時にLOWである信号である。また信号ATDは、アドレスの変化に応答して読み出し動作開始直後にリーク電流とオフセット電流の和を検出するためにHIGHになる信号である。
【0031】
アドレス信号が変化し、読み出し動作開始直後、図4のワード線が全て非選択でありリーク電流のみが流れる状態とする。これにより、電流信号DATACELLとして、電流が図5のノードNから図4のビット線に向けて流れる。このとき、アドレスの変化に応じて生成された信号ATDがHIGHとされ、上記電流信号DATACELLに加え更に所定量の電流が、トランジスタ38及び39を介してノードNからグランド電位に向けて流れる。この両方の電流の和が、図5の回路によって電流値から電圧値へと変換され、電圧信号SAINとして出力される。即ち、“リーク電流+オフセット”の電流量に対応する電圧が電圧信号SAINとして出力される。
【0032】
その後、図4においてワード線を選択活性化し読み出しセルの電流(及びリーク電流)が流れる状態とする。これにより、電流信号DATACELLとして、電流が図5のノードNから図4のビット線に向けて流れる。このとき信号ATDはLOWとされており、上記電流信号DATACELLだけがノードNを介して流れる電流となる。この電流が図5の回路によって電流値から電圧値へと変換され、電圧信号SAINとして出力される。即ち、“読み出しセル電流+リーク電流”の電流量に対応する電圧が電圧信号SAINとして出力される。
【0033】
図6は、カスコード/センスアンプ17の一部の構成の一例を示す図である。図5に示されるのは、カスコード/センスアンプ17のうちのセンスアンプ部分である。このセンスアンプ部分によって、“リーク電流+オフセット電流”の電流量に対応する電圧と、“読み出しセル電流+リーク電流”の電流量に対応する電圧とを比較して、“0”或いは“1”のデータ判定を行う。
【0034】
図6のセンスアンプ40は、PMOSトランジスタ41乃至46、NMOSトランジスタ47乃至56、及びキャパシタ57を含む。
【0035】
読み出し動作直後に、“リーク電流+オフセット電流”の電流量に対応する電圧信号SAINが、プリセンスアンプ30から供給される。このとき信号ATDはHIGHであるので、電圧信号SAINの電圧はトランジスタ47を介してキャパシタ57に蓄えられる。その後、“読み出しセル電流+リーク電流”の電流量に対応する電圧信号SAINがプリセンスアンプ30から供給されると、このとき信号ATDはLOWであり信号ATDEQはHIGHとなっている。従って、電圧信号SAINの電圧は、トランジスタ48を介してトランジスタ52のゲート端子に供給される。またこの時、キャパシタ57に蓄積されている“リーク電流+オフセット電流”の電流量に対応する電圧は、トランジスタ51のゲート端子に供給される。
【0036】
PMOSトランジスタ41及び42とNMOSトランジスタ51及び52とは、差動増幅器を構成しており、トランジスタ51のゲート端子電圧とトランジスタ52のゲート端子電圧との差を検出して増幅する機能を有する。トランジスタ49及び50はリセット用に設けられており、信号RSTがHIGHになるとキャパシタ57に蓄積された電荷が放電される。
【0037】
上記差動増幅器か検出した比較結果は、PMOSトランジスタ45及びNMOSトランジスタ53が構成するインバータを介して、データ信号SODATAとして出力される。このデータ信号SODATAは、図3の入出力バッファ12を介して、不揮発性半導体記憶装置10の外部に出力される。
【0038】
以上のようにして、プリセンスアンプ30においてリーク電流とオフセット電流との和に対応する電圧を生成し、この電圧をセンスアンプ40のキャパシタ57に保持し、更にプリセンスアンプ30において読み出しセル電流とリーク電流との和に対応する電圧を生成し、この電圧とキャパシタ57に保持される電圧とを比較してデータ判定を行う。即ち、“読み出しセル電流+リーク電流”と“リーク電流+オフセット電流”との比較に基づいたデータ判定が可能になる。
【0039】
このとき比較対象の2つの電流は両方ともリーク電流を含むので、リーク電流の大小に関わらずリーク電流が相殺され、確実なデータ判定を行うことが出来る。またリファレンスセルを読み出し基準電位生成のために必要としないので、回路規模を小さくしてコスト削減を図ることが出来る。また更に、読み出し時の選択ワード線の電位を昇圧する必要が無いので、読み出しワード専用の昇圧回路が必要なく、回路規模を小さくしてコスト削減を図ることが出来る。
【0040】
図7は、本発明によるデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図である。
【0041】
まず信号RSTをHIGHにすることによって、図6のトランジスタ49及び50を導通させ、キャパシタ57の電圧保持端であるトランジスタ51のゲート端子と、トランジスタ52のゲート端子とを接地してリセットする。その後信号RSTをLOWに戻し、信号ATDがHIGHとなっている期間にビット線選択を行う。このときまだワード線は選択活性化されていない。この状態で、選択ビット線から過消去セルを介してリーク電流が流れ、“リーク電流+オフセット電流”に対応する電圧がキャパシタ57に保持される。その後、信号ATDをLOWに戻すと共に信号ATDEQをHIGHにし、またワード線を選択活性化することで読み出しメモリセルの電流を選択ビット線に流す。これにより“読み出しセル電流+リーク電流”に対応する電圧が得られ、この電圧とキャパシタ57の保持電圧とを比較することにより、判定データSODATAとして有効な読み出しデータが得られる。なお上記信号RST、信号ATD、信号ATDEQ、ワード線活性化、ビット線選択等のタイミングは、図3に示される不揮発性半導体記憶装置10の制御回路11により制御される。
【0042】
上記読み出し方法において、最初に信号ATD及びATDEQを共にHIGHにすることでリファレンス側とデータ側の両方にリファレンスデータを保持した後、信号ATD及びATDEQをそれぞれLOW及びHIGHにしてワード線を選択すると、データ側のレベルをプリチャージする必要が無く高速な読み出しが可能となる。また図6のキャパシタ57は、トランジスタキャパシタ等を用いることにより、小さなチップ面積で実現することが可能である。
【0043】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。
【発明の効果】
本発明による不揮発性半導体記憶装置においては、比較対象の2つの値は両方ともリーク電流を含むので、リーク電流の大小に関わらずリーク電流が相殺され、確実なデータ判定を行うことが出来る。またリファレンスセルを読み出し基準電位生成のために必要としないので、回路規模を小さくしてコスト削減を図ることが出来る。また更に、読み出し時の選択ワード線の電位を昇圧する必要が無いので、読み出しワード専用の昇圧回路が必要なく、回路規模を小さくしてコスト削減を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】読み出しセル電流とリファレンスセル電流との関係を示す図である。
【図2】本発明による読み出し動作について説明するための図である。
【図3】本発明による不揮発性半導体記憶装置の構成の一例を示す図である。
【図4】セルアレイ及びコラムデコーダの構成の一例を示す図である。
【図5】カスコード/センスアンプの一部の構成の一例を示す図である。
【図6】カスコード/センスアンプの一部の構成の一例を示す図である。
【図7】本発明によるデータ読み出し動作を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
11 制御回路
12 入出力バッファ
13 アドレスバッファ
14 ローデコーダ
15 コラムデコーダ
16 セルアレイ
17 カスコード/センスアンプ
18 書き込み/消去回路
19 コマンドレジスタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly, to a nonvolatile semiconductor memory device that performs data determination by comparing currents at the time of reading.
[Prior art]
In a flash memory, a plurality of cells in a predetermined group of areas (sectors) are collectively erased. Therefore, the threshold values of a plurality of cells in the same sector do not become the same threshold value after erasing, and a certain degree of distribution is obtained. Will have. Depending on the erased state, the threshold of some cells may be 0 or less (over-erased state). When an over-erased cell exists on the bit line selected in the read operation, even if the word line of the over-erased cell is not selected, a current flows through the over-erased cell because the threshold value is 0 or less. For this reason, the current of the actually selected cell cannot be correctly detected, and there is a possibility that data reading is erroneously performed.
[0002]
In the conventional reading method, the threshold value of the reference cell is set between the threshold value of the erasing cell and the threshold value of the writing cell, and the same word line potential is applied to the reference cell and the reading cell. Compare the flowing current. When the current of the read cell is larger than the current of the reference cell, the erase data is “1”. When the current of the read cell is smaller than the current of the reference cell, the data is determined as the write data “0”. At this time, the higher the potential of the selected word line, the larger the amount of current flowing through the read cell and the reference cell.
[0003]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a read cell current and a reference cell current.
[0004]
As shown in FIG. 1, when the leak current of the over-erased cell is added to the current of the read cell, the current value to be compared with the current of the reference cell increases by the leak current. Therefore, when the potential of the selected word line is low (in the example of FIG. 1, 3.4 V or less), even if the read target cell is a write cell, the leak current is larger than the current flowing through the reference cell, and the erase operation is performed. It is determined as data “1”.
[0005]
However, as described above, the higher the potential of the selected word line, the greater the amount of current flowing through the read cell and the reference cell. Therefore, if the potential of the selected word line is increased (3.4 V or more in the example of FIG. 1), the write operation is performed. The sum of the cell current and the leak current is always smaller than the current flowing through the reference cell, and can be correctly recognized as write data “0”. The potential of the selected word line for correctly determining data increases as the leak current increases.
[0006]
However, if the leak current is larger than the difference between the write cell current and the reference cell current, reading cannot be performed regardless of the word line potential. Therefore, in the write operation, the threshold value of the write cell needs to be set sufficiently large.
[0007]
There is a related art that provides a nonvolatile semiconductor memory device which does not need to include a reference cell for data reading and whose data reading characteristics are not affected by the magnitude of a power supply voltage (Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-39884 [Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional read method, the condition of the threshold value of the write cell that can be read normally becomes strict due to the influence of the leak current caused by the over-erased non-selected cells. In order to eliminate the erroneous determination due to the influence of the leak current, it is necessary to raise the selected word line at the time of reading to a high potential. Therefore, a circuit (a booster) for boosting the word line is specially required. I will. This leads to an increase in the circuit scale and an increase in cost.
[0009]
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can read data without any problem even when a leak current exists.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device which does not require a booster circuit for boosting the potential of a selected word line at the time of reading.
[Means for Solving the Problems]
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to the plurality of memory cells, a plurality of word lines connected to the plurality of memory cells, The first current flowing through the bit line is detected in a state where none of the word lines are activated, and the second current flowing through the bit line is detected while one of the plurality of word lines is selectively activated. And a sense amplifier circuit for determining data based on the magnitude relationship between the sum of the first current value and the predetermined offset value and the second current value.
[0011]
In the above-described nonvolatile semiconductor memory device, since the two values to be compared both include the leak current, the leak current is canceled regardless of the magnitude of the leak current, and the data can be reliably determined. Further, since a reference cell is not required for reading and generating a reference potential, the circuit scale can be reduced and cost can be reduced. Further, since there is no need to boost the potential of the selected word line at the time of reading, a boosting circuit dedicated to the read word is not required, and the circuit size can be reduced and cost can be reduced.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0012]
FIG. 2 is a diagram for explaining a read operation according to the present invention.
[0013]
In the present invention, the reference cell is not used in the data determination at the time of reading. Therefore, the reference current is not shown in FIG. Instead of the current flowing through the reference cell, in the present invention, a current obtained by adding an offset to the leak current flowing through the overerased cell is used as the current to be compared. . In the example of FIG. 2, the leak current is 10 μA, and “leak current + offset” obtained by adding an offset to the leak current is a constant current larger than 10 μA.
[0014]
If the sum of the current of the cell to be read and the leak current is larger than “leak current + offset”, data is determined as erase data “1”. When the read target is an erased cell, the sum of the current of the read target cell and the leak current becomes larger than “leak current + offset” on the right side of the drawing in FIG. Therefore, the word line voltage needs to be 2.3 V or more corresponding to the point A.
[0015]
If the sum of the current of the cell to be read and the leak current is smaller than “leak current + offset”, the data is determined as write data “0”. When the read target is a write cell, the sum of the current of the read target cell and the leak current becomes smaller than “leak current + offset” on the left side of the drawing from point B in the drawing. Therefore, the word line voltage needs to be 4.3 V or less corresponding to the point B.
[0016]
Therefore, in the example of FIG. 1, by setting the word line potential between 2.3 V and 4.3 V, normal data reading can be performed regardless of the presence of a leak current. Therefore, for example, the word line potential may be set to 3.0 V, and if the external power supply voltage is 3.0 V, a conventional booster circuit for boosting the word line becomes unnecessary.
[0017]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.
[0018]
3 includes a control circuit 11, an input / output buffer 12, an address buffer 13, a row decoder 14, a column decoder 15, a cell array 16, a cascode / sense amplifier 17, a write / erase circuit 18, and a command register. 19 inclusive.
[0019]
The control circuit 11 receives a command signal from the outside via the command register 19 and receives an address signal from the outside via the address buffer 13. Further, the control circuit 11 receives control signals such as a write enable signal and a chip enable signal and a data signal from outside. The control circuit 11 operates as a state machine based on these signals, and controls the operation of each unit of the nonvolatile semiconductor memory device 10.
[0020]
The input / output buffer 12 receives a data signal from the outside, and supplies the received data to the cascode / sense amplifier 17. The address buffer 13 receives and latches an externally supplied address signal, and supplies the received address signal to the row decoder 14, the column decoder 15, and the control circuit 11. The row decoder 14 decodes the address supplied from the address buffer 13 and activates a word line provided in the cell array 16 according to the decoding result. The column decoder 15 decodes the address supplied from the address buffer 13, selectively reads the data of the bit line of the cell array 16 based on the decoding result, and supplies the data to the cascode / sense amplifier 17.
[0021]
The cell array 16 includes an array of memory cell transistors, word lines, bit lines, and the like, and stores data in each memory cell transistor. At the time of data reading, data from a memory cell specified by the activation word line is read to a bit line. At the time of programming or erasing, by setting the word line and the bit line to appropriate potentials according to the respective operations, the operation of injecting or extracting the charge to the memory cell is executed.
[0022]
The cascode / sense amplifier 17 receives the current supplied from the cell array 16 in accordance with the position selection by the column decoder 15 and the row decoder 14, and determines whether the read data is 0 or 1 based on the sum of the leak current and the offset. Determine if there is any. The determination result is supplied to the input / output buffer 12 as read data. The verify operation accompanying the program operation (write operation) and the erase operation (erase operation) can be executed in the same manner as the read operation.
[0023]
The write / erase circuit 18 operates under the control of the control circuit 11, and generates a program voltage (step-up voltage for programming). By driving the row decoder 14 and the column decoder 15 using this program voltage, a data write operation to the cell array 16 is executed in accordance with the write data supplied from the input / output buffer 12 to the cascode / sense amplifier 17. The write / erase circuit 18 further generates an erase voltage to be applied to the word line and the bit line at the time of the erase operation, and executes the erase operation of the cell array 16 in sector units based on this voltage.
[0024]
In the nonvolatile semiconductor memory device 10 of FIG. 3, a booster circuit (booster) for boosting the potential of the word line selectively activated by the row decoder 14 at the time of data reading is not provided. Further, a reference cell circuit to be compared with read data at the time of reading is not provided.
[0025]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the cell array 16 and the column decoder 15.
[0026]
In FIG. 4, memory cell transistors 21 are arranged vertically and horizontally, and memory cell transistors 21 in one row in the horizontal direction are commonly connected to a corresponding one of word lines WL0 to WL1. The word line supplies a gate voltage to each memory cell transistor 21. The source terminal of each memory cell transistor 21 is connected to the ground potential via the transistor 25.
[0027]
When the word line is selectively activated, in the memory cell transistor 21 connected to the word line, the drain terminal connected to the bit lines BL (p) _0, BL (p) _1,... Electric current flows. This current amount is an amount corresponding to the data value of “0” or “1”. Even if the memory cell transistor 21 is connected to a word line that is not selectively activated, if this is an overerased cell, a leak current flows from the bit line to the ground.
[0028]
The bit lines BL (p) _0, BL (p) _1,... Are selectively connected to the cascode / sense amplifier 17 by a plurality of transistors 23 and 24 which are selectively turned on in accordance with a designated column address. You. Specifically, the current supplied from the cascode / sense amplifier 17 flows to the read cell via the selected bit line, so that the current signal DATACELL is supplied to the cascode / sense amplifier 17.
[0029]
FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a part of the cascode / sense amplifier 17. FIG. 5 shows a pre-sense amplifier portion of the cascode / sense amplifier 17.
[0030]
The pre-sense amplifier 30 is a circuit that converts a current flowing through a memory cell into a voltage, and includes PMOS transistors 31 and 32 and NMOS transistors 33 to 39. The signal PD is a signal that is LOW during the read operation. The signal ATD is HIGH in order to detect the sum of the leak current and the offset current immediately after the start of the read operation in response to the address change.
[0031]
Immediately after the address signal changes and the read operation starts, all the word lines in FIG. 4 are not selected and only the leak current flows. As a result, a current flows from the node N in FIG. 5 to the bit line in FIG. 4 as the current signal DATACELL. At this time, the signal ATD generated according to the change in the address is set to HIGH, and a predetermined amount of current flows from the node N to the ground potential via the transistors 38 and 39 in addition to the current signal DATACELL. The sum of both currents is converted from a current value to a voltage value by the circuit of FIG. 5 and output as a voltage signal SAIN. That is, a voltage corresponding to the current amount of “leak current + offset” is output as the voltage signal SAIN.
[0032]
After that, in FIG. 4, the word line is selectively activated, and a current (and a leak current) of the read cell flows. As a result, a current flows from the node N in FIG. 5 to the bit line in FIG. 4 as the current signal DATACELL. At this time, the signal ATD is LOW, and only the current signal DATACELL becomes a current flowing through the node N. This current is converted from a current value to a voltage value by the circuit of FIG. 5 and output as a voltage signal SAIN. That is, a voltage corresponding to the amount of “read cell current + leakage current” is output as the voltage signal SAIN.
[0033]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of a part of the cascode / sense amplifier 17. FIG. 5 shows the sense amplifier portion of the cascode / sense amplifier 17. The sense amplifier portion compares the voltage corresponding to the amount of “leak current + offset current” with the voltage corresponding to the amount of “read cell current + leak current”, and determines “0” or “1”. Of data is determined.
[0034]
The sense amplifier 40 of FIG. 6 includes PMOS transistors 41 to 46, NMOS transistors 47 to 56, and a capacitor 57.
[0035]
Immediately after the read operation, a voltage signal SAIN corresponding to the amount of “leak current + offset current” is supplied from the pre-sense amplifier 30. At this time, since the signal ATD is HIGH, the voltage of the voltage signal SAIN is stored in the capacitor 57 via the transistor 47. Thereafter, when the voltage signal SAIN corresponding to the current amount of “read cell current + leakage current” is supplied from the pre-sense amplifier 30, the signal ATD is LOW and the signal ATDEQ is HIGH. Accordingly, the voltage of the voltage signal SAIN is supplied to the gate terminal of the transistor 52 via the transistor 48. At this time, a voltage corresponding to the amount of “leak current + offset current” stored in the capacitor 57 is supplied to the gate terminal of the transistor 51.
[0036]
The PMOS transistors 41 and 42 and the NMOS transistors 51 and 52 constitute a differential amplifier, and have a function of detecting and amplifying a difference between the gate terminal voltage of the transistor 51 and the gate terminal voltage of the transistor 52. The transistors 49 and 50 are provided for resetting, and when the signal RST becomes HIGH, the electric charge accumulated in the capacitor 57 is discharged.
[0037]
The comparison result detected by the differential amplifier is output as the data signal SODATA via the inverter formed by the PMOS transistor 45 and the NMOS transistor 53. This data signal SODATA is output to the outside of the nonvolatile semiconductor memory device 10 via the input / output buffer 12 of FIG.
[0038]
As described above, a voltage corresponding to the sum of the leak current and the offset current is generated in the pre-sense amplifier 30, and this voltage is held in the capacitor 57 of the sense amplifier 40. Is generated, and the voltage is compared with the voltage held in the capacitor 57 to perform data determination. That is, data determination based on a comparison between “read cell current + leak current” and “leak current + offset current” becomes possible.
[0039]
At this time, since the two currents to be compared both include the leak current, the leak current is canceled regardless of the magnitude of the leak current, and the data can be reliably determined. Further, since a reference cell is not required for reading and generating a reference potential, the circuit scale can be reduced and cost can be reduced. Further, since there is no need to boost the potential of the selected word line at the time of reading, a boosting circuit dedicated to the read word is not required, and the circuit size can be reduced and cost can be reduced.
[0040]
FIG. 7 is a timing chart for explaining a data read operation according to the present invention.
[0041]
First, by setting the signal RST to HIGH, the transistors 49 and 50 in FIG. 6 are made conductive, and the gate terminal of the transistor 51 and the gate terminal of the transistor 52, which are the voltage holding terminals of the capacitor 57, are reset by grounding. Thereafter, the signal RST is returned to LOW, and the bit line is selected during a period in which the signal ATD is HIGH. At this time, the word line has not been selectively activated. In this state, a leak current flows from the selected bit line via the overerased cell, and a voltage corresponding to “leak current + offset current” is held in the capacitor 57. After that, the signal ATD is returned to LOW, the signal ATDEQ is set to HIGH, and the word line is selectively activated to flow the current of the read memory cell to the selected bit line. As a result, a voltage corresponding to “read cell current + leakage current” is obtained. By comparing this voltage with the holding voltage of the capacitor 57, effective read data is obtained as the determination data SODATA. The timings of the signal RST, signal ATD, signal ATDEQ, word line activation, bit line selection, and the like are controlled by the control circuit 11 of the nonvolatile semiconductor memory device 10 shown in FIG.
[0042]
In the above-mentioned reading method, first, the signals ATD and ATDEQ are both set to HIGH to hold the reference data on both the reference side and the data side, and then the signals ATD and ATDEQ are set to LOW and HIGH respectively to select the word line. There is no need to precharge the level on the data side, and high-speed reading can be performed. The capacitor 57 in FIG. 6 can be realized with a small chip area by using a transistor capacitor or the like.
[0043]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
【The invention's effect】
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, since the two values to be compared both include the leak current, the leak current is canceled regardless of the magnitude of the leak current, and the data can be reliably determined. Further, since a reference cell is not required for reading and generating a reference potential, the circuit scale can be reduced and cost can be reduced. Further, since there is no need to boost the potential of the selected word line at the time of reading, there is no need for a boosting circuit dedicated to the read word, and the circuit scale can be reduced and cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a read cell current and a reference cell current.
FIG. 2 is a diagram for explaining a read operation according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a cell array and a column decoder.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a partial configuration of a cascode / sense amplifier.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a partial configuration of a cascode / sense amplifier.
FIG. 7 is a timing chart for explaining a data read operation according to the present invention;
[Explanation of symbols]
11 Control Circuit 12 Input / Output Buffer 13 Address Buffer 14 Row Decoder 15 Column Decoder 16 Cell Array 17 Cascode / Sense Amplifier 18 Write / Erase Circuit 19 Command Register

Claims (10)

不揮発性である複数のメモリセルと、
該複数のメモリセルが接続されるビット線と、
該複数のメモリセルに接続される複数のワード線と、
該複数のワード線の何れも活性化しない状態で該ビット線を流れる第1の電流を検出し、該複数のワード線の1本を選択活性化した状態で該ビット線を流れる第2の電流を検出し、該第1の電流の値及び所定のオフセットの値の和と該第2の電流の値との大小関係によりデータ判定をするセンスアンプ回路
を含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of non-volatile memory cells;
A bit line to which the plurality of memory cells are connected;
A plurality of word lines connected to the plurality of memory cells;
Detecting a first current flowing through the bit line in a state where none of the plurality of word lines are activated, and a second current flowing through the bit line in a state where one of the plurality of word lines is selectively activated; And a sense amplifier circuit for detecting data based on the magnitude relationship between the sum of the first current value and the predetermined offset value and the second current value. apparatus.
外部から供給される電源電圧と同一の電圧又はより小さい電圧で該ワード線を選択活性化するローデコーダを更に含むことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a row decoder for selectively activating said word line at a voltage equal to or smaller than a power supply voltage supplied from outside. 該センスアンプ回路は、
該第1の電流と所定の電流との和を検出して第1の電圧に変換すると共に該第2の電流を検出して第2の電圧に変換するプリセンスアンプと、
該第1の電圧と該第2の電圧とを比較する電圧比較回路
を含むことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The sense amplifier circuit includes:
A pre-sense amplifier that detects a sum of the first current and a predetermined current and converts the sum into a first voltage, and detects the second current and converts the same into a second voltage;
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a voltage comparison circuit for comparing said first voltage and said second voltage.
該電圧比較回路は、
該第1の電圧を保持するキャパシタと、
該キャパシタが保持する電圧と該第2の電圧とを入力とする比較器
を含むことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The voltage comparison circuit is
A capacitor for holding the first voltage;
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a comparator which receives the voltage held by said capacitor and said second voltage.
該プリセンスアンプは、第1のタイミングで該第1の電流と該所定の電流との和を検出して該第1の電圧に変換すると共に第2のタイミングで該第2の電流を検出して該第2の電圧に変換し、該電圧比較回路は、該第1のタイミングで該第1の電圧を該キャパシタに保持し該第2のタイミングで該キャパシタが保持する電圧と該第2の電圧とを比較することを特徴とする請求項4記載の不揮発性半導体記憶装置。The pre-sense amplifier detects the sum of the first current and the predetermined current at a first timing, converts the sum into the first voltage, and detects the second current at a second timing. Converting the voltage to the second voltage, the voltage comparison circuit holding the first voltage in the capacitor at the first timing, the voltage held by the capacitor at the second timing, and the second voltage 5. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein the comparison is made with: 該電圧比較回路は、該第1のタイミングで該第1の電圧を該比較器の2つの入力端子の双方に供給することを特徴とする請求項5記載の不揮発性半導体記憶装置。6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein said voltage comparison circuit supplies said first voltage to both of two input terminals of said comparator at said first timing. 該比較器は差動増幅器であることを特徴とする請求項4記載の不揮発性半導体記憶装置。5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein said comparator is a differential amplifier. 該複数のメモリセルの所定の一纏まりを消去する消去回路を更に含むことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising an erasing circuit for erasing a predetermined group of said plurality of memory cells. 該複数のメモリセルは該複数のワード線の何れも活性化しない状態で電流を流す過消去セルを含むことを特徴とする請求項8記載の不揮発性半導体記憶装置。9. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein said plurality of memory cells include over-erased cells which flow current in a state where none of said plurality of word lines are activated. 第1のタイミングでビット線を流れるリーク電流と所定の電流の和である第1の電流を検出し、第2のタイミングで該ビット線を流れる読み出しメモリセルの電流と該リーク電流との和である第2の電流を検出し、該第1の電流の値と該第2の電流の値との大小関係によりデータ判定をするセンスアンプ回路を含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A first current, which is the sum of a leak current flowing through the bit line at a first timing and a predetermined current, is detected. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a sense amplifier circuit that detects a certain second current and determines data based on a magnitude relationship between the first current value and the second current value.
JP2002319913A 2002-11-01 2002-11-01 Nonvolatile semiconductor memory Withdrawn JP2004158052A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002319913A JP2004158052A (en) 2002-11-01 2002-11-01 Nonvolatile semiconductor memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002319913A JP2004158052A (en) 2002-11-01 2002-11-01 Nonvolatile semiconductor memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004158052A true JP2004158052A (en) 2004-06-03

Family

ID=32800998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002319913A Withdrawn JP2004158052A (en) 2002-11-01 2002-11-01 Nonvolatile semiconductor memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004158052A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013214342A (en) * 2012-04-02 2013-10-17 Rohm Co Ltd Semiconductor storage device, on-vehicle equipment, and vehicle
JP2013222478A (en) * 2012-04-16 2013-10-28 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor memory device and method of controlling semiconductor memory device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013214342A (en) * 2012-04-02 2013-10-17 Rohm Co Ltd Semiconductor storage device, on-vehicle equipment, and vehicle
JP2013222478A (en) * 2012-04-16 2013-10-28 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor memory device and method of controlling semiconductor memory device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6567316B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of erasing data of nonvolatile semiconductor memory device
US8208337B2 (en) Operation method and leakage controller for a memory and a memory applying the same
US9136006B2 (en) Method and device for reducing coupling noise during read operation
JP2780674B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US20020057599A1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device having reduced erase time and method of erasing data of the same
KR101099835B1 (en) Semiconductor memory apparatus and method of operating thereof
JP2007087512A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method for operating same
US7158417B2 (en) Semiconductor device and method for writing data into the semiconductor device
US7551490B2 (en) Flash memory device and method of reading data from flash memory device
JP2005285223A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and its data rewriting method
JP3548830B2 (en) Flash memory system and method with reduced disturbance
US6400608B1 (en) Accurate verify apparatus and method for NOR flash memory cells in the presence of high column leakage
JP3143161B2 (en) Non-volatile semiconductor memory
KR0159452B1 (en) A non-volatile memory circuit
JP2000137992A (en) Flash memory device and its verifying method
JPH043395A (en) Non-volatile semiconductor storage device
KR20020034831A (en) Nonvolatile semiconductor memory device with reliable verify operation
JPH11176173A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JP2004158052A (en) Nonvolatile semiconductor memory
KR100594411B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device with reliable verify operation
KR101610176B1 (en) Semiconductor memory apparatus and method for erasing the same
JPH09306191A (en) Non-volatile semiconductor memory
KR100495655B1 (en) Semiconductor memory device and over erase verify method thereof
JPH06150675A (en) Flash memory
JPH0426996A (en) Nonvolatile semiconductor memory circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050512

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060522

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060701

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080108

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080403