JP2008243315A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置及びその動作方法に関し、より詳しくは、電気的にデータの書き込み及び消去が可能なNOR型フラッシュメモリを含む不揮発性半導体記憶装置及びその動作方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device and an operating method thereof, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device including a NOR flash memory capable of electrically writing and erasing data and an operating method thereof.
図1は、従来例に係るNOR型フラッシュメモリについて示す回路図である。図3(a)は、メモリセルの構造を示す断面図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a NOR type flash memory according to a conventional example. FIG. 3A is a cross-sectional view showing the structure of the memory cell.
従来例に係るNOR型フラッシュメモリにおいては、図1に示すように、メモリセルTijが行と列に配置されている。図1はその一部を示す。各行方向(紙面上横方向)に並ぶ全てのメモリセルTij(i=0〜m、j=0〜n)は、ドレインを介して共通の各ビット線(BLi(i=0〜m、j=0〜n))と接続し、各列方向(紙面上縦方向)に並ぶ全てのメモリセルTijはゲート(コントロールゲート)を介して共通の各ワード線(WLj(j=0〜n))と接続し、各行方向に並ぶ全てのメモリセルTijはソースを介して共通の各ソース線(Vssk(k=0〜m/2))に接続されている。なお、ソース線(Vssk)は隣接するビット線BLi、BLi+1間でも共通となっている。 In the NOR type flash memory according to the conventional example, as shown in FIG. 1, memory cells Tij are arranged in rows and columns. FIG. 1 shows a part thereof. All memory cells Tij (i = 0 to m, j = 0 to n) arranged in each row direction (horizontal direction on the paper surface) are connected to common bit lines (BLi (i = 0 to m, j = 0 to n)) and all the memory cells Tij arranged in each column direction (vertical direction on the paper surface) are connected to each common word line (WLj (j = 0 to n)) via a gate (control gate). All the memory cells Tij connected and arranged in the row direction are connected to each common source line (Vssk (k = 0 to m / 2)) via the source. The source line (Vssk) is also common between the adjacent bit lines BLi and BLi + 1.
各メモリセルTijはフローティングゲートを有するnチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成されている。その主要な構成は、図3(a)に示すように、p型の半導体基板1上にゲート絶縁膜2とフローティングゲート3と中間絶縁膜4とコントロールゲート5とがこの順で積層され、この積層構造の両側の半導体基板1の表面にn型のソース領域6a及びドレイン領域6bとが形成されてなる。なお、ソース領域6aに繋がるトランジスタの外部引出し端子をソースと称し、ドレイン領域6bに繋がるトランジスタの外部引出し端子をドレインと称する。
Each memory cell Tij is composed of an n-channel insulated gate field effect transistor having a floating gate. As shown in FIG. 3A, the main structure is that a
メモリセルTijは、書き込みを行わない状態で、中程度の閾値電圧を有し、コントロールゲートにデータを読み出すための正の動作電圧を印加することで容易にチャネルが導通し、ドレイン電流が流れる論理'1' データの状態になっている。 The memory cell Tij has a medium threshold voltage in a state in which no writing is performed, and the channel easily conducts by applying a positive operating voltage for reading data to the control gate, and the drain current flows. '1' Data is in the status.
メモリセルTijに書き込みを行うことにより、論理'0'データの状態になる。書き込みを行うには、ビット線及びソース線とワード線とにより所望のメモリセルTijを選択して、ソース領域6a(ソース線(Vssk))を接地し、ドレイン領域6b(ビット線(BLi))に正の電圧を印加し、コントロールゲート5(ワード線(WLj))に大きな正の電圧を印加する。ソース−ドレイン間の電圧により主にドレイン領域6b近傍でホットエレクトロンが発生し、コントロールゲート5の大きな正の電圧によりフローティングゲート4に電子が注入され、蓄積される。これにより、所望のメモリセルTijに論理'0'データが書き込まれる。この状態では、メモリセルTijは高い閾値電圧を有し、コントロールゲート5に動作電圧を印加してもチャネルは導通せず、ドレイン電流は流れないか、流れてもリーク電流程度で小さい。
By writing to the memory cell Tij, a logic “0” data state is obtained. In order to perform writing, a desired memory cell Tij is selected by a bit line, a source line, and a word line, the
データを読み出すには、ビット線及びソース線とワード線により所望のメモリセルTijを選択して、ソース領域6a(ソース線(Vssk))を接地し、ドレイン領域6b(ビット線(BLi))に適度な正の電圧を印加し、コントロールゲート5(ワード線(WLj))に正の動作電圧を印加する。論理'0'データが書き込まれている場合、ドレイン電流は流れないか小さい。これに対して、論理'1'データの状態では、大きいドレイン電流が流れる。これらは、ビット線電流(IBL)として測定することができる。したがって、その電流値を測定することにより所望のメモリセルTijに記憶された論理'0'又は論理'1'のデータを読み出すことができる。
In order to read data, a desired memory cell Tij is selected by a bit line, a source line, and a word line, the
図2(b)に示すように、論理'0'データ又は論理'1' データであることを判定するために、基準電流値が設定される。ビット線電流(IBL)が基準電流値よりも下側にくる場合、論理'0' データであると判定され、上側にくる場合、論理'1' データであると判定される。実際には、基準電流値に対して上下ともにある程度の読出しマージンがとられる。即ち、論理'0'データであることを判定するために、基準電流値よりも小さい範囲にビット線電流(IBL)の上限が設定され、一方、論理'1' データであることを判定するために、基準電流値よりも大きい範囲にビット線電流(IBL)の下限が設定されている。これらのビット線電流(IBL)の上限と下限の差が大きいほど、誤判定を避け、正確にデータを読み取ることができるため好ましいとされる。 As shown in FIG. 2B, a reference current value is set in order to determine whether the data is logic “0” data or logic “1” data. When the bit line current (IBL) is lower than the reference current value, it is determined as logic “0” data, and when it is above, it is determined as logic “1” data. In practice, a certain amount of read margin is provided both above and below the reference current value. That is, in order to determine that the data is logic '0' data, the upper limit of the bit line current (IBL) is set in a range smaller than the reference current value, and on the other hand, to determine that the data is logic '1' data. In addition, the lower limit of the bit line current (IBL) is set in a range larger than the reference current value. It is preferable that the difference between the upper limit and the lower limit of these bit line currents (IBL) is larger because erroneous determination can be avoided and data can be read accurately.
論理'0'データを消去するには、全てのメモリセルTijを選択し、一括して、或いは、部分的なメモリセルTijの集合であるセクタ単位で、ソース領域6a(全てのソース線(Vss0〜Vss m/2))に正の電圧を印加し、ドレイン領域6b(全てのビット線(BL0〜BLm))を開放し、コントロールゲート5(全てのワード線(WL0〜WLn))により大きな負の電圧を印加する。これにより、フローティングゲート3内の電子がゲート絶縁膜2をトンネルして半導体基板1に放出され、データの消去が行われる。消去は、適当なブロックのメモリセルTijごとに行うこともできる。
In order to erase the logic “0” data, all the memory cells Tij are selected, and the
従来例に係るNOR型フラッシュメモリに関連する技術として、特許文献1乃至3が知られている。
ところで、従来例に係るNOR型フラッシュメモリでは、データの書き込みを行った場合、デバイスの製造ばらつきなどにより、フローティングゲート3内に注入され、蓄積される電子量がばらついたり、消去しにくいセルがあったりすることが多い。しかも、ゲート絶縁膜2の耐圧やソース領域6aの逆方向耐圧などの関係で、データの消去においてコントロールゲート5やソース領域6aにあまり大きな電圧を印加することができない場合もある。このような場合、消去電圧の印加時間を調整し、或いは複数回消去を繰り返すことになる。
By the way, in the NOR type flash memory according to the conventional example, when data is written, there are some cells that are injected into the
これにより、印加時間や消去回数を電子の蓄積量が多いセルなどに合わせた場合、電子の蓄積量が多いセルなどではほぼ完全に電子を放出可能であるが、電子の蓄積量が少ないセルや消去し易いセルでは、図3(b)に示すように、電子が放出されるだけに止まらずフローティングゲート3内に正孔が蓄積されるという過剰消去が生じる恐れがある。過剰消去が生じた場合、閾値電圧が低くなり、図3(b)に示すように、チャネルがデプレッション状態か、最悪で反転状態になる。
As a result, when the application time and the number of erasures are adjusted to a cell with a large amount of accumulated electrons, a cell with a large amount of accumulated electrons can emit electrons almost completely. In a cell that can be easily erased, as shown in FIG. 3B, there is a possibility that over-erasure occurs in which not only electrons are emitted but holes are accumulated in the
一つのビット線(BLi)内にこのようなメモリセルTij+2と論理'0'データが書き込まれているメモリセルTijとが混在している場合、メモリセルTijのデータを読み出すため、ビット線(BLi)に正の電圧を印加し、ソース線(Vssk)を接地し、ワード線(WLj)により大きい正の電圧を印加すると、メモリセルTij+2では、コントロールゲート5(WLj)に電圧が印加されなくても、ドレイン(BLi)とソース(Vssk)の間に電圧が印加されるため、図2(a)に示すように、大きいリーク電流(Ileak)が流れる。このため、ビット線電流 (IBL=Icell+Ileak)が論理'0'データの判定基準である下限(基準電流値)を超えてしまい、誤判定に繋がる恐れがある。また、一つのメモリセルのリーク電流(Ileak)が論理'0'データの判定基準である下限より小さくても、同じビット線にそのようなセルが複数接続されていると、結局上記と同じくビット線には大きいリーク電流(Ileak)が流れ、誤判定に繋がる恐れがある。これを避けようとすると、論理'0'データの判定基準であるビット線電流(IBL)の下限をさらに上の方にシフトさせて、読出しマージンを狭くする必要があり、好ましくない。 When such a memory cell Tij + 2 and a memory cell Tij in which logic “0” data is written are mixed in one bit line (BLi), the bit line is used to read the data of the memory cell Tij. When a positive voltage is applied to (BLi), the source line (Vssk) is grounded, and a larger positive voltage is applied to the word line (WLj), the voltage is applied to the control gate 5 (WLj) in the memory cell Tij + 2. Even if not applied, a voltage is applied between the drain (BLi) and the source (Vssk), so that a large leakage current (Ileak) flows as shown in FIG. For this reason, the bit line current (IBL = Icell + Ileak) exceeds the lower limit (reference current value), which is the criterion for logic “0” data, and may lead to erroneous determination. Even if the leak current (Ileak) of one memory cell is smaller than the lower limit, which is the criterion for logic '0' data, if a plurality of such cells are connected to the same bit line, the bit is the same as above. A large leak current (Ileak) flows through the line, which may lead to erroneous determination. In order to avoid this, it is necessary to shift the lower limit of the bit line current (IBL), which is the criterion for the logic “0” data, further upward, which is not preferable.
本発明はかかる従来の問題点に鑑みて創作されたもので、読出しマージンを狭くすることなくメモリセルのリーク電流による論理データの誤判定を極力抑制することができる半導体記憶装置及びその動作方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a semiconductor memory device and an operation method thereof that can suppress erroneous determination of logic data due to a leakage current of a memory cell as much as possible without narrowing a read margin. It is intended to provide.
上記した特許文献1乃至3には、課題に対するひとつの対策が記載されているが、本願発明はこれらとは異なる解決手段を提供するものである。
本発明の一観点によれば、行列状に複数配置された不揮発性メモリセルと、一つの列における複数の不揮発性メモリセルのコントロールゲートに共通に接続されたワード線と、一つの行における複数の不揮発性メモリセルのドレイン領域に共通に接続されたビット線と、一つの行における複数の不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線と、一つの前記ビット線に接続された前記不揮発性メモリセルを読み出すときに、該ビット線に応じて1以上の前記ソース線を読出し単位として一括して選択し、接地するソース線選択回路とを有することを特徴とする半導体記憶装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, a word line commonly connected to control gates of a plurality of nonvolatile memory cells in one column, and a plurality of nonvolatile memory cells in one row A bit line commonly connected to a drain region of the nonvolatile memory cells, a source line connected to a source region of a plurality of nonvolatile memory cells in one row, and the nonvolatile connected to one bit line There is provided a semiconductor memory device comprising: a source line selection circuit that collectively selects one or more of the source lines as a read unit according to the bit line and reads the ground when reading a volatile memory cell The
本発明によれば、各ビット線につき、それぞれ複数のソース線が設けられている。即ち、各ビット線に接続する複数のメモリセルが、その一部分を構成する1以上のメモリセルごとに分割され、分割された1以上のメモリセルごとに一括してそれぞれ一つのソース線に接続されることになる。 According to the present invention, a plurality of source lines are provided for each bit line. That is, a plurality of memory cells connected to each bit line are divided into one or more memory cells constituting a part thereof, and one or more divided memory cells are collectively connected to one source line. Will be.
しかも、各ビット線につき、1以上のソース線を読出し単位として一括して選択するソース線選択回路を備えている。 In addition, each bit line is provided with a source line selection circuit that collectively selects one or more source lines as a read unit.
したがって、メモリセルからデータを読み出す際に、選択されたビット線に電圧を印加し、選択されたメモリセルに接続されたソース線を含む一読出し単位に属するすべてのソース線を接地し、他の読出し単位のソース線を開放することで、データ読み出しの際に、第1の端子と第3の端子の間に例えばドレインとソースの間に同時に電圧が印加されるメモリセルの数を少数とすることができる。これにより、ビット線に流れるリーク電流を低減することができ、また、読み出しマージンを十分に広く取ることができる。また、一つのメモリセルについて読み出し対象のメモリセルと同時に電圧が印加される回数は多くても読出し単位内のメモリセルの個数程度であり、一つのメモリセルあたり電圧印加回数が減るため、一つのメモリセルに加わる電気的ストレスが小さくなり、信頼性を向上させることができる。 Therefore, when reading data from the memory cell, a voltage is applied to the selected bit line, all source lines belonging to one read unit including the source line connected to the selected memory cell are grounded, By opening the source line of the read unit, the number of memory cells to which a voltage is simultaneously applied between the first terminal and the third terminal, for example, between the drain and the source at the time of data reading is reduced. be able to. As a result, the leak current flowing through the bit line can be reduced, and the read margin can be made sufficiently wide. In addition, the number of times the voltage is applied simultaneously with the memory cell to be read for one memory cell is at most about the number of memory cells in the reading unit, and the number of times of voltage application per memory cell is reduced. Electrical stress applied to the memory cell is reduced, and reliability can be improved.
さらに、電流測定回路、電流比較回路、及び複数設けられたソース線を分割して読出し単位として自動的に設定する分割回路、或いは読出し単位を構成する1以上のソース線を記憶する読出し単位記憶回路などを半導体記憶装置内に備えることにより、出荷試験などにおいて、予め、リーク電流の上限を設け、その上限以下である読出し単位を設定することができるので、論理'0'の判定が困難になるほど基準となるビット線電流の上限を超えてリーク電流が流れるのを抑制することができる。 Furthermore, a current measurement circuit, a current comparison circuit, and a division circuit that divides a plurality of source lines and automatically sets them as a readout unit, or a readout unit storage circuit that stores one or more source lines constituting the readout unit In the semiconductor memory device, it is possible to set an upper limit of the leakage current in advance and set a read unit equal to or lower than the upper limit in a shipping test or the like, so that the determination of logic “0” becomes difficult. It is possible to suppress the leakage current from exceeding the upper limit of the reference bit line current.
また、各ビット線につき、任意の個数のソース線を選択して読出し単位として設定できるため、ビット線電流の増加を抑制しつつ、データ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 Further, since any number of source lines can be selected and set as a read unit for each bit line, the number of times of switching the bias for reading data can be reduced as much as possible while suppressing an increase in bit line current. Is possible.
また、読出し単位の中に過剰消去されたメモリセルが含まれていたとしても、1つのソース線に接続されるメモリセル数を最少で1つにし、かつ最少で1つのソース線を一グループとすることができるため、論理'0'の判定が困難なほど基準となるビット線電流の上限を大幅に超えてリーク電流が流れるのを抑制することができる。 Further, even if an over-erased memory cell is included in the read unit, the number of memory cells connected to one source line is minimized and one source line is grouped into one group. Therefore, it is possible to suppress the leakage current from greatly exceeding the upper limit of the reference bit line current as the determination of logic “0” becomes difficult.
また、本発明の別の観点によれば、行列状に複数配置された不揮発性メモリセルを備えた半導体記憶装置の動作方法であって、(i)1つの行における複数の前記不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線を1以上のグループに分割するステップと、(ii)前記グループ内における前記不揮発性メモリセルのフローティングゲートに蓄積された電子を引き抜いた状態で、前記グループ内のそれぞれの前記ソース線に流れるリーク電流の総和を測定するステップと、(iii)前記リーク電流の総和と予め設定された基準電流値とを比較するステップと、(iv)前記1つのビット線内の全てのグループのうち一つでも前記リーク電流の総和が前記基準電流値を超えていた場合、前記各グループよりもさらに少数の前記ソース線で構成されるグループに再分割するステップと、(v)前記(i)乃至(iv)項を繰り返して、前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流の総和が前記基準電流値以下になった場合に、そのときの各グループを読出し単位に設定するステップと、(vii)前記不揮発性メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位ごとに一括して前記ソース線を選択し、接地することを特徴とする半導体記憶装置の動作方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for operating a semiconductor memory device including a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, wherein: (i) the plurality of nonvolatile memory cells in one row Dividing the source line connected to the source region into one or more groups; and (ii) in a state in which electrons accumulated in the floating gate of the nonvolatile memory cell in the group are extracted, Measuring a sum of leak currents flowing through each of the source lines; (iii) comparing a sum of the leak currents with a preset reference current value; and (iv) in one bit line. If even one of all the groups has a total leakage current that exceeds the reference current value, the number of source lines is smaller than that of each group. And (v) repeating the items (i) to (iv), and the sum of the leakage currents of all the groups in the one bit line is equal to or less than the reference current value. (Vii) when reading data from the non-volatile memory cell, selecting the source lines in batches for each read unit and grounding them. A semiconductor memory device operating method is provided.
本発明によれば、1つのビット線内のソース線につき、1以上のグループに分割し、各グループ内のソース線に接続するメモリセルのデータを消去した状態で各グループに流れるリーク電流を測定し、何れか一のグループのリーク電流が所定の基準電流値を超えていた場合に、さらに少数の1以上のソース線で構成されるグループに再分割する。そして、そのリーク電流が所定の基準電流値以下になったところで、それらのグループを読出し単位として設定している。 According to the present invention, each source line in one bit line is divided into one or more groups, and the leakage current flowing through each group is measured in a state where data of memory cells connected to the source line in each group is erased. Then, when the leakage current of any one group exceeds a predetermined reference current value, it is further subdivided into a group composed of a small number of one or more source lines. Then, when the leakage current becomes equal to or less than a predetermined reference current value, those groups are set as a reading unit.
したがって、ビット線電流が所定の範囲を維持しつつ、ビット線当たりできるだけ少ない読出し単位に分割することができる。このため、ビット線電流の増加を抑制しつつ、データ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 Therefore, the bit line current can be divided into as few read units as possible per bit line while maintaining a predetermined range. For this reason, it is possible to reduce the number of times of switching the bias for data reading as much as possible while suppressing an increase in the bit line current.
また、グループの中に過剰消去されたメモリセルが含まれていたとしても、1つのソース線に接続されるメモリセル数を最少で1つにし、かつ最少で1つのソース線を一読出し単位とすることができるため、論理'0'の判定が困難なほど基準となるビット線電流の上限を大幅に超えてリーク電流が流れるのを抑制することができる。 Further, even if an over-erased memory cell is included in the group, the number of memory cells connected to one source line is set to one and the minimum one source line is set as one read unit. Therefore, it is possible to suppress the leakage current from greatly exceeding the upper limit of the reference bit line current as the determination of logic “0” becomes difficult.
また、本発明のさらに別の観点によれば、行列状に複数配置された不揮発性メモリセルを備えた半導体記憶装置の動作方法であって、(i)1つの行における複数の前記不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線を複数のグループに分割するステップと、(ii)前記グループ内における前記不揮発性メモリセルのフローティングゲートに蓄積された電子を引き抜いた状態で、前記グループ内のそれぞれの前記ソース線に流れるリーク電流の総和を測定するステップと、(iii)前記リーク電流の総和と予め設定された基準電流値とを比較するステップと、(iv)前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が前記基準電流値以下である場合、前記各グループよりもさらに多数のソース線で構成されるグループに再分割するステップと、(v)前記(i)乃至(iv)項を繰り返して、前記1つのビット線内の全てのグループのうち一つでも前記リーク電流が前記所定の基準電流値を超えた場合に、直前に設定され、前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が所定の基準電流値以下であった各グループを読出し単位に設定するステップと、(vii)前記メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位ごとに一括して前記ソース線を選択し、接地することを特徴とする半導体記憶装置の動作方法が提供される。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a semiconductor memory device including a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, wherein (i) the plurality of nonvolatile memories in one row Dividing a source line connected to a source region of the cell into a plurality of groups; and (ii) in a state in which electrons accumulated in the floating gate of the nonvolatile memory cell in the group are extracted, Measuring a sum of leak currents flowing through each of the source lines; (iii) comparing a sum of the leak currents with a preset reference current value; and (iv) in one bit line. When the leakage currents of all the groups are equal to or less than the reference current value, the sub-division into groups composed of a larger number of source lines than each group. And (v) repeating the items (i) to (iv), when the leakage current exceeds the predetermined reference current value even in one of all the groups in the one bit line, (Vii) when reading data from the memory cell, the step of setting each group that has been set immediately before and the leakage current of all the groups in the one bit line is equal to or less than a predetermined reference current value, and (vii) In addition, there is provided a method of operating a semiconductor memory device, characterized in that the source lines are selected and grounded for each read unit.
本発明によれば、上記別の観点による発明の構成とは逆に、1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が基準電流値以下である場合、各グループよりもさらに多数のソース線で構成されるグループに再分割し、1つのビット線内の全てのグループのうち何れか一つのリーク電流が基準電流値を超えていた場合に、直前に設定され、1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が所定の基準電流値以下であった各グループを読出し単位に設定している。 According to the present invention, contrary to the configuration of the invention according to another aspect, when the leakage current of all the groups in one bit line is equal to or lower than the reference current value, the number of source lines is larger than that of each group. Subdivided into configured groups, and when any one of the leak currents of all the groups in one bit line exceeds the reference current value, it is set immediately before and all of the bits in one bit line are set. Each group in which the leakage current of the group is equal to or less than a predetermined reference current value is set as a reading unit.
したがって、ビット線電流が所定の範囲を維持しつつ、ビット線当たりできるだけ少ない読出し単位に分割することができる。このため、ビット線電流の増加を抑制しつつ、データ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 Therefore, the bit line current can be divided into as few read units as possible per bit line while maintaining a predetermined range. For this reason, it is possible to reduce the number of times of switching the bias for data reading as much as possible while suppressing an increase in the bit line current.
また、グループの中に過剰消去されたメモリセルが含まれていたとしても、1つのソース線に接続されるメモリセル数を最少で1つにし、かつ最少で1つのソース線を一読出し単位とすることができるため、論理'0'の判定が困難なほど基準となるビット線電流の上限を大幅に超えてリーク電流が流れるのを抑制することができる。 Further, even if an over-erased memory cell is included in the group, the number of memory cells connected to one source line is set to one and the minimum one source line is set as one read unit. Therefore, it is possible to suppress the leakage current from greatly exceeding the upper limit of the reference bit line current as the determination of logic “0” becomes difficult.
本発明によれば、メモリセルからデータを読み出す際に、論理'0'の判定が困難なほど基準となるビット線電流の上限を大幅に超えてリーク電流が流れるのを抑制することができるため、読出しマージンを狭くすることなくメモリセルのリーク電流による論理データの誤判定を極力抑制することができる。また、一つのメモリセルあたり電圧印加回数を減らすことができるため、一つのメモリセルに加わる電気的ストレスが小さくなり、デバイスの信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, when data is read from a memory cell, it is possible to prevent the leakage current from flowing significantly exceeding the upper limit of the reference bit line current as the determination of logic “0” becomes difficult. Therefore, it is possible to suppress erroneous determination of logic data due to the leakage current of the memory cell as much as possible without narrowing the read margin. In addition, since the number of times of voltage application per memory cell can be reduced, electrical stress applied to one memory cell is reduced, and the reliability of the device can be improved.
また、各ビット線につき、任意の個数のソース線を選択してグループを設定できるため、ビット線電流の増加を抑制しつつ、ビット線当たりのデータ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 In addition, since an arbitrary number of source lines can be selected for each bit line and a group can be set, the number of times of bias switching for reading data per bit line can be reduced as much as possible while suppressing an increase in bit line current. Is possible.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図4は、本発明の第1の実施形態に係るNOR型フラッシュメモリ装置を示す回路図である。図4において、説明のため、メモリセルアレイの構成を簡略化している。四角内には1つのメモリセルが設けられている。また、フラッシュメモリ内には数多くの内部回路を含むがここでは特に必要なものだけを記載している。
(First embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a NOR flash memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the structure of the memory cell array is simplified for explanation. One memory cell is provided in the square. The flash memory includes a large number of internal circuits, but only those that are particularly necessary are described here.
図5は、図4における、各メモリセルの具体的な配置を示す回路図である。図6は、図5における一つのメモリセルの構造について示す断面図である。図7(a)は、図4の回路中、ソース線選択回路内のVSSデコーダの具体的な構成を示す回路図である。図7(b)は、デジタル信号によりソース線Vsskを選択する真理値表である。図8(a)は、図4の回路中、図7(b)のVSSデコーダに接続された読出し単位設定回路の具体的な構成を示す回路図である。図8(b)は、読出し単位を記憶するレジスタ(読出し単位記憶回路)を示す図である。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific arrangement of each memory cell in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of one memory cell in FIG. FIG. 7A is a circuit diagram showing a specific configuration of the VSS decoder in the source line selection circuit in the circuit of FIG. FIG. 7B is a truth table for selecting the source line Vssk by a digital signal. FIG. 8A is a circuit diagram showing a specific configuration of the read unit setting circuit connected to the VSS decoder of FIG. 7B in the circuit of FIG. FIG. 8B is a diagram illustrating a register (read unit storage circuit) that stores a read unit.
本発明の実施形態に係るNOR型フラッシュメモリにおいては、図4に示すように、メモリセルが行と列に配列されたメモリセルアレイ20と、ワード線選択回路(ワードでコーダ)21と、ソース線選択回路22と、ビット線選択回路26と、センス回路27と、電流測定回路28とを備えている。
In the NOR type flash memory according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, a
メモリセルアレイ20では、図5に示すように、メモリセルTij(i=0〜m、j=0〜n)が行と列に配置されている。なお、図5では、図4の構成の一部を示す。各メモリセルTijはフローティングゲートを有するnチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成されている。その主要な構成は、図6に示すように、p型の半導体基板11上にゲート絶縁膜12とフローティングゲート13と中間絶縁膜14とコントロールゲート15とがこの順で積層され、この積層構造の両側の半導体基板11の表面にn型のソース領域16a及びドレイン領域16bが形成されてなる。なお、ソース領域16aに繋がるトランジスタの外部引出し端子をソースと称し、ドレイン領域16bに繋がるトランジスタの外部引出し端子をドレインと称する。
In the
メモリセルTijは、データが消去された状態で、中程度の閾値電圧を有する。データを読み出す際に、コントロールゲートに5V以下の正の動作電圧を印加することで容易にチャネルが導通し、ドレインに5V以下の正の動作電圧を印加し、ソースを接地することでドレイン電流が流れる論理'1' データの状態になっている。メモリセルTijに書き込みを行うことにより高い閾値電圧を有するようになり、上記ゲート電圧ではチャネルが導通せず、ドレイン−ソース間に電流が流れない論理'0'データの状態になる。 The memory cell Tij has a medium threshold voltage in a state where data is erased. When reading data, the channel is easily conducted by applying a positive operating voltage of 5V or less to the control gate, the positive operating voltage of 5V or less is applied to the drain, and the drain current is reduced by grounding the source. It is in the state of flowing logic '1' data. Writing to the memory cell Tij has a high threshold voltage, and the gate voltage does not conduct the channel, resulting in a logic '0' data state in which no current flows between the drain and source.
各行方向(紙面上水平方向)に並ぶ全てのメモリセルTijは、図5に示すように、ドレインを介して共通の各ビット線BLi(i=0〜m)と接続し、各列方向(紙面上垂直方向)に並ぶ全てのメモリセルTijはゲート(コントロールゲート)を介して共通の各ワード線WLj(j=0〜n)と接続している。 As shown in FIG. 5, all memory cells Tij arranged in each row direction (horizontal direction on the paper surface) are connected to each common bit line BLi (i = 0 to m) via the drain, and each column direction (paper surface). All the memory cells Tij arranged in the vertical direction are connected to common word lines WLj (j = 0 to n) through gates (control gates).
さらに、1つのビット線BLiに接続された全てのメモリセルTijは、1つずつ、ソースが1つのソース線Vssk(k=0〜n)に接続されている。 Furthermore, all the memory cells Tij connected to one bit line BLi are connected one source at a time to one source line Vssk (k = 0 to n).
また、図4に示すように、各ビット線BLi(i=0〜m)はそれぞれビット線選択回路26に接続され、データの書き込み時及び読み出し時にビット線選択回路26により特定のビット線BLiが選択される。データの消去時には全てのビット線BLiが一括して選択されてもよいし、部分的な1つ或いは複数のビット線BLiごとに選択されてもよい。また、すべてのビット線BLi(i=0〜m)はビット線選択回路25を介してセンス回路27に接続され、データの読み出し時に選択されたビット線BLiに流れるビット線電流IBLが検出される。
As shown in FIG. 4, each bit line BLi (i = 0 to m) is connected to a bit
各ワード線WLj(j=0〜n)はワード線選択回路21に接続され、データの書き込み時及び読み出し時にワード線選択回路21により特定のワード線WLjが選択される。データの消去時には全てのワード線WLjが一括して選択されてもよいし、部分的なグループごとに選択されてもよい。
Each word line WLj (j = 0 to n) is connected to the word
各ソース線Vssk(k=0〜n)は、ワード線選択回路21を介してソース線選択回路22に接続されている。
Each source line Vssk (k = 0 to n) is connected to the source
ソース線選択回路22は、図7(a)に示すVSSデコーダ23と、図8(a)に示す読出し単位設定回路24と、図8(b)に示す読出し単位記憶回路25とで構成されている。
The source
VSSデコーダ23は、図7(a)に示すように、各ソース線Vssk(k=0〜n)ごとにスイッチ機能を有するnチャネルMOSトランジスタSTkを有する。説明の簡略化のため、この実施例ではソース線Vssk及びトランジスタSTkが8つ(n=7)ずつ設けられているとする。各トランジスタSTkは、ドレインが一つのソース線Vsskに接続され、ソースが電位零に固定されたソース線に接続されている。トランジスタSTkのゲートに選択信号(高レベル信号)φk(k=0〜n)が入力されたとき、トランジスタSTkがオンしてソース線Vsskが接地される。一方、非選択信号(低レベル信号)φkが入力されたとき、トランジスタSTkはオフしてソース線Vsskがフローティング状態となる。選択信号及び非選択信号は、6つのデジタル信号A0〜A2、A0(-)〜A2(-)の組み合わせに基づき各トランジスタSTkのゲートに接続された論理回路から出力される。なお、デジタル信号A0(-)〜A2(-)は、デジタル信号A0〜A2の反転信号を表す。その論理回路の真理値表を図7(b)に示す。この実施形態の場合、6つのデジタル信号A0〜A2、A0(-)〜A2(-)、同時にワード線WLiの選択信号でもある。それらの組み合わせにより特定のワード線WLiが選択される。
As shown in FIG. 7A, the
また、VSSデコーダ23は、非活性の状態ですべてのトランジスタSTkがオンし、すべてのソース線VSSkが一括して接地レベルとなる。一方、VSSデコーダ23を活性化させることにより各トランジスタSTkが個別に制御できるようになる。
In the
次に、図8(a)に示す読出し単位設定回路24、及び図8(b)に示す読出し単位記憶回路25について説明する。
Next, the read
その読出し単位設定回路24は、図8(a)に示すように、ソース線Vss0とVss1の間、ソース線Vss2とVss3の間、ソース線Vss4とVss5の間、ソース線Vss6とVss7の間にそれぞれトランジスタTR0がソース/ドレイン領域を介して接続され、また、そのゲートに信号線LR0が接続されている。信号線LR0に読出し単位記憶回路25から選択信号SR0が入力される。選択信号SR0が高レベル信号のとき、トランジスタTR0に接続されたソース線同士が接続され、読出し単位に設定される。
As shown in FIG. 8A, the read
また、ソース線Vss1とVss2の間、ソース線Vss5とVss6の間にそれぞれトランジスタTR1がソース/ドレイン領域を介して接続され、また、そのゲートに信号線LR1が接続されている。信号線LR1に読出し単位記憶回路25から選択信号SR1が入力される。選択信号SR0、SR1が高レベル信号のときに、トランジスタTR0及びTR1に接続された4つずつのソース線Vss0〜Vss3、Vss4〜Vss7同士が接続され、読出し単位に設定される。
A transistor TR1 is connected between the source lines Vss1 and Vss2 and between the source lines Vss5 and Vss6 via source / drain regions, and a signal line LR1 is connected to the gate thereof. The selection signal SR1 is input from the read
また、ソース線Vss3とVss4の間にトランジスタTR2がソース/ドレイン領域を介して接続され、また、そのゲートに信号線LR2が接続されている。信号線LR2に読出し単位記憶回路25から選択信号SR2が入力される。選択信号SR0、SR1、SR2が高レベル信号のとき、トランジスタTR0、TR1及びTR2に接続された8つすべてのソース線Vss0〜Vss7が接続され、読出し単位に設定される。
The transistor TR2 is connected between the source lines Vss3 and Vss4 via the source / drain region, and the signal line LR2 is connected to the gate thereof. The selection signal SR2 is input from the read
読出し単位記憶回路25は、この実施形態では一つのビット線当たり3ビット(R0〜R2)のレジスタで構成され、読出し単位を設定するデジタル信号SR0、SR1、SR2が記憶されている。このようなレジスタが各ビット線BLiごとに設けられている。なお、各ビット線BLiに共通の一つのレジスタを設けてもよい。この場合、読出し単位の設定は各ビット線BLiに共通となる。
In this embodiment, the read
R0に'1'が立ち、他のR1、R2に'0'が立つと読出し単位は上記した2つずつのソース線の組で構成され、R0及びR1に'1'が立ち、R2に'0'が立つと読出し単位は上記した4つずつのソース線の組で構成され、R0乃至R2すべてに'1'が立つと読出し単位は上記した8のソース線で構成されることになる。 When “0” is set to R0 and “0” is set to the other R1 and R2, the reading unit is composed of the above-mentioned two pairs of source lines, “1” is set to R0 and R1, and “2” is set to “2”. When “0” stands, the read unit is composed of the above-mentioned four source line groups, and when “1” stands for all of R0 to R2, the read unit is composed of the above eight source lines.
図4のフラッシュメモリ装置では、読出し単位記憶回路25への読出し単位データの入力は、電流測定回路26により測定された電流値を基に測定者その他により読出し単位が決められ、外部から手動で入力される。
In the flash memory device of FIG. 4, the read unit data is input to the read
次に、このソース線選択回路22に読出し単位を設定する方法について説明する。例えば、図4のフラッシュメモリ装置の製造後の試験のときに、外部から読出し単位記憶回路25に、1ビット線につき8ソース線の読出し単位の場合、4ソース線ずつの読出し単位の場合、及び2ソース線ずつの読出し単位の場合につき順次設定してこのソース線選択回路22を動作させ、電流測定回路26により上記の各場合における読出し単位それぞれのリーク電流を測定する。この場合、読出し単位内のソース線の多い場合から順次少ない場合に測定を進めてもよいし、逆に少ない場合から順次多い場合に測定を進めてもよい。
Next, a method for setting a read unit in the source
測定においてはゲートが接地され、ソース/ドレイン間には1V前後の小さい電位が与えられる。測定者その他が予め決めておいた基準電流値に基づき、測定された電流値を検討する。なお、この基準電流値は、図2(b)で説明した基準電流値よりもかなり低いところに設定される。各場合において、すべての読出し単位のうち何れか一つでもその基準電流値を超えたものがあるとき、対応する読出し単位記憶回路25のレジスタのビットに'0'を記憶させ、すべての読出し単位につき基準電流値以下のものしかないとき、対応する読出し単位記憶回路25のレジスタのビットに'1'を記憶させる。例えば、2ソース線ずつの読出し単位の場合、及び4ソース線ずつの読出し単位の場合の各々において、すべての読出し単位につき基準電流値以下のものしかなく、8ソース線の読出し単位の場合に基準電流値を超えたとすると、R0及びR1に'1'を設定し、R2に'0'を設定することになる。
In the measurement, the gate is grounded, and a small potential of about 1 V is applied between the source / drain. The measured current value is examined based on the reference current value determined in advance by the measurer and others. Note that this reference current value is set at a position considerably lower than the reference current value described with reference to FIG. In each case, when any one of all read units exceeds the reference current value, '0' is stored in the register bit of the corresponding read
このような設定を各ビット線BLiにつき行うことで、すべてのビット線に対応する読出し単位データが記憶される。 By performing such setting for each bit line BLi, read unit data corresponding to all the bit lines is stored.
次に、このように読出し単位記憶回路25に読出し単位が設定された、図4のフラッシュメモリ装置を動作させる方法について説明する。
Next, a method of operating the flash memory device of FIG. 4 in which the read unit is set in the read
すなわち、フラッシュメモリからデータを読み出すために、あるビット線BLi(i=0〜m)を選択する。そのアドレスデータに基づき、読出し単位記憶回路25から読出し単位データが出力され、図8(a)に示す読出し単位設定回路が4ソース線ずつの読出し単位を設定する。このとき、VSSデコーダは活性化され、各ソース線の制御が可能になる。次いで、ワード線WLj(j=0〜n)により、所望のメモリセルTijを選択して、ソース(ソース線Vssk)を接地し、ドレイン(ビット線BLi)に5V以下で適度な正の電圧を印加し、コントロールゲート15(ワード線WLj)に5V以下で適度な正の電圧を印加する。この場合、ワード線WLjの選択信号はソース線Vsskの選択信号A0〜A2、A0(-)〜A2(-)を用いているため、選択されたワード線WLjに対して、対応する読出し単位に属するソース線のみが接地され、同じビット線BLi内の他のソース線はフローティングとなる。
That is, in order to read data from the flash memory, a certain bit line BLi (i = 0 to m) is selected. Based on the address data, read unit data is output from the read
選択したメモリセルTijに論理'0'データが書き込まれている場合、ドレイン電流は流れないか小さい。一方で、3つのメモリセルTijが接地されているが、それらのメモリセルTijはゲート電位が接地電位とされる非選択となっており、リーク電流は小さくて、論理'0'データを誤判定するほどのビット線電流(IBL)は流れない。これに対して、該当するメモリセルが論理'1'データの状態では、大きいドレイン電流が流れるため、接地された他の3つのメモリセルTijの影響はほとんどない。したがって、ビット線電流(IBL)を測定することにより所望のメモリセルTijに記憶された論理'0'又は論理'1'のデータを正確に読み出すことができる。 When logic “0” data is written in the selected memory cell Tij, the drain current does not flow or is small. On the other hand, three memory cells Tij are grounded. However, these memory cells Tij are not selected so that the gate potential is set to the ground potential, the leakage current is small, and the logic “0” data is erroneously determined. As much as the bit line current (IBL) does not flow. On the other hand, when the corresponding memory cell is in the logic “1” data state, a large drain current flows, so there is almost no influence of the other three grounded memory cells Tij. Therefore, by measuring the bit line current (IBL), the data of logic “0” or logic “1” stored in the desired memory cell Tij can be accurately read.
一方、データ読み出し時において、非選択のビット線は開放し、同じくワード線は接地電位とし、同じくソース線は開放する。 On the other hand, at the time of data reading, the unselected bit line is opened, the word line is set to the ground potential, and the source line is opened.
論理'0'データを消去するには、全てのメモリセルTijを選択し、一括して、ソース(全てのソース線Vssk(k=0〜n)を接地し、ドレイン(全てのビット線(BLi(i=0〜m))をフローティングとし、コントロールゲート15(全てのワード線(WLj(j=0〜n))により−10V程度の大きな負の電圧を印加する。この場合、Vssデコーダは非活性化され、すべてのソース線が接地電位に固定される。これにより、フローティングゲート13内の電子がゲート絶縁膜12をトンネルして半導体基板11に放出され、データの消去が行われる。消去は、適当なブロックのメモリセルTijごとに行うこともできる。
In order to erase the logic “0” data, all the memory cells Tij are selected, and the source (all source lines Vssk (k = 0 to n) are grounded and the drain (all bit lines (BLi (i = 0 to m)) is made floating, and a large negative voltage of about −10 V is applied by the control gate 15 (all word lines (WLj (j = 0 to n)). When activated, all the source lines are fixed to the ground potential, whereby electrons in the floating
一方、データの消去時において、非選択のビット線を開放し、同じくワード線は接地電位とし、同じくソース線は開放する。 On the other hand, when erasing data, the unselected bit line is opened, the word line is set to the ground potential, and the source line is opened.
次に、書き込みを行うには、ビット線BLiとワード線WLjとにより所望のメモリセルTijを選択し、ソース(ソース線Vssk)を接地し、ドレイン(ビット線BLi)に5V程度の正の電圧を印加し、コントロールゲートに10V程度の大きな正の電圧を印加する。これにより、ソース−ドレイン間の電圧により主にドレイン領域16b近傍でホットエレクトロンが発生し、コントロールゲート15の大きな正の電圧によりフローティングゲート14に電子が注入され、蓄積される。これにより、所望のメモリセルTijに論理'0'データが書き込まれる。この状態では、メモリセルTijは高い閾値電圧を有し、コントロールゲート5に動作電圧を印加してもチャネルは導通せず、ドレイン電流は流れないか、流れてもリーク電流程度で小さい。
Next, for writing, a desired memory cell Tij is selected by the bit line BLi and the word line WLj, the source (source line Vssk) is grounded, and a positive voltage of about 5 V is applied to the drain (bit line BLi). And a large positive voltage of about 10 V is applied to the control gate. As a result, hot electrons are generated mainly in the vicinity of the
一方、データの書き込み時において、非選択のビット線(BLi以外)は開放し、同じくワード線は接地電位とされ、同じくソース線は開放される。 On the other hand, at the time of data writing, unselected bit lines (other than BLi) are opened, the word lines are set to the ground potential, and the source lines are opened.
以上のように、本発明の第1の実施の形態に係るフラッシュメモリによれば、各ビット線BLiにつき、1つのメモリセルTijごとに1つのソース線Vsskに接続されている。しかも、各ビット線BLiにつき、4つのソース線Vsskを読出し単位として一括して選択するソース線選択回路22を備えている。
As described above, in the flash memory according to the first embodiment of the present invention, each bit line BLi is connected to one source line Vssk for each memory cell Tij. In addition, for each bit line BLi, a source
したがって、メモリセルTijからデータを読み出す際に、選択されたビット線BLiに電圧を印加し、選択された読出し単位に属する4つのソース線Vsskを接地し、他のソース線Vsskをフローティングとすることで、読み出し対象のメモリセルTijと同時にドレインとソースの間に電圧が印加されるメモリセルの数を少数とすることができる。これにより、ビット線BLiに流れるリーク電流を低減することができ、また、読み出しマージンを十分に大きく取ることができる。このため、メモリセルのリーク電流による論理データの誤判定を極力抑制することができる。 Therefore, when data is read from the memory cell Tij, a voltage is applied to the selected bit line BLi, the four source lines Vssk belonging to the selected read unit are grounded, and the other source lines Vssk are made floating. Thus, the number of memory cells to which a voltage is applied between the drain and source simultaneously with the memory cell Tij to be read can be reduced. As a result, the leakage current flowing through the bit line BLi can be reduced, and the read margin can be made sufficiently large. For this reason, erroneous determination of logic data due to the leak current of the memory cell can be suppressed as much as possible.
さらに、特定のメモリセルにおいて、読み出し対象のメモリセルTijと同時に電圧が印加される回数は多くても読出し単位内のメモリセルの個数程度であり、一つのメモリセルあたり読み出し電圧の印加回数を大幅に減らすことができる。このため、一つのメモリセルに加わる電気的ストレスが小さくなり、信頼性を向上させることができる。 Furthermore, in a specific memory cell, the number of times the voltage is applied simultaneously with the memory cell Tij to be read is at most about the number of memory cells in the read unit, and the number of times the read voltage is applied per memory cell is greatly increased. Can be reduced. For this reason, electrical stress applied to one memory cell is reduced, and reliability can be improved.
また、各ビット線BLiにつき、複数のソース線Vsskを選択して読出し単位を設定できるため、ビット線電流IBLの増加を抑制しつつ、ビット線BLi当たりのデータ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 In addition, for each bit line BLi, a plurality of source lines Vssk can be selected and the read unit can be set, so the increase in the bit line current IBL can be suppressed and the number of bias switching times for reading data per bit line BLi can be reduced. It is possible to reduce as much as possible.
なお、この発明の上記実施形態のフラッシュメモリでは、図5に示すように、各ビット線BLiごとに、1つずつのメモリセルTij等が独立して1つのソース線Vssk等に接続されているが、図15に示すように、各ビット線BLiにつき、2つずつのメモリセルTij,Tij+1等が独立して1つのソース線Vssk等に接続されてもよい。 In the flash memory according to the above embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, for each bit line BLi, one memory cell Tij or the like is independently connected to one source line Vssk or the like. However, as shown in FIG. 15, for each bit line BLi, two memory cells Tij, Tij + 1, etc. may be independently connected to one source line Vssk, etc.
さらに、1つのソース線Vsskに接続されるメモリセルは、製造のレベル、即ち、リーク電流が大きいか少ないかにより1以上任意の個数とすることができる。 Furthermore, the number of memory cells connected to one source line Vssk can be any number of one or more depending on the level of manufacture, that is, whether the leakage current is large or small.
ところで、上記実施の形態では、6つのデジタル信号A0〜A2、A0(-)〜A2(-)は、ワード線WLiの選択信号であると同時にソース線Vsskの選択信号でもあったが、図15のように複数のメモリセルが1つのソース線に接続されるような場合、同じくワード線WLの選択信号を用いるとすると、ソース線Vsskの選択信号はワード線WLの選択信号をそのまま使えないので、以下のようにするとよい。即ち、上記実施の形態では、図7(b)の表に示すように、最下位ビットA0又はA0(-)の変化により、ソース線(Vssk)を選択可能であったが、図15のような場合では、図7(b)の表に示すように、より上位ビットA1 或いはA1(-)、又はA2或いはA2(-)の変化により、ソース線(Vssk)を選択可能である。例えば、2つのメモリセルが1つのソース線(Vssk)に繋がっている場合、メモリセルはワード線WLiの選択信号の最下位ビットA0又はA0(-)の変化により選択されるが、ソース線(Vssk)はA1或いはA1(-)の変化により選択することができる。さらに、4つのメモリセルが1つのソース線(Vssk)に繋がっている場合には、ソース線(Vssk)はさらに上位のA2或いはA2(-)の変化により選択することができる。 In the above embodiment, the six digital signals A0 to A2 and A0 (−) to A2 (−) are not only the selection signal for the word line WLi but also the selection signal for the source line Vssk. In the case where a plurality of memory cells are connected to one source line as in the case where the selection signal for the word line WL is used, the selection signal for the source line Vssk cannot be used as it is. It is good to do as follows. That is, in the above embodiment, as shown in the table of FIG. 7B, the source line (Vssk) can be selected by changing the least significant bit A0 or A0 (−), but as shown in FIG. In this case, as shown in the table of FIG. 7B, the source line (Vssk) can be selected by changing the higher bits A1 or A1 (−), or A2 or A2 (−). For example, when two memory cells are connected to one source line (Vssk), the memory cell is selected by changing the least significant bit A0 or A0 (−) of the selection signal of the word line WLi, but the source line ( Vssk) can be selected by changing A1 or A1 (-). Further, in the case where four memory cells are connected to one source line (Vssk), the source line (Vssk) can be selected by a change of A2 or A2 (−) at a higher level.
(第2の実施の形態)
図9は、本発明の第2の実施の形態に係るNOR型フラッシュメモリ装置を示す回路図である。図10はそのNOR型フラッシュメモリ装置内の電流比較回路の構成を示す回路図である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a circuit diagram showing a NOR flash memory device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a current comparison circuit in the NOR type flash memory device.
第2の実施の形態では、図9に示すように、第1の実施の形態の構成に加えて、さらに電流比較回路29を備えている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 9, in addition to the configuration of the first embodiment, a
電流比較回路29は、第1の実施の形態で説明した電流測定回路と、外部から手動で或いは内部で自動的に、基準電流値を設定しうるリファレンス電流源と、その基準電流値と、ソース線Vssk単体或いは複数のソース線Vsskで構成される読出し単位に流れるリーク電流値とを比較する回路とを有する。電流比較回路29の構成の一部として、センス回路27内のセンスアンプが用いられる。基準電流値として、論理'0'データを読み出し得る電流の上限値(以下、単に「上限値」と略称する。)を設定する。比較判定結果は、一読出し単位ごとにセンスアンプからデジタル信号INAで出力される。例えば、リーク電流が基準電流値を超えていた場合、'0'が出力され、リーク電流が基準電流値以下の場合、'1'が出力される。
The
この電流比較回路29を用いて、一例として以下のような方法で、1以上のソース線Vsskを読出し単位として設定することができる。図11は、その方法を示すフローチャートである。
Using this
まず、1つのビット線BLi内の全てのメモリセルTijのデータを消去したのち、VSSデコーダ23を非活性化してすべてのソース線Vsskを接地する。ここで、データを消去するとは、フローティングゲートに蓄積された電子を引き抜くことを言う。以下同じ。
First, after erasing data of all memory cells Tij in one bit line BLi, the
さらに、ワード線WLjに接地電位を与え、ビット線BLiに1V以下の正の電圧を印加する。この状態で、ビット線BLiに流れるリーク電流を測定し(以上、ステップ(i)、(ii))、基準電流値に基づき比較する(ステップ(iii))。ビット線BLiに流れるリーク電流とは、読出し単位を構成するすべてのソース線Vsskに流れるリーク電流の総和である。以下同じ。この場合、比較判定結果が外部から分かるように、例えば表示などを行う。 Further, a ground potential is applied to the word line WLj, and a positive voltage of 1 V or less is applied to the bit line BLi. In this state, the leakage current flowing through the bit line BLi is measured (steps (i) and (ii) above) and compared based on the reference current value (step (iii)). The leak current flowing through the bit line BLi is the total sum of leak currents flowing through all the source lines Vssk constituting the read unit. same as below. In this case, for example, display is performed so that the comparison determination result can be seen from the outside.
次いで、ビット線BLiの電流が基準電流値を超えていた場合、即ち、表示装置に'0'が表示されていた場合、ビット線BLiのすべてのソース線Vsskについてより少数のソース線Vsskのグループに分割し(ステップ(iv)、(i))、読出し単位記憶回路25に新たな読出し単位として記憶させる。一方、ビット線BLiの電流が基準電流値以下の場合には、ビット線BLi内のすべてのソース線Vsskを一括して読出し単位として設定する。
Next, when the current of the bit line BLi exceeds the reference current value, that is, when “0” is displayed on the display device, a group of a smaller number of source lines Vssk for all the source lines Vssk of the bit line BLi. (Steps (iv) and (i)), and is stored in the read
次に、各読出し単位ごとに、読出し単位に属するすべてのソース線Vsskを接地してリーク電流を測定し(ステップ(ii))、基準電流値に基づき比較する(ステップ(iii))。 Next, for each read unit, all the source lines Vssk belonging to the read unit are grounded and the leakage current is measured (step (ii)), and compared based on the reference current value (step (iii)).
次いで、各読出し単位につき、一つでも電流が基準電流値を超えていた場合、即ち、表示装置の出力データの並びに'0'が表示されていた場合、ビット線BLiのすべてのソース線Vsskについて前に設定したグループより少数のソース線Vsskで構成されるグループに再分割し(ステップ(iv))、読出し単位記憶回路25に新たな読出し単位として記憶させる。一方、すべての読出し単位の電流が基準電流値以下の場合には、この時点での仮の読出し単位を正式な読出し単位として設定する。
Next, when at least one current per reference unit exceeds the reference current value, that is, when “0” of the output data of the display device is displayed, all the source lines Vssk of the bit line BLi are displayed. It is subdivided into groups composed of a smaller number of source lines Vssk than the previously set group (step (iv)), and stored in the read
このようにして、すべての読出し単位の電流値が基準電流値以下になるまで、又は読出し単位内のソース線Vsskが一つになるまで、電流測定、電流比較、分割を繰り返す(ステップ(v))。これにより、各ビット線BLiにつき、全ての読出し単位のリーク電流が基準電流値以下になる。 In this way, the current measurement, the current comparison, and the division are repeated until the current values of all the read units are equal to or lower than the reference current value or until the source line Vssk in the read unit becomes one (step (v) ). As a result, for each bit line BLi, the leakage current of all read units becomes equal to or less than the reference current value.
次いで、最終的に、各ビット線BLiにつき、全ての読出し単位のリーク電流が基準電流値以下になった、その読出し単位を読出し単位記憶回路25に記憶させる。
Then, finally, for each bit line BLi, the read unit in which the leakage current of all the read units is equal to or lower than the reference current value is stored in the read
これにより、NOR型フラッシュメモリ装置においては、選択された各ビット線BLiにつき、読出し単位記憶回路25に記憶された読出し単位ごとに読み出し動作が行われる(ステップ(vi))。
Thus, in the NOR flash memory device, a read operation is performed for each read unit stored in the read
以上のように、第2の実施形態によれば、電流比較回路29を備えているため、第1の実施形態では測定者等が比較判定を行っていたことを、自動的に行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, since the
また、読出し単位を設定するためのリーク電流の測定において、多数のソース線Vsskを含むグループから順次少数のソース線Vsskを含むグループに測定を移行させている。このような方法は一つのメモリセルあたりのリーク電流が比較的小さい場合に有効である。 In the measurement of the leakage current for setting the reading unit, the measurement is sequentially shifted from the group including a large number of source lines Vssk to the group including a small number of source lines Vssk. Such a method is effective when the leak current per memory cell is relatively small.
さらに、ビット線電流IBLを基準電流値以下に維持しつつ、ビット線BLi当たりできるだけ少ない読出し単位に分割することができる。このため、ビット線電流IBLの増加を抑制しつつ、ビット線BLi当たりのデータ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 Further, the bit line current IBL can be divided into as few read units as possible per bit line BLi while maintaining the bit line current IBL below the reference current value. Therefore, it is possible to reduce the number of times of switching the bias for reading data per bit line BLi as much as possible while suppressing the increase in the bit line current IBL.
また、読出し単位中に過剰消去されたメモリセルが含まれていたとしても、1つのソース線Vsskに接続されるメモリセル数を最少で1つにし、かつ最少で1つのソース線Vsskを一読出し単位とすることができるため、論理'0'の判定が困難なほど基準電流値を大幅に超えてリーク電流が流れるのを抑制することができる。 Even if the memory cell that is over-erased is included in the read unit, the number of memory cells connected to one source line Vssk is reduced to one, and one source line Vssk is read at least once. Since the unit can be used as a unit, it is possible to suppress the leakage current from greatly exceeding the reference current value as the determination of logic “0” is difficult.
(第3の実施の形態)
図12は、本発明の第3の実施の形態に係るNOR型フラッシュメモリ装置を示す回路図である。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a circuit diagram showing a NOR flash memory device according to the third embodiment of the present invention.
第3の実施の形態では、第2の実施の形態の構成と比較して、自動分割回路30を備えている。自動分割回路30は、電流比較回路29から比較判定結果信号が入力され、その比較判定結果信号に基づき読出し単位を決め、読出し単位設定信号をソース線選択回路22aに入力する。自動分割回路30は、図13に示す回路構成を有する。
In the third embodiment, an
図13に示す回路構成によれば、分割判定回路31と、読出し単位記憶回路25とを備えている。
The circuit configuration shown in FIG. 13 includes a
分割判定回路31は、図13に示すように、F/F0, F/F1, F/F2の三つのフリップフロップで構成され、それぞれ2ソース線ずつの読出し単位の場合、4ソース線ずつの読出し単位の場合、及び8ソース線の読出し単位の場合に対応して、電流比較回路29から各読出し単位についての電流比較判定結果INAが逐次入力される。そして、各場合について、すべての読出し単位が基準電流値以下の場合に'1'を出力し、すべての読出し単位のうち一つでも基準電流値を越えたものがあった場合に'0'を出力する。読出し単位記憶回路25は、第1及び第2の実施の形態と機能的に同じものが用いられているが、データの入力を自動的に行い得ることが第1及び第2の実施の形態と異なる。読出し単位記憶回路25の出力は、ソース線選択回路22内の読出し単位設定回路24に入力される。分割判定回路31は、活性化されたときに動作して読出し単位記憶回路25に読出し単位を設定し、非活性化されたときに動作しなくなり、読出し単位記憶回路25の記憶データは保持される。この分割判定回路31は、主に、出荷試験のときに活性化し動作させる。
As shown in FIG. 13, the
上記図12に示すNOR型フラッシュメモリ装置を用いて、一例として以下のような方法で、1以上のソース線Vsskを読出し単位として設定することができる。図14は、その方法を示すフローチャートである。 One or more source lines Vssk can be set as a read unit by the following method as an example using the NOR flash memory device shown in FIG. FIG. 14 is a flowchart showing the method.
図14に示すように、まず、予め1つのビット線に設けられた8つのソース線Vsskにつき、2つのソース線を一グループとして4つのグループに分割する(ステップ(i))。 As shown in FIG. 14, first, for the eight source lines Vssk provided in advance for one bit line, two source lines are grouped into four groups (step (i)).
次いで、各グループにつき、ソース線Vsskに接続された全てのメモリセルのデータを消去したのち、ワード線WLjに接地電位を与え、ビット線BLiに1V程度の正の電圧を印加し、ソース線Vsskを接地した状態で、各グループ単位でリーク電流を測定する(ステップ(ii))。リーク電流値は基準電流値と比較され(ステップ(iii))、その判定結果がF/F0に順次入力される。F/F0では、すべてのグループのうち、一つでもリーク電流が予め設定された基準電流値を超えていた場合、'0'を出力する。一方、すべての読出し単位が基準電流値以下の場合に'1'を出力する。 Next, after erasing data of all memory cells connected to the source line Vssk for each group, a ground potential is applied to the word line WLj, a positive voltage of about 1 V is applied to the bit line BLi, and the source line Vssk is applied. With the grounded, the leakage current is measured for each group (step (ii)). The leakage current value is compared with the reference current value (step (iii)), and the determination result is sequentially input to F / F0. In F / F0, when even one of all the groups has a leak current exceeding a preset reference current value, “0” is output. On the other hand, when all the reading units are equal to or less than the reference current value, “1” is output.
F/F0の出力が'0'の場合、読出し単位を構成するソース線Vsskの数を増やしても、その出力が'1'になることはないので、F/F1, F/F2にも'0'を出力する。結果的に、1つずつのソース線Vsskが読出し単位として設定される。 If the output of F / F0 is '0', the output will not become '1' even if the number of source lines Vssk constituting the read unit is increased. Outputs 0 '. As a result, one source line Vssk is set as a read unit.
一方、F/F0の出力が'1'の場合、グループを構成するソース線Vsskの数を4つずつにして2つのグループに再分割する(ステップ(iv))。 On the other hand, when the output of F / F0 is “1”, the number of source lines Vssk constituting the group is set to four and subdivided into two groups (step (iv)).
次いで、各グループにつき、ソース線Vsskに接続された全てのメモリセルのデータを消去したのち、各グループ単位でリーク電流を測定する。リーク電流値は基準電流値と比較され、その判定結果がF/F1に順次入力される。F/F1は、すべてのグループのうち、一つでもリーク電流が予め設定された基準電流値を超えていた場合、'0'を出力する。一方、すべての読出し単位が基準電流値以下の場合に'1'を出力する。 Next, after erasing the data of all the memory cells connected to the source line Vssk for each group, the leakage current is measured for each group. The leak current value is compared with the reference current value, and the determination result is sequentially input to F / F1. F / F1 outputs “0” when the leakage current exceeds a preset reference current value in any group. On the other hand, when all the reading units are equal to or less than the reference current value, “1” is output.
F/F1の出力が'0'の場合、読出し単位を構成するソース線Vsskの数を増やしても、その出力が'1'になることはないので、F/F2にも'0'を出力する。結果的に、2つずつのソース線Vsskが読出し単位として設定される。 When the output of F / F1 is “0”, even if the number of source lines Vssk constituting the read unit is increased, the output will not become “1”, so “0” is also output to F / F2 To do. As a result, two source lines Vssk are set as read units.
一方、F/F1の出力が'1'の場合、グループを構成するソース線Vsskの数をビット線BLi内のすべてのソース線Vsskの数である8つとする。 On the other hand, when the output of F / F1 is “1”, the number of source lines Vssk constituting the group is eight, which is the number of all source lines Vssk in the bit line BLi.
次に、ビット線BLiに接続された全てのメモリセルのデータを消去したのち、一括してリーク電流を測定する。リーク電流値は基準電流値と比較され、その判定結果がF/F2に順次入力される。F/F2は、リーク電流が予め設定された基準電流値を超えていた場合、'0'を出力する。一方、リーク電流が基準電流値以下の場合に'1'を出力する。 Next, after erasing data of all the memory cells connected to the bit line BLi, the leak current is measured collectively. The leak current value is compared with the reference current value, and the determination result is sequentially input to F / F2. F / F2 outputs “0” when the leakage current exceeds a preset reference current value. On the other hand, “1” is output when the leakage current is equal to or less than the reference current value.
F/F2の出力が'0'の場合、結果的に、4つずつのソース線Vsskが読出し単位として設定される。一方、F/F1の出力が'1'の場合、一つのビット線BLi全体が読出し単位として設定される(ステップ(v))。 When the output of F / F2 is “0”, as a result, four source lines Vssk are set as read units. On the other hand, when the output of F / F1 is “1”, the entire bit line BLi is set as a read unit (step (v)).
これにより、NOR型フラッシュメモリ装置においては、選択された各ビット線につき、上記のようにして最終的に設定された読出し単位ごとに読み出し動作が行われる(ステップ(vi))。 As a result, in the NOR flash memory device, a read operation is performed for each selected read line for each read unit finally set as described above (step (vi)).
以上のように、第3の実施形態によれば、自動分割回路30を備えているので、読出し単位の設定を自動的の行うことができる。
As described above, according to the third embodiment, since the
また、第2の実施形態とは逆に、少数のソース線を含むグループから順次多数のソース線を含むグループにリーク電流測定を移行させている。このような方法は一つのメモリセルあたりのリーク電流が比較的多い場合に有効である。 Contrary to the second embodiment, the leakage current measurement is shifted from a group including a small number of source lines to a group including a large number of source lines. Such a method is effective when the leakage current per memory cell is relatively large.
この場合にも、ビット線電流が所定の範囲を維持しつつ、ビット線当たりできるだけ少ない読出し単位に分割することができる。このため、ビット線電流の増加を抑制しつつ、ビット線当たりのデータ読み出しのためのバイアスの切り替え回数をできる限り少なくすることが可能である。 Also in this case, the bit line current can be divided into as few read units as possible per bit line while maintaining a predetermined range. Therefore, it is possible to reduce the number of times of switching the bias for reading data per bit line as much as possible while suppressing an increase in the bit line current.
また、読出し単位中に過剰消去されたメモリセルが含まれていたとしても、1つのソース線に接続されるメモリセル数を最少で1つにし、かつ最少で1つのソース線を一読出し単位とすることができるため、論理'0'の判定が困難なほど基準電流値を大幅に超えてリーク電流が流れるのを抑制することができる。 Further, even if the read unit includes memory cells that are over-erased, the number of memory cells connected to one source line is minimized and one source line is regarded as one read unit. Therefore, it is possible to suppress the leakage current from exceeding the reference current value as the determination of logic “0” becomes difficult.
以上、実施の形態によりこの発明のフラッシュメモリ装置及びその動作方法を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。 The flash memory device and the operation method thereof according to the present invention have been described in detail above according to the embodiments. However, the scope of the present invention is not limited to the examples specifically shown in the above embodiments, and Modifications of the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、8つのワード線WLjとソース線Vsskで構成される場合について本発明を適用しているが、任意の数のワード線WLjとソース線Vsskで構成される場合についても本発明を適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the case where eight word lines WLj and source lines Vssk are configured. However, the present invention is also applicable to a case where any number of word lines WLj and source lines Vssk are configured. The present invention can be applied.
また、上記実施の形態では、読出し単位を構成するソース線Vsskの数を2、4、8本に設定しているが、これに限られない。任意に設定可能である。 In the above embodiment, the number of source lines Vssk constituting the read unit is set to 2, 4, and 8, but the present invention is not limited to this. It can be set arbitrarily.
また、ソース線選択回路22内の読出し単位設定回路24として、図8(a)に示す構成のものを用いているが、これに限られない。手動で、或いは自動的に設定された読出し単位設定のための信号により、一以上のソース線Vsskが一括して選択されるような回路構成であればよい。
Further, although the read
さらに、自動分割回路30として図12に示す構成のものを用いているが、これに限られない。実測されたリーク電流値に基づき、読出し単位設定回路24に読出し単位の設定信号を供給する機能を備えていればよい。そして、読出し単位設定回路24及び自動分割回路30の両方合わせて、各ビット線BLiにつき、1以上のソース線Vsskを一括して選択するような機能を発揮できるような構成であればよい。
Further, although the
また、第2の実施の形態では、多数のソース線Vsskを含むグループから順次少数のソース線Vsskを含むグループにリーク電流測定を移行させているが、これと逆に、第3の実施の形態のように、少数のソース線Vsskを含むグループから順次多数のソース線Vsskを含むグループにリーク電流測定を移行させてもよい。また、第3の実施の形態では、少数のソース線Vsskを含むグループから順次多数のソース線Vsskを含むグループにリーク電流測定を移行させているが、これと逆に、第2の実施の形態のように、多数のソース線Vsskを含むグループから順次少数のソース線Vsskを含むグループにリーク電流測定を移行させてもよい。 In the second embodiment, leakage current measurement is sequentially shifted from a group including a large number of source lines Vssk to a group including a small number of source lines Vssk. On the contrary, the third embodiment is described. As described above, the leakage current measurement may be sequentially transferred from a group including a small number of source lines Vssk to a group including a large number of source lines Vssk. In the third embodiment, the leakage current measurement is sequentially shifted from the group including a small number of source lines Vssk to the group including a large number of source lines Vssk. On the contrary, the second embodiment is described. As described above, the leakage current measurement may be sequentially transferred from a group including a large number of source lines Vssk to a group including a small number of source lines Vssk.
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
行列状に複数配置された不揮発性メモリセルと、一つの列における複数の不揮発性メモリセルのコントロールゲートに共通に接続されたワード線と、一つの行における複数の不揮発性メモリセルのドレイン領域に共通に接続されたビット線と、一つの行における複数の不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線と、一つの前記ビット線に接続された前記不揮発性メモリセルを読み出すときに、該ビット線に応じて1以上の前記ソース線を読出し単位として一括して選択し、接地するソース線選択回路とを有することを特徴とする半導体記憶装置。
(Appendix 1)
A plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, a word line commonly connected to the control gates of the plurality of nonvolatile memory cells in one column, and a drain region of the plurality of nonvolatile memory cells in one row When reading the commonly connected bit lines, the source lines connected to the source regions of the plurality of nonvolatile memory cells in one row, and the nonvolatile memory cells connected to one of the bit lines, A semiconductor memory device comprising: a source line selection circuit that selects one or more of the source lines as a read unit according to a bit line, and grounds the source line.
(付記2)
前記ソース線は、隣接する前記ビット線で共通となっていることを特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 2)
2. The semiconductor memory device according to
(付記3)
前記各読出し単位について、該読出し単位に含まれる全てのソース線に接続されたメモリセルのデータを消去した状態で一括してリーク電流を測定する電流測定回路を有することを特徴とする付記1又は2の何れか一に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 3)
The
(付記4)
前記各ビット線について、予め設定された基準電流値と前記読出し単位につき測定されたリーク電流を比較する電流比較回路を有することを特徴とする付記4記載の半導体記憶装置。
(Appendix 4)
The semiconductor memory device according to claim 4, further comprising a current comparison circuit that compares a reference current value set in advance with each of the bit lines and a leakage current measured for the read unit.
(付記5)
前記基準電流値は、前記電流比較回路の外部から設定できることができることを特徴とする付記4記載の半導体記憶装置。
(Appendix 5)
The semiconductor memory device according to appendix 4, wherein the reference current value can be set from outside the current comparison circuit.
(付記6)
前記各ビット線について、前記読出し単位を構成する1以上のソース線を記憶する読出し単位記憶回路を有することを特徴とする付記1乃至6の何れか一に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 6)
7. The semiconductor memory device according to
(付記7)
前記各ビット線について、前記電流比較回路の電流比較結果を基に、前記複数設けられたソース線を分割して前記読出し単位として設定し、前記読出し単位ごとに一括して選択する信号を前記ソース線選択回路に与える分割回路を有することを特徴とする付記4又は5の何れか一に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 7)
For each of the bit lines, based on the current comparison result of the current comparison circuit, the plurality of source lines are divided and set as the read unit, and a signal for collectively selecting each read unit is selected as the source 6. The semiconductor memory device according to any one of appendix 4 or 5, further comprising a dividing circuit for supplying to the line selection circuit.
(付記8)
行列状に複数配置された不揮発性メモリセルを備えた半導体記憶装置の動作方法であって、(i)1つの行における複数の前記不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線を1以上のグループに分割するステップと、(ii)前記グループ内における前記不揮発性メモリセルのフローティングゲートに蓄積された電子を引き抜いた状態で、前記グループ内のそれぞれの前記ソース線に流れるリーク電流の総和を測定するステップと、(iii)前記リーク電流の総和と予め設定された基準電流値とを比較するステップと、(iv)前記1つのビット線内の全てのグループのうち一つでも前記リーク電流の総和が前記基準電流値を超えていた場合、前記各グループよりもさらに少数の前記ソース線で構成されるグループに再分割するステップと、(v)前記(i)乃至(iv)項を繰り返して、前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流の総和が前記基準電流値以下になった場合に、そのときの各グループを読出し単位に設定するステップと、(vi)前記不揮発性メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位ごとに一括して前記ソース線を選択し、接地することを特徴とする半導体記憶装置の動作方法。
(Appendix 8)
A method of operating a semiconductor memory device including a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, wherein (i) one or more source lines connected to source regions of the plurality of nonvolatile memory cells in one row And (ii) a sum of leakage currents flowing through the source lines in the group in a state where electrons accumulated in the floating gates of the nonvolatile memory cells in the group are extracted. (Iii) a step of comparing the total sum of the leak currents with a preset reference current value; and (iv) at least one of all the groups in the one bit line. Subdividing into a group composed of a smaller number of source lines than each group when the sum exceeds the reference current value; (V) When the sum of the leakage currents of all the groups in the one bit line is equal to or less than the reference current value by repeating the items (i) to (iv), (Vi) an operation of a semiconductor memory device, wherein (vi) when reading data from the non-volatile memory cell, the source lines are selected in batch for each read unit and grounded Method.
(付記9)
前記ステップ(i)項乃至(v)項の実施により取得された前記読出し単位は、予め前記ビット線ごとに前記半導体記憶装置内に記憶され、前記不揮発性メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位を読み出して用いることを特徴とする付記8記載の半導体記憶装置の動作方法。
(Appendix 9)
The read unit acquired by performing the steps (i) to (v) is stored in advance in the semiconductor memory device for each bit line, and when reading data from the nonvolatile memory cell, The operation method of the semiconductor memory device according to
(付記10)
行列状に複数配置された不揮発性メモリセルを備えた半導体記憶装置の動作方法であって、(i)1つの行における複数の前記不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線を複数のグループに分割するステップと、(ii)前記グループ内における前記不揮発性メモリセルのフローティングゲートに蓄積された電子を引き抜いた状態で、前記グループ内のそれぞれの前記ソース線に流れるリーク電流の総和を測定するステップと、(iii)前記リーク電流の総和と予め設定された基準電流値とを比較するステップと、(iv)前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が前記基準電流値以下である場合、前記各グループよりもさらに多数のソース線で構成されるグループに再分割するステップと、(v)前記(i)乃至(iv)項を繰り返して、前記1つのビット線内の全てのグループのうち一つでも前記リーク電流が前記所定の基準電流値を超えた場合に、直前に設定され、前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が所定の基準電流値以下であった各グループを読出し単位に設定するステップと、(vi)前記メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位ごとに一括して前記ソース線を選択し、接地することを特徴とする半導体記憶装置の動作方法。
(Appendix 10)
An operation method of a semiconductor memory device including a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, wherein (i) a plurality of source lines connected to source regions of the plurality of nonvolatile memory cells in one row Dividing into groups, and (ii) measuring the sum of leakage currents flowing through the source lines in the group in a state where electrons accumulated in the floating gates of the nonvolatile memory cells in the group are extracted. (Iii) a step of comparing the total sum of the leak currents with a preset reference current value; and (iv) the leak currents of all the groups in the one bit line are equal to or less than the reference current value. If there is, a step of subdividing into a group composed of a larger number of source lines than each group, (v) the items (i) to (iv) On the other hand, when even one of all the groups in the one bit line exceeds the predetermined reference current value, it is set immediately before, and all the groups in the one bit line are set. A step of setting each group whose leakage current is less than or equal to a predetermined reference current value as a read unit; and (vi) selecting the source lines in batch for each read unit when reading data from the memory cell. And grounding the semiconductor memory device.
(付記11)
前記ステップ(i)項乃至(v)項の実施により取得された前記読出し単位は、予め前記ビット線ごとに前記半導体記憶装置内に記憶され、前記不揮発性メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位を読み出して用いることを特徴とする付記11記載の半導体記憶装置の動作方法。
(Appendix 11)
The read unit acquired by performing the steps (i) to (v) is stored in advance in the semiconductor memory device for each bit line, and when reading data from the nonvolatile memory cell, The operation method of the semiconductor memory device according to
11…半導体基板、
12…トンネル絶縁膜、
13…フローティングゲート、
14…中間絶縁膜、
15…コントロールゲート、
16a…ソース領域、
16b…ドレイン領域、
21…ワード線選択回路(ワードデコーダ)、
22、22a…ソース線選択回路、
23…VSSデコーダ、
24…読出し単位設定回路、
25…読出し単位記憶回路、
26…ビット線選択回路、
27…センス回路、
28…電流測定回路、
29…電流比較回路、
30…自動分割回路、
31…分割判定回路、
BLi…ビット線、
Tij…メモリセル、
Vssk…ソース線、
WLj…ワード線。
11 ... Semiconductor substrate,
12 ... Tunnel insulating film,
13 ... Floating gate,
14: Intermediate insulating film,
15 ... Control gate,
16a ... source region,
16b ... drain region,
21 ... Word line selection circuit (word decoder),
22, 22a ... Source line selection circuit,
23 ... VSS decoder,
24... Readout unit setting circuit,
25. Reading unit storage circuit,
26: Bit line selection circuit,
27 ... sense circuit,
28: Current measurement circuit,
29 ... Current comparison circuit,
30: Automatic dividing circuit,
31: Division determination circuit,
BLi ... bit line,
Tij ... memory cell,
Vssk ... source line,
WLj ... Word line.
Claims (10)
一つの列における複数の不揮発性メモリセルのコントロールゲートに共通に接続されたワード線と、
一つの行における複数の不揮発性メモリセルのドレイン領域に共通に接続されたビット線と、
一つの行における複数の不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線と、
一つの前記ビット線に接続された前記不揮発性メモリセルを読み出すときに、該ビット線に応じて1以上の前記ソース線を読出し単位として一括して選択し、接地するソース線選択回路と
を有することを特徴とする半導体記憶装置。 A plurality of non-volatile memory cells arranged in a matrix;
A word line commonly connected to control gates of a plurality of nonvolatile memory cells in one column;
A bit line commonly connected to drain regions of a plurality of nonvolatile memory cells in one row;
A source line connected to a source region of a plurality of nonvolatile memory cells in one row;
A source line selection circuit that selects one or more of the source lines as a read unit according to the bit line and reads the nonvolatile memory cells connected to one bit line, and grounds them A semiconductor memory device.
(i)1つの行における複数の前記不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線を1以上のグループに分割するステップと、
(ii)前記グループ内における前記不揮発性メモリセルのフローティングゲートに蓄積された電子を引き抜いた状態で、前記グループ内のそれぞれの前記ソース線に流れるリーク電流の総和を測定するステップと、
(iii)前記リーク電流の総和と予め設定された基準電流値とを比較するステップと、
(iv)前記1つのビット線内の全てのグループのうち一つでも前記リーク電流の総和が前記基準電流値を超えていた場合、前記各グループよりもさらに少数の前記ソース線で構成されるグループに再分割するステップと、
(v)前記(i)乃至(iv)項を繰り返して、前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流の総和が前記基準電流値以下になった場合に、そのときの各グループを読出し単位に設定するステップと、
(vi)前記不揮発性メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位ごとに一括して前記ソース線を選択し、接地することを特徴とする半導体記憶装置の動作方法。 A method for operating a semiconductor memory device comprising a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix,
(I) dividing the source lines connected to the source regions of the plurality of nonvolatile memory cells in one row into one or more groups;
(Ii) measuring a sum of leakage currents flowing through the source lines in the group in a state where electrons accumulated in the floating gate of the nonvolatile memory cell in the group are extracted;
(Iii) comparing the sum of the leakage currents with a preset reference current value;
(Iv) A group constituted by a smaller number of source lines than the respective groups when the sum of the leakage currents exceeds the reference current value even in one of all groups in the one bit line. Subdividing into
(V) Repeating the above items (i) to (iv), and reading the respective groups at that time when the sum of the leakage currents of all the groups in the one bit line becomes equal to or less than the reference current value. A step to set the unit,
(Vi) A method of operating a semiconductor memory device, wherein when reading data from the non-volatile memory cell, the source lines are selected in batch for each read unit and grounded.
(i)1つの行における複数の前記不揮発性メモリセルのソース領域に接続されたソース線を複数のグループに分割するステップと、
(ii)前記グループ内における前記不揮発性メモリセルのフローティングゲートに蓄積された電子を引き抜いた状態で、前記グループ内のそれぞれの前記ソース線に流れるリーク電流の総和を測定するステップと、
(iii)前記リーク電流の総和と予め設定された基準電流値とを比較するステップと、
(iv)前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が前記基準電流値以下である場合、前記各グループよりもさらに多数のソース線で構成されるグループに再分割するステップと、
(v)前記(i)乃至(iv)項を繰り返して、前記1つのビット線内の全てのグループのうち一つでも前記リーク電流が前記所定の基準電流値を超えた場合に、直前に設定され、前記1つのビット線内の全てのグループのリーク電流が所定の基準電流値以下であった各グループを読出し単位に設定するステップと、
(vi)前記メモリセルからデータを読み出す際に、前記読出し単位ごとに一括して前記ソース線を選択し、接地することを特徴とする半導体記憶装置の動作方法。 A method for operating a semiconductor memory device comprising a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix,
(I) dividing a source line connected to source regions of the plurality of nonvolatile memory cells in one row into a plurality of groups;
(Ii) measuring a sum of leakage currents flowing through the source lines in the group in a state where electrons accumulated in the floating gate of the nonvolatile memory cell in the group are extracted;
(Iii) comparing the sum of the leakage currents with a preset reference current value;
(Iv) when the leakage currents of all the groups in the one bit line are equal to or less than the reference current value, subdividing into groups composed of a larger number of source lines than the groups;
(V) Repeating the items (i) to (iv) to set immediately before the leakage current exceeds the predetermined reference current value even in one of all the groups in the one bit line. Each group in which leakage current of all groups in the one bit line is equal to or less than a predetermined reference current value is set as a reading unit;
(Vi) A method of operating a semiconductor memory device, wherein when reading data from the memory cell, the source lines are selected in batch for each read unit and grounded.
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