JP2009016021A - Nand型フラッシュメモリ - Google Patents
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Abstract
【課題】隣接するメモリセルの閾値変動によるカップリング効果を抑制する。
【解決手段】第1のメモリセルトランジスタは第1の選択トランジスタに隣接し、第2のメモリセルトランジスタは第2の選択トランジスタに隣接し、第3のメモリセルトランジスタは第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、第3のメモリセルトランジスタは3ビット以上のデータを保持し、第1のメモリセルトランジスタは下位ページをスキップして中位ページ及び上位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持し、中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させる。
【選択図】図4
【解決手段】第1のメモリセルトランジスタは第1の選択トランジスタに隣接し、第2のメモリセルトランジスタは第2の選択トランジスタに隣接し、第3のメモリセルトランジスタは第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、第3のメモリセルトランジスタは3ビット以上のデータを保持し、第1のメモリセルトランジスタは下位ページをスキップして中位ページ及び上位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持し、中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させる。
【選択図】図4
Description
本発明は、多値NAND型フラッシュメモリに関する。
NAND型フラッシュメモリは、大容量の不揮発性メモリとして有用である(例えば、特許文献1:特開2005−235260号公報参照)。近年、1つのメモリセルに複数のビットデータを記憶させる多値NAND型フラッシュメモリが提案されている。
しかし、多値NAND型フラッシュメモリは、メモリセルで保持する閾値分布において、個々のデータに相当する閾値分布の幅や異なるデータの閾値分布との間隔が狭く、データ信頼性の保証が困難である。特に、メモリセルの微細化に伴い、ソース線側の選択ゲート線に隣接するワード線WL0に接続されたメモリセルの信頼性保証が最も困難である。
また、微細化に伴い、隣接するメモリセルの電荷蓄積層間のカップリングの影響も厳しくなり、先に書き込んだメモリセルの閾値が後に書き込んだ隣接メモリセルの閾値の変動による影響を受ける。
1つのメモリセルに3ビット以上のデータを保持する多値NAND型フラッシュメモリにおいては、この選択ゲート線に隣接するメモリセルの信頼性及び隣接メモリセル間とのカップリング効果が深刻な問題となっている。
特開2005−235260号公報
本発明は、隣接するメモリセルの閾値変動によるカップリング効果を抑制することが可能なNAND型フラッシュメモリを提供する。
本発明の一態様によるNAND型フラッシュメモリは、第1の選択トランジスタと、第2の選択トランジスタと、前記第1の選択トランジスタの電流経路の一端と前記第2の選択トランジスタの電流経路の一端との間に電流経路が直列接続され、制御ゲートと電荷蓄積層とをそれぞれ有する第1乃至第3のメモリセルトランジスタとを具備し、前記第1のメモリセルトランジスタは、前記第1の選択トランジスタに隣接し、前記第2のメモリセルトランジスタは、前記第2の選択トランジスタに隣接し、前記第3のメモリセルトランジスタは、前記第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに前記第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、前記第3のメモリセルトランジスタは、3ビット以上のデータを保持し、前記第1のメモリセルトランジスタは、下位ページをスキップして中位ページ及び上位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持し、前記中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、前記第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させる。
本発明によれば、隣接するメモリセルの閾値変動によるカップリング効果を抑制することが可能なNAND型フラッシュメモリを提供できる。
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
以下の実施形態では、不揮発性半導体記憶装置としてNAND型フラッシュメモリを一例に挙げて説明する。
[1]全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの全体構成のブロック図を示す。以下に、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの全体構成のブロック図を示す。以下に、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの全体構成について説明する。
図1に示すように、NAND型フラッシュメモリは、メモリセルアレイ11、ビット線制御回路12、カラムデコーダ13、データ入出力バッファ14、データ入出力端子15、ワード線制御回路16、制御信号及び制御電圧発生回路17、制御信号入力端子18、及びフラグ回路19により構成されている。
メモリセルアレイ11は、複数のブロックにより構成されている。このメモリセルアレイ11には、ビット線を制御するためのビット線制御回路12とワード線を制御するためのワード線制御回路16とが接続されている。メモリセルアレイ11に隣接してフラグ用メモリセル(フラグ回路)19が設けられ、このフラグ回路19はメモリセルアレイ11と同様のメモリセルアレイで構成されている。
ビット線制御回路12は、ビット線を介してメモリセルアレイ11中のメモリセルトランジスタのデータを読み出し、ビット線を介してメモリセルアレイ11中のメモリセルトランジスタの状態を検出する。また、ビット線制御回路12は、ビット線を介してメモリセルアレイ11中のメモリセルトランジスタに書き込み制御電圧を印加してメモリセルに書き込みを行なう。
ビット線制御回路12には、カラムデコーダ13、データ入出力バッファ14が接続されている。ビット線制御回路12内にはデータ記憶回路(図示せず)が設けられ、このデータ記憶回路は、カラムデコーダ13によって選択される。上記データ記憶回路(図示せず)に読み出されたメモリセルトランジスタのデータは、データ入出力バッファ14を介してデータ入出力端子15から外部へ出力される。
データ入出力端子15は、例えば、NAND型フラッシュメモリ外部のホスト機器等に接続される。ホスト機器は、例えば、マイクロコンピュータ等であって、データ入出力端子15から出力されたデータを受ける。さらに、ホスト機器は、NAND型フラッシュメモリの動作を制御する各種コマンドCMD、アドレスADD、及びデータDTを出力する。ホスト機器からデータ入出力端子15に入力された書き込みデータは、データ入出力バッファ14を介して、カラムデコーダ13によって選択された上記データ記憶回路(図示せず)に供給される。一方、コマンドCMD及びアドレスADDは、制御信号及び制御電圧発生回路17に供給される。
ワード線制御回路16は、メモリセルアレイ11中のワード線を選択し、選択されたワード線に読み出し、書き込みあるいは消去に必要な電圧を印加する。
制御信号及び制御電圧発生回路17は、メモリセルアレイ11、ビット線制御回路12、カラムデコーダ13、データ入出力バッファ14、ワード線制御回路17、及びフラグ回路19に接続される。接続された上記構成回路は、制御信号及び制御電圧発生回路17によって制御される。制御信号及び制御電圧発生回路17は、制御信号入力端子18に接続され、ホスト機器から制御信号入力端子18を介して入力されるALE(アドレス・ラッチ・イネーブル)信号等の制御信号によって制御される。
ここで、ビット線制御回路12、カラムデコーダ13、ワード線制御回路16、制御信号及び制御電圧発生回路17は、書き込み回路及び読み出し回路を構成している。
[2]ブロックの構成例
図2は、本発明の一実施形態に係るメモリセルアレイの1ブロックの構成例を示す。以下に、本実施形態に係るメモリセルアレイを構成する1つのブロックBLOCK1を例に挙げて説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るメモリセルアレイの1ブロックの構成例を示す。以下に、本実施形態に係るメモリセルアレイを構成する1つのブロックBLOCK1を例に挙げて説明する。
図2に示すように、ブロックBLOCK1は、ワード線方向(WL方向)に配置された複数のメモリセル列20から構成される。
このメモリセル列20は、例えば32個のメモリセルトランジスタMT、選択トランジスタS1、S2で構成される。32個のメモリセルトランジスタMTは電流経路が直列接続されたNANDストリングを構成する。このNANDストリングの一端に選択トランジスタS1の電流経路の一端が接続され、NANDストリングの他端に選択トランジスタS2の電流経路の一端が接続される。選択トランジスタS1の電流経路の他端はソース線SLに接続され、選択トランジスタS2の電流経路の他端はビット線BLmに接続される。尚、本例では、NANDストリングは、32個のメモリセルトランジスタMTから構成されるが、2つ以上のメモリセルから構成されていればよく、特に、32個に限定されるというものではない。
ワード線WL0〜WL31は、WL方向に延び、WL方向の複数のメモリセルトランジスタMTに共通に接続される。選択ゲート線SGSは、WL方向に延び、WL方向の複数の選択トランジスタS1に共通に接続される。選択ゲート線SGDは、WL方向に延び、WL方向の複数の選択トランジスタS2に共通に接続される。尚、本例では、選択ゲート線SGSに隣接するワード線をWL0と付し、選択ゲート線SGSから遠ざかるようにワード線番号をWL0→WL30と付し、選択ゲート線SGDに隣接するワード線をWL31と付す。
ワード線WL0〜WL31毎にページ21が存在する。例えば、図中の破線で囲って示すように、ワード線WL31には、m個のセルからなるページ21が存在する。このページ21ごとに読み出し動作、書き込み動作が行われるため、ページ21は読み出し単位であり、書き込み単位である。
1つのブロックBLOCK1内のメモリセルトランジスタMTは、一括して消去される。すなわち、ブロックは消去単位である。
尚、本例におけるメモリセルアレイ11は、図2のブロックBLOCK1を複数個備えている。そして、1つのメモリセルトランジスタMTに多ビットのデータを記録することが可能なMLC(Multi Level Cell)として機能する。
[3]ビット線方向の断面構造例
図3は、本発明の一実施形態に係るメモリセルアレイのビット線方向の一部断面図を示す。以下に、本実施形態に係るメモリセルアレイのビット線方向の断面構造の一部を説明する。ここでは、図2中のビット線BLmにおけるメモリセル列20の断面構造を一例に挙げる。
図3は、本発明の一実施形態に係るメモリセルアレイのビット線方向の一部断面図を示す。以下に、本実施形態に係るメモリセルアレイのビット線方向の断面構造の一部を説明する。ここでは、図2中のビット線BLmにおけるメモリセル列20の断面構造を一例に挙げる。
図3に示すように、メモリセル列20は、このメモリセル列20を選択する選択トランジスタS1、S2と複数のメモリセルトランジスタMTとで構成されている。メモリセルトランジスタMT、選択トランジスタS1、S2は、例えばシリコンからなる半導体基板30上にそれぞれ形成されている。
メモリセルトランジスタMTは、制御ゲートCGと電荷蓄積層(浮遊ゲート)FG(ワード線WL)とを有する積層構造である。制御ゲートCG下にはゲート絶縁膜32が形成され、制御ゲートCGと電荷蓄積層FGとの間にはゲート間絶縁膜33が形成されている。メモリセルトランジスタMTの積層構造の側面にはスペーサ34が形成されている。半導体基板31内には、メモリセルトランジスタMTの積層構造を挟むソース拡散層S及びドレイン拡散層Dが形成されている。
選択トランジスタS1、S2は、ゲート絶縁膜32、ゲート間絶縁膜33、ゲート電極Gを備えている。選択トランジスタS1、S2のゲート間絶縁膜33の中央は分離され、ゲート間絶縁膜33の上下のゲート電極Gの層が電気的に接続される。ゲート電極Gは、例えば、ポリシリコン層からなり、このポリシリコン層上にさらにシリサイド層を設けていてもよい。ゲート電極Gの側面にはスペーサ34が形成されている。半導体基板31内には、選択トランジスタS1、S2のゲート電極Gを挟むソース拡散層S及びドレイン拡散層Dが形成されている。
メモリセルトランジスタMTの電流経路であるソース拡散層S及びドレイン拡散層Dは隣接するメモリセルトランジスタMTのソース拡散層S及びドレイン拡散層Dと共有することで、互いに直列接続されている。これにより、複数のメモリセルトランジスタMTが直列接続されたNANDストリングが構成されている。このNANDストリングの電流経路の一端は、選択トランジスタS1及びソース線コンタクトSC−1、SC−2を介し、ソース線SLに接続されている。一方、NANDストリングの電流経路の他端は、選択トランジスタS2及びビット線コンタクトBC−1〜BC−3を介して、ビット線BLmに接続されている。
[4]書き込み方法
[4−1]概要
図4は、本発明の一実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの書き込み方法の概要を説明するための図を示す。以下に、本実施形態の書き込み方法の概要について説明する。
[4−1]概要
図4は、本発明の一実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの書き込み方法の概要を説明するための図を示す。以下に、本実施形態の書き込み方法の概要について説明する。
本実施形態の多値NAND型フラッシュメモリでは、特に、選択トランジスタS1、S2に隣接するメモリセルトランジスタMTの信頼性を高めるために、次のような書き込みを行う。
(1)選択トランジスタS1、S2に隣接するメモリセルトランジスタは2ビット(4値)のデータを保持し、それ以外のメモリセルトランジスタは3ビット(8値)のデータを保持する。尚、選択トランジスタS1、S2に隣接しないメモリセルトランジスタは、3ビット以上のデータを保持することも可能である。
(2)ソース線SL側の選択トランジスタS1に隣接するメモリセルに2ビットを書き込むとき、下位ページの書き込みをスキップさせ、中位ページ及び上位ページを書き込む。この際、ベリファイ読み出しレベルの閾値分布の位置を変化させ、中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧Vvfyを設定し、上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧Vvfyを設定する。
(3)ビット線BL側の選択トランジスタS2に隣接するメモリセルに2ビットを書き込むとき、上位ページの書き込みをスキップさせ、下位ページ及び中位ページを書き込む。尚、ビット線BL側の選択トランジスタS2に隣接するメモリセルには、3ビット以上のデータを書き込んでもよい。
[4−2]8値書き込み
図5は、本発明の一実施形態に係る8値書き込み時におけるメモリセルの閾値電圧の変化の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、1つのメモリセルに3ビット(8値)のデータを記憶する方法を説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る8値書き込み時におけるメモリセルの閾値電圧の変化の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、1つのメモリセルに3ビット(8値)のデータを記憶する方法を説明する。
本実施形態に係る8値NAND型フラッシュメモリの閾値分布は、図5に示すようになる。図示するように、メモリセルトランジスタMTは、閾値電圧Vthの低い順に“111”、“011”、“001”、“101”、“100”、“000”、“010”、“110”の8つのデータを保持できる。
ここで、“111”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth<Vth0(本例ではVth0=0V)である。“011”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth0<Vth<Vth1である。“001”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth1<Vth<Vth2である。“101”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth2<Vth<Vth3である。“100”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth3<Vth<Vth4である。“000”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth4<Vth<Vth5である。“010”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth5<Vth<Vth6である。“110”データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは、Vth6<Vthである。
このような8値モードのデータ書き込みは、下位ページ(Lower Page)、中位ページ(Middle Page)、上位ページ(Upper Page)の順で行われる。尚、本例では、下位ページのみが書き込まれた状態は2LC(Level Cell)状態と称し、下位ページ及び中位ページのみが書き込まれた状態は4LC状態と称し、下位ページ、中位ページ及び上位ページの全てが書き込まれた状態は8LC状態と称する。
(2LC状態)
書き込みにあたって、メモリセルは消去状態にある。すなわち、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは負の値であり、“111”(“−−−”、−は不定の意味)データを保持した状態である。この状態で、まず、下位ページについてデータの書き込みを行い、2つの閾値分布を作る。具体的には、次のような書き込みが行われる。
書き込みにあたって、メモリセルは消去状態にある。すなわち、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthは負の値であり、“111”(“−−−”、−は不定の意味)データを保持した状態である。この状態で、まず、下位ページについてデータの書き込みを行い、2つの閾値分布を作る。具体的には、次のような書き込みが行われる。
まず、下位ページが“1”の場合には、電荷蓄積層FGに電子は注入されず、閾値電圧Vthは不変である。つまり、メモリセルトランジスタMTは、“111”(“−−1”)データを保持したままである。一方、下位ページが“0”の場合には、電荷蓄積層FGに電子が注入され、閾値電圧Vthは正の方向へ変化し、約Vth0<Vth<Vth3となる。つまり、メモリセルトランジスタMTには、“110”(“−−0”)が書き込まれる。
(4LC状態)
次に、中位ページの書き込みを行う。これにより、下位ページの2つの閾値分布がそれぞれ2つに分かれ、その結果、4つの閾値分布ができる。具体的には、次のような書き込みが行われる。
次に、中位ページの書き込みを行う。これにより、下位ページの2つの閾値分布がそれぞれ2つに分かれ、その結果、4つの閾値分布ができる。具体的には、次のような書き込みが行われる。
まず、下位ページが“1”であった場合について説明する。中位ページが“1”である場合、中位ページの書き込み時においても電荷蓄積層FGに電子は注入されず、閾値電圧Vthは負の値を維持する。その結果、メモリセルトランジスタMTには、“111”(“−11”)が書き込まれる。一方、中位ページが“0”の場合、電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthは負から正の方向へ変化し、Vth0<Vth<Vth2となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“101”(“−01”)が書き込まれる。
次に、下位ページが“0”であった場合について説明する。中位ページが“1”である場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth4<Vth<Vth6となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“110”(“−10”)が書き込まれる。一方、中位ページが“0”の場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth2<Vth<Vth4となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“100”(“−00”)が書き込まれる。
(8LC状態)
最後に、上位ページの書き込みを行う。これにより、中位ページの4つの閾値分布がそれぞれ2つに分かれ、その結果、8つの閾値分布ができる。具体的には、次のような書き込みが行われる。
最後に、上位ページの書き込みを行う。これにより、中位ページの4つの閾値分布がそれぞれ2つに分かれ、その結果、8つの閾値分布ができる。具体的には、次のような書き込みが行われる。
まず、下位ページが“1”で、かつ、中位ページが“1”であった場合について説明する。上位ページが“1”である場合、上位ページの書き込み時においても電荷蓄積層FGに電子は注入されず、閾値電圧Vthは負の値を維持する。その結果、メモリセルトランジスタMTには、“111”が書き込まれる。一方、上位ページが“0”の場合、電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthは負から正の方向へ変化し、Vth0<Vth<Vth1となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“011”が書き込まれる。
次に、下位ページが“1”で、かつ、中位ページが“0”であった場合について説明する。上位ページが“1”である場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth2<Vth<Vth3となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“101”が書き込まれる。一方、上位ページが“0”の場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth1<Vth<Vth2となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“001”が書き込まれる。
次に、下位ページが“0”で、かつ、中位ページが“0”であった場合について説明する。上位ページが“1”である場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth3<Vth<Vth4となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“100”が書き込まれる。一方、上位ページが“0”の場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth4<Vth<Vth5となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“000”が書き込まれる。
次に、下位ページが“0”で、かつ、中位ページが“1”であった場合について説明する。上位ページが“1”である場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth6<Vthとなる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“110”が書き込まれる。一方、上位ページが“0”の場合、さらに電荷蓄積層FGに電子が注入される。その結果、閾値電圧Vthはさらに正の方向へ変化し、Vth5<Vth<Vth6となる。すなわち、メモリセルトランジスタMTには、“010”が書き込まれる。
(フラグセル)
本例では、図1に示すように、メモリセルアレイ11の周辺にフラグ回路19を設ける。このフラグ回路19に、第1のフラグセルFlagMと第2のフラグセルFlagUを用意する。
本例では、図1に示すように、メモリセルアレイ11の周辺にフラグ回路19を設ける。このフラグ回路19に、第1のフラグセルFlagMと第2のフラグセルFlagUを用意する。
上述する書き込みにおいて、下位ページのみが書き込まれた段階(2LC状態)では、第1及び第2のフラグセルFlagM、FlagUの両方に書き込みは行われない。すなわち、“111”(“−−−”)の状態である。
下位ページ及び中位ページのみが書き込まれた段階(4LC状態)では、第1のフラグセルFlagMに、図5の“100”(“−00”)の閾値分布となるように書き込みが行われる。
下位ページ、中位ページ及び上位ページの全てが書き込まれた段階(8LC状態)では、第1のフラグセルFlagMには図5の“100”の閾値分布となるように書き込みが行われ、第2のフラグセルFlagUには図5の“000”の閾値分布となるように書き込みが行われる。
このようにフラグ回路19を用いるのは、メモリセルが2LC状態、4LC状態、8LC状態のいずれの状態まで書き込みが行われたかを調べるためである。尚、フラグ回路19の利用方法については、[5]読み出し方法の欄において詳説する。
[4−3]書き込みページアドレスの順序
書き込みページアドレスの順序については、例1〜例3に分けて説明する。例1は、選択ゲート線SGS、SGDに隣接しないワード線WL1〜WL30の場合である。例2は、ソース線側の選択ゲート線SGSに隣接するワード線WL0の場合である。例3は、ビット線側の選択ゲート線SGDに隣接するワード線WL31の場合である。
書き込みページアドレスの順序については、例1〜例3に分けて説明する。例1は、選択ゲート線SGS、SGDに隣接しないワード線WL1〜WL30の場合である。例2は、ソース線側の選択ゲート線SGSに隣接するワード線WL0の場合である。例3は、ビット線側の選択ゲート線SGDに隣接するワード線WL31の場合である。
(例1:WL1〜WL30の場合)
図6は、本発明の一実施形態に係る書き込み時におけるページアドレスの順序の例1を説明するための図を示す。以下に、ワード線WL1〜WL30に対応するメモリセルトランジスタの書き込みページの順序について説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る書き込み時におけるページアドレスの順序の例1を説明するための図を示す。以下に、ワード線WL1〜WL30に対応するメモリセルトランジスタの書き込みページの順序について説明する。
例1の書き込みページの順序は、次のようにページアドレスをアサインする。まず、ワード線WLnの下位ページ及び中位ページを書き込んだ後、ワード線WLn+1の下位ページ及び中位ページを書き込み、その後、ワード線WLnの上位ページを書き込む。
具体的には、図6に示すように、ワード線WL1の下位ページ(ページ1)及び中位ページ(ページ2)を書き込んだ後、ワード線WL2の下位ページ(ページ4)及び中位ページ(ページ5)を書き込み、その後、ワード線WL1の上位ページ(ページ6)を書き込む。
このような書き込み順序によれば、図示するように、ワード線WL1の8つの分布に影響を与えるワード線WL2の閾値変動による影響は、ワード線WL1のページ6(上位ページ)の書き込みだけとなる。また、その閾値変動は、ワード線WL2のページ9を書いたときの閾値変動に影響されるカップリング効果だけとなる。従って、ワード線WL1の8つの閾値分布のカップリングによる閾値変動を小さく抑えることができる。
(例2:WL0の場合)
図7は、本発明の一実施形態に係る書き込み時におけるページアドレスの順序の例2を説明するための図を示す。以下に、ワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタの書き込みページの順序について説明する。
図7は、本発明の一実施形態に係る書き込み時におけるページアドレスの順序の例2を説明するための図を示す。以下に、ワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタの書き込みページの順序について説明する。
ワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタMTは、ソース線側の隣接ゲートがメモリセルでなく選択ゲートのため、信頼性が悪い。そこで、ワード線WL0に対応するメモリセルには、8つの閾値分布を設けずに、4つの閾値分布にしておく。
そこで、例2では、ワード線WL1の書き込みによる隣接カップリングの影響を他のワード線WLと同等にできるよう、見かけ上、ワード線WL0の下位ページをスキップしたアドレスアサインにする。すなわち、ワード線WL0の中位ページ(ページ0)を書き込み、ワード線WL1の下位ページ(ページ1)及び中位ページ(ページ2)を書き込んだ後に、ワード線WL0の上位ページ(ページ3)を書き込む。
このような書き込み動作により、ワード線WL0には4レベルの閾値が生成される。そして、例2の場合も、例1と同様、ワード線WL0上のメモリセルがワード線WL1上のセル書き込み時に受けるカップリング効果は、ワード線WL1の上位ページ(ページ6)の書き込み時の閾値変動分だけとなる。従って、ワード線WL0において、信頼性の高い4つの閾値分布を得つつ、この4つの閾値分布のカップリングによる閾値変動を小さく抑えることができる。
(例3:WL31の場合)
図8は、本発明の一実施形態に係る書き込み時におけるページアドレスの順序の例1を説明するための図を示す。以下に、ワード線WL31に対応するメモリセルトランジスタの書き込みページの順序について説明する。
図8は、本発明の一実施形態に係る書き込み時におけるページアドレスの順序の例1を説明するための図を示す。以下に、ワード線WL31に対応するメモリセルトランジスタの書き込みページの順序について説明する。
ワード線WL31に対応するメモリセルトランジスタMTは、ビット線側の隣接ゲートがメモリセルでなく選択ゲートのため、信頼性が悪い。そこで、ワード線WL31には、8つの閾値分布を設けずに、4つの閾値分布にしておく。
そこで、例3では、ワード線WL31の上位ページをスキップしたアドレスアサインにする。すなわち、ワード線WL31の下位ページ(ページ91)及び中位ページ(ページ92)を書き込み、ワード線WL30の上位ページ(ページ93)を書き込んで終了する。このような書き込み動作により、ワード線WL31には信頼性の高い4レベルの閾値が生成される。
[4−4]ベリファイ読み出し
本実施形態の書き込み動作では、下位/中位/上位ページ毎にベリファイ電圧Vvfyを設定し、ベリファイ読み出しを採用する。
本実施形態の書き込み動作では、下位/中位/上位ページ毎にベリファイ電圧Vvfyを設定し、ベリファイ読み出しを採用する。
(例1)
図9は、本発明の一実施形態に係るベリファイ読み出し例1のベリファイ電圧選択回路の模式図を示す。図10は、本発明の一実施形態に係るベリファイ読み出しの例1を説明するための図を示す。以下に、例1におけるベリファイ電圧選択回路を用いたベリファイ読み出しについて説明する。尚、このベリファイ電圧選択回路は、例えば、4レベルの書き込みを行うワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタの書き込み用の回路として用いられる。
図9は、本発明の一実施形態に係るベリファイ読み出し例1のベリファイ電圧選択回路の模式図を示す。図10は、本発明の一実施形態に係るベリファイ読み出しの例1を説明するための図を示す。以下に、例1におけるベリファイ電圧選択回路を用いたベリファイ読み出しについて説明する。尚、このベリファイ電圧選択回路は、例えば、4レベルの書き込みを行うワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタの書き込み用の回路として用いられる。
図9に示すように、例1のベリファイ電圧選択回路は、ベリファイレベルパラメータレジスタ40、マルチプレクサ(MUX)41、ベリファイ電圧生成回路42、アドレスレジスタ43を備えている。ここで、ベリファイレベルパラメータレジスタ40、マルチプレクサ41、ベリファイ電圧生成回路42は、図1の制御信号及び制御電圧発生回路17に含まれる。アドレスレジスタ43は、図1のデータ入出力バッファ14に含まれる。
ベリファイレベルパラメータレジスタ40は、下位ページ用パラメータ40a、中位ページ用パラメータ40b、上位ページ用パラメータ40cを有している。
マルチプレクサ41には、ベリファイレベルパラメータレジスタ40の出力とアドレスレジスタ43の出力とが入力され、ベリファイレベルパラメータを出力する。
ベリファイ電圧生成回路42は、ベリファイレベルパラメータに基づいてワード線電圧を出力する。このベリファイ電圧生成回路42は、一般的な電圧発生回路で構成される。
このようなベリファイ電圧選択回路では、ワード線WL0の中位ページ(ページ0)の書き込み時は下位ページ用パラメータ40aがマルチプレクサ41から出力されるように制御され、ワード線WL0の上位ページ(ページ3)の書き込み時は、中位ページ用パラメータ40bがマルチプレクサ41から出力されるように制御されている。
次に、上記ベリファイ電圧選択回路を用いて、4レベルの書き込みを行うワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタの場合のベリファイ読み出しについて説明する。
ワード線WL0の4レベルの書き込みでは、上述するように下位ページをスキップする。この場合、ワード線WL0上のメモリセルトランジスタの信頼性を中位ページ相当にするには、閾値分布の位置を中位ページ相当にするとよい。そこで、図9のベリファイ電圧選択回路を用いて、書き込みベリファイ時のワード線電圧を切り替える。
具体的には、書き込み時、書き込みとベリファイ読み出しとを交互に行う。そして、ベリファイ読み出しを行った後、所定のベリファイ電圧Vvfyに達したかどうかを判定し、ベリファイ電圧Vvfyを超えるまで書き込みを繰り返す。ここで、ベリファイ読み出し時にワード線WL0に印加するワード線電圧がベリファイ電圧Vvfyであり、図10に示すように、このベリファイ電圧Vvfyは書き込んだメモリセルの閾値の下限に相当する。
ベリファイ電圧Vvfyは、閾値分布毎に切り替えが行われる。具体的には、図9に示すように、ベリファイレベルパラメータレジスタ40にベリファイレベルをバイナリ値で保持しておく。そして、アドレスレジスタ43からの書き込むページアドレスに応じて、マルチプレクサ41でベリファイレベルパラメータを切り替えて、ベリファイ電圧生成回路42に入力する。このベリファイ電圧生成回路42は、入力されたバイナリ値に応じたワード線電圧を出力する。
ここで、通常、上位ページを書き込む時には、上位ページ用のベリファイレベルを使用する。しかし、本実施形態では、ワード線WL0の中位ページ(ページ0)の書き込み時は下位ページ用パラメータ40aを使用し、ワード線WL0の上位ページ(ページ3)の書き込み時は、中位ページ用パラメータ40bを使用する。これにより、閾値の位置が中位ページと同じになり、信頼性が向上する。
尚、ベリファイレベルのバイナリ値は、ベリファイレベルパラメータレジスタ40で保持することに限定されず、単に固定データとしてもよい。
(例2)
例2は、例1の変形例であり、ベリファイレベルの制御のバリエーションを示す。
例2は、例1の変形例であり、ベリファイレベルの制御のバリエーションを示す。
例2は、図9のベリファイ電圧選択回路において、ワード線WL0専用のオフセットパラメータを有するレジスタRをさらに備える。このレジスタRは、ページ0用のシフト値とページ3用のシフト値とを有する。
このような例2において、ページ0(中位ページ)の書き込み時は、図9のマルチプレクサ41から出力される「下位ページ用のベリファイレベル」に、上記レジスタRから出力される「ページ0用のシフト値」が加えられたデータが、ベリファイ電圧生成回路42に入力される。
同様に、ページ3の書き込み時は、図9のマルチプレクサ41から出力される「中位ページ用のベリファイレベル」に、上記レジスタRから出力される「ページ3用のシフト値」が加えられたデータが、ベリファイ電圧生成回路42に入力される。
尚、完全別パラメータにしてもよいが、単なるオフセットの方がレジスタ数を削減できる。
[4−5]書き込み
本実施形態の書き込み動作では、下位/中位/上位ページ毎にプログラム(プログラムベリファイ)電圧Vpgmを設定してもよい。
本実施形態の書き込み動作では、下位/中位/上位ページ毎にプログラム(プログラムベリファイ)電圧Vpgmを設定してもよい。
図11は、本発明の一実施形態に係る書き込みのベリファイ電圧選択回路の模式図を示す。図12は、本発明の一実施形態に係る書き込みを説明するための図を示す。以下に、ベリファイ電圧選択回路を用いた書き込みについて説明する。尚、このベリファイ電圧選択回路は、例えば、4レベルの書き込みを行うワード線WL0に対応するメモリセルトランジスタの書き込み用の回路として用いられる。
図11に示すように、ベリファイ電圧選択回路は、ベリファイレベルパラメータレジスタ50、マルチプレクサ(MUX)51、プログラム電圧ポンプ回路52、アドレスレジスタ53を備えている。ここで、ベリファイレベルパラメータレジスタ50、マルチプレクサ(MUX)51、プログラム電圧ポンプ回路52は、図1の制御信号及び制御電圧発生回路17に含まれる。アドレスレジスタ53は、図1のデータ入出力バッファ14に含まれる。
ベリファイレベルパラメータレジスタ50は、下位ページ用パラメータ50a、中位ページ用パラメータ50b、上位ページ用パラメータ50cを有している。下位ページ用パラメータ50a、中位ページ用パラメータ50b、上位ページ用パラメータ50cは、プログラムベリファイ電圧Vpgmとシフト電圧dVpgmとをそれぞれ有している。
マルチプレクサ51には、ベリファイレベルパラメータレジスタ50の出力とアドレスレジスタ55の出力とが入力され、プログラムレベルパラメータを出力する。
プログラム電圧ポンプ回路52は、プログラムレベルパラメータに基づいてワード線電圧を出力する。このプログラム電圧ポンプ回路52は、一般的なポンプ回路で構成される。
このようなベリファイ電圧選択回路を用いて、ベリファイ時のベリファイ読み出しレベルの閾値分布の位置Vvfyだけでなく、閾値分布の幅Wも中位ページに揃える。具体的には、ワード線WL0の中位ページ(ページ0)の書き込み時は下位ページ用パラメータ40aのワード線印加電圧を使用し、ワード線WL0の上位ページ(ページ3)の書き込み時は、中位ページ用パラメータ40bのワード線印加電圧を使用する。これにより、図12に示すように、閾値分布の位置Vvfyに加えて、閾値分布の幅Wも中位ページと同じになり、書き込みスピードが向上する。
[5]読み出し方法
ここでは、1つのメモリセルに多値データを記憶した場合の読み出し方法について説明する。この読み出し動作では、下位ページ、中位ページ、上位ページの順に読み出しが行われる。以下に、各ページの読み出し方法について説明する。
ここでは、1つのメモリセルに多値データを記憶した場合の読み出し方法について説明する。この読み出し動作では、下位ページ、中位ページ、上位ページの順に読み出しが行われる。以下に、各ページの読み出し方法について説明する。
[5−1]下位ページの読み出し方法
図13は、本発明の一実施形態に係る下位ページの読み出し方法を説明するためのメモリセルの閾値電圧の設定の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、図13を用いて、下位ページの読み出し方法を説明する。
図13は、本発明の一実施形態に係る下位ページの読み出し方法を説明するためのメモリセルの閾値電圧の設定の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、図13を用いて、下位ページの読み出し方法を説明する。
図13に示すように、下位/中位/上位ページの全てが書き込まれている8LC状態では8つの閾値分布となり、下位/中位ページのみが書き込まれた4LC状態では4つの閾値分布となり、下位ページのみが書き込まれた2LC状態では2つの閾値分布となっている。このため、1つのメモリセルにおいて、下位/中位/上位ページのどのページまで書き込まれたか、つまり、2、4、8のいくつの閾値分布の状態になっているかを判断するために、フラグセルFlagM、FlagUを使う。具体的には、以下の手順で読み出しが行われる。
まず、閾値電圧Vth3で読み出しを行う。
このとき、フラグセルFlagUが書き込み状態にある場合は、8つの閾値分布が作られ、すなわち、下位/中位/上位ページの全てが書き込まれた8LC状態となっている。従って、閾値電圧Vth3のセンス結果が、そのまま下位ページデータとなる。
一方、フラグセルFlagUが書き込み状態にない場合は、下位ページのみが書き込まれた2LC状態又は下位/中位ページが書き込まれた4LC状態にあるため、読み直しが必要となる。そこで、閾値電圧Vth2で読み出しを行う。
このとき、フラグセルFlagMが書き込み状態にある場合は、4つの閾値分布が作られ、すなわち、下位/中位ページの全てが書き込まれた4LC状態となっている。従って、閾値電圧Vth2のセンス結果が、下位ページデータとなる。
一方、フラグセルFlagUもフラグセルFlagMも書き込み状態にない場合は、下位ページのみが書き込まれた2LC状態、すなわち2つの閾値分布が書かれている。そこで、閾値電圧Vth0で読み直しを行う。この結果が、下位ページのデータとなる。
[5−2]中位ページの読み出し方法
図14は、本発明の一実施形態に係る中位ページの読み出し方法を説明するためのメモリセルの閾値電圧の設定の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、図14を用いて、中位ページの読み出し方法を説明する。
図14は、本発明の一実施形態に係る中位ページの読み出し方法を説明するためのメモリセルの閾値電圧の設定の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、図14を用いて、中位ページの読み出し方法を説明する。
中位ページの読み出しでは、下位ページの読み出しと同様、フラグセルFlagM/フラグセルFlagUの書き込み状態で閾値分布がいくつあるかを判断して、必要ならば読み直しを行う。
まず、閾値電圧Vth1又は閾値電圧Vth5で読み出しを行う。このうち、閾値電圧Vth1で読み出したときのフラグセルFlagUの状態を確認する。
このとき、フラグセルFlagUが書き込み状態にある場合は、8つの閾値分布が作られ、すなわち、下位/中位/上位ページの全てが書き込まれた8LC状態となっている。従って、閾値電圧Vth1のセンス結果が、そのまま中位ページデータとなる。
一方、フラグセルFlagUが書き込み状態にない場合は、閾値電圧Vth0又は閾値電圧Vth4で読み出しを行う。このうち、閾値電圧Vth0で読み出したときのフラグセルFlagMの状態を確認する。
このとき、フラグセルFlagMが書き込み状態にある場合は、4つの閾値分布が作られ、すなわち、下位/中位ページの全てが書き込まれた4LC状態となっている。従って、閾値電圧Vth0又は閾値電圧Vth4のセンス結果が、中位ページデータとなる。
一方、フラグセルFlagMが書き込み状態にない場合は、メモリセルは下位ページのみが書き込まれた2LC状態、つまり、2つの閾値分布だけが存在する状態である。従って、中位ページデータは全て“1”であることが分かる。
[5−3]上位ページの読み出し方法
図15は、本発明の一実施形態に係る上位ページの読み出し方法を説明するためのメモリセルの閾値電圧の設定の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、図15を用いて、上位ページの読み出し方法を説明する。
図15は、本発明の一実施形態に係る上位ページの読み出し方法を説明するためのメモリセルの閾値電圧の設定の様子を示す。本図において、横軸は閾値電圧Vthを示し、縦軸はメモリセルの存在確率を示す。以下に、図15を用いて、上位ページの読み出し方法を説明する。
図15に示すように、上位ページの読み出しでは、下位ページデータ及び中位ページデータに応じて、閾値電圧Vth0、Vth2、Vth4、Vth6のいずれかで読み出しを行う。そして、閾値電圧Vth0、Vth2、Vth4、Vth6のそれぞれのセンス結果が、そのまま上位ページデータとなる。
一方、フラグセルFlagUが書き込み状態にない場合は、メモリセルは下位ページのみが書き込まれた2LC状態、あるいは4LC状態である。従って、中位ページデータ及び下位ページデータは、全て“1”であることが分かる。
[6]効果
本発明の一実施形態に係る多値NAND型フラッシュメモリにおいては、選択トランジスタS1、S2に隣接するメモリセルトランジスタは2ビット(4値)のデータを保持し、それ以外のメモリセルトランジスタは3ビット(8値)以上のデータを保持する。ここで、ソース線SL側の選択トランジスタS1に隣接するメモリセルに2ビットを書き込むとき、下位ページの書き込みをスキップさせる。この際、ベリファイ読み出しレベルの閾値分布の位置を変化させ、中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧Vvfyを設定し、上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧Vvfyを設定する。このような書き込みを行うことで、1回の書き込みにおける閾値変動幅を小さく抑えることができ、隣接するメモリセルの閾値変動によるカップリング効果を削減できる。また、特に、ソース線SL側の選択トランジスタS1に隣接するメモリセルトランジスタMTの信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る多値NAND型フラッシュメモリにおいては、選択トランジスタS1、S2に隣接するメモリセルトランジスタは2ビット(4値)のデータを保持し、それ以外のメモリセルトランジスタは3ビット(8値)以上のデータを保持する。ここで、ソース線SL側の選択トランジスタS1に隣接するメモリセルに2ビットを書き込むとき、下位ページの書き込みをスキップさせる。この際、ベリファイ読み出しレベルの閾値分布の位置を変化させ、中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧Vvfyを設定し、上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧Vvfyを設定する。このような書き込みを行うことで、1回の書き込みにおける閾値変動幅を小さく抑えることができ、隣接するメモリセルの閾値変動によるカップリング効果を削減できる。また、特に、ソース線SL側の選択トランジスタS1に隣接するメモリセルトランジスタMTの信頼性を向上させることができる。
[7]その他
本発明の第1の態様によるNAND型フラッシュメモリは、第1の選択トランジスタと、第2の選択トランジスタと、前記第1の選択トランジスタの電流経路の一端と前記第2の選択トランジスタの電流経路の一端との間に電流経路が直列接続され、制御ゲートと電荷蓄積層とをそれぞれ有する第1乃至第3のメモリセルトランジスタとを具備し、前記第1のメモリセルトランジスタは、前記第1の選択トランジスタに隣接し、前記第2のメモリセルトランジスタは、前記第2の選択トランジスタに隣接し、前記第3のメモリセルトランジスタは、前記第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに前記第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、前記第3のメモリセルトランジスタは、3ビット以上のデータを保持し、前記第1のメモリセルトランジスタは、下位ページをスキップして中位ページ及び上位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持し、前記中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、前記第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させる。
本発明の第1の態様によるNAND型フラッシュメモリは、第1の選択トランジスタと、第2の選択トランジスタと、前記第1の選択トランジスタの電流経路の一端と前記第2の選択トランジスタの電流経路の一端との間に電流経路が直列接続され、制御ゲートと電荷蓄積層とをそれぞれ有する第1乃至第3のメモリセルトランジスタとを具備し、前記第1のメモリセルトランジスタは、前記第1の選択トランジスタに隣接し、前記第2のメモリセルトランジスタは、前記第2の選択トランジスタに隣接し、前記第3のメモリセルトランジスタは、前記第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに前記第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、前記第3のメモリセルトランジスタは、3ビット以上のデータを保持し、前記第1のメモリセルトランジスタは、下位ページをスキップして中位ページ及び上位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持し、前記中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、前記第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させる。
上記第1の態様によるNAND型フラッシュメモリにおいて、前記第2のメモリセルトランジスタは、前記電流経路の他端がビット線に接続された前記第2の選択トランジスタに隣接してもよい。この場合、前記第2のメモリセルトランジスタは、上位ページをスキップして下位ページ及び中位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持してもよい。
上記第1の態様によるNAND型フラッシュメモリにおいて、前記第1及び第2のメモリセルトランジスタは、2ビットのデータを保持し、前記第3のメモリセルトランジスタは、3ビットのデータを保持してもよい。
本発明の第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法は、第1の選択トランジスタと、第2の選択トランジスタと、前記第1の選択トランジスタの電流経路の一端と前記第2の選択トランジスタの電流経路の一端との間に電流経路が直列接続され、制御ゲートと電荷蓄積層とをそれぞれ有する第1乃至第3のメモリセルトランジスタとを具備し、前記第1のメモリセルトランジスタは前記第1の選択トランジスタに隣接し、前記第2のメモリセルトランジスタは前記第2の選択トランジスタに隣接し、前記第3のメモリセルトランジスタは前記第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに前記第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、前記第3のメモリセルトランジスタには、3ビット以上のデータが書き込まれ、前記第1のメモリセルトランジスタには、下位ページをスキップして中位ページを書き込んだ後に上位ページを書き込むことで、2ビットのデータが書き込まれ、前記中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、前記第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させる。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、前記第1のメモリセルトランジスタは、前記電流経路の他端がソース線に接続された前記第1の選択トランジスタに隣接してもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、NAND型フラッシュメモリは、ベリファイレベルパラメータレジスタとマルチプレクサとベリファイ電圧生成回路とを有するベリファイ電圧選択回路をさらに具備し、前記ベリファイレベルパラメータレジスタは、下位ページ用パラメータと中位ページ用パラメータと上位ページ用パラメータとを有し、前記マルチプレクサは、前記ベリファイレベルパラメータレジスタから前記下位ページ用パラメータ、前記中位ページ用パラメータ、及び前記上位ページ用パラメータが入力され、前記中位ページの書き込みでは前記下位ページ用パラメータを出力し、前記上位ページの書き込みでは前記中位ページ用パラメータを出力し、前記ベリファイ電圧生成回路は、前記マルチプレクサから出力された前記下位ページ用パラメータ及び前記中位ページ用パラメータに応じてベリファイ電圧を前記第1のメモリセルトランジスタのゲートに印加し、前記第1のメモリセルトランジスタの前記閾値分布の前記位置を変化させてもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、前記中位ページの書き込みでは下位ページ用の印加電圧を使用し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用の印加電圧を使用することで、前記第1のメモリセルトランジスタの前記閾値分布の幅を変化させてもよい。この場合、NAND型フラッシュメモリはベリファイレベルパラメータレジスタとマルチプレクサとポンプ回路とを有するベリファイ電圧選択回路をさらに具備し、前記ベリファイレベルパラメータレジスタは、下位ページ用パラメータと中位ページ用パラメータと上位ページ用パラメータとを有し、前記マルチプレクサは、前記ベリファイレベルパラメータレジスタから前記下位ページ用パラメータ、前記中位ページ用パラメータ、及び前記上位ページ用パラメータが入力され、前記中位ページの書き込みでは前記下位ページ用パラメータを出力し、前記上位ページの書き込みでは前記中位ページ用パラメータを出力し、前記ポンプ回路は、前記マルチプレクサから出力された前記下位ページ用パラメータ及び前記中位ページ用パラメータに応じてベリファイ電圧を前記第1のメモリセルトランジスタのゲートに印加し、前記第1のメモリセルトランジスタの前記閾値分布の前記幅を変化させてもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、前記第2のメモリセルトランジスタは、前記電流経路の他端がビット線に接続された前記第2の選択トランジスタに隣接してもよい。この場合、前記第2のメモリセルトランジスタは、上位ページをスキップして下位ページ及び中位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持してもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、前記第1及び第2のメモリセルトランジスタには、2ビットのデータが書き込まれ、前記第3のメモリセルトランジスタには、3ビットのデータが書き込まれてもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、前記第1のメモリセルトランジスタは、前記電流経路の他端がソース線に接続された前記第1の選択トランジスタに隣接し、かつ、前記第3のメモリセルトランジスタに隣接し、前記第1のメモリセルトランジスタの前記中位ページを書き込み、前記第3のメモリセルトランジスタの下位ページ及び中位ページを順に書き込んだ後に、前記第1のメモリセルトランジスタの前記上位ページを書き込んでもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、前記第2のメモリセルトランジスタは、前記電流経路の他端がビット線に接続された前記第2の選択トランジスタに隣接し、かつ、前記第3のメモリセルトランジスタに隣接し、前記第2のメモリセルトランジスタの下位ページ及び中位ページを順に書き込んだ後に、前記第3のメモリセルトランジスタの上位ページを書き込んでもよい。
上記第2の態様によるNAND型フラッシュメモリの書き込み方法において、NAND型フラッシュメモリは第1及び第2のフラグセルをさらに具備し、前記第3のメモリセルトランジスタに下位ページ、中位ページ及び上位ページからなる3ビットのデータが書き込まれる場合、前記第3のメモリセルトランジスタに前記下位ページ及び前記中位ページのみが書き込まれたとき、前記第1のフラグセルが第1の閾値分布となるように書き込まれ、前記第3のメモリセルトランジスタに前記下位ページ、前記中位ページ及び前記上位ページの全てが書き込まれたとき、前記第2のフラグセルが第2の閾値分布となるように書き込まれてもよい。この場合、前記第1及び第2のフラグセルを用いて、前記第3のメモリセルトランジスタが2ビット、4ビット、8ビットのいずれの書き込み状態であるかを判断してもよい。
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
11…メモリセルアレイ、12…ビット線制御回路、13…、14…データ入出力バッファ、15…データ入出力端子、16…ワード線制御回路、17…制御信号及び制御電圧発生回路、18…制御信号入力端子、19…フラグ回路、20…メモリセル列、21…ページ、31…半導体基板、32…ゲート絶縁膜、33…ゲート間絶縁膜、34…スペーサ、40、50…ベリファイレベルパラメータレジスタ、40a、50a…下位ページ用パラメータ、40b、50b…中位ページ用パラメータ、40c、50c…上位ページ用パラメータ、41、51…マルチプレクサ(MUX)、42…ベリファイ電圧生成回路、43、53…アドレスレジスタ、52…プログラム電圧ポンプ回路、BLn…ビット線、WLn…ワード線、SL…ソース線、SGD、SGS…選択ゲート線、MT…メモリセルトランジスタ、S1、S2…選択トランジスタ。
Claims (5)
- 第1の選択トランジスタと、
第2の選択トランジスタと、
前記第1の選択トランジスタの電流経路の一端と前記第2の選択トランジスタの電流経路の一端との間に電流経路が直列接続され、制御ゲートと電荷蓄積層とをそれぞれ有する第1乃至第3のメモリセルトランジスタと
を具備し、
前記第1のメモリセルトランジスタは、前記第1の選択トランジスタに隣接し、
前記第2のメモリセルトランジスタは、前記第2の選択トランジスタに隣接し、
前記第3のメモリセルトランジスタは、前記第1及び第2の選択トランジスタに隣接せずに前記第1及び第2のメモリセルトランジスタ間に位置し、
前記第3のメモリセルトランジスタは、3ビット以上のデータを保持し、
前記第1のメモリセルトランジスタは、下位ページをスキップして中位ページ及び上位ページが書き込まれた2ビットのデータを保持し、
前記中位ページの書き込みでは下位ページ用のベリファイ電圧を設定し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用のベリファイ電圧を設定することで、前記第1のメモリセルトランジスタの閾値分布の位置を変化させることを特徴とするNAND型フラッシュメモリ。 - 前記第1のメモリセルトランジスタは、前記電流経路の他端がソース線に接続された前記第1の選択トランジスタに隣接することを特徴とする請求項1に記載のNAND型フラッシュメモリ。
- ベリファイレベルパラメータレジスタとマルチプレクサとベリファイ電圧生成回路とを有するベリファイ電圧選択回路をさらに具備し、
前記ベリファイレベルパラメータレジスタは、下位ページ用パラメータと中位ページ用パラメータと上位ページ用パラメータとを有し、
前記マルチプレクサは、前記ベリファイレベルパラメータレジスタから前記下位ページ用パラメータ、前記中位ページ用パラメータ及び前記上位ページ用パラメータが入力され、前記中位ページの書き込みでは前記下位ページ用パラメータを出力し、前記上位ページの書き込みでは前記中位ページ用パラメータを出力し、
前記ベリファイ電圧生成回路は、前記マルチプレクサから出力された前記下位ページ用パラメータ及び前記中位ページ用パラメータに応じてベリファイ電圧を前記第1のメモリセルトランジスタのゲートに印加し、前記第1のメモリセルトランジスタの前記閾値分布の前記位置を変化させることを特徴とする請求項1に記載のNAND型フラッシュメモリ。 - 前記中位ページの書き込みでは下位ページ用の印加電圧を使用し、前記上位ページの書き込みでは中位ページ用の印加電圧を使用することで、前記第1のメモリセルトランジスタの前記閾値分布の幅を変化させることを特徴とする請求項1に記載のNAND型フラッシュメモリ。
- ベリファイレベルパラメータレジスタとマルチプレクサとポンプ回路とを有するベリファイ電圧選択回路をさらに具備し、
前記ベリファイレベルパラメータレジスタは、下位ページ用パラメータと中位ページ用パラメータと上位ページ用パラメータとを有し、
前記マルチプレクサは、前記ベリファイレベルパラメータレジスタから前記下位ページ用パラメータ、前記中位ページ用パラメータ、及び前記上位ページ用パラメータが入力され、前記中位ページの書き込みでは前記下位ページ用パラメータを出力し、前記上位ページの書き込みでは前記中位ページ用パラメータを出力し、
前記ポンプ回路は、前記マルチプレクサから出力された前記下位ページ用パラメータ及び前記中位ページ用パラメータに応じてベリファイ電圧を前記第1のメモリセルトランジスタのゲートに印加し、前記第1のメモリセルトランジスタの前記閾値分布の前記幅を変化させることを特徴とする請求項4に記載のNAND型フラッシュメモリ。
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