JP2009151916A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路面積の増加を最小限に抑えつつ、信頼性を向上出来る半導体記憶装置を提供すること。
【解決手段】電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルMTが直列接続されたメモリセルユニット11と、前記メモリセルMTの前記制御ゲートに接続されたワード線WLと、データの読み出し時において、前記ワード線WLのいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送するドライバ回路170と、第1電圧VREADHHと、前記第1電圧VREADHHより小さい第2電圧VREADHを発生する電圧発生回路63とを具備し、前記第1電圧VREADHHは、前記ドライバ回路170において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧VREADHは、前記ドライバ回路170以外の回路180において用いられる。
【選択図】図21
【解決手段】電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルMTが直列接続されたメモリセルユニット11と、前記メモリセルMTの前記制御ゲートに接続されたワード線WLと、データの読み出し時において、前記ワード線WLのいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送するドライバ回路170と、第1電圧VREADHHと、前記第1電圧VREADHHより小さい第2電圧VREADHを発生する電圧発生回路63とを具備し、前記第1電圧VREADHHは、前記ドライバ回路170において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧VREADHは、前記ドライバ回路170以外の回路180において用いられる。
【選択図】図21
Description
この発明は、半導体記憶装置に関する。例えば、電荷蓄積層と制御ゲートとを有するメモリセルを備えた半導体記憶装置に関する。
従来から、電気的にデータの書き換えが可能な不揮発性半導体メモリとして、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)が知られている。EEPROMにおいて、データの読み出し時には、ロウデコーダによっていずれかのワード線が選択され、ロウデコーダは選択ワード線に電圧を転送する。そしてロウデコーダの構成は、種々提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
また、大容量化及び高集積化可能なEEPROMとして、NAND型フラッシュメモリが知られている。NAND型フラッシュメモリにおいて、データの読み出し時に、保持するデータに関わらずメモリセルをオン状態と出来る電圧が、非選択のワード線に転送される。
すると、非選択のワード線に印加すべき電圧として高電圧が必要な場合、この電圧を発生する電圧発生回路の負荷が大きくなり、またその回路面積が大きくなる傾向がある。
特開2006−114139号公報
特開2003−086720号公報
この発明は、回路面積の増加を最小限に抑えつつ、信頼性を向上出来る半導体記憶装置を提供する。
この発明の一態様に係る半導体記憶装置は、電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニットと、前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線と、データの読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送するドライバ回路と、第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路とを具備し、前記第1電圧は、前記ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧は、前記ドライバ回路以外の回路において用いられる。
この発明によれば、回路面積の増加を最小限に抑えつつ、信頼性を向上出来る半導体記憶装置を提供できる。
以下、この発明の実施形態を、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。
この発明の一実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。図1は、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリのブロック図である。
図示するようにNAND型フラッシュメモリ1は、メモリセルアレイ10、カラムセレクタ20、センスアンプ30、ロウデコーダ40、ドライバ回路50、電圧発生回路群60、制御回路70、電圧ドライバ80、ソース線ドライバ90、及びウェルドライバ100を備えている。
まずメモリセルアレイ10について説明する。メモリセルアレイ10は、複数のメモリセルユニット11を備えている。メモリセルユニット11の各々は、例えば32個のメモリセルトランジスタMTと、選択トランジスタST1、ST2とを含んでいる。メモリセルトランジスタMTは、半導体基板上にゲート絶縁膜を介在して形成された電荷蓄積層(例えば浮遊ゲート)と、電荷蓄積層上にゲート間絶縁膜を介在して形成された制御ゲート電極とを有する積層ゲート構造を備えている。なお、メモリセルトランジスタMTの個数は32個に限られず、8個や16個、64個、128個、256個等であってもよく、その数は限定されるものではない。メモリセルトランジスタMTは、隣接するもの同士でソース、ドレインを共有している。そして、選択トランジスタST1、ST2間に、その電流経路が直列接続されるようにして配置されている。直列接続されたメモリセルトランジスタMTの一端側のドレインは選択トランジスタST1のソースに接続され、他端側のソースは選択トランジスタST2のドレインに接続されている。
同一行にあるメモリセルトランジスタMTの制御ゲート電極はワード線WL0〜WL31のいずれかに共通接続され、同一行にあるメモリセルの選択トランジスタST1、ST2のゲートは、それぞれセレクトゲート線SGD、SGSに共通接続されている。なお説明の簡単化のため、以下ではワード線WL0〜WL31を、単にワード線WLと呼ぶことがある。また、メモリセルアレイ10において同一列にある選択トランジスタST1のドレインは、ビット線BL〜BLm(mは自然数)に共通接続される。ビット線BL0〜BLmについても、単にビット線BLと呼ぶことがある。選択トランジスタST2のソースはソース線SLに共通接続される。なお、選択トランジスタST1、ST2は必ずしも両方必要ではなく、メモリセルユニット11を選択出来るのであればいずれか一方のみが設けられていても良い。
図1では、1行のメモリセルユニット11のみを図示している。しかし、メモリセルアレイ10内には複数行のメモリセルユニット11が設けられても良い。この場合、同一列にあるメモリセルユニット11は同一のビット線BLに接続される。また、同一のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTには一括してデータが書き込まれ、この単位をページと呼ぶ。更に、同一行にある複数のメモリセルユニット11は一括してデータが消去され、この単位をメモリブロックと呼ぶ。
カラムセレクタ20は、データの書き込み時及び読み出し時において、ビット線BLを選択して、選択したビット線BLをセンスアンプ30に接続する。カラムセレクタ20の回路構成については後述する。
センスアンプ30は、読み出し時において、メモリセルトランジスタMTからビット線BLに読み出されたデータをセンスして増幅する。また書き込み時には、ビット線BLに電圧を転送する。
ソース線ドライバ90は、ソース線SLに電圧を与える。ソース線ドライバ90の回路構成については後述する。
ウェルドライバ100は、メモリセルアレイ10が形成されたウェル領域に電圧を印加する。すなわち、メモリセルトランジスタMTのバックゲートバイアスを与える。ウェルドライバ100の回路構成については後述する。
ロウデコーダ40は、セレクトゲート線SGD、SGS毎に設けられたMOSトランジスタ41、42、ワード線WL0〜WL31毎に設けられたMOSトランジスタ43、及びブロックデコーダ44を備えている。
MOSトランジスタ41、42の電流経路の一端は、それぞれ対応するセレクトゲート線SGD、SGSに接続され、他端はそれぞれ信号線SGDD、SGSDに接続される。またMOSトランジスタ43の電流経路の一端は、それぞれ対応するワード線WL0〜WL31に接続され、他端はそれぞれ信号線CG0〜CG31に接続される。以下、信号線CG0〜CG31を区別しない場合には、単に信号線CGと呼ぶ。そして、同一のメモリブロック内の選択トランジスタST1、ST2及びメモリセルトランジスタMTに接続されたセレクトゲート線SGD、SGS、及びワード線WLに接続されたMOSトランジスタ41〜43のゲートは、同一の制御線TGに接続される。
ブロックデコーダ44は、外部からブロックアドレスを受け取りデコードする。そして、選択メモリセルトランジスタが含まれるメモリセルユニット11に対応するMOSトランジスタ43が接続された制御線TGを選択して、MOSトランジスタ41〜43をオン状態とする。ブロックデコーダ44の回路構成については後述する。
ドライバ回路50は、信号線SGDD、SGSD毎に設けられたセレクトゲート線ドライバ51、52、及び信号線CG毎に設けられたワード線ドライバ53を備えている。
セレクトゲート線ドライバ51、52はそれぞれ、外部から与えられたページアドレスのデコード結果に応じて、信号線SGDD、SGSDに電圧を印加する。ワード線ドライバ53はそれぞれ、ページアドレスのデコード結果に応じて、信号線CG0〜CG31に電圧を印加する。各ドライバ51〜53の構成と、それぞれが印加する電圧については、後に詳述する。
制御回路70は、外部からコマンドを受け取り、コマンドに応じて電圧発生回路群60の動作を制御する。すなわち制御回路70は、データのプログラム時、読み出し時、消去時等において、適切な電圧を発生するよう、電圧発生回路群60に対して命令する。
電圧発生回路群60は、第1乃至第4電圧発生回路61〜64を備えている。第1乃至第4電圧発生回路61〜64の各々は、制御回路70の命令に従って電圧を発生し、発生した電圧をドライバ回路50、ウェルドライバ100、及び電圧ドライバ80に供給する。なお、第1乃至第4電圧発生回路61〜64の構成と、発生する電圧については後述する。
電圧ドライバ80は、電圧発生回路群60で発生された電圧に基づき所定の電圧を生成し、ドライバ回路50及びブロックデコーダ44へ供給する。電圧ドライバ80の詳細についても後述する。
<メモリセルアレイ10の詳細について>
次に、上記メモリセルアレイ10の備えるメモリセルユニット11の構成について、図2を用いて説明する。図2は、メモリセルユニット11のビット線方向に沿った断面図である。
次に、上記メモリセルアレイ10の備えるメモリセルユニット11の構成について、図2を用いて説明する。図2は、メモリセルユニット11のビット線方向に沿った断面図である。
図示するように、p型半導体基板200の表面領域内にn型ウェル領域201が形成され、n型ウェル領域201の表面領域内にp型ウェル領域202が形成されている。p型ウェル領域202上にはゲート絶縁膜203が形成され、ゲート絶縁膜203上に、メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタST1、ST2のゲート電極が形成されている。メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタST1、ST2のゲート電極は、ゲート絶縁膜203上に形成された多結晶シリコン層204、多結晶シリコン層204上に形成されたゲート間絶縁膜205、及びゲート間絶縁膜205上に形成された多結晶シリコン層206を有している。ゲート間絶縁膜205は、例えばシリコン酸化膜、またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であるON膜、NO膜、またはONO膜、またはそれらを含む積層構造、またはTiO2、HfO2、Al2O3、HfAlOx、HfAlSi膜とシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜との積層構造で形成される。またゲート絶縁膜203はトンネル絶縁膜として機能するものである。
メモリセルトランジスタMTにおいては、多結晶シリコン層204は浮遊ゲート(FG)として機能する。他方、多結晶シリコン層206は、ビット線に直交する方向で隣接するもの同士で共通接続されており、制御ゲート電極(ワード線WL)として機能する。選択トランジスタST1、ST2においては、多結晶シリコン層204、206はワード線方向で隣接するもの同士で共通接続されている。そして、多結晶シリコン層204、206が、セレクトゲート線SGS、SGDとして機能する。なお、多結晶シリコン層204のみがセレクトゲート線として機能しても良い。この場合、選択トランジスタST1、ST2の多結晶シリコン層206の電位は、一定の電位、またはフローティングの状態とされる。ゲート電極間に位置する半導体基板200表面内には、n+型不純物拡散層207が形成されている。不純物拡散層207は隣接するトランジスタ同士で共用されており、ソース(S)またはドレイン(D)として機能する。また、隣接するソースとドレインとの間の領域は、電子の移動領域となるチャネル領域として機能する。これらのゲート電極、不純物拡散層207、及びチャネル領域によって、メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタST1、ST2となるMOSトランジスタが形成されている。
半導体基板200上には、上記メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタST1、ST2を被覆するようにして、層間絶縁膜208が形成されている。層間絶縁膜208中には、ソース側の選択トランジスタST2の不純物拡散層(ソース)207に達するコンタクトプラグCP1が形成されている。そして層間絶縁膜208上には、コンタクトプラグCP1に接続される金属配線層209が形成されている。金属配線層209はソース線SLの一部として機能する。また層間絶縁膜208中には、ドレイン側の選択トランジスタST1の不純物拡散層(ドレイン)207に達するコンタクトプラグCP2が形成されている。そして層間絶縁膜208上に、コンタクトプラグCP2に接続される金属配線層210が形成されている。
層間絶縁膜208上には、金属配線層209、210を被覆するようにして、層間絶縁膜211が形成されている。そして層間絶縁膜211中に、金属配線層210に達するコンタクトプラグCP3が形成されている。そして、層間絶縁膜211上には、複数のコンタクトプラグCP3に共通に接続された金属配線層212が形成されている。金属配線層212はビット線BLとして機能する。
次に、上記メモリセルトランジスタMTの閾値分布について図3を用いて説明する。図3は、横軸に閾値電圧Vthをとり、縦軸にメモリセルトランジスタMTの存在確率を示したグラフである。
図示するように、各々のメモリセルトランジスタMTは8値(8-levels)のデータ(3ビットデータ)を保持出来る。すなわちメモリセルトランジスタMTは、閾値電圧Vthの低い順に“0”、“1”、“2”、“3”、…“7”の8種のデータを保持出来る。メモリセルトランジスタMTにおける“0”データの閾値電圧Vth0は、Vth0<V01である。“1”データの閾値電圧Vth1は、V01≦Vth1<V12である。“2”データの閾値電圧Vth2は、V12≦Vth2<V23である。“3”データの閾値電圧Vth3は、V23≦Vth3<V34である。“4”データの閾値電圧Vth4は、V34≦Vth4<V45である。“5”データの閾値電圧Vth5は、V45≦Vth5<V56である。“6”データの閾値電圧Vth6は、V56≦Vth6<V67である。そして“7”データの閾値電圧Vth7は、V67≦Vth7である。
なお、メモリセルトランジスタMTが保持可能なデータは上記8値に限らず、例えば2値(1ビットデータ)、4値(2ビットデータ)、16値(4ビットデータ)などであっても良い。
<第1乃至第4電圧発生回路61〜64の詳細について>
次に、上記第1乃至第4電圧発生回路61〜64の詳細について説明する。まず、第1、第2、第4電圧発生回路61、62、64について、図4を用いて説明する。図4は、第1、第2、第4電圧発生回路61、62、64のブロック図である。
次に、上記第1乃至第4電圧発生回路61〜64の詳細について説明する。まず、第1、第2、第4電圧発生回路61、62、64について、図4を用いて説明する。図4は、第1、第2、第4電圧発生回路61、62、64のブロック図である。
図示するように電圧発生回路61、62、64の各々は、チャージポンプ回路65及びリミッタ回路66を備えている。チャージポンプ回路65は、メモリセルトランジスタMTに対するデータのプログラム時及び読み出し時において、選択ワード線WLに隣接する非選択ワード線WLに印加すべき電圧を発生する。リミッタ回路66は、チャージポンプ回路65の発生した電圧が出力されるノードN1の電位を監視する。そして、ノードN1の電位に応じて、チャージポンプ回路65の動作を制御する。より具体的には、ノードN1の電位が、所望の電位よりも低下した際には、チャージポンプ回路65に対して発生電圧を上昇させるよう命令する。
次に第3電圧発生回路63について、図5を用いて説明する。図5は、第3電圧発生回路63のブロック図である。
図示するように第3電圧発生回路63は、チャージポンプ回路67、リミッタ回路68、及びnチャネルMOSトランジスタ69を備えている。チャージポンプ回路65は、メモリセルトランジスタMTに対するデータのプログラム時及び読み出し時において、ロウデコーダ40、ドライバ回路50、ソース線ドライバ90、及びウェルドライバ100の少なくともいずれかにおいて使用される電圧を発生する。この電圧は、ワード線WLに直接印加される電圧では無く、メモリセルアレイ10の周辺回路において使用される電圧である。そしてチャージポンプ回路65は、発生した電圧をノードN2に出力する。
MOSトランジスタ69は、電流経路の一端及びゲートがノードN2に接続され、電流経路の他端がノードN3に接続されている。すなわちMOSトランジスタ69は、電流経路の一端がアノードとして機能し、他端がカソードとして機能するダイオードとして振る舞う。なおMOSトランジスタ69は、後述する電圧VREADを転送するMOSトランジスタと同一のサイズ(同一のゲート長 and/or ゲート幅)とされる。つまり、同一の閾値電圧を有する。
リミッタ回路68は、ノードN3の電位を監視する。そして、ノードN3の電位に応じて、チャージポンプ回路67の動作を制御する。より具体的には、ノードN3の電位が、所望の電位よりも低下した際には、チャージポンプ回路67に対して発生電圧を上昇させるよう命令する。
上記構成の第3電圧発生回路63は、チャージポンプ回路67の発生した電圧VREADHH(例えば8V+Vth、但しVthはMOSトランジスタ69の閾値電圧)をノードN2から出力し、電圧VREADHHよりもVthだけ低い電圧VREADH(例えば8V)をノードN3から出力する。
以上の第1乃至第4電圧発生回路61〜64の出力する電圧について、図6を用いて説明する。図6は、プログラム時及び読み出し時において、第1乃至第4電圧発生回路61〜64の出力する電圧を示すダイアグラムである。
図示するように第1電圧発生回路61は、プログラム時には電圧VPASSを発生し、読み出し時には電圧VREADLAを発生する。第2電圧発生回路62は、プログラム時には電圧VPASSを発生し、読み出し時には電圧VREADを発生する。第3電圧発生回路63は、プログラム時及び読み出し時の両方において、前述の電圧VREADHH及び電圧VREADHを発生する。第4電圧発生回路64は、プログラム時には電圧VPGMを発生し、読み出し時には電圧VCGRを発生する。これらの電圧の用途については後述する。
なお、電圧発生回路群60には、その他の電圧を発生する電圧発生回路も必要に応じて含まれるが、本明細書においては省略する。
<電圧ドライバ80の詳細について>
次に、電圧ドライバ80の構成について、図7を用いて説明する。図7は、電圧ドライバ80の回路図である。
次に、電圧ドライバ80の構成について、図7を用いて説明する。図7は、電圧ドライバ80の回路図である。
図示するように電圧ドライバ80は、第1デコーダ81及び第2デコーダ82を備えている。第1デコーダ81は、nチャネルMOSトランジスタ83、84、及びローカルポンプ回路L/P1、L/P2を備えている。
MOSトランジスタ83の電流経路の一端には、プログラム時において電圧VPGMHが印加され、且つローカルポンプ回路L/P1に接続されている。電圧VPGMHは、例えば電圧発生回路群60における図示せぬ電圧発生回路60によって与えられ、電圧VPGMよりも大きい電圧である。またMOSトランジスタ83のゲートには、プログラム時においてローカルポンプ回路L/P1から電圧が印加される。
MOSトランジスタ84の電流経路の一端には、読み出し時において電圧READHHが印加され、且つローカルポンプ回路L/P2に接続されている。電圧VREADHHは、電圧VCGR及び電圧VREADよりも大きい電圧である。またMOSトランジスタ84のゲートには、プログラム時においてローカルポンプ回路L/P2から電圧が印加される。そして、MOSトランジスタ83、84の電流経路の他端が共通接続され、共通接続ノードにおける電圧が、電圧VBSTとして外部へ出力される。
上記構成において第1デコーダ81は、プログラム時にはMOSトランジスタ83がオン状態とされて、電圧VBST=VPGMHを出力する。また読み出し時にはMOSトランジスタ84がオン状態とされて、電圧VBST=VREADHHを出力する。
次に第2デコーダ82について説明する。第2デコーダ82は、nチャネルMOSトランジスタ85、86、及びローカルポンプ回路L/P3、L/P4を備えている。
MOSトランジスタ85の電流経路の一端には、プログラム時において電圧VPGMHが印加され、且つローカルポンプ回路L/P3に接続されている。またMOSトランジスタ85のゲートには、プログラム時においてローカルポンプ回路L/P3から電圧が印加される。
MOSトランジスタ86の電流経路の一端には、読み出し時において電圧READHHが印加され、且つローカルポンプ回路L/P4に接続されている。またMOSトランジスタ86のゲートには、プログラム時においてローカルポンプ回路L/P4から電圧が印加される。そして、MOSトランジスタ85、86の電流経路の他端が共通接続され、共通接続ノードにおける電圧が、電圧VRDECとして外部へ出力される。
上記構成において第2デコーダ82は、プログラム時にはMOSトランジスタ85がオン状態とされて、電圧VRDEC=VPGMHを出力する。また読み出し時にはMOSトランジスタ86がオン状態とされて、電圧VBST=VREADHHを出力する。
<ブロックデコーダ44の詳細について>
次に、ブロックデコーダ44の構成について、図8を用いて説明する。図8は、ブロックデコーダ44の回路図である。
次に、ブロックデコーダ44の構成について、図8を用いて説明する。図8は、ブロックデコーダ44の回路図である。
図示するようにブロックデコーダ44は、nチャネルMOSトランジスタ45、46、pチャネルMOSトランジスタ47、ANDゲート48、及びインバータ49を備えている。
ANDゲート48は、外部より与えられるブロックアドレスの各ビットのAND演算を行う。従って、ブロックアドレスが当該ブロックデコーダの対応するメモリブロックを示す場合、“H”レベルを出力する。MOSトランジスタ45は、電流経路の一端がANDゲート48の出力ノードに接続され、他端が制御線TGに接続され、ゲートに信号BSTONが与えられる。信号BSTONは、ブロックデコーダ44のアドレス情報の取り込みの際に入力される信号である。インバータ49は、ANDゲート48における演算結果を反転させる。MOSトランジスタ47は、電流経路の一端が制御線TGに接続され、電流経路の他端がバックゲートに接続され、ゲートにインバータ49における反転結果が入力される。MOSトランジスタ46は、電流経路の一端に上述の電圧VRDECが与えられ、他端がMOSトランジスタ47の電流経路の他端に接続され、ゲートが制御線TGに接続される。
上記構成のブロックデコーダ44において、ブロックアドレスが当該メモリブロックに一致した際に、MOSトランジスタ46、47がオン状態とされ、これにより制御線TGに電圧VRDECが印加される。すなわち制御線TGには、プログラム時にはVRDEC=VPGMHが印加され、読み出し時にはVRDEC=VREADHHが印加される。その結果、MOSトランジスタ41〜43がオン状態とされる。
<ワード線ドライバ53の詳細について>
次に、図1で説明したワード線ドライバ53の構成について、図9を用いて説明する。図9は、ワード線ドライバ53の各々の回路図である。図示するようにワード線ドライバ53は、電圧セレクタ120、nチャネルMOSトランジスタ121〜123、ローカルポンプ回路L/P5、L/P6、及びレベルシフタL/S1を備えている。
次に、図1で説明したワード線ドライバ53の構成について、図9を用いて説明する。図9は、ワード線ドライバ53の各々の回路図である。図示するようにワード線ドライバ53は、電圧セレクタ120、nチャネルMOSトランジスタ121〜123、ローカルポンプ回路L/P5、L/P6、及びレベルシフタL/S1を備えている。
電圧セレクタ120は、nチャネルMOSトランジスタ124〜127、抵抗素子128、ローカルポンプ回路L/P7、L/P8、及びレベルシフタL/S2、L/S3を備えている。
MOSトランジスタ124の一端には、電圧VPGMが印加され、またローカルポンプ回路L/P7に接続されている。更にMOSトランジスタ124のゲートには、ローカルポンプ回路L/P7によって電圧が印加される。
MOSトランジスタ125は、電流経路の一端がMOSトランジスタ124の電流経路の他端に接続され、ゲートにレベルシフタL/S2の出力が与えられる。レベルシフタL/S2は、プログラム時において電圧セレクタ80から電圧VBSTを受け、この電圧VBSTをレベルシフトして出力する。
MOSトランジスタ126は、電流経路の一端に電圧VPASSが与えられ、またローカルポンプ回路L/P8に接続され、ゲートにローカルポンプ回路L/P8の出力が与えられる。
MOSトランジスタ127は、電流経路の一端に電圧VCGRが与えられ、ゲートにレベルシフタL/S3の出力が与えられる。レベルシフタL/S3は、読み出し時において第3電圧発生回路63から電圧VREADHHを受け、この電圧VREADHHをレベルシフトして出力する。
抵抗素子128の一端はMOSトランジスタ124の電流経路の一端に接続され、他端はMOSトランジスタ124の電流経路の他端に接続される。
そして、MOSトランジスタ125〜127の電流経路の他端は共通接続され、この共通接続ノードN4が、電圧セレクタ120の出力ノードとなる。
MOSトランジスタ121は、電流経路の一端がノードN4に接続され、電流経路の他端が信号線CG0〜CG31のいずれかに接続され、ゲートにレベルシフタL/S1の出力が与えられる。レベルシフタL/S1は、プログラム時また読み出し時において電圧セレクタ80から電圧VBSTを受け、この電圧VBSTをレベルシフトして出力する。
MOSトランジスタ122は、電流経路の一端に電圧VREADが与えられ、またローカルポンプ回路L/P5に接続され、電流経路の他端が信号線CG0〜CG31のいずれかに接続され、ゲートにローカルポンプ回路L/P5の出力が与えられる。
MOSトランジスタ123は、電流経路の一端に電圧VREADLAが与えられ、またローカルポンプ回路L/P6に接続され、電流経路の他端が信号線CG0〜CG31のいずれかに接続され、ゲートにローカルポンプ回路L/P6の出力が与えられる。
上記構成において、選択ワード線に対応するワード線ドライバ53では、プログラム時にはMOSトランジスタ121、125がオン状態とされることにより、電圧VPGMが対応する信号線CGに転送される。また読み出し時には、MOSトランジスタ121、127がオン状態とされることにより、電圧VCGRが対応する信号線CGに転送される。そして、これらの電圧がロウデコーダ40内のMOSトランジスタ43の電流経路を介して、選択ワード線に転送される。
また非選択ワード線に対応するワード線ドライバ53では、プログラム時にはMOSトランジスタ121、126がオン状態とされることにより、電圧VPASSが対応する信号線CGに転送される。読み出し時には、MOSトランジスタ122、123のいずれかがオン状態とされることにより、電圧VREAD、VREADLAのいずれかが、対応する信号線CGに転送される。そして、これらの電圧がロウデコーダ40内のMOSトランジスタ43の電流経路を介して、非選択ワード線に転送される。
上記レベルシフタL/S1〜L/S3の構成について、図10を用いて説明する。図10はレベルシフタL/S3の回路図である。図示するようにレベルシフタL/S3は、pチャネルMOSトランジスタP11〜P16、nチャネルMOSトランジスタN11〜N14、容量素子C11、及びインバータI11、I12を備えている。
MOSトランジスタP11、P12のソース及びバックゲート(ウェル又は基板)は、接続ノードCN11に接続されている。このノードCN11には、電源電圧として電圧VREADHHが供給される。MOSトランジスタP11、P12のドレインは、MOSトランジスタP13、P14のソースにそれぞれ接続されている。これらMOSトランジスタP13、P14のバックゲートは接続ノードCN11に接続されている。これらMOSトランジスタP13、P14のドレインは、MOSトランジスタP15、P16のソース及びバックゲートにそれぞれ接続されている。これらMOSトランジスタP15、P16のゲートには、一定電圧、例えばVDDが供給される。これらMOSトランジスタP15、P16のドレインはMOSトランジスタP16、P15のゲートにそれぞれ交差接続される。さらに、MOSトランジスタP15、P16のドレインは、MOSトランジスタN11、N12を介して接地されている。このように、MOSトランジスタP15は、MOSトランジスタP13のドレインと、MOSトランジスタP14のゲートとMOSトランジスタN11の接続ノードCN12との間に挿入接続され、MOSトランジスタP16は、MOSトランジスタP14のドレインと、MOSトランジスタP13のゲートとMOSトランジスタN12の接続ノードCN13との間に挿入接続されている。
入力端INには入力信号Vinが供給される。MOSトランジスタN11及びMOSトランジスタP11のゲートには、インバータ回路I11を介して入力信号Vinが供給される。MOSトランジスタN12、P12のゲートには、前記インバータ回路I11の出力信号が、さらにインバータ回路I12を介して供給される。MOSトランジスタN11とMOSトランジスタP15の接続ノードは、レベルシフト回路の出力端OUTであり、この出力端OUTと接地間には出力負荷としてのキャパシタC11が接続されている。
また、MOSトランジスタP15、P16のバックゲートには、MOSトランジスタN13、N14のドレインがそれぞれ接続されている。このMOSトランジスタN13、N14のソースには、一定電圧、例えばVDDが供給されている。また、MOSトランジスタN14のゲートには、出力信号Voutが供給され、MOSトランジスタN13のゲートには、ノードCN13より反転された出力信号Voutnが供給される。
上記構成において、入力信号Vinがローレベルの場合、インバータ回路I11の出力信号はハイレベル、インバータ回路I12の出力信号はローレベルである。このため、MOSトランジスタP11がオフ、P12がオン、P13がオフ、P14がオン、N11がオン、N12がオフとなる。このため、出力端OUTの出力信号Voutは、ローレベルとなる。
このとき、MOSトランジスタP15のゲートには電圧VDDが供給されているが、MOSトランジスタP13がオフしているため、MOSトランジスタP15はオフである。また、出力信号Voutがローレベルであるため、反転された出力信号Voutnが供給されるMOSトランジスタN13はオンし、MOSトランジスタP15のバックゲートに電圧VDDが供給される。
また、MOSトランジスタN14のゲートには、ローレベルの出力信号Voutが供給されている。このため、MOSトランジスタN14はオフ状態である。ゲートに電圧VDDが供給されたMOSトランジスタP16は、ソースにオン状態のMOSトランジスタP14から電圧VREADHHが供給されているため、オン状態となる。MOSトランジスタP16とMOSトランジスタN12の接続ノードの電圧は、電圧VREADHHとなる。このため、この電圧VREADHHがゲートに供給されるMOSトランジスタP13は、オフ状態に保持される。
一方、入力信号Vinがハイレベルとなると、MOSトランジスタP11がオン、P12がオフ、P13がオン、P14がオフ、P15がオン、P16がオフ、N11がオフ、N12がオン、N13がオフ、N14がオンとなり、出力端OUTからハイレベル(電圧VREADHH)の出力信号Voutが出力される。したがって、オフ状態のMOSトランジスタP16のバックゲートにMOSトランジスタN14を介して電圧VDDが供給される。さらに、MOSトランジスタP15とMOSトランジスタN11の接続ノードの電圧は、電圧VREADHHとなる。このため、この電圧VREADHHがゲートに供給されるMOSトランジスタP14は、オフ状態に保持される。
なお、レベルシフタL/S1、L/S2も図10と同様の構成を有しており、ノードCN11に与えられる電圧が異なる(L/S1、L/S2では電圧VBST)のみである。つまり、レベルシフタL/S3では、電源電圧として電圧VREADHHが使用され、レベルシフタL/S3のソース電位として電圧VREADHHが与えられる。他方、レベルシフタL/S1、L/S2では、電源電圧として電圧VBSTが使用され、レベルシフタL/S1、L/S2のソース電位として電圧VBSTが与えられる。以下で説明するその他のレベルシフタも同様である。
<SGDドライバ51の詳細について>
次に、セレクトゲート線ドライバ51の構成について、図11を用いて説明する。図11は、セレクトゲート線ドライバ51の回路図である。図示するようにセレクトゲート線ドライバ51は、nチャネルMOSトランジスタ130〜132、抵抗素子133、134、及びレベルシフタL/S4〜L/S6を備えている。
次に、セレクトゲート線ドライバ51の構成について、図11を用いて説明する。図11は、セレクトゲート線ドライバ51の回路図である。図示するようにセレクトゲート線ドライバ51は、nチャネルMOSトランジスタ130〜132、抵抗素子133、134、及びレベルシフタL/S4〜L/S6を備えている。
MOSトランジスタ130は、ゲートにレベルシフタL/S4からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSGが抵抗素子133を介して印加され、電流経路の他端が対応する信号線SGDDに接続されている。
MOSトランジスタ131は、ゲートにレベルシフタL/S5からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSGが抵抗素子134を介して印加され、電流経路の他端が対応する信号線SGDDに接続されている。
MOSトランジスタ132は、ゲートにレベルシフタL/S6からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSGDまたはSGDVDDが印加され、電流経路の他端が対応する信号線SGDDに接続されている。
上記レベルシフタL/S4〜L/S6はページアドレスのデコード結果によって選択され、電圧VREADHレベルにレベル変換した信号を出力する。つまり、図10で説明した構成において、電源電位(ソース電位、ノードCN11の電位)として電圧VREADHが使用される。また、電圧VSG、VSGD、SGDVDDは、例えば電圧発生回路群60から与えられる。そして上記構成のセレクトゲート線ドライバ51において、MOSトランジスタ130〜132のいずれか1つのMOSトランジスタがオン状態とされる。
すなわち、プログラム時にはMOSトランジスタ131、132のいずれかがオン状態とされ、電圧VSG、VSGDのいずれかが信号線SGDDに転送される。読み出し時には、MOSトランジスタ131がオン状態とされて、電圧VSGが信号線SGDDに転送される。消去時には、MOSトランジスタ132がオン状態とされて、電圧SGDVDDが信号線SGDDに転送される。更にデータのベリファイ時には、MOSトランジスタ130がオン状態とされて、電圧VSGが信号線SGDDに転送される。
<SGSドライバ52の詳細について>
次に、セレクトゲート線ドライバ52の構成について、図12を用いて説明する。図12は、セレクトゲート線ドライバ52の回路図である。図示するようにセレクトゲート線ドライバ52は、nチャネルMOSトランジスタ140〜142、抵抗素子143、及びレベルシフタL/S7〜L/S9を備えている。
次に、セレクトゲート線ドライバ52の構成について、図12を用いて説明する。図12は、セレクトゲート線ドライバ52の回路図である。図示するようにセレクトゲート線ドライバ52は、nチャネルMOSトランジスタ140〜142、抵抗素子143、及びレベルシフタL/S7〜L/S9を備えている。
MOSトランジスタ140は、ゲートにレベルシフタL/S7からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSGが印加され、電流経路の他端が対応する信号線SGSDに接続されている。
MOSトランジスタ141は、ゲートにレベルシフタL/S8からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSGが抵抗素子143を介して印加され、電流経路の他端が対応する信号線SGSDに接続されている。
MOSトランジスタ142は、ゲートにレベルシフタL/S9からの出力信号が入力され、電流経路の一端に0Vが印加され、電流経路の他端が対応する信号線SGSDに接続されている。
レベルシフタL/S7〜L/S9はページアドレスのデコード結果によって選択され、このうちレベルシフタL/S7、L/S8は、電圧VREADHレベルにレベル変換した信号を出力する。また電圧VSGは、例えば電圧発生回路群60から与えられる。そして上記構成のセレクトゲート線ドライバ52において、応じてMOSトランジスタ140〜142のいずれか1つのMOSトランジスタがオン状態とされる。
すなわち、読み出し時にはMOSトランジスタ141がオン状態とされて、電圧VSGが信号線SGSDに転送される。消去時には、MOSトランジスタ142がオン状態とされて、0Vが信号線SGSDに転送される。更にデータのプログラム時及びベリファイ時には、MOSトランジスタ140がオン状態とされて、電圧VSGが信号線SGSDに転送される。
<ワード線WLに転送される電圧について>
次に、上記ロウデコーダ40及びワード線ドライバ53によって各ワード線WLに印加される電圧について、図13を用いて説明する。図13は、データのプログラム時及び読み出し時において、選択ワード線WL及び非選択ワード線WLに印加される電圧を示す表である。
次に、上記ロウデコーダ40及びワード線ドライバ53によって各ワード線WLに印加される電圧について、図13を用いて説明する。図13は、データのプログラム時及び読み出し時において、選択ワード線WL及び非選択ワード線WLに印加される電圧を示す表である。
まずプログラム時について説明する。図示するように、選択ワード線WLi(i:0〜31のいずれか)に印加される電圧は、電圧VPGMである。すなわち、ワード線WLiに対応するワード線ドライバ53においては、MOSトランジスタ121、125がオン状態とされる。また非選択ワード線WL0〜WL(i−1)、及びWL(i+1)〜WL31に印加される電圧は、電圧VPASSである。すなわち、非選択ワード線に対応するワード線ドライバ53においては、MOSトランジスタ121、127がオン状態とされる。
次に読み出し時について説明する。図示するように、選択ワード線WLiに印加される電圧は、電圧VCGRである。すなわち、ワード線WLiに対応するワード線ドライバ53においては、MOSトランジスタ121、127がオン状態とされる。また、選択ワード線WLiにセレクトゲート線SGD側で隣接する非選択ワード線WL(i+1)に印加される電圧は、電圧VREADLAである。すなわち、非選択ワード線WL(i+1)に対応するワード線ドライバ53においては、MOSトランジスタ123がオン状態とされる。また、その他の非選択ワード線WLに印加される電圧は、電圧VREADである。すなわち、ワード線ドライバ53においては、MOSトランジスタ122がオン状態とされる。
<ウェルドライバ100の詳細について>
次に、ウェルドライバ100の構成について、図14を用いて説明する。図14は、ウェルドライバ100の回路図である。図示するようにウェルドライバ100は、nチャネルMOSトランジスタ150、151、及びレベルシフタL/S10、L/S11を備えている。
次に、ウェルドライバ100の構成について、図14を用いて説明する。図14は、ウェルドライバ100の回路図である。図示するようにウェルドライバ100は、nチャネルMOSトランジスタ150、151、及びレベルシフタL/S10、L/S11を備えている。
MOSトランジスタ150は、ゲートにレベルシフタL/S10からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSS(例えば0V)が印加され、電流経路の他端がp型ウェル領域202に電気的に接続されている。
MOSトランジスタ151は、ゲートにレベルシフタL/S11からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VERAが印加され、電流経路の他端がp型ウェル領域202に電気的に接続されている。
レベルシフタL/S10、L/S11は、電圧VREADHレベルに変換した信号を出力する。そしてプログラム時及び読み出し時に、レベルシフタL/S10はVREADHレベルの“H”レベル信号を出力する。また消去時に、レベルシフタL/S11はVREADHレベルの“H”レベル信号を出力する。
すなわち、プログラム時及び読み出し時にはMOSトランジスタ150がオン状態とされて、電圧VSSがp型ウェル領域202に与えられる。消去時には、MOSトランジスタ151がオン状態とされて、VERAがウェル領域202に与えられる。なお、電圧VERAは電圧発生回路群60によって与えられる正の高電圧であり、例えば20Vである。
<ソース線ドライバ90の詳細について>
次に、ソース線ドライバ90の構成について、図15を用いて説明する。図15は、ソース線ドライバ90の回路図である。図示するようにソース線ドライバ90は、nチャネルMOSトランジスタ160、161、及びレベルシフタL/S12、L/S13を備えている。
次に、ソース線ドライバ90の構成について、図15を用いて説明する。図15は、ソース線ドライバ90の回路図である。図示するようにソース線ドライバ90は、nチャネルMOSトランジスタ160、161、及びレベルシフタL/S12、L/S13を備えている。
MOSトランジスタ160は、ゲートにレベルシフタL/S12からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VSS(例えば0V)が印加され、電流経路の他端がソース線SLに接続されている。
MOSトランジスタ161は、ゲートにレベルシフタL/S13からの出力信号が入力され、電流経路の一端に電圧VDDが印加され、電流経路の他端がソース線SLに接続されている。
レベルシフタL/S12、L/S13は、電圧VREADHレベルに変換した信号を出力する。そして読み出し時に、レベルシフタL/S12はVREADHレベルの“H”レベル信号を出力する。またプログラム時に、レベルシフタL/S13はVREADHレベルの“H”レベル信号を出力する。
すなわち、読み出し時にはMOSトランジスタ160がオン状態とされて、電圧VSSがソース線SLに与えられる。プログラム時には、MOSトランジスタ161がオン状態とされて、VDDがソース線SLに与えられる。消去時には、MOSトランジスタ160、161はオフ状態とされる。
<カラムセレクタ20の詳細について>
次に、カラムセレクタ20の構成について、図16を用いて説明する。図16は、カラムセレクタ20の回路図である。図示するようにカラムセレクタ20は、nチャネルMOSトランジスタ170及びレベルシフタL/S14を備えている。
次に、カラムセレクタ20の構成について、図16を用いて説明する。図16は、カラムセレクタ20の回路図である。図示するようにカラムセレクタ20は、nチャネルMOSトランジスタ170及びレベルシフタL/S14を備えている。
MOSトランジスタ170は、ゲートにレベルシフタL/S14からの出力信号が入力され、電流経路の一端がいずれかのビット線BLに接続され、電流経路の他端がセンスアンプ30に接続されている。
レベルシフタL/S14は、電圧VREADHレベルに変換した信号を出力する。そして、レベルシフタL/S14が“H”レベル信号を出力することによりMOSトランジスタ170がオン状態とされ、ビット線BLとセンスアンプ30とが接続される。
<NAND型フラッシュメモリの動作について>
次に、上記構成のNAND型フラッシュメモリのデータのプログラム動作及び読み出し動作について、ワード線WL及びセレクトゲート線SGD、SGSに印加される電圧に着目しつつ、以下説明する。
次に、上記構成のNAND型フラッシュメモリのデータのプログラム動作及び読み出し動作について、ワード線WL及びセレクトゲート線SGD、SGSに印加される電圧に着目しつつ、以下説明する。
<プログラム動作>
まずプログラム動作について説明する。以下では、電荷蓄積層に電荷を注入してメモリセルトランジスタMTの閾値電圧を上昇させる場合を“0”プログラムと呼ぶ。他方、電荷蓄積層に電荷を注入せず、閾値電圧を変化させない場合(換言すれば、保持データが別のレベルに遷移しない程度の電荷注入に抑える場合)を“1”プログラムと呼ぶことにする。図17は、データのプログラム時における、セレクトゲート線SGS、SGD、及びワード線WL0〜WL31に印加される電圧を示す表である。
まずプログラム動作について説明する。以下では、電荷蓄積層に電荷を注入してメモリセルトランジスタMTの閾値電圧を上昇させる場合を“0”プログラムと呼ぶ。他方、電荷蓄積層に電荷を注入せず、閾値電圧を変化させない場合(換言すれば、保持データが別のレベルに遷移しない程度の電荷注入に抑える場合)を“1”プログラムと呼ぶことにする。図17は、データのプログラム時における、セレクトゲート線SGS、SGD、及びワード線WL0〜WL31に印加される電圧を示す表である。
図示するように、セレクトゲート線SGDには電圧VSGDが印加され、セレクトゲート線SGSには0Vが印加される。また、選択ワード線WLiには電圧VPGMが印加され、その他の非選択ワード線WL0〜WL(i−1)、WL(i+1)〜WL31には電圧VPASSが印加される。
なお、電圧VPGMは、電荷蓄積層に電荷を注入するための高電圧であり、例えば20Vである。また電圧VPASSは、保持するデータに関わらずメモリセルトランジスタMTをオン状態とすることの出来る電圧である。電圧VPGM、VPASSの関係は、VPGM>VPASSである。また、電圧VSGDは、選択トランジスタST1に対して“0”プログラムデータを転送させ、“1”プログラムデータを転送させない電圧である。言い換えれば、“0”プログラム時には選択トランジスタST1がオン状態となり、“1”プログラム時には選択トランジスタST1がカットオフとなる電圧である。
以上の結果、メモリセルトランジスタMT0〜MT31はオン状態となり、チャネルが形成される。つまり、メモリセルユニット11内のメモリセルトランジスタMT0〜MT31に電流経路が形成され、それらが導通状態となる。また、セレクトゲート線SGSには0Vが印加されているため、選択トランジスタST2はカットオフ状態となる。これに対して選択トランジスタST1は、プログラムデータに応じてオン状態、またはカットオフ状態となる。
“0”プログラムが行われる場合には、ビット線には書き込み電圧(例えば0V)が印加される。従って、選択トランジスタST1はオン状態となり、ビット線に与えられた0VをメモリセルトランジスタMT0〜MT31のチャネルへ転送する。すると、選択ワード線WLiに接続されたメモリセルトランジスタMTiでは、ゲートとチャネルとの間の電位差がほぼVPGMとなり、電荷が電荷蓄積層に注入される。その結果、メモリセルトランジスタMTiの閾値電圧が上昇し、“0”プログラムが行われる。
他方、“1”プログラムが行われる場合には、ビット線には書き込み禁止電圧Vinhibit(>書き込み電圧)が印加され、選択トランジスタST1はカットオフ状態となる。従って、メモリセルユニット11内のメモリセルトランジスタMT0〜MT31のチャネルは電気的にフローティングの状態となる。すると、メモリセルトランジスタMT0〜MT31のチャネル電位は、ゲート電位(VPGM、VPASS)とのカップリングにより上昇する。そのため、選択ワード線WLiに接続されたメモリセルトランジスタMTiでは、ゲートとチャネルとの間の電位差が十分ではなく、電荷蓄積層に電荷が(保持データが遷移するほどには)注入されない。その結果、メモリセルトランジスタMTiの閾値電圧は変わらず、“1”プログラムが行われる。同様に、非選択ワード線WL0〜WL(i−1)、WL(i+1)〜WL31に接続されたメモリセルトランジスタMT0〜MT(i−1)、MT(i+1)〜MT31でも、ゲートとチャネルとの間の電位差は小さく、電荷蓄積層に電荷は注入されない。
<読み出し動作>
次に、データの読み出し動作について説明する。図18は、データの読み出し時における、セレクトゲート線SGS、SGD、及びワード線WL0〜WL31に印加される電圧を示す表である。
次に、データの読み出し動作について説明する。図18は、データの読み出し時における、セレクトゲート線SGS、SGD、及びワード線WL0〜WL31に印加される電圧を示す表である。
図示するように、セレクトゲート線SGD、SGSには電圧VSGが印加される。また、選択ワード線WLiには電圧VCGRが印加され、非選択ワード線WL(i+1)には電圧VREADLAが印加され、その他の非選択ワード線WL0〜WL(i−1)、WL(i+2)〜WL31には電圧VREADが印加される。
電圧VREADは、保持するデータに関わらずメモリセルトランジスタMTをオン状態とする電圧である。また電圧VCGRは、読み出し対象となるメモリセルトランジスタに印加される電圧であり、読み出そうとするデータに応じて変化される。例えば“0”データの読み出し時にはV01とされ、“1”データの読み出し時にはV12とされる。更に電圧VREADLAは、メモリセルトランジスタMT(i+1)のデータに応じて変化し、メモリセルトランジスタMT(i+1)をオン状態とする電圧である。また、電圧VSGは、選択トランジスタST1、ST2をオン状態とする電圧である。
以上の結果、選択トランジスタST1、ST2、及び非選択のメモリセルトランジスタMT0〜MT(i−1)、MT(i+1)〜MT31がオン状態となる。そしてメモリセルトランジスタMTiが電圧VCGRよりも低い閾値電圧に相当するデータを保持していればオン状態となり、ビット線の電圧が低下する。他方、メモリセルトランジスタMTiが電圧VCGR以上の閾値電圧に相当するデータを保持していればオフ状態となり、ビット線の電圧はプリチャージ電位を維持する。このようにしてビット線に生じる電位変化をセンスアンプ30がセンス・増幅することにより、データの読み出しが行われる。
上記読み出し動作の詳細について、図19を用いて説明する。図19は、データの読み出し時における選択ワード線WLi及び非選択ワード線WL(i+1)の電位のタイミングチャートである。
図示するように、データの読み出しは時刻t1〜t2に行われる第1の読み出しステップと、時刻t3〜t4に行われる第2の読み出しステップとを含む。
第1の読み出しステップでは、選択ワード線WLiよりもドレイン側に位置する非選択ワード線WL(i+1)に接続された非選択のメモリセルトランジスタ(i+1)からデータが読み出される。これは、選択メモリセルトランジスタMTiが受ける、フローティングゲート間のカップリングの影響(以下、これをカップリング効果と呼ぶことにする)を把握するために行われる。すなわち、メモリセルトランジスタMTは、隣接するメモリセルトランジスタMTの影響によって、その閾値電圧が見かけ上高くなることがある。その影響は、隣接するメモリセルトランジスタMTの保持するデータによって異なる。そこで第1の読み出しステップでは、非選択のメモリセルトランジスタMT(i+1)の読み出しを行い、メモリセルトランジスタMT(i+1)の保持するデータを予め確認する。そのため第1の読み出しステップでは、選択ワード線WLiに電圧VREADが印加され、非選択ワード線WL(i+1)に電圧VCGRが印加される。電圧VCGRは、8値のデータに応じて8段階に変化する。そして各段階において、“0”〜“7”データの読み出しが行われる。
次に第2のステップにおいて、選択ワード線WLiに接続された選択メモリセルトランジスタMTiからのデータの読み出しが行われる。すなわち、選択ワード線WLiに電圧VCGRが印加され、非選択ワード線WL(i+1)に電圧VREADLAが印加される。電圧VREADLAの値は、第1の読み出しステップでメモリセルトランジスタMT(i+1)から読み出したデータに応じた値とされる。なお図18に示した電圧は、第2の読み出しステップにおける電圧である。
<効果>
上記のように、この発明の一実施形態に係る半導体記憶装置であると、電圧発生回路群60におけるチャージポンプ回路の負荷を低減出来る。従って、回路面積の増加を最小限に抑えつつ、NAND型フラッシュメモリの信頼性を向上出来る。本効果につき、以下説明する。
上記のように、この発明の一実施形態に係る半導体記憶装置であると、電圧発生回路群60におけるチャージポンプ回路の負荷を低減出来る。従って、回路面積の増加を最小限に抑えつつ、NAND型フラッシュメモリの信頼性を向上出来る。本効果につき、以下説明する。
従来より、NAND型フラッシュメモリにおいては、データのプログラム特性や読み出し特性の最適化の為に、種々の電圧がワード線WLに印加される。例えば読み出し時には、非選択ワード線に対して電圧VREADが印加される。また、この電圧VREADをワード線WLに転送するための電圧(従来はVREADH)が必要とされる。そして、電圧VREADとVREADHとは、それぞれ独立した電圧発生回路により生成される。
また近年、電圧VREADとして高い電圧が求められてきている。この理由としては、例えば次の2点が挙げられる。すなわち、
(1)NAND型フラッシュメモリの微細化に伴ってデータリテンション特性が悪化する。そのため、より高い電圧レベルに閾値分布を設定するため、それに連動して電圧VREADも高くする必要があること。
(2)閾値分布は、バックパターン依存性によって拡がる。これを抑えるためには、電圧VREADを高くすることが有効であること。
上記(1)の理由につき、図20を用いて説明する。図20は、4値(four-levels)データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値分布と、8値データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値分布とを示すグラフである。
(1)NAND型フラッシュメモリの微細化に伴ってデータリテンション特性が悪化する。そのため、より高い電圧レベルに閾値分布を設定するため、それに連動して電圧VREADも高くする必要があること。
(2)閾値分布は、バックパターン依存性によって拡がる。これを抑えるためには、電圧VREADを高くすることが有効であること。
上記(1)の理由につき、図20を用いて説明する。図20は、4値(four-levels)データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値分布と、8値データを保持するメモリセルトランジスタMTの閾値分布とを示すグラフである。
図示するように、4値データを保持するメモリセルトランジスタMTでは、最も高い閾値を有する“3”データの閾値電圧は、最低でV23=3.5V程度である。従って、必要とされる電圧VREADは、V23+2V=5.5V程度であり、最大でも6V程度である。
すると、従来の4値NAND型フラッシュメモリにおける電圧VREADHとしては、例えば8V程度が必要とされる。これは、電圧VREADHによって、6Vの電圧VREADを転送するMOSトランジスタをオンさせなければならないからである。すなわち電圧VREADHは、電圧VREADよりも、少なくとも電圧VREAD転送用のMOSトランジスタの閾値分だけ高い電圧が必要とされる。
他方、8値データを保持するメモリセルトランジスタMTでは、最も高い閾値を有する“7”データの閾値電圧は、最低でV67=5.5Vである。従って、必要とされる電圧VREADは、V67+2V=7.5V程度である。
このように、メモリセルトランジスタMTが保持するデータのビット数が増えるほど、より高い電圧VREADが求められる。例えば16値データを保持する場合には、更に高い電圧VREADが必要とされる。
そこで、上記要請に応えるためには、電圧発生回路の発生する電圧VREADを大きくする必要がある。しかしながら、単純に電圧発生回路の発生電圧を大きくするだけでは、電圧発生回路の負荷が無駄に大きくなるという問題がある。本事情につき以下説明する。
上記電圧VREADHの用途は、電圧VREADの転送用に限られるものでは無い。すなわち、ソース線やウェルのドライバ回路や、電圧VREAD以外の電圧を転送するロウ系のドライバ回路等にも使用される。更には、センスアンプとビット線とを接続するスイッチ用のMOSトランジスタのゲートの制御回路にも使用される。本回路は、充電時におけるビット線の電圧の立ち上がり速度を鈍らせるために使用される。
そして、これらの回路は、例え電圧VREADが上昇したとしても、必ずしも高い電圧VREADHを必要としない。仮に、電圧VREADが例えば6Vから8Vに上昇した際に、電圧VREADHを8Vから10Vに上昇させたとする。これは、電圧VREADを転送するドライバの要請を満たすためである。しかし、それ以外の回路では、8Vの電圧VREADHで十分動作可能であり、電圧VREADHを8Vから10Vに上昇させることは、これらの回路にとっては無駄である。
無駄であったとしても、発生電圧を上昇させることで充電すべき電荷量が増えるため、チャージポンプ回路の負荷を大きくなる。その結果、チャージポンプ回路の回路面積を大きくする必要がある。
しかし本実施形態に係る構成であると、電圧VREAD転送用の電圧として、その他の回路で使用される電圧VREADHとは別に、新たな電圧VREADHH(>VREADH)を使用している。従って、高い電圧が必要とされる回路に対してのみ、高電圧VREADHHが供給され、必要としない回路に対しては従来と同じ電圧VREADHが供給される。従って、無駄に高い電圧を使用することが無い。
また、新たな電圧VREADHHをダイオード69で電圧降下させることにより、電圧VREADHを生成している。つまり、電圧VREADHHと電圧VREADHとで、チャージポンプ回路67を共有している(図5参照)。従って、新たにチャージポンプ回路を設ける必要が無く、回路面積の増大を防止出来る。
更に図5に示すように、チャージポンプ回路67が発生する電圧自体は電圧VREADHHであるが、ノードN3から負荷に対して出力する電圧は電圧VREADHである。従って、全ての回路ブロックへ電圧VREADHHを供給する場合に比べて、充電すべき電荷量は小さい。そのため、高電圧VREADHHを発生するチャージポンプ回路67の負荷を低減できる。つまり、チャージポンプ回路67のサイズの増大を抑制出来る。なお本実施形態では、リミッタ68はノードN3の電位を監視する。
更に本実施形態では、ダイオードを形成するMOSトランジスタ69のサイズを、電圧VREADを転送するMOSトランジスタ(MOSトランジスタ43、46、122等)と同一のサイズとしている。より具体的には、両者は同一のゲート長 and/or ゲート幅を有している。すなわち同一の閾値電圧Vthを有している。すると、電圧VREADHHは(VREADH+Vth)=(8V+Vth)であり、電圧VREADは最大でも8V(=VREADH)程度である。従って、リミッタ68によりノードN3の電位がVREADHに維持されていれば、ノードN2から出力される電圧VREADHHは、電圧VREADを転送すべきMOSトランジスタをオン状態とさせることが可能な電圧となる。従って、上記構成とすることで、NAND型フラッシュメモリのロウ系の回路や電圧発生回路の設計が容易となる。
上記実施形態に係る半導体記憶装置は、大まかには次のようにも説明できる。図21は、上記実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの一部領域のブロック図である。NAND型フラッシュメモリ1は、図示せぬメモリセルユニット11と、ワード線WLと、ドライバ回路170と、電圧発生回路63と、ドライバ回路以外の回路ブロック180を含む。
ドライバ回路170は、第1MOSトランジスタ171とレベルシフタ172とを備えている。第1MOSトランジスタ171は、データの読み出し時において、電圧VREADを非選択ワード線に転送する。レベルシフタ172は、電圧発生回路63から出力される第1電圧VREADHHを用いて、第1MOSトランジスタ171のゲート電圧を発生する。換言すれば、第1電圧VREADHHは、レベルシフタ171のソース電位、つまり電源電圧として使用される。第1MOSトランジスタ171は、上記説明したMOSトランジスタ43、126に相当する。またレベルシフタ172は、上記した電圧ドライバ80に相当する。
また回路ブロック180の各々は、セレクトゲート線、ソース線、ウェル領域202のそれぞれに転送するMOSトランジスタ181、またはビット線BLとセンスアンプ30とを接続するMOSトランジスタ181と、レベルシフタ182とを備えている。レベルシフタ182は、電圧発生回路63から出力される第2電圧VREADHを用いて、MOSトランジスタ181のゲート電圧を発生する。つまり、第2電圧VREADHは、レベルシフタ182のソース電位、すなわち電源電圧として使用される。すなわち回路ブロック180は、上記したセレクトゲート線ドライバ51、52、ソース線ドライバ90、ウェルドライバ100、またはカラムセレクタ20に相当する。
電圧発生回路63は、ポンプ回路67と、半導体素子69と、リミッタ回路68とを備える。ポンプ回路67は、上記第1電圧VREADHHを発生してノードN2に出力する。半導体素子69はダイオードとして機能し、第1電圧VREADHHから電圧降下を生じさせることで、ノードN3に上記第2電圧VREADHを出力する。リミッタ回路68は、ノードN3における電位を監視し、ノードN3における電位に応じてポンプ回路67の動作を制御する。
上記の構成において、半導体素子69はダイオード接続されたMOSトランジスタであって、そのサイズはMOSトランジスタ171と同じくされる。すなわち、両者は同様の閾値電圧を有する。なお、半導体素子69は、同一サイズの複数のMOSトランジスタの集合によって形成されても良い。
なお、本発明に従った実施形態は、上記した一実施形態に限定されるものでは無く、種々の変形が可能である。例えば、上記では電圧VREADHHは、電圧VREADを転送するために使用される場合を説明したが、勿論、その他の電圧を転送するために使用されても良いのは言うまでもない。すなわち、図9に示すように、例えば電圧VCGRを転送するために使用されても良い。また、電圧VREADと同様にメモリセルトランジスタMTをオンさせるための電圧VPASSの転送用として用いられても良い。
更に、上記実施形態ではメモリセルトランジスタMTの各々が3ビットデータを保持可能な8値NAND型フラッシュメモリの場合を例に説明したが、例えば2値、4値、または16値NAND型フラッシュメモリにも適用出来る。しかし、前述の通り保持するデータのビット数が多いほど、上記実施形態の効果は顕著となる。更に、NAND型フラッシュメモリだけでなく、信号を転送するために使用する電圧の高電圧化が問題となる半導体装置一般に、広く適用出来る。
また、上記実施形態では詳細な説明を省略したが、センスアンプ30は、電圧をセンスする方法と電流をセンスする方法とのいずれを用いても良い。電流をセンスするセンスアンプ30について、図22はセンスアンプ30の回路図である。
図示するようにセンスアンプ30は、スイッチ素子300〜303、nチャネルMOSトランジスタ304〜306、pチャネルMOSトランジスタ307、キャパシタ素子308、及びラッチ回路309を備えている。MOSトランジスタ304の電流経路の一端には、スイッチ素子300を介して電圧VDDが与えられ、他端はノードN11に接続され、ゲートには信号S1が入力される。MOSトランジスタ305の電流経路の一端はノードN11に接続され、他端はビット線BLに接続され、またスイッチ素子303を介して電圧VSSが与えられ、ゲートには信号S2が与えられる。MOSトランジスタ306の電流経路の一端はノードN11に接続され、他端はノードN12に接続され、ゲートには信号S3が与えられる。ノードN12には、スイッチ素子301を介して電圧VDDが与えられる。キャパシタ素子308の一方電極はノードN12に接続され、他方電極には電圧VSSが与えられる。MOSトランジスタ307の電流経路の一端には、スイッチ素子302を介して電圧VDDが与えられ、他端はラッチ回路309に接続され、ゲートはノードN12に接続される。
上記構成によるデータのセンス方法について簡単に説明する。まずメモリセルが“1”プログラムされている場合である。初めに、スイッチ素子300、MOSトランジスタ304、305、306がオン状態とされ、ビット線BLは約0.65V程度にプリチャージされ、ノードN11、N12の電位はそれぞれ0.9V、2.5V程度にプリチャージされる。すなわち、メモリセルトランジスタMTがオン状態であるから、ビット線BLに電流を流しながら、各ノードがプリチャージされる。
次に、スイッチ素子301がオフ状態とされる。すると、ノードN12からビット線BLに流れる電流によって、ノードN12が放電され、その電位は約0.9V程度となる。ビット線BLに流れる電流によって、ノードN11の電位は0.9V以下になるが、MOSトランジスタ304が電流を供給することで、ノードN11の電位は0.9Vに維持される。
ノードN12の電位が0.9Vであるので、MOSトランジスタ307がオン状態となる。よって、ラッチ回路309は電圧VDDを保持する。ラッチ回路309がVDDを保持することで、スイッチ素子300がオフ状態、スイッチ素子303がオン状態となり、ノードN12の電位は0Vとなる。その結果、ラッチ回路309は電圧VDDを保持し続ける。
次に選択メモリセルが“0”プログラムされている場合について説明する。この場合、ノードN12の電位は約2.5Vを維持する。従って、MOSトランジスタ307はオフ状態となり、ラッチ回路309は電圧VSS(0V)を保持する。これにより、スイッチ素子300がオン状態、スイッチ素子303がオフ状態となり、ノードN12の電位は2.5Vを維持し、ラッチ回路309は電圧VSSを保持し続ける。
上記のように、ビット線の電流を検知するセンスアンプを用いれば、隣接するビット線の電位変動の影響を考慮する必要が無く、全ビット線から一括してデータを読み出すことが可能となる。
すなわち、上記実施形態に係る半導体記憶装置は、
(1)電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニット;前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線;データの読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送するドライバ回路;第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路、を具備し、前記第1電圧は、前記ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧は、前記ドライバ回路以外の回路において用いられる。
(2)上記(1)において、前記電圧発生回路は、前記第1電圧を発生して第1ノードに出力するポンプ回路と、前記第1電圧から電圧降下を生じさせることで、第2ノードに前記第2電圧を出力する半導体素子と、前記第2ノードにおける電位を監視し、該第2ノードにおける電位に応じて前記ポンプ回路の動作を制御するリミッタ回路とを備える。
(3)上記(2)において、前記半導体素子は、ダイオードとして機能する。
(4)上記(2)において、前記ドライバ回路は、前記データの読み出し時において、前記非選択ワード線に電圧を転送する第1MOSトランジスタと、前記第1電圧を用いて、前記第1MOSトランジスタのゲート電圧を発生するレベルシフタとを備え、前記第1MOSトランジスタは、保持するデータに関わらず前記メモリセルをオン状態にさせる電圧を、前記非選択ワード線に転送する。
(5)上記(4)において、前記第1電圧は、前記レベルシフタに含まれるpチャネルMOSトランジスタのソース電位として使用される。
(6)上記(4)において、前記半導体素子は、電流経路の一端及びゲートが前記第1ノードに接続され、他端が前記第2ノードに接続された第2MOSトランジスタである。
(7)上記(6)において、前記第2MOSトランジスタは、前記第1MOSトランジスタと同一のゲート長及びゲート幅を有する。
(8)上記(6)において、前記第1電圧は、前記第2電圧に比べて、前記第2MOSトランジスタの閾値電圧だけ高い電圧である。
(9)上記(1)において、前記メモリセルの各々は、3ビット以上のデータを保持可能である。
更に、上記実施形態に係る半導体記憶装置は、
(10)電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニット;前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線;前記メモリセルユニットの一端側に位置する前記メモリセルのドレインに電気的に接続されたビット線;前記メモリセルユニットの他端側に位置する前記メモリセルのソースに電気的に接続されたソース線;データの読み出し時において、前記ビット線に読み出されたデータをセンスするセンスアンプ;データのプログラム時及び読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送する第1ドライバ回路;前記メモリセルが形成された半導体層、及び前記ソース線に電圧を転送する第2ドライバ回路;前記ビット線と前記センスアンプとを接続するカラムセレクタ; and 第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路、を具備し、前記第1電圧は、前記第1ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧は、前記第2ドライバ回路において、前記半導体層及び前記ソースの少なくともいずれかに電圧を転送するため、及び/または、前記カラムセレクタにおいて前記ビット線と前記センスアンプとを接続するため、に用いられる。
(11)上記(10)において、前記電圧発生回路は、前記第1電圧を発生して第1ノードに出力するポンプ回路と、前記第1電圧から電圧降下を生じさせることで、第2ノードに前記第2電圧を出力する半導体素子と、前記第2ノードにおける電位を監視し、該第2ノードにおける電位に応じて前記ポンプ回路の動作を制御するリミッタ回路とを備える。
(12)上記(11)において、前記半導体素子は、ダイオードとして機能する。
(13)上記(11)において、前記第1ドライバ回路は、前記データの読み出し時において、前記非選択ワード線に電圧を転送する第1MOSトランジスタと、前記第1電圧を用いて、前記第1MOSトランジスタのゲート電圧を発生するレベルシフタとを備え、前記第1MOSトランジスタは、保持するデータに関わらず前記メモリセルをオン状態にさせる電圧を、前記非選択ワード線に転送する。
(14)上記(13)において、前記第1電圧は、前記レベルシフタに含まれるpチャネルMOSトランジスタのソース電位として使用される。
(15)上記(13)において、前記半導体素子は、電流経路の一端及びゲートが前記第1ノードに接続され、他端が前記第2ノードに接続された第2MOSトランジスタである。
(16)上記(15)において、前記第2MOSトランジスタは、前記第1MOSトランジスタと同一のゲート長及びゲート幅を有する。
(17)上記(15)において、前記第1電圧は、前記第2電圧に比べて、前記第2MOSトランジスタの閾値電圧だけ高い電圧である。
(18)上記(10)において、前記メモリセルの各々は、3ビット以上のデータを保持可能である。
なお、本願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。更に、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うる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいく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うる。
(1)電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニット;前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線;データの読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送するドライバ回路;第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路、を具備し、前記第1電圧は、前記ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧は、前記ドライバ回路以外の回路において用いられる。
(2)上記(1)において、前記電圧発生回路は、前記第1電圧を発生して第1ノードに出力するポンプ回路と、前記第1電圧から電圧降下を生じさせることで、第2ノードに前記第2電圧を出力する半導体素子と、前記第2ノードにおける電位を監視し、該第2ノードにおける電位に応じて前記ポンプ回路の動作を制御するリミッタ回路とを備える。
(3)上記(2)において、前記半導体素子は、ダイオードとして機能する。
(4)上記(2)において、前記ドライバ回路は、前記データの読み出し時において、前記非選択ワード線に電圧を転送する第1MOSトランジスタと、前記第1電圧を用いて、前記第1MOSトランジスタのゲート電圧を発生するレベルシフタとを備え、前記第1MOSトランジスタは、保持するデータに関わらず前記メモリセルをオン状態にさせる電圧を、前記非選択ワード線に転送する。
(5)上記(4)において、前記第1電圧は、前記レベルシフタに含まれるpチャネルMOSトランジスタのソース電位として使用される。
(6)上記(4)において、前記半導体素子は、電流経路の一端及びゲートが前記第1ノードに接続され、他端が前記第2ノードに接続された第2MOSトランジスタである。
(7)上記(6)において、前記第2MOSトランジスタは、前記第1MOSトランジスタと同一のゲート長及びゲート幅を有する。
(8)上記(6)において、前記第1電圧は、前記第2電圧に比べて、前記第2MOSトランジスタの閾値電圧だけ高い電圧である。
(9)上記(1)において、前記メモリセルの各々は、3ビット以上のデータを保持可能である。
更に、上記実施形態に係る半導体記憶装置は、
(10)電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニット;前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線;前記メモリセルユニットの一端側に位置する前記メモリセルのドレインに電気的に接続されたビット線;前記メモリセルユニットの他端側に位置する前記メモリセルのソースに電気的に接続されたソース線;データの読み出し時において、前記ビット線に読み出されたデータをセンスするセンスアンプ;データのプログラム時及び読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送する第1ドライバ回路;前記メモリセルが形成された半導体層、及び前記ソース線に電圧を転送する第2ドライバ回路;前記ビット線と前記センスアンプとを接続するカラムセレクタ; and 第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路、を具備し、前記第1電圧は、前記第1ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧は、前記第2ドライバ回路において、前記半導体層及び前記ソースの少なくともいずれかに電圧を転送するため、及び/または、前記カラムセレクタにおいて前記ビット線と前記センスアンプとを接続するため、に用いられる。
(11)上記(10)において、前記電圧発生回路は、前記第1電圧を発生して第1ノードに出力するポンプ回路と、前記第1電圧から電圧降下を生じさせることで、第2ノードに前記第2電圧を出力する半導体素子と、前記第2ノードにおける電位を監視し、該第2ノードにおける電位に応じて前記ポンプ回路の動作を制御するリミッタ回路とを備える。
(12)上記(11)において、前記半導体素子は、ダイオードとして機能する。
(13)上記(11)において、前記第1ドライバ回路は、前記データの読み出し時において、前記非選択ワード線に電圧を転送する第1MOSトランジスタと、前記第1電圧を用いて、前記第1MOSトランジスタのゲート電圧を発生するレベルシフタとを備え、前記第1MOSトランジスタは、保持するデータに関わらず前記メモリセルをオン状態にさせる電圧を、前記非選択ワード線に転送する。
(14)上記(13)において、前記第1電圧は、前記レベルシフタに含まれるpチャネルMOSトランジスタのソース電位として使用される。
(15)上記(13)において、前記半導体素子は、電流経路の一端及びゲートが前記第1ノードに接続され、他端が前記第2ノードに接続された第2MOSトランジスタである。
(16)上記(15)において、前記第2MOSトランジスタは、前記第1MOSトランジスタと同一のゲート長及びゲート幅を有する。
(17)上記(15)において、前記第1電圧は、前記第2電圧に比べて、前記第2MOSトランジスタの閾値電圧だけ高い電圧である。
(18)上記(10)において、前記メモリセルの各々は、3ビット以上のデータを保持可能である。
なお、本願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。更に、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うる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいく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うる。
1…NAND型フラッシュメモリ、10…メモリセルアレイ、11…メモリセルユニット、20…カラムセレクタ、30…センスアンプ、40…ロウデコーダ、41〜43、45〜47、69、83〜86、121〜127、130〜132、140〜142、150、151、160、161、170、171、181…MOSトランジスタ、44…ブロックデコーダ、48…ANDゲート、49…インバータ、50…ドライバ回路、51、52…セレクトゲート線ドライバ、53…ワード線ドライバ、60…電圧発生回路群、61〜64…電圧発生回路、65、67…チャージポンプ回路、66、68…リミッタ回路、70…制御回路、80…電圧ドライバ、81…第1デコーダ、82…第2デコーダ、90…ソース線ドライバ、100…ウェルドライバ、120…電圧セレクタ、128、133、143、144…抵抗素子、170…ドライバ回路、180…回路ブロック、182…レベルシフタ
Claims (5)
- 電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニットと、
前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線と、
データの読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送するドライバ回路と、
第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路と
を具備し、前記第1電圧は、前記ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、前記第2電圧は、前記ドライバ回路以外の回路において用いられる
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記ドライバ回路は、前記データの読み出し時において、前記非選択ワード線に電圧を転送する第1MOSトランジスタと、
前記第1電圧を用いて、前記第1MOSトランジスタのゲート電圧を発生するレベルシフタと
を備え、前記第1MOSトランジスタは、保持するデータに関わらず前記メモリセルをオン状態にさせる電圧を、前記非選択ワード線に転送する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された制御ゲートとを有する複数のメモリセルが直列接続されたメモリセルユニットと、
前記メモリセルの前記制御ゲートに接続されたワード線と、
前記メモリセルユニットの一端側に位置する前記メモリセルのドレインに電気的に接続されたビット線と、
前記メモリセルユニットの他端側に位置する前記メモリセルのソースに電気的に接続されたソース線と、
データの読み出し時において、前記ビット線に読み出されたデータをセンスするセンスアンプと、
データのプログラム時及び読み出し時において、前記ワード線のいずれかを選択すると共に、選択ワード線及び非選択ワード線に電圧を転送する第1ドライバ回路と、
前記メモリセルが形成された半導体層、及び前記ソース線に電圧を転送する第2ドライバ回路と、
前記ビット線と前記センスアンプとを接続するカラムセレクタと、
第1電圧と、前記第1電圧より小さい第2電圧を発生する電圧発生回路と
を具備し、前記第1電圧は、前記第1ドライバ回路において、前記非選択ワード線に電圧を転送するために用いられ、
前記第2電圧は、前記第2ドライバ回路において、前記半導体層及び前記ソースの少なくともいずれかに電圧を転送するため、及び/または前記カラムセレクタにおいて前記ビット線と前記センスアンプとを接続するため、に用いられる
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記第1ドライバ回路は、前記データの読み出し時において、前記非選択ワード線に電圧を転送する第1MOSトランジスタと、
前記第1電圧を用いて、前記第1MOSトランジスタのゲート電圧を発生するレベルシフタと
を備え、前記第1MOSトランジスタは、保持するデータに関わらず前記メモリセルをオン状態にさせる電圧を、前記非選択ワード線に転送する
ことを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。 - 前記電圧発生回路は、前記第1電圧を発生して第1ノードに出力するポンプ回路と、
前記第1電圧から電圧降下を生じさせることで、第2ノードに前記第2電圧を出力する半導体素子と、
前記第2ノードにおける電位を監視し、該第2ノードにおける電位に応じて前記ポンプ回路の動作を制御するリミッタ回路と
を備えることを特徴とする請求項1または3記載の半導体記憶装置。
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