JP2009301681A - Nonvolatile semiconductor memory device and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばフラッシュメモリなどの電気的書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)とその制御方法に関する。 The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) such as a flash memory and a control method thereof.
ビットラインとソース線との間に複数のメモリセルトランジスタ(以下、メモリセルという)を直列に接続してNANDストリングを構成し、高集積化を実現したNAND型不揮発性半導体記憶装置が知られている(例えば、非特許文献1−4参照。)。 2. Description of the Related Art A NAND-type nonvolatile semiconductor memory device is known in which a NAND string is formed by connecting a plurality of memory cell transistors (hereinafter referred to as memory cells) in series between a bit line and a source line to realize high integration. (For example, refer nonpatent literature 1-4.).
一般的なNAND型不揮発性半導体記憶装置において、消去は、半導体基板に例えば20Vの高電圧を印加し、ワード線に0Vを印加する。これにより、例えばポリシリコンなどからなる電荷蓄積層であるフローティングゲートより電子を引き抜いて、しきい値を消去しきい値(例えば、−3V)よりも低くする。一方、書き込み(プログラム)においては、半導体基板に0Vを与え、制御ゲートに例えば20Vの高電圧を印加する。これにより、半導体基板よりフローティングゲートに電子を注入することにより、しきい値を書き込みしきい値(例えば、1V)よりも高くする。これらのしきい値をとるメモリセルは、書き込みしきい値と読み出ししきい値の間の読み出し電圧(例えば、0V)を制御ゲートに印加することにより、そのメモリセルに電流が流れるか否かにより、その状態を判断することができる。 In a general NAND type nonvolatile semiconductor memory device, erasing is performed by applying a high voltage of, for example, 20V to the semiconductor substrate and applying 0V to the word line. As a result, electrons are extracted from the floating gate, which is a charge storage layer made of, for example, polysilicon, and the threshold value is made lower than the erase threshold value (for example, −3 V). On the other hand, in writing (programming), 0 V is applied to the semiconductor substrate, and a high voltage of, for example, 20 V is applied to the control gate. As a result, by injecting electrons from the semiconductor substrate into the floating gate, the threshold value is made higher than the write threshold value (for example, 1 V). A memory cell having these threshold values depends on whether a current flows through the memory cell by applying a read voltage (for example, 0 V) between the write threshold value and the read threshold value to the control gate. The state can be determined.
以上のように構成された不揮発性半導体記憶装置において、書き込み対象であるメモリセルにプログラム動作により書き込みを行うと、メモリセルトランジスタのフローティングゲートに電荷が注入されしきい値電圧が上昇する。これにより、ゲートにしきい値以下の電圧を印加しても電流が流れなくなり、データ「0」を書き込んだ状態が達成される。一般に、消去状態のメモリセルのしきい値電圧にはバラツキがある。従って、所定の書き込み電圧を印加してプログラム動作を実行し、しきい値電圧がベリファイレベル以上になるようにベリファイすると、書き込み後のメモリセルのしきい値電圧はベリファイレベル以上である程度分布を有するものとなる。ここで、メモリセルを異なるしきい値電圧に設定することで、図3に示すように、多値を表現する多値メモリセルの不揮発性半導体記憶装置(以下、多値の不揮発性半導体記憶装置という。)を実現できる(例えば、非特許文献5参照。)。図3において、R1,R2,R3(R1<R2<R3)は該当電圧よりも高いしきい値でプログラムされたメモリセルから対応するデータを読み出すための読出電圧である。
In the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above, when a write operation is performed on a memory cell to be written by a program operation, charges are injected into the floating gate of the memory cell transistor and the threshold voltage rises. As a result, even when a voltage equal to or lower than the threshold is applied to the gate, no current flows, and a state in which data “0” is written is achieved. In general, the threshold voltage of an erased memory cell varies. Therefore, when a program operation is executed by applying a predetermined write voltage and the threshold voltage is verified to be equal to or higher than the verify level, the threshold voltage of the memory cell after writing has a certain distribution above the verify level. It will be a thing. Here, by setting the memory cells to different threshold voltages, as shown in FIG. 3, a non-volatile semiconductor memory device of a multi-value memory cell that expresses a multi-value (hereinafter, multi-value non-volatile semiconductor memory device) (See Non-Patent
上述の多値の不揮発性半導体記憶装置において、読み出しのデータパターンに依存してデータの読み出し時にソースラインのレベルが上昇して浮き上がってしまい、読み出し処理が正常にできないために、以下のように読み出しマージンに悪影響を与える場合がある。すなわち、読み出しのデータパターンにおいて例えば消去状態のデータ“11”が大半で、例えば1〜3個の少数データ“10”が書かれているメモリセルから読み出しを行う場合に、消去状態のデータ“11”を保持するメモリセルが接続されたビットラインに対して読み出しのためのプリチャージを行うと(図4参照。)、最上位のデータ“10”を読み出すための読出電圧R3(図3参照。)を有する書き込みライン電圧では、大きな電流がソースラインに流れ込むために、これがノイズ(以下、ソースラインノイズという。)となり、特に、しきい値電圧が低く、データ“10”が書き込まれているメモリセルでは、誤って読み出すことがあるという問題点があった(例えば、非特許文献6及び7参照。)。なお、図4は従来例に係るフラッシュEEPROMの読み出し処理の工程を示す表であり、横方向が時間経過方向であり、回路図及び各符号は第1の実施形態に係る図6乃至図8におけるそれらと同様であり、詳細後述する。 In the multi-value nonvolatile semiconductor memory device described above, the level of the source line rises and rises depending on the read data pattern, and the read process cannot be performed normally. The margin may be adversely affected. That is, in the read data pattern, for example, when reading is performed from a memory cell in which most of the erased data “11” is, for example, 1 to 3 minority data “10” is written, the erased data “11” When the precharge for reading is performed on the bit line to which the memory cell holding "" is connected (see FIG. 4), the read voltage R3 for reading the uppermost data "10" (see FIG. 3). ), A large current flows into the source line, and this becomes noise (hereinafter referred to as source line noise). In particular, a memory in which data “10” is written with a low threshold voltage. The cell has a problem that it may be read out erroneously (see, for example, Non-Patent Documents 6 and 7). FIG. 4 is a table showing steps of reading processing of the flash EEPROM according to the conventional example, the horizontal direction is the time passage direction, and the circuit diagrams and the respective symbols are those in FIGS. 6 to 8 according to the first embodiment. These are the same and will be described in detail later.
本発明の目的は以上の問題点を解決し、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる不揮発性半導体記憶装置とその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device and a control method therefor that can solve the above problems and prevent “incorrect reading due to source line noise”.
第1の発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、各メモリセルに複数の異なるしきい値を設定することにより多値を記録する不揮発性のメモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込みを制御し、少なくとも、第1の読出電圧R1と、第2の読出電圧R2と、第3の読出電圧R3(R1<R2<R3)とを用いて各メモリセルからデータを読み出すように制御する制御回路とを備えた不揮発性半導体記憶装置において、
上記制御回路は、第1の読出電圧R1を用いた読み出し時に、消去状態のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わない一方、消去状態のデータ以外のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行うことを特徴とする。
The nonvolatile semiconductor memory device according to the first invention controls a nonvolatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell, and writing to the memory cell array, A control circuit that controls to read data from each memory cell using at least the first read voltage R1, the second read voltage R2, and the third read voltage R3 (R1 <R2 <R3); In the provided nonvolatile semiconductor memory device,
For the memory cell determined to be erased data at the time of reading using the first read voltage R1, the control circuit sets the bit line for reading at the time of reading using the third read voltage R3. While precharging is not performed, for memory cells determined to be data other than erased data, bit line precharging for reading is performed at the time of reading using the third reading voltage R3. And
第2の発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、各メモリセルに複数の異なるしきい値を設定することにより多値を記録する不揮発性のメモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込みを制御する制御回路とを備えた不揮発性半導体記憶装置において、
上記制御回路は、ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電することを特徴とする。
A non-volatile semiconductor memory device according to a second aspect of the present invention is a non-volatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell, and a control that controls writing to the memory cell array. In a nonvolatile semiconductor memory device comprising a circuit,
The control circuit charges a bit line of a memory cell to be programmed and discharges a bit line of an unprogrammed memory cell at the time of verifying.
上記不揮発性半導体記憶装置において、上記制御回路は、ベリファイの読み出し前において、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、プログラムしないメモリセルを順次選択して当該メモリセルの電荷を放電することを特徴とする。 In the nonvolatile semiconductor memory device, the control circuit sequentially selects memory cells not to be programmed after performing verification by selecting and charging all the memory cells of each bit line before reading the verification. Thus, the charge of the memory cell is discharged.
また、上記不揮発性半導体記憶装置において、上記制御回路は、ラッチを介して上記メモリセルアレイへの書き込み及び読み出しを制御し、上記制御回路は、ベリファイの読み出し前において、ラッチにラッチされたプログラムすべきデータを反転し、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択して当該メモリセルの電荷を放電し、ベリファイすべきメモリセルを順次選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、データの読み出し時に、上記ラッチにラッチされたデータを反転してデータの読み出しを行うことを特徴とする。 Further, in the nonvolatile semiconductor memory device, the control circuit controls writing and reading to the memory cell array via a latch, and the control circuit should be programmed in the latch before the verify reading. Invert data, select all the memory cells on each bit line, discharge the memory cells, sequentially select and charge the memory cells to be verified, and then read the data after verifying In some cases, the data latched in the latch is inverted to read the data.
第3の発明に係る不揮発性半導体記憶装置とその制御方法は、各メモリセルに複数の異なるしきい値を設定することにより多値を記録する不揮発性のメモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込みを制御し、少なくとも、第1の読出電圧R1と、第2の読出電圧R2と、第3の読出電圧R3(R1<R2<R3)とを用いて各メモリセルからデータを読み出すように制御する不揮発性半導体記憶装置の制御方法において、
第1の読出電圧R1を用いた読み出し時に、消去状態のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わない一方、消去状態のデータ以外のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行うことを特徴とする。
A nonvolatile semiconductor memory device and a control method thereof according to a third aspect of the invention include a nonvolatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values in each memory cell, and writing to the memory cell array And control to read data from each memory cell using at least the first read voltage R1, the second read voltage R2, and the third read voltage R3 (R1 <R2 <R3). In a control method of a nonvolatile semiconductor memory device,
When reading using the first read voltage R1, a bit line for reading is not precharged when reading using the third read voltage R3 for a memory cell determined to be erased data. On the other hand, for memory cells determined to be data other than erased data, a bit line for reading is precharged at the time of reading using the third read voltage R3.
第4の発明に係る不揮発性半導体記憶装置とその制御方法は、各メモリセルに複数の異なるしきい値を設定することにより多値を記録する不揮発性のメモリセルアレイへの書き込みを制御する不揮発性半導体記憶装置の制御方法において、
ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory device and a method for controlling the same, which controls writing to a nonvolatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell. In a method for controlling a semiconductor memory device,
At the time of verification, the bit line of the memory cell to be programmed is charged, and the bit line of the memory cell that is not programmed is discharged.
上記不揮発性半導体記憶装置とその制御方法において、ベリファイの読み出し前において、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、プログラムしないメモリセルを順次選択して当該メモリセルの電荷を放電することを特徴とする。 In the non-volatile semiconductor memory device and its control method, before verifying read, by selecting and charging all the memory cells of each bit line, the memory cells not programmed are sequentially selected after verifying. The charge of the memory cell is discharged.
また、上記不揮発性半導体記憶装置とその制御方法において、ラッチを介して上記メモリセルアレイへの書き込み及び読み出しを制御し、ベリファイの読み出し前において、ラッチにラッチされたプログラムすべきデータを反転し、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択して当該メモリセルの電荷を放電し、ベリファイすべきメモリセルを順次選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、データの読み出し時に、上記ラッチにラッチされたデータを反転してデータの読み出しを行うことを特徴とする。 Further, in the nonvolatile semiconductor memory device and the control method thereof, the writing and reading to the memory cell array are controlled via the latch, and the data to be programmed latched in the latch is inverted before the verify reading. By selecting all the memory cells in the bit line and discharging the memory cells, and sequentially selecting and charging the memory cells to be verified, they are latched in the latch when data is read after verification. Inverted data is inverted and data is read out.
従って、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置とその制御方法によれば、第1の読出電圧R1を用いた読み出し時に、消去状態のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わない一方、消去状態のデータ以外のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行う。これにより、上記プリチャージを行わないことにより、従来技術の項で述べた「ソースラインへの大電流の流れ込み」を防止でき、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 Therefore, according to the nonvolatile semiconductor memory device and the control method thereof according to the present invention, the third read operation is performed on the memory cell determined as the erased data at the time of reading using the first read voltage R1. The bit line for reading is not precharged at the time of reading using the voltage R3, while the memory cell determined to be data other than the erased data is read at the time of reading using the third reading voltage R3. Precharge the bit line for reading. Thus, by not performing the precharge, it is possible to prevent “a large current from flowing into the source line” described in the section of the prior art and to prevent “incorrect reading due to source line noise”.
また、ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電する。具体的には、ベリファイの読み出し前において、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択してチャージを行った後、プログラムしないメモリセルを順次選択して当該メモリセルの電荷を放電する。これにより、所定のプログラムベリファイ対象メモリセルのみのベリファイをすることができ、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 At the time of verification, the bit line of the memory cell to be programmed is charged, and the bit line of the memory cell that is not programmed is discharged. Specifically, before the verify reading, all memory cells of each bit line are selected and charged, and then unprogrammed memory cells are sequentially selected to discharge the memory cells. As a result, only a predetermined program verify target memory cell can be verified, and “incorrect reading due to source line noise” can be prevented.
さらに、ベリファイの読み出し前において、ラッチにラッチされたプログラムすべきデータを反転し、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択して当該メモリセルの電荷を放電し、ベリファイすべきメモリセルを順次選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、データの読み出し時に、上記ラッチにラッチされたデータを反転してデータの読み出しを行う。これにより、所定の小数の非プログラムセル以外のメモリセルのみをベリファイ対象とすることができ、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 Further, before the verify read, the data to be programmed latched in the latch is inverted, all the memory cells of each bit line are selected, the charge of the memory cell is discharged, and the memory cells to be verified are sequentially selected. Then, after verifying by charging, when data is read, the data latched in the latch is inverted and data is read. As a result, only memory cells other than a predetermined number of non-programmed cells can be subjected to verification, and “incorrect reading due to source line noise” can be prevented.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
図1は本発明の一実施形態に係るNAND型フラッシュEEPROMの全体構成を示すブロック図である。また、図2は図1のメモリセルアレイ10とその周辺回路の構成を示す回路図である。まず、本実施形態に係るNAND型フラッシュEEPROMの構成について以下に説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a NAND flash EEPROM according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the
図1において、本実施形態に係るNAND型フラッシュEEPROMは、メモリセルアレイ10と、その動作を制御する制御回路11と、ロウデコーダ12と、高電圧発生回路13と、データ書き換え及び読み出し回路14と、カラムデコーダ15と、コマンドレジスタ17と、アドレスレジスタ18と、動作ロジックコントローラ19と、データ入出力バッファ50と、データ入出力端子51とを備えて構成される。
In FIG. 1, a NAND flash EEPROM according to this embodiment includes a
メモリセルアレイ10は、図2に示すように、例えば16個のスタックト・ゲート構造の電気的書き換え可能な不揮発性メモリセルMC0〜MC15を直列接続してNANDセルユニットNU(NU0,NU1, …)が構成される。各NANDセルユニットNUは、ドレイン側が選択ゲートトランジスタSG1を介してビットラインBLに接続され、ソース側が選択ゲートトランジスタSG2を介して共通ソース線CELSRCに接続される。ロウ方向に並ぶメモリセルMCの制御ゲートは共通にワード線WLに接続され、選択ゲートトランジスタSG1,SG2のゲート電極はワード線WLと平行して配設される選択ゲート線SGD,SGSに接続される。1本のワード線WLにより選択されるメモリセルの範囲が書き込み及び読み出しの単位となる1ページである。1ページ又はその整数倍の範囲の複数のNANDセルユニットNUの範囲がデータ消去の単位である1ブロックとなる。書き換え及び読み出し回路14は、ページ単位のデータ書き込み及び読み出しを行うために、ビットライン毎に設けられたセンスアンプ回路(SA)及びラッチ回路(DL)を含み、以下、ページバッファという。
As shown in FIG. 2, the
図2のメモリセルアレイ10は、簡略化した構成を有し、複数のビットラインでページバッファを共有してもよい。この場合は、データ書き込み又は読み出し動作時にページバッファに選択的に接続されるビットライン数が1ページの単位となる。また、図2は、1個の入出力端子52との間でデータの入出力が行われるセルアレイの範囲を示している。メモリセルアレイ10のワード線WL及びビットラインBLの選択を行うために、それぞれロウデコーダ12及びカラムデコーダ15が設けられている。制御回路11は、データ書き込み、消去及び読み出しのシーケンス制御を行う。制御回路11により制御される高電圧発生回路13は、データ書き換え、消去、読み出しに用いられる昇圧された高電圧や中間電圧を発生する。
The
入出力バッファ50は、データの入出力及びアドレス信号の入力に用いられる。すなわち、入出力バッファ50及びデータ線52を介して、入出力端子51とページバッファ14の間でデータの転送が行われる。入出力端子52から入力されるアドレス信号は、アドレスレジスタ18に保持され、ロウデコーダ12及びカラムデコーダ15に送られてデコードされる。入出力端子52からは動作制御のコマンドも入力される。入力されたコマンドはデコードされてコマンドレジスタ17に保持され、これにより制御回路11が制御される。チップイネーブル信号CEB、コマンドラッチイネーブルCLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、書き込みイネーブル信号WEB、読み出しイネーブル信号REB等の外部制御信号は動作ロジックコントロール回路19に取り込まれ、動作モードに応じて内部制御信号が発生される。内部制御信号は、入出力バッファ50でのデータラッチ、転送等の制御に用いられ、さらに制御回路11に送られて、動作制御が行われる。
The input /
ページバッファ14は、2個のラッチ回路14a,14bを備え、多値動作の機能とキャッシュの機能を切り換えて実行できるように構成されている。すなわち、1つのメモリセルに1ビットの2値データを記憶する場合に、キャッシュ機能を備え、1つのメモリセルに2ビットの4値データを記憶する場合には、キャッシュ機能とするか、又はアドレスによって制限されるがキャッシュ機能を有効とすることができる。
The
なお、図1及び図2において、メモリセルアレイ10へのデータの書き込み、消去の基本動作は例えば非特許文献4−5において開示されており周知技術であり、詳細説明を省略する。
1 and 2, the basic operation of writing and erasing data in the
第1の実施形態.
図6乃至図8は本発明の第1の実施形態に係るフラッシュEEPROMのための読み出し方法の工程を示すメモリセルアレイ10及びページバッファ14の回路図である。第1の実施形態では、読出電圧R1を用いた読み出し時に消去状態のデータ“11”と判断されたメモリセルに対しては読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わず、従来技術の項で述べた「ソースラインへの大電流の流れ込み」を防止することを特徴としている。
First embodiment.
6 to 8 are circuit diagrams of the
図6乃至図8(図9乃至11を含む)において、各符号の意義は以下の通りである。なお、当該図面を参照した説明では、奇数番目のビットラインに関する動作のみを代表して説明することとする。また、図6乃至図11において、本実施形態に関係しない回路を省略している。 In FIGS. 6 to 8 (including FIGS. 9 to 11), the meanings of the respective symbols are as follows. In the description with reference to the drawing, only the operation relating to the odd-numbered bit lines will be described as a representative. Also, in FIG. 6 to FIG. 11, circuits that are not related to the present embodiment are omitted.
SL:ソースライン。
SGD:ドレイン側ゲート選択電圧。
SGS;ソース側ゲート選択電圧。
VPASSR:読み出し時の非選択電圧。
VPASSP:書き込み時の非選択電圧。
VPGM:書込電圧(プログラム電圧)。
R1,R2,R3:読出電圧。
BLE:奇数番目のビットライン。
BLO:偶数番目のビットライン。
YBLE:奇数番目のビットラインのイネーブル電圧。
YBLO:偶数番目のビットラインのイネーブル電圧。
BLSE:奇数番目のビットライン選択電圧。
BLSO:偶数番目のビットライン選択電圧。
BLCLAMP:ビットラインの選択クランプ電圧。
BLPRE:ビットラインのプリチャージイネーブル電圧。
REG:ベリファイ選択電圧。
V1:プリチャージ印加電圧。
V2:ベリファイ用印加電圧。
DTG:ベリファイ選択電圧。
BLCD:転送スイッチ電圧。
SNS:転送信号ライン電圧。
VL1:ラッチ電圧(ビットライン側)。
Q1〜Q10:電界効果トランジスタ(FET)。
Cf:浮遊容量。
14c:ラッチ。
SL: Source line.
SGD: drain side gate selection voltage.
SGS: Source side gate selection voltage.
VPASSR: non-selection voltage at the time of reading.
VPASSSP: non-selection voltage at the time of writing.
VPGM: Write voltage (program voltage).
R1, R2, R3: Read voltage.
BLE: odd-numbered bit line.
BLO: Even-numbered bit line.
YBLE: enable voltage for odd-numbered bit lines.
YBLO: enable voltage for even-numbered bit lines.
BLSE: odd-numbered bit line selection voltage.
BLSO: Even-numbered bit line selection voltage.
BLCLAMP: Bit line selection clamp voltage.
BLPRE: bit line precharge enable voltage.
REG: Verify selection voltage.
V1: Precharge applied voltage.
V2: Applied voltage for verification.
DTG: verify selection voltage.
BLCD: Transfer switch voltage.
SNS: Transfer signal line voltage.
VL1: Latch voltage (bit line side).
Q1-Q10: Field effect transistors (FET).
Cf: stray capacitance.
14c: Latch.
以下、図5及び図6を参照して、第1の実施形態のフラッシュEEPROMのための読み出し方法の工程について説明する。 Hereinafter, the steps of the reading method for the flash EEPROM according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図6(a)に示すように、まず、ステップS1において、FETQ1,Q5,Q8−Q10をオフとする一方、FETQ2−Q4,Q6−Q7をオンとすることにより、読出電圧R1を用いてデータを読み出す。このとき、電圧V2はFETQ3,Q4,Q6,Q7を介してビットラインに印加され、そのときのビットラインBLEの電圧はFETQ6,Q2を介して信号ラインに読み出される。このとき、ラッチ14cのラッチ電圧VL1は、読出データが“11”のときにローレベルである一方、その他のデータのときハイレベルとなる。次いで、図6(b)に示すように、ステップS2において、読出データ“11”以外のときは電圧V2によりプリチャージされてビットラインBLEの電圧はBLCLAMP電圧により制御された約1.2Vとなるが、読出データ“11”のときはプリチャージせずに、ビットラインBLEの電圧はおよそ接地電位のフローティング状態となる。
As shown in FIG. 6A, first, in step S1, the FETs Q1, Q5, Q8-Q10 are turned off, while the FETs Q2-Q4, Q6-Q7 are turned on, so that data is read using the read voltage R1. Is read. At this time, the voltage V2 is applied to the bit line via the FETs Q3, Q4, Q6, and Q7, and the voltage on the bit line BLE at that time is read to the signal line via the FETs Q6 and Q2. At this time, the latch voltage VL1 of the
そして、図7(a)に示すように、ステップS3において、FETQ1をオンし、FETQ6をオフする。このとき、ラッチ14cのラッチ電圧VL1が反転され、読出データ“11”以外のときはVL1=ハイレベルとなり、読出データ“11”のときはVL1=ローレベルとなる。一方、ビットラインの電圧BLEは読出データに応じた電圧(図7(a)参照。)となる。さらに、図7(b)に示すように、ステップS4において、FETQ4がオフとされ、FETQ6がオンとされて、読出データに対応したビットラインBLEの電圧が信号ラインSNSに読み出される。
Then, as shown in FIG. 7A, in step S3, the FET Q1 is turned on and the FET Q6 is turned off. At this time, the latch voltage VL1 of the
次いで、図8(a)に示すように、ステップS5において、FETQ4がオンとされ、FETQ6がオフとされて、電圧V2が信号ラインSNSに印加され、ラッチ14cのラッチ電圧VL1が信号ラインSNSの電圧となる。さらに、図8(b)に示すように、ステップS6において、FETQ4がオフとされて、信号ラインSNSの電圧がラッチ14cにラッチされる。すなわち、読出データに対応した電圧がラッチ14cにラッチされて読み出される。そして、ラッチ14cの電圧が反転される。
Next, as shown in FIG. 8A, in step S5, the FET Q4 is turned on, the FET Q6 is turned off, the voltage V2 is applied to the signal line SNS, and the latch voltage VL1 of the
以上説明したように、本実施形態によれば、読出電圧R1を用いた読み出し時にデータ“11”と判断されたメモリセルに対しては読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わず、従来技術の項で述べた「ソースラインへの大電流の流れ込み」を防止でき、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, the bit line for reading at the time of reading using the read voltage R3 is applied to the memory cell determined as data “11” at the time of reading using the read voltage R1. Without precharging, the “large current flowing into the source line” described in the section of the prior art can be prevented, and “incorrect reading due to source line noise” can be prevented.
第2の実施形態.
図9は本発明の第2の実施形態に係るフラッシュEEPROMのためのベリファイ方法の工程を示すメモリセルアレイ10及びページバッファ14の回路図である。以下、図9を参照して、第2の実施形態のフラッシュEEPROMのためのベリファイ方法の工程について説明する。
Second embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram of the
図9(a)に示すように、まず、FETQ2,Q4,Q8−Q10をオフとする一方、FETQ1,Q3,Q5−Q7をオンとすることにより、電圧V1がFETQ5,Q6,Q7を介してビットラインBLEに印加される。すなわち、すべてのメモリセルを選択してすべてのメモリセルに対してプリチャージすることにより、ビットラインBLEのすべてのメモリセルを所定の電圧(例えば、1.2V)にプリチャージする。次いで、図9(b)に示すように、上記所定のデータ値にプログラムされた小数のメモリセル(例えば1ないし3個のメモリセルをいう。)を順次時分割で選択して、FETQ4をオンとし、FETQ5をオフとすることにより、各選択された小数のメモリセルから電荷を放電させる。すなわち、ビットラインBLEはプログラム対象メモリセルについてはフローティング状態となっているが、非対象メモリセルについては接地電位となる。 As shown in FIG. 9A, first, the FETs Q2, Q4, Q8-Q10 are turned off, while the FETs Q1, Q3, Q5-Q7 are turned on so that the voltage V1 is passed through the FETs Q5, Q6, Q7. Applied to the bit line BLE. That is, by selecting all the memory cells and precharging all the memory cells, all the memory cells on the bit line BLE are precharged to a predetermined voltage (for example, 1.2V). Next, as shown in FIG. 9B, a small number of memory cells (for example, 1 to 3 memory cells) programmed to the predetermined data value are sequentially selected in a time division manner to turn on the FET Q4. Then, by turning off the FET Q5, electric charges are discharged from each selected small number of memory cells. That is, the bit line BLE is in a floating state for the program target memory cell, but is at the ground potential for the non-target memory cell.
以上説明したように、本実施形態によれば、ベリファイ時において、プログラムしない(プログラム対象でない、もしくはプログラムベリファイが既にパスした)メモリセルのラッチ14cのラッチ電圧VL1はハイレベルとなっているので、一旦、BLPRE電圧印加でFETQ5をオンして、ビットラインBLEをチャージした後、プログラムしないメモリセルは、FETQ4,Q3を介して接地電位に放電する。これにより、所定の小数の非プログラムセルを確実に消去状態とすることができ、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the latch voltage VL1 of the
第3の実施形態.
図10及び図11は本発明の第3の実施形態に係るフラッシュEEPROMのためのベリファイ方法、並びに読み出し方法の工程を示すメモリセルアレイ10及びページバッファ14の回路図である。以下、図10及び図11を参照して、第3の実施形態のフラッシュEEPROMのためのベリファイ方法、並びに読み出し方法の工程について説明する。
Third embodiment.
FIGS. 10 and 11 are circuit diagrams of the
図10(a)に示すように、まず、FETQ1,Q5−Q8をオフとする一方、FETQ2−Q3,Q9−Q10をオンとすることにより、電圧V2がFETQ3,Q4,Q2を介して信号ラインSNS及びラッチ14cに印加されて、当該ラッチ14cのラッチ電圧VL1が反転される。一方、ビットラインBLE,BLO上の電荷はFETQ9,Q10を介して放電される。次いで、図10(b)に示すように、FETQ2をオフし、FETQ6をオンして、電圧V2をFETQ3,Q4,Q6,Q7を介してビットラインBLEに印加される。ここで、プログラム対象のメモリセルのみを順次時分割で選択して所定のデータ値(例えば、データ“10”)にプログラムし、又はベリファイしてゆく。さらに、図11に示すように、データの読み出し時には、ラッチ14cのラッチ電圧VL1を反転することによりラッチ情報を元に戻してからデータの読み出しを行うことでプログラム禁止メモリセルに対するマスクデータ処理を行う。
As shown in FIG. 10A, first, the FETs Q1, Q5-Q8 are turned off, while the FETs Q2-Q3, Q9-Q10 are turned on, so that the voltage V2 is applied to the signal line via the FETs Q3, Q4, Q2. When applied to the SNS and the
以上説明したように、本実施形態によれば、ベリファイ時はプログラムしない(プログラム対象でない、もしくはベリファイが既にパスしたメモリセル)のラッチ14cのラッチ電圧VL1はハイレベルとなっているので、ベリファイ開始時に、ラッチ電圧VL1を反転し、プログラムされたメモリセルをハイレベルとし、プログラムされないメモリセルをローレベルとして、選択的な充電を行うことにより、ベリファイ対象のメモリセルのみをBLEにチャージすることができる。データの読み出し時には、再度、ラッチ電圧VL1の反転を行ってラッチ情報を元に戻してから読み出しすることで、プログラム禁止のメモリセルに対してマスクデータ処理を行うことができる。これにより、所定の小数の非プログラムセル以外のメモリセルを確実にプログラム状態とすることができ、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the latch voltage VL1 of the
変形例.
以上の実施形態においては、NAND型フラッシュEEPROMについて説明しているが、本発明はこれに限らず、NOR型フラッシュEEPROMなどのフローティングゲートにデータを書き込むことが可能な不揮発性半導体記憶装置に広く適用できる。
Modified example.
Although the NAND flash EEPROM has been described in the above embodiments, the present invention is not limited to this, and is widely applied to nonvolatile semiconductor memory devices capable of writing data to a floating gate such as a NOR flash EEPROM. it can.
第2の実施形態においては、制御回路11は、ベリファイの読み出し前において、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、プログラムしないメモリセルを順次選択して当該メモリセルの電荷を放電することを特徴としている。また、第3の実施形態においては、制御回路11は、ラッチを介して上記メモリセルアレイへの書き込み及び読み出しを制御し、制御回路11は、ベリファイの読み出し前において、ラッチにラッチされたプログラムすべきデータを反転し、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択して当該メモリセルの電荷を放電し、ベリファイすべきメモリセルを順次選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、データの読み出し時に、上記ラッチにラッチされたデータを反転してデータの読み出しを行うことを特徴としている。従って、上記第2又は第3の実施形態において、少なくとも、制御回路11は、ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電してもよい。
In the second embodiment, the
以上詳述したように、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置とその制御方法によれば、第1の読出電圧R1を用いた読み出し時に、消去状態のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わない一方、消去状態のデータ以外のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行う。これにより、上記プリチャージを行わないことにより、従来技術の項で述べた「ソースラインへの大電流の流れ込み」を防止でき、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 As described above in detail, according to the nonvolatile semiconductor memory device and the control method thereof according to the present invention, for the memory cell determined to be in the erased state at the time of reading using the first read voltage R1, The bit line for reading is not precharged at the time of reading using the third read voltage R3, while the third read voltage R3 is applied to the memory cell determined to be data other than the erased data. The bit line for reading is precharged at the time of reading using. Thus, by not performing the precharge, it is possible to prevent “a large current from flowing into the source line” described in the section of the prior art and to prevent “incorrect reading due to source line noise”.
また、ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電する。具体的には、ベリファイの読み出し前において、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択してチャージを行った後、プログラムしないメモリセルを順次選択して当該メモリセルの電荷を放電する。これにより、所定のプログラムベリファイ対象メモリセルのみのベリファイをすることができ、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 At the time of verification, the bit line of the memory cell to be programmed is charged, and the bit line of the memory cell that is not programmed is discharged. Specifically, before the verify reading, all memory cells of each bit line are selected and charged, and then unprogrammed memory cells are sequentially selected to discharge the memory cells. As a result, only a predetermined program verify target memory cell can be verified, and “incorrect reading due to source line noise” can be prevented.
さらに、ベリファイの読み出し前において、ラッチにラッチされたプログラムすべきデータを反転し、各ビットラインのすべてのメモリセルを選択して当該メモリセルの電荷を放電し、ベリファイすべきメモリセルを順次選択してチャージすることにより、ベリファイを行った後、データの読み出し時に、上記ラッチにラッチされたデータを反転してデータの読み出しを行う。これにより、所定の小数の非プログラムセル以外のメモリセルのみをベリファイ対象とすることができ、「ソースラインノイズによる誤った読み出し」を防止することができる。 Further, before the verify read, the data to be programmed latched in the latch is inverted, all the memory cells of each bit line are selected, the charge of the memory cell is discharged, and the memory cells to be verified are sequentially selected. Then, after verifying by charging, when data is read, the data latched in the latch is inverted and data is read. As a result, only memory cells other than a predetermined number of non-programmed cells can be subjected to verification, and “incorrect reading due to source line noise” can be prevented.
10…メモリセルアレイ、
11…制御回路、
12…ロウデコーダ、
13…高電圧発生回路、
14,14A…データ書き換え及び読み出し回路(ページバッファ)、
14a,14b…ラッチ回路、
14c…ラッチ、
15…カラムデコーダ、
17…コマンドレジスタ、
18…アドレスレジスタ、
19…動作ロジックコントローラ、
50…データ入出力バッファ、
51…データ入出力端子、
52…データ線、
Q1〜Q10:電界効果トランジスタ(FET)、
Cf:浮遊容量。
10: Memory cell array,
11 ... control circuit,
12 ... row decoder,
13. High voltage generation circuit,
14, 14A ... Data rewriting and reading circuit (page buffer),
14a, 14b ... latch circuit,
14c ... Latch,
15 ... column decoder,
17 ... Command register,
18 ... Address register,
19 ... Operation logic controller,
50: Data input / output buffer,
51: Data input / output terminal,
52 ... Data line,
Q1-Q10: Field effect transistor (FET),
Cf: stray capacitance.
Claims (8)
上記制御回路は、第1の読出電圧R1を用いた読み出し時に、消去状態のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わない一方、消去状態のデータ以外のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A non-volatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell, and writing to the memory cell array are controlled, and at least a first read voltage R1 and a second read voltage R1 In a non-volatile semiconductor memory device including a control circuit that controls to read data from each memory cell using a read voltage R2 and a third read voltage R3 (R1 <R2 <R3),
For the memory cell determined to be erased data at the time of reading using the first read voltage R1, the control circuit sets the bit line for reading at the time of reading using the third read voltage R3. While precharging is not performed, for memory cells determined to be data other than erased data, bit line precharging for reading is performed at the time of reading using the third reading voltage R3. A nonvolatile semiconductor memory device.
上記制御回路は、ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 In a nonvolatile semiconductor memory device comprising: a nonvolatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell; and a control circuit that controls writing to the memory cell array.
A nonvolatile semiconductor memory device, wherein the control circuit charges a bit line of a memory cell to be programmed and discharges a bit line of an unprogrammed memory cell at the time of verification.
第1の読出電圧R1を用いた読み出し時に、消去状態のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行わない一方、消去状態のデータ以外のデータと判断されたメモリセルに対しては、第3の読出電圧R3を用いた読み出し時に読み出しのためのビットラインのプリチャージを行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の制御方法。 A non-volatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell, and writing to the memory cell array are controlled, and at least a first read voltage R1 and a second read voltage R1 In a control method of a nonvolatile semiconductor memory device that controls to read data from each memory cell using a read voltage R2 and a third read voltage R3 (R1 <R2 <R3),
When reading using the first read voltage R1, a bit line for reading is not precharged when reading using the third read voltage R3 for a memory cell determined to be erased data. On the other hand, for a memory cell determined to be data other than data in an erased state, a bit line for reading is precharged at the time of reading using the third reading voltage R3. Storage device control method.
ベリファイ時において、プログラムすべきメモリセルのビットラインをチャージし、プログラムしないメモリセルのビットラインを放電することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の制御方法。 In a control method of a nonvolatile semiconductor memory device that controls writing to a nonvolatile memory cell array that records multiple values by setting a plurality of different threshold values for each memory cell,
A control method for a nonvolatile semiconductor memory device, wherein a bit line of a memory cell to be programmed is charged and a bit line of a memory cell not to be programmed is discharged during verification.
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