JP2009301691A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Seiji Sawada
誠二 澤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variation of threshold voltage of a memory cell after write-in/erasure by suppressing influence due to variation of initial threshold voltage of an insulation film electric charges accumulating type memory cell, and to reduce variation of an electric property of a memory cell. <P>SOLUTION: In a write-in operation mode or an easing operation mode, in accordance with an address of a memory cell, a level of voltage required for erasing operation, voltage required for write-in operation, or voltage required for verify is adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、メモリセルがメモリトランジスタと選択トランジスタの直列体で構成されるスプリットゲート型またはデュアルゲート型セル構造を有する不揮発性半導体記憶装置の書込/読出マージンを改善するための構成に関する。より特定的には、この発明は、絶縁膜に電荷を蓄積する絶縁膜電荷蓄積型メモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの電気的特性のバラツキを低減するための構成に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and in particular, a write / read margin of a nonvolatile semiconductor memory device having a split gate type or dual gate type cell structure in which a memory cell is composed of a serial body of a memory transistor and a select transistor. It is related with the structure for improving. More specifically, the present invention relates to a configuration for reducing variation in electrical characteristics of memory cells of a nonvolatile semiconductor memory device having an insulating film charge storage type memory cell that stores charges in an insulating film.

電気的に書込/消去が可能な不揮発性半導体記憶装置としては、たとえばフローティングゲート型メモリセルを用いたフラッシュメモリが広く知られている。このフラッシュメモリの場合、メモリセルは1つのトランジスタで構成され、このメモリセルトランジスタは、フローティングゲートとコントロールゲートの積層ゲート構造を有する。この積層ゲート型メモリセルの場合、プロセッサなどの他の回路と同一半導体チップ上に形成する場合に、プロセッサなどのロジックのトランジスタを形成するCMOSプロセスに加えて、フローティングゲートを形成する工程が必要となり、またメモリセルの高さも、他のプロセッサなどの構成要素のトランジスタと異なる。   As a nonvolatile semiconductor memory device that can be electrically written / erased, for example, a flash memory using a floating gate type memory cell is widely known. In the case of this flash memory, the memory cell is composed of one transistor, and this memory cell transistor has a stacked gate structure of a floating gate and a control gate. In the case of this stacked gate type memory cell, when it is formed on the same semiconductor chip as other circuits such as a processor, a step of forming a floating gate is required in addition to a CMOS process for forming a logic transistor such as a processor. In addition, the height of the memory cell is different from that of a component transistor such as another processor.

このため、プロセッサなどのロジックの製造工程と適合性の良いメモリセルとして、絶縁膜を積層し、その界面または絶縁膜中のトラップ等に電荷を蓄積する絶縁膜電荷蓄積型メモリセルが知られている。このような絶縁膜電荷蓄積型メモリセルの構成は、例えば、特許文献1(特開2004−319065号公報)および特許文献2(特開2006−135341号公報)に示されている。   For this reason, an insulating film charge storage type memory cell in which an insulating film is stacked and charges are accumulated at the interface or a trap in the insulating film is known as a memory cell having good compatibility with a logic manufacturing process such as a processor. Yes. The configuration of such an insulating film charge storage type memory cell is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-319065 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-135341.

この絶縁膜電荷蓄積型メモリセル構造を利用する場合、フローティングゲートなどのCMOSトランジスタ(相補絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)の製造プロセスと整合性よくメモリを形成することができることが、上述の特許文献2に記載されている。   When this insulating film charge storage type memory cell structure is used, it is possible to form a memory with good consistency with a manufacturing process of a CMOS transistor (complementary insulated gate field effect transistor) such as a floating gate. It is described in.

この絶縁膜電荷蓄積型メモリセルにおいては、情報を記憶するためのメモリトランジスタと、メモリセルを選択するための選択トランジスタとが直列に配置される。メモリトランジスタのゲート絶縁膜は、ボトム酸化膜、窒化膜およびトップ酸化膜のONO膜で形成され、メモリトランジスタは、いわゆるMONOS(メタル−オキサイド−ナイトライド−オキサイド−シリコン)構造を有している。選択トランジスタのゲート絶縁膜は、通常、酸化膜で形成される。このメモリトランジスタのゲート(メモリゲート)は、選択トランジスタのゲート(選択ゲート)の側壁絶縁膜形成と同様の工程により形成される。このメモリセルは、選択ゲートおよびメモリゲートと2つのゲートを有するデュアルゲート型メモリセル(絶縁膜電荷蓄積型メモリセル)であり、書込、消去、保持および読出が、以下のようにして行なわれる。   In this insulating film charge storage type memory cell, a memory transistor for storing information and a selection transistor for selecting a memory cell are arranged in series. The gate insulating film of the memory transistor is formed of a bottom oxide film, a nitride film, and an ONO film of a top oxide film, and the memory transistor has a so-called MONOS (metal-oxide-nitride-oxide-silicon) structure. The gate insulating film of the selection transistor is usually formed of an oxide film. The gate (memory gate) of this memory transistor is formed by the same process as the side wall insulating film formation of the gate (selection gate) of the selection transistor. This memory cell is a dual gate type memory cell (insulating film charge storage type memory cell) having a selection gate, a memory gate and two gates, and writing, erasing, holding and reading are performed as follows. .

書込時には、メモリトランジスタ側不純物層(ソース線)に正電位を与え、メモリトランジスタのゲート(メモリゲート)には、このソース線よりも高いメモリゲート書込電圧を印加する。選択トランジスタのゲート(選択ゲート)の不純物層(ビット線)には、たとえば半導体基板領域と同じ接地電位レベルのビット線書込電圧を与える。選択トランジスタのゲート(選択ゲート)には、この選択トランジスタのしきい値電圧よりも少し高い電圧を印加する。   At the time of writing, a positive potential is applied to the memory transistor side impurity layer (source line), and a memory gate write voltage higher than that of the source line is applied to the gate (memory gate) of the memory transistor. For example, a bit line write voltage at the same ground potential level as that of the semiconductor substrate region is applied to the impurity layer (bit line) of the gate (select gate) of the select transistor. A voltage slightly higher than the threshold voltage of the selection transistor is applied to the gate (selection gate) of the selection transistor.

この状態においては、メモリトランジスタにおいてチャネルが形成され、ソース線からビット線に向かって電流が流れる。選択トランジスタは、その選択ゲートの電圧がしきい値電圧よりも少し高い電圧レベルに設定され、弱いオン状態であり、チャネルが形成されても、そのチャネル抵抗は比較的高い。このため、メモリトランジスタおよび選択トランジスタの境界付近に強い電界が生じ、メモリトランジスタのチャネル電流において多くのホットエレクトロンが発生し、メモリゲート下部の絶縁膜(窒化膜)にホットエレクトロンが注入されてトラップされる。この書込状態は、メモリトランジスタのしきい値電圧が高い状態であり、データ“0”を記憶する状態に対応付けられる。   In this state, a channel is formed in the memory transistor, and a current flows from the source line toward the bit line. The selection transistor is set to a voltage level whose selection gate voltage is slightly higher than the threshold voltage, is in a weak ON state, and even when a channel is formed, its channel resistance is relatively high. For this reason, a strong electric field is generated near the boundary between the memory transistor and the selection transistor, a lot of hot electrons are generated in the channel current of the memory transistor, and hot electrons are injected and trapped in the insulating film (nitride film) below the memory gate. The This write state is a state in which the threshold voltage of the memory transistor is high, and is associated with a state in which data “0” is stored.

消去時においては、メモリゲートに負電位を与え、メモリゲート側不純物層(ソース線)に正電位を与える。選択トランジスタはオフ状態である。この状態においては、メモリゲートのソース線に接続される不純物層端部とメモリゲートとの重なり合う領域で、強い反転が生じ、バンド間トンネル現象を生じさせて、ホールを生成する。この発生したホールが、メモリゲートの負バイアスにより引かれ、メモリゲート下部の絶縁膜(窒化膜)中に注入される。先に、書込時に注入されたエレクトロンとホールとが中和して、メモリゲートのしきい値電圧を低下させる。この消去状態は、メモリトランジスタのしきい値電圧が低い状態であり、データ“1”を記憶する状態に対応付けられる。   At the time of erasing, a negative potential is applied to the memory gate and a positive potential is applied to the memory gate side impurity layer (source line). The selection transistor is in an off state. In this state, strong inversion occurs in a region where the end portion of the impurity layer connected to the source line of the memory gate overlaps with the memory gate, causing a band-to-band tunneling phenomenon to generate a hole. The generated holes are drawn by the negative bias of the memory gate and injected into the insulating film (nitride film) below the memory gate. First, electrons and holes injected at the time of writing are neutralized to lower the threshold voltage of the memory gate. This erase state is a state in which the threshold voltage of the memory transistor is low, and is associated with a state in which data “1” is stored.

保持状態(スタンバイ状態)においては、電荷は、メモリゲート下部の絶縁膜中に注入された電荷(エレクトロンまたはホール)として保持される。絶縁膜中でのこの電荷の移動は小さくまた遅い。これにより、メモリゲートに電圧が印加されていない状態では、絶縁膜中に電荷が保持される。   In the holding state (standby state), charges are held as charges (electrons or holes) injected into the insulating film below the memory gate. This charge transfer in the insulating film is small and slow. As a result, charges are held in the insulating film in a state where no voltage is applied to the memory gate.

読出時には、選択トランジスタの不純物層(ビット線)に正の読出電位を与え、選択ゲートに正の電位を与え、選択トランジスタを導通状態に設定する。メモリゲートへは、書込および消去状態のしきい値電圧の中間値の電位を与える。この状態においては、メモリトランジスタは、その記憶情報に応じて導通または非導通状態となる。このビット線を流れる電流を検出することにより、メモリセルに保持されている情報を読出す。
特開2004−319065号公報 特開2006−135341号公報
At the time of reading, a positive read potential is applied to the impurity layer (bit line) of the selection transistor, a positive potential is applied to the selection gate, and the selection transistor is set in a conductive state. A potential intermediate between the threshold voltages in the write and erase states is applied to the memory gate. In this state, the memory transistor is turned on or off according to the stored information. Information stored in the memory cell is read by detecting the current flowing through the bit line.
JP 2004-319065 A JP 2006-135341 A

トランジスタの製造時において、不純物濃度または形状などが異なると、トランジスタの特性がばらつく。特にトランジスタの微細化が進むと、この製造パラメータおよびマスク位置合わせずれの影響が大きくなる。不揮発性半導体記憶装置においては、メモリトランジスタのしきい値電圧により、情報を記憶している。したがって、メモリトランジスタのしきい値電圧がばらついた場合、正確な情報の記憶、読出および書込を行なうことができなくなる。   When the transistor is manufactured, if the impurity concentration or shape is different, the characteristics of the transistor vary. In particular, as the transistor becomes finer, the influence of the manufacturing parameters and the mask misalignment increases. In the nonvolatile semiconductor memory device, information is stored by the threshold voltage of the memory transistor. Therefore, when the threshold voltage of the memory transistor varies, accurate information cannot be stored, read and written.

電荷を絶縁膜に蓄積する場合、電荷の移動速度は小さく電荷は局所領域に保持される。しかしながら、絶縁膜中の電荷は、完全にトラップ中に捕獲されているのではなく、熱揺ぎなどにより確率的にこのトラップから離れて移動する電荷が存在し、絶縁膜中のトラップ電荷量には、ある時間依存性が存在する。   In the case where charges are accumulated in the insulating film, the movement speed of the charges is small and the charges are held in the local region. However, the charge in the insulating film is not completely trapped in the trap, but there is a charge that moves probabilistically away from this trap due to thermal fluctuations, etc., and the amount of trap charge in the insulating film There is a certain time dependency.

特に、保持状態にメモリセルが維持されている場合、書込状態のメモリトランジスタにおいては、蓄積電子が漸次抜けていき、高いしきい値電圧(書込しきい値電圧)から初期のしきい値電圧方向へとそのしきい値電圧が変化する。逆に、消去状態のメモリセルも同様、そのしきい値電圧が低い状態から初期しきい値電圧に向かって変化する。書込/消去動作は、メモリトランジスタの初期しきい値電圧からしきい値電圧を変化させる。したがって、初期しきい値電圧が高いメモリセルは、書込により、そのしきい値電圧がより高くされるため、書込マージンが大きい。逆に、初期しきい値電圧が低いメモリセルは、そのしきい値電圧を、より低い電圧レベルに設定することができ、消去に対するマージンが大きい。   In particular, when the memory cell is maintained in the holding state, in the memory transistor in the writing state, accumulated electrons gradually escape, and the initial threshold value is increased from a high threshold voltage (writing threshold voltage). The threshold voltage changes in the voltage direction. On the contrary, the memory cell in the erased state similarly changes from the low threshold voltage toward the initial threshold voltage. The write / erase operation changes the threshold voltage from the initial threshold voltage of the memory transistor. Therefore, a memory cell having a high initial threshold voltage has a higher write margin because its threshold voltage is increased by writing. Conversely, a memory cell having a low initial threshold voltage can set its threshold voltage to a lower voltage level and has a large margin for erasure.

すなわち、初期しきい値電圧が高いメモリセルは、書込速度が速く、また初期しきい値電圧が低いメモリセルは、消去速度が速い特性を示す。   That is, a memory cell having a high initial threshold voltage has a high writing speed, and a memory cell having a low initial threshold voltage has a high erasing speed.

特許文献1および2に示されるように、絶縁膜電荷蓄積型メモリセル構造においては、選択ゲートの側壁にメモリゲートが形成され、メモリセルは非対称な形状を有している。このメモリセルは、ビット線コンタクトを2つのメモリセルで共有するように鏡映対称に配置される。このため、コントロールゲート/メモリゲートの偶数および奇数アドレス位置で、メモリセルのレイアウトが鏡映対称の形状を有している。このため、製造プロセスにおいてイオン注入(不純物濃度)および実効ゲート寸法などに差が生じ、初期しきい値電圧が変動するという問題が生じる。   As shown in Patent Documents 1 and 2, in the insulating film charge storage type memory cell structure, a memory gate is formed on the side wall of the selection gate, and the memory cell has an asymmetric shape. The memory cells are arranged in mirror symmetry so that the bit line contact is shared by the two memory cells. Therefore, the layout of the memory cells has a mirror symmetrical shape at the even and odd address positions of the control gate / memory gate. For this reason, there arises a problem that a difference occurs in ion implantation (impurity concentration) and effective gate size in the manufacturing process, and the initial threshold voltage fluctuates.

前述の特許文献1においては、このメモリセルの書込時のメモリトランジスタのしきい値電圧変動量のバラツキを低減するために、定電流回路により書込電流として、一定の電流を生成する構成を示す。この定電流書込電流を生成することにより、選択トランジスタのしきい値電圧に対する書込電流の依存性を低減し、応じて、書込時のメモリトランジスタのしきい値電圧の変化量を一定とすることを図る。   In the above-mentioned Patent Document 1, in order to reduce the variation in the threshold voltage fluctuation amount of the memory transistor at the time of writing to the memory cell, a constant current circuit generates a constant current as a write current. Show. By generating this constant current write current, the dependency of the write current on the threshold voltage of the selection transistor is reduced, and accordingly, the amount of change in the threshold voltage of the memory transistor during writing is kept constant. To do.

また、特許文献2においては、絶縁膜電荷蓄積型メモリセル構造において、電子がソースサイドインジェクション(SSI)により絶縁膜に注入され、また、消去時には、バンド間トンネリング現象によりホールを注入している。この場合、エレクトロンおよびホールの注入領域が異なり、メモリトランジスタのしきい値電圧の変化量が小さく、書込/消去効率が低下する問題を解決することを図る。このため、特許文献2においては、メモリトランジスタに対し、消去時、複数回消去パルスを印加するとともに、印加電圧レベルを高くする。また、メモリゲートに高い電圧を印加することにより、水平方向電界を高くし、また不純物段(ソース線)接続部における水平方向電界を高くすることにより、発生したホールをチャネル方向に加速し、絶縁膜中のホール密度の位置依存性を低減し、消去効率を改善することを図る。   In Patent Document 2, in the insulating film charge storage type memory cell structure, electrons are injected into the insulating film by source side injection (SSI), and holes are injected by the band-to-band tunneling phenomenon at the time of erasing. In this case, the electron and hole injection regions are different, the amount of change in the threshold voltage of the memory transistor is small, and the problem that the write / erase efficiency is lowered is solved. For this reason, in Patent Document 2, an erase pulse is applied to the memory transistor a plurality of times during erasure, and the applied voltage level is increased. In addition, by applying a high voltage to the memory gate, the horizontal electric field is increased, and by increasing the horizontal electric field at the impurity stage (source line) connection portion, the generated holes are accelerated in the channel direction and insulated. It is intended to reduce the position dependency of the hole density in the film and improve the erase efficiency.

しかしながら、特許文献1および2においては、すべてのメモリセルに対して同じ修正(補正)を行なって、しきい値電圧の書込時または消去時のバラツキを低減している。   However, in Patent Documents 1 and 2, the same correction (correction) is performed on all the memory cells to reduce variations in writing or erasing the threshold voltage.

上述のように、絶縁膜電荷蓄積型メモリセルにおいては、ビット線コンタクトを共有するように、鏡映対称のレイアウトがメモリセルのレイアウトとして用いられている。この場合、ビット線と直交する方向にマスク位置合わせずれが生じた場合、ビット線コンタクトを共有する2つのメモリセルでは、選択トランジスタおよびメモリトランジスタのチャネル長の変化方向が逆となり(選択トランジスタがビット線コンタクトに関して近接して配置されるため)、トランジスタ特性の変化方向が逆となる。従って、メモリセルのあれいない位置に応じて、初期しきい値電圧などのトランジスタ特性が変化するという問題が生じる。   As described above, in the insulating film charge storage type memory cell, a mirror-symmetric layout is used as the memory cell layout so as to share the bit line contact. In this case, when a mask misalignment occurs in a direction orthogonal to the bit line, the change direction of the channel length of the selection transistor and the memory transistor is reversed in the two memory cells sharing the bit line contact (the selection transistor is in the bit direction). The transistor characteristics change in the opposite direction because they are arranged close to each other with respect to the line contact. Therefore, there arises a problem that transistor characteristics such as the initial threshold voltage change depending on the position where the memory cell does not exist.

特許文献1に示される構成においては、書込時一定の大きさの書込電流を流して、書込後のしきい値電圧分布幅を狭くすることを図っている。しかしながら、この特許文献1は、メモリトランジスタの初期しきい値電圧などのアレイ内位置に依存する特性のバラツキを考慮した書込は何ら行なっていない。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, a write current having a constant magnitude is supplied during writing to narrow the threshold voltage distribution width after writing. However, this Patent Document 1 does not perform any writing in consideration of variations in characteristics depending on the position in the array such as the initial threshold voltage of the memory transistor.

また特許文献2においては、消去時に、ホールを効率的に絶縁膜に注入することを行なっているものの、メモリトランジスタの特性変化による注入効率のバラツキは考慮していない。また、特許文献2は、メモリセルのアレイ内の位置に応じて、その書込/消去特性を補償する構成については何ら考察していない。   In Patent Document 2, holes are efficiently injected into the insulating film at the time of erasing, but variations in injection efficiency due to changes in memory transistor characteristics are not taken into consideration. Further, Patent Document 2 does not consider any configuration for compensating the write / erase characteristics depending on the position in the array of memory cells.

それゆえ、この発明の目的は、初期しきい値電圧の値に関わらず、書込/消去後のメモリセルの電気的特性のバラツキを低減することのできる不揮発性半導体記憶装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device capable of reducing variations in electrical characteristics of memory cells after writing / erasing regardless of the value of the initial threshold voltage. is there.

この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、要約すれば、選択メモリセルのアドレス信号に従って、選択メモリセルへ印加される内部電圧の電圧レベルを調整するものである。   In summary, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention adjusts the voltage level of the internal voltage applied to the selected memory cell in accordance with the address signal of the selected memory cell.

一実施の形態において、この発明に従う不揮発性半導体記憶装置は、複数の各々が情報を不揮発的に記憶するメモリセルと、動作モードに応じて内部電圧を生成する内部電圧生成回路と、アドレス信号に従って内部電圧の電圧レベルを調整して選択メモリセルに印加する内部電圧調整回路を備える。各メモリセルは、絶縁膜に蓄積される電荷量に応じて情報を記憶するメモリトランジスタと、このメモリトランジスタと直列に接続されるメモリセル選択用の選択トランジスタとを有する。   In one embodiment, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells each storing information in a nonvolatile manner, an internal voltage generating circuit that generates an internal voltage according to an operation mode, and an address signal. An internal voltage adjustment circuit that adjusts the voltage level of the internal voltage and applies it to the selected memory cell is provided. Each memory cell includes a memory transistor that stores information according to the amount of charge accumulated in the insulating film, and a selection transistor for selecting a memory cell connected in series with the memory transistor.

選択メモリセルのアドレス情報に従って、選択メモリセルへ印加される内部電圧レベルを調整している。したがって、メモリセルのレイアウトがこのメモリセルアレイ内位置に応じて異なる場合においても、アレイ内位置に応じたメモリセルの電気的特性の差を低減することができ、初期しきい値電圧のバラツキを抑制して安定に動作する不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。   The internal voltage level applied to the selected memory cell is adjusted according to the address information of the selected memory cell. Therefore, even when the layout of the memory cell differs according to the position in the memory cell array, the difference in the electrical characteristics of the memory cell according to the position in the array can be reduced, and the variation in the initial threshold voltage is suppressed. Thus, a nonvolatile semiconductor memory device that operates stably can be realized.

[実施の形態1]
図1は、この発明に従う不揮発性半導体記憶装置において用いられるメモリセルの断面構造を概略的に示す図である。図1において、メモリセルは、半導体基板領域1上に間をおいて形成される不純物領域2および3と、不純物領域2の一部と重なり合うように、半導体基板領域1表面にゲート絶縁膜4を介して形成される選択ゲート5と、選択ゲート5側壁および半導体基板領域1表面上に形成される絶縁膜7と、絶縁膜7上に形成されるメモリゲート6とを含む。
[Embodiment 1]
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of a memory cell used in a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. In FIG. 1, the memory cell includes a gate insulating film 4 on the surface of the semiconductor substrate region 1 so as to overlap with impurity regions 2 and 3 formed on the semiconductor substrate region 1 and a part of the impurity region 2. A select gate 5 formed therebetween, an insulating film 7 formed on the side wall of the select gate 5 and the surface of the semiconductor substrate region 1, and a memory gate 6 formed on the insulating film 7.

不純物領域2および3は、それぞれ、ビット線BLおよびソース線SLに結合され、選択ゲート5およびメモリゲート6は、それぞれ、選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGに結合される。メモリゲート6を、選択ゲート5のサイドウォールスペーサと同様の手法を用いて形成する。この場合、選択ゲート5上にたとえばポリシリコン膜を堆積し、このポリシリコン膜をエッチングによりパターニングする。従って、メモリゲート長をこのポリシリコン膜の膜厚で調整することができ、また、選択ゲート5およびメモリゲート6の2つのゲートが設けられる構成においても、メモリゲート6を選択ゲート5に比べて十分に短くすることができ、メモリセルサイズを低減することができる。   Impurity regions 2 and 3 are coupled to bit line BL and source line SL, respectively, and select gate 5 and memory gate 6 are coupled to select gate line CG and memory gate line MG, respectively. The memory gate 6 is formed using the same method as the sidewall spacer of the selection gate 5. In this case, for example, a polysilicon film is deposited on the selection gate 5, and this polysilicon film is patterned by etching. Therefore, the length of the memory gate can be adjusted by the thickness of the polysilicon film, and the memory gate 6 is compared with the selection gate 5 even in the configuration in which two gates of the selection gate 5 and the memory gate 6 are provided. It can be made sufficiently short and the memory cell size can be reduced.

絶縁膜7は、ボトム酸化膜7aと窒化膜7bとトップ酸化膜7cの積層構造を有する。この窒化膜7bに電荷を蓄積し、その蓄積電荷量に応じてデータ(情報)を記憶する。   The insulating film 7 has a laminated structure of a bottom oxide film 7a, a nitride film 7b, and a top oxide film 7c. Electric charges are accumulated in the nitride film 7b, and data (information) is stored according to the accumulated electric charge amount.

図1に示すメモリセルにおいては、選択ゲート5、不純物領域2および半導体基板領域1により、選択トランジスタが形成され、メモリゲート6、不純物領域3および半導体基板領域1により、メモリトランジスタが形成される。図1に示すように、選択ゲート5の一方側にのみメモリゲート6が配置される。したがって、図1に示す断面構造において、メモリセルの構造は、左右非対称な構造となる。   In the memory cell shown in FIG. 1, a selection transistor is formed by selection gate 5, impurity region 2 and semiconductor substrate region 1, and a memory transistor is formed by memory gate 6, impurity region 3 and semiconductor substrate region 1. As shown in FIG. 1, the memory gate 6 is disposed only on one side of the selection gate 5. Therefore, in the cross-sectional structure shown in FIG. 1, the structure of the memory cell is an asymmetric structure.

図1に示すメモリセルの構成においては、図2に示すように、ビット線BLとソース線SLとの間に、選択トランジスタSTとメモリトランジスタMTとが直列に接続される。データ読出時においては、選択ゲート5に正の電圧を印加し、その選択ゲート5直下の半導体基板領域表面1にチャネルを形成する。一方、メモリゲート6に消去状態と書込状態のしきい値電圧の間の正の電圧を印加した場合、この絶縁膜7に蓄積される電荷量に応じてメモリゲート6下部の半導体基板表面に選択的にチャネルが形成される。   In the configuration of the memory cell shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, a select transistor ST and a memory transistor MT are connected in series between a bit line BL and a source line SL. At the time of data reading, a positive voltage is applied to selection gate 5 to form a channel on semiconductor substrate region surface 1 immediately below selection gate 5. On the other hand, when a positive voltage between the threshold voltages of the erased state and the written state is applied to the memory gate 6, the surface of the semiconductor substrate below the memory gate 6 depends on the amount of charge accumulated in the insulating film 7. A channel is selectively formed.

図3は、図1に示すメモリセルの平面レイアウトを概略的に示す図である。図3において、選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGの組が、間をおいて配置される。図3において、選択ゲート線CG0−CG4とメモリゲート線MG0−MG4とを代表的に示す。これらの選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGは、X方向に連続的に延在し、それぞれ選択ゲート5およびメモリゲート6(図1参照)を構成する。   FIG. 3 schematically shows a planar layout of the memory cell shown in FIG. In FIG. 3, a set of a select gate line CG and a memory gate line MG is arranged with a gap therebetween. In FIG. 3, select gate lines CG0-CG4 and memory gate lines MG0-MG4 are representatively shown. These selection gate line CG and memory gate line MG continuously extend in the X direction, and constitute selection gate 5 and memory gate 6 (see FIG. 1), respectively.

隣接するメモリゲート線MG0およびMG1の間、およびメモリゲート線MG2およびMG3の間に、不純物領域で構成されるソース線SL1およびSL2が配置される。図3においては、さらに、ソース線SL0およびSL3を、レイアウトの規則性を示すために示す。   Source lines SL1 and SL2 formed of impurity regions are arranged between adjacent memory gate lines MG0 and MG1 and between memory gate lines MG2 and MG3. In FIG. 3, source lines SL0 and SL3 are further shown to show the regularity of the layout.

図1に示す不純物領域4に対しビット線コンタクトBCTが配置される。このビット線コンタクトBCTは、Y方向において隣接するメモリセルにより共有される。   Bit line contact BCT is arranged for impurity region 4 shown in FIG. This bit line contact BCT is shared by memory cells adjacent in the Y direction.

X方向において隣接するメモリセルの間には、素子分離用の絶縁膜10が設けられる。これにより、X方向に隣接するメモリセルの選択トランジスタおよびメモリトランジスタは互いに分離される。   An insulating film 10 for element isolation is provided between memory cells adjacent in the X direction. Thereby, the selection transistor and the memory transistor of the memory cell adjacent in the X direction are separated from each other.

図3に示すように、平面レイアウトにおいて、ビット線コンタクトBCTを間に挟むように隣接する選択ゲート線CG(CG1,CG2)が配置され、また、ソース線SL(SL1またはSL2)を間に挟むようにメモリゲート線MG(MG0,MG1またはMG2,MG3)が配置される。したがって、メモリセルMCの平面レイアウトにおいては、ビット線コンタクトに関してメモリセルが鏡映対称に配置され、また、ソース線に関しても鏡映対称なレイアウトでメモリセルが、Y方向に繰返し配置される。   As shown in FIG. 3, in the planar layout, adjacent select gate lines CG (CG1, CG2) are arranged so as to sandwich the bit line contact BCT, and the source line SL (SL1 or SL2) is sandwiched therebetween. Thus, memory gate lines MG (MG0, MG1 or MG2, MG3) are arranged. Therefore, in the planar layout of the memory cell MC, the memory cells are arranged in mirror symmetry with respect to the bit line contacts, and the memory cells are repeatedly arranged in the Y direction in a mirror symmetrical layout with respect to the source lines.

たとえば、選択ゲート線CG0の幅が広くなる方向にマスク位置合わせずれが生じた場合(−Y方向にマスクずれが生じた場合)、選択ゲート線CG0、CG2、およびCG4の幅が広くなり、一方、選択ゲート線CG1、CG3の幅は逆に狭くなる。この場合、図1に示す不純物領域2および3は、選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGに関し、自己整合的に形成され、また、半導体基板領域1表面のチャネル形成領域に対する不純物注入も、これらの選択ゲート5およびメモリゲート6に対し自己整合的に実行される。したがって、選択ゲート線CG0およびCG1の幅が異なった場合、不純物領域2および3の幅が異なり、応じて、メモリトランジスタおよび選択トランジスタのチャネル長が異なり、また不純物濃度も異なり、電気的特性が異なる状態が生じる。   For example, when a mask misalignment occurs in the direction in which the width of the selection gate line CG0 becomes wider (when a mask displacement occurs in the −Y direction), the widths of the selection gate lines CG0, CG2, and CG4 become wider. The select gate lines CG1 and CG3 are conversely narrowed. In this case, the impurity regions 2 and 3 shown in FIG. 1 are formed in a self-aligned manner with respect to the selection gate line CG and the memory gate line MG, and impurity implantation into the channel formation region on the surface of the semiconductor substrate region 1 is also performed in these regions. The selection gate 5 and the memory gate 6 are executed in a self-aligned manner. Therefore, when the widths of the select gate lines CG0 and CG1 are different, the widths of the impurity regions 2 and 3 are different, and accordingly, the channel lengths of the memory transistor and the select transistor are different, the impurity concentrations are also different, and the electrical characteristics are different. A state arises.

この場合、偶数選択ゲート線CG0、CG2、CG4および偶数メモリゲート線MG0、MG2、およびMG4と奇数選択ゲート線CG1、CG3および奇数メモリゲート線MG1およびMG3は、その電気的特性の変化方向が逆方向となる。したがって、奇数行および偶数行のメモリセルのトランジスタのしきい値電圧が異なり、また、消去/書込特性が異なる状態が生じる。ここで、メモリセル行は、選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGが延在するX方向と規定する。   In this case, even-numbered select gate lines CG0, CG2, CG4, even-numbered memory gate lines MG0, MG2, and MG4, odd-numbered selected gate lines CG1, CG3, and odd-numbered memory gate lines MG1 and MG3 have opposite electrical characteristics. Direction. Therefore, the threshold voltages of the transistors in the odd-numbered and even-numbered memory cells are different, and the erase / write characteristics are different. Here, the memory cell row is defined as the X direction in which the selection gate line CG and the memory gate line MG extend.

図4は、図3に示す線L4−L4に沿った断面構造を概略的に示す図である。図4において、不純物領域4の間に、ソース線SLを構成する不純物領域3が配置される。不純物領域2は、ビット線コンタクトBCTを介してY方向に連続的に延在するビット線BLに電気的に接続される。   4 schematically shows a cross-sectional structure taken along line L4-L4 shown in FIG. In FIG. 4, impurity region 3 constituting source line SL is arranged between impurity regions 4. Impurity region 2 is electrically connected to bit line BL extending continuously in the Y direction via bit line contact BCT.

図4に示すように、ビット線コンタクトBCTを間に挟むように選択ゲート線CGが配置され、ソース線SL(SL1−SL3)を構成する不純物領域3に対して対向してメモリゲート線MG0,MG1およびMG2,MG3が配置される。したがって、上述のように、マスク位置合わせずれが生じた場合、メモリゲート線MG下部の不純物濃度またはこのメモリゲートを有するメモリトランジスタのチャネル長が異なり、電気的特性が異なる。この図4において、Y方向については、メモリセルのレイアウトが、順次鏡映対称に配置されている。したがって、そのレイアウトの差に起因するメモリセルの電気的特性が、Y方向についての位置、すなわちメモリセル行ごとに異なる状態が生じると考えられる。本発明においては、このメモリセルのアレイ内の位置に応じた電気的特性の変化を、書込/消去/ベリファイ時に補償する。   As shown in FIG. 4, the select gate line CG is arranged so as to sandwich the bit line contact BCT, and the memory gate lines MG0, MG0, MG0, MG are opposed to the impurity regions 3 constituting the source lines SL (SL1-SL3). MG1 and MG2 and MG3 are arranged. Therefore, as described above, when mask misalignment occurs, the impurity concentration under the memory gate line MG or the channel length of the memory transistor having this memory gate is different, and the electrical characteristics are different. In FIG. 4, with respect to the Y direction, the layout of the memory cells is sequentially arranged in mirror symmetry. Therefore, it is considered that the electrical characteristics of the memory cell due to the difference in the layout are different from each other in the position in the Y direction, that is, every memory cell row. In the present invention, the change in the electrical characteristics depending on the position in the array of memory cells is compensated at the time of writing / erasing / verifying.

図5は、この発明の実施形態1に従う不揮発性半導体記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。図5において、不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルが行列状に配列されるメモリセルアレイ20と、メモリセルアレイ20の行を選択状態に駆動する行選択駆動回路22と、メモリセルアレイ20の列を選択する列選択駆動回路24とを含む。   FIG. 5 schematically shows an entire configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the invention. 5, the nonvolatile semiconductor memory device selects a memory cell array 20 in which memory cells are arranged in a matrix, a row selection drive circuit 22 that drives a row of the memory cell array 20 to a selected state, and a column of the memory cell array 20. And a column selection drive circuit 24 to be operated.

メモリセルアレイ20においては、先の図1に示すメモリセルが行列状に配列され、各メモリセル行に対応して選択ゲート線(CG)およびメモリゲート線(MG)が配設され、また、ソース線(SL)が配設される。メモリセル列に対応してビット線(BL)が配設される。   In the memory cell array 20, the memory cells shown in FIG. 1 are arranged in a matrix, and a selection gate line (CG) and a memory gate line (MG) are provided corresponding to each memory cell row. A line (SL) is provided. Bit lines (BL) are arranged corresponding to the memory cell columns.

行選択駆動回路22は、アドレス入力回路30から与えられる内部アドレス信号に従って、メモリセルアレイ20の指定された行を選択状態へ駆動する。この行選択駆動回路22は、選択ゲート線CGおよびソース線SLの電位を制御する。列選択駆動回路24も、アドレス入力回路30からの内部列アドレス信号に従ってメモリセルアレイ20のアドレス指定された列を選択するとともに、選択列を所定電圧レベルにプリチャージし、また必要な電圧を選択列に伝達する。   Row selection drive circuit 22 drives a specified row of memory cell array 20 to a selected state in accordance with an internal address signal applied from address input circuit 30. The row selection drive circuit 22 controls the potentials of the selection gate line CG and the source line SL. The column selection drive circuit 24 also selects the addressed column of the memory cell array 20 according to the internal column address signal from the address input circuit 30, precharges the selected column to a predetermined voltage level, and selects the necessary voltage to the selected column. To communicate.

この不揮発性半導体記憶装置においては、さらに、データ読出を行なうためのセンスアンプ回路26と、データ書込を行なうための書込データをラッチするデータラッチ回路28と、外部とのデータの入出力を行なう入出力回路32が設けられる。センスアンプ回路26は、ベリファイ用のセンスアンプ回路と外部へのデータ読出用の読出用センスアンプとが別々に設けられてもよく、また、これらのベリファイ用センスアンプおよび読出用センスアンプは共用されてもよい。データラッチ回路28は、データ書込時、外部から与えられる書込データをラッチし、ラッチした書込データに応じて対応のメモリセルが消去状態または書込状態(プログラム状態)に設定される。   In this nonvolatile semiconductor memory device, sense amplifier circuit 26 for reading data, data latch circuit 28 for latching write data for data writing, and external input / output of data An input / output circuit 32 is provided. In the sense amplifier circuit 26, a verify sense amplifier circuit and a read sense amplifier for reading data to the outside may be provided separately, and these verify sense amplifier and read sense amplifier are shared. May be. Data latch circuit 28 latches externally applied write data at the time of data writing, and the corresponding memory cell is set to an erase state or a write state (program state) in accordance with the latched write data.

この不揮発性半導体記憶装置の内部動作は、外部からのコマンドCMDを受ける制御回路34により制御される。   The internal operation of the nonvolatile semiconductor memory device is controlled by a control circuit 34 that receives an external command CMD.

行選択駆動回路22および列選択駆動回路24へは、内部電圧発生回路40からの内部電圧が与えられる。図5においては、この内部電圧発生回路40は、行選択駆動回路22へ与えられる選択ゲート電圧Vcg、メモリゲート電圧Vmgおよびソース線電圧Vslと、列選択駆動回路24へ与えられるビット線電圧Vblとを代表的に示す。この内部電圧発生回路40は、アドレス入力回路30から与えられる行アドレスADXのうちの所定のアドレスビット(Add)に従って、各動作モードにおいて生成される内部電圧の電圧レベルを調整する。   The internal voltage from the internal voltage generation circuit 40 is applied to the row selection drive circuit 22 and the column selection drive circuit 24. In FIG. 5, internal voltage generation circuit 40 includes selection gate voltage Vcg, memory gate voltage Vmg and source line voltage Vsl applied to row selection drive circuit 22, and bit line voltage Vbl applied to column selection drive circuit 24. Is representatively shown. The internal voltage generation circuit 40 adjusts the voltage level of the internal voltage generated in each operation mode according to a predetermined address bit (Add) of the row address ADX supplied from the address input circuit 30.

図6は、図5に示すメモリセルアレイ20および行選択駆動回路22の構成の一例を概略的に示す図である。図6において、メモリセルアレイ20において、メモリセルMCが行列状に配列される。このメモリセルMCは、選択トランジスタSTおよびメモリトランジスタMTの直列体を含み、図6においては、2行4列に配列されるメモリセルMCを代表的に示す。   FIG. 6 schematically shows an example of the configuration of memory cell array 20 and row selection drive circuit 22 shown in FIG. In FIG. 6, in the memory cell array 20, the memory cells MC are arranged in a matrix. Memory cell MC includes a serial body of select transistor ST and memory transistor MT, and FIG. 6 representatively shows memory cells MC arranged in 2 rows and 4 columns.

メモリセルMCの各行に対応して選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGの組が配設される。図6においては、メモリセルMCの選択トランジスタSTの行に対応して配置される選択ゲート線CGaおよびCGbと、メモリセルのメモリトランジスタMTの行に対応して配置されるメモリゲート線MGaおよびMGbを代表的に示す。行のメモリセルに共通にソース線SLaが配設され、対応の行のメモリセルのメモリトランジスタMTに共通に接続される。   A set of selection gate line CG and memory gate line MG is arranged corresponding to each row of memory cells MC. In FIG. 6, select gate lines CGa and CGb arranged corresponding to the row of select transistor ST of memory cell MC, and memory gate lines MGa and MGb arranged corresponding to the row of memory transistor MT of the memory cell. Is representatively shown. A source line SLa is provided in common for the memory cells in the row, and is connected in common to the memory transistors MT of the memory cells in the corresponding row.

メモリセルMCの各列に対応してサブビット線SBL(SBLa−SBLd)が配設される。これらのサブビット線SBLa−SBLdに対するビット線コンタクトBCTは、列方向(サブビット線延在方向)において隣接する2つのメモリセルにより共有され、それぞれ選択トランジスタSTが対応のサブビット線に電気的に接続される。   A sub bit line SBL (SBLa-SBLd) is provided corresponding to each column of memory cells MC. Bit line contacts BCT for these sub-bit lines SBLa to SBLd are shared by two memory cells adjacent in the column direction (sub-bit line extending direction), and each select transistor ST is electrically connected to the corresponding sub-bit line. .

図5に示す行選択駆動回路22においては、各選択ゲート線CGaおよびCGbに対応して、選択ゲートドライブ回路50aおよび50bが設けられ、メモリゲート線MGaおよびMGbに対応してメモリゲートドライブ回路52aおよび52bが設けられる。ソース線SLaに対応してソース線ドライブ回路54aが設けられる。   In row selection drive circuit 22 shown in FIG. 5, selection gate drive circuits 50a and 50b are provided corresponding to selection gate lines CGa and CGb, and memory gate drive circuit 52a is provided corresponding to memory gate lines MGa and MGb. And 52b are provided. A source line drive circuit 54a is provided corresponding to source line SLa.

選択ゲートドライブ回路50aおよび50bへは、選択ゲート電圧Vcgが与えられ、メモリゲートドライブ回路52aへは、メモリゲート電圧Vmgが与えられる。ソース線ドライブ回路54aへは、ソース線電圧Vslが与えられる。これらの電圧Vcg、VmgおよびVslは、それぞれ動作モード(消去モード、書込モード、および読出モード(ベリファイを含む))に応じてその電圧レベルが設定される。この電圧レベルの設定は、図5に示す内部電圧発生回路40において実行される。   Select gate drive circuits 50a and 50b are supplied with select gate voltage Vcg, and memory gate drive circuit 52a is supplied with memory gate voltage Vmg. Source line voltage Vsl is applied to source line drive circuit 54a. The voltage levels of these voltages Vcg, Vmg, and Vsl are set according to the operation mode (erase mode, write mode, and read mode (including verify)), respectively. The setting of the voltage level is executed in the internal voltage generation circuit 40 shown in FIG.

サブビット線SBLa−SBLdに対しては、ビット線周辺回路60が設けられる。このビット線周辺回路60は、図5に示す列選択駆動回路24、センスアンプ回路26およびデータラッチ回路28を含む。このビット線周辺回路60により、各動作モードに応じてビット線に対して、書込/読出(ベリファイを含む)動作に必要な電圧が与えられ、また、書込および消去のベリファイが実行される。   A bit line peripheral circuit 60 is provided for sub bit lines SBLa-SBLd. Bit line peripheral circuit 60 includes a column selection drive circuit 24, a sense amplifier circuit 26 and a data latch circuit 28 shown in FIG. By this bit line peripheral circuit 60, a voltage necessary for a write / read (including verify) operation is applied to the bit line in accordance with each operation mode, and write and erase verify are executed. .

図6に示すように、メモリセルMCは、ソース線SLaに関して鏡映対称に配置される。したがってこの鏡映対称の配置されるレイアウトの影響によるメモリセルトランジスタ(ST,MT)の電気的特性のバラツキの影響を抑制するために、メモリセルの選択位置に応じて、電圧Vcg、VslおよびVmgの少なくとも1つの電圧レベルを調整する。   As shown in FIG. 6, the memory cells MC are arranged mirror-symmetrically with respect to the source line SLa. Therefore, in order to suppress the influence of the variation in the electrical characteristics of the memory cell transistors (ST, MT) due to the influence of the mirror-symmetric layout, the voltages Vcg, Vsl and Vmg are selected according to the selected position of the memory cell. Adjusting at least one of the voltage levels.

図7は、図6に示すビット線周辺回路60とメモリセルアレイ20の構成を概略的に示す図である。図7においては、図5に示す制御回路34の書込/消去に関連する部分の構成を合わせて示す。   FIG. 7 schematically shows configurations of bit line peripheral circuit 60 and memory cell array 20 shown in FIG. FIG. 7 also shows a configuration of a portion related to writing / erasing of control circuit 34 shown in FIG.

図7において、メモリセルアレイ20は、複数のメモリブロックBK0−BKnに分割される。メモリブロックBK0は、ブロック選択回路BSK0およびサブアレイSAY0を含み、メモリブロックBKnは、ブロック選択回路BSKnおよびサブアレイSAYnを含む。図示しないメモリブロックBKiにおいても、ブロック選択回路BSKiおよびサブアレイSAYiが設けられる。   In FIG. 7, the memory cell array 20 is divided into a plurality of memory blocks BK0 to BKn. Memory block BK0 includes block selection circuit BSK0 and subarray SAY0, and memory block BKn includes block selection circuit BSKn and subarray SAYn. A memory block BKi (not shown) is also provided with a block selection circuit BSKi and a subarray SAYi.

これらのサブアレイSAY0−SAYn各々においては、メモリセル列に対応してサブビット線SBL0−SBLmが配設され、ブロック選択回路BSK0−BSKn各々においては、サブビット線SBL−SBLmそれぞれに対応してY選択ゲートYG0−YGmが設けられる。   In each of these sub-arrays SAY0-SAYn, sub-bit lines SBL0-SBLm are arranged corresponding to the memory cell columns. In each of block selection circuits BSK0-BSKn, Y-select gates corresponding to each of sub-bit lines SBL-SBLm. YG0-YGm are provided.

これらのメモリブロックBK0−BKnのサブビット線SBL0−SBLmに共通にメインビット線MBL0−MBLmが設けられる。ブロック選択回路BSK0−BSKnは、それぞれ、ブロック選択信号Z0−Znに従って、対応のサブビット線SBL0−SBLmを、メインビット線MBL0−MBLmに結合する。   Main bit lines MBL0 to MBLm are provided in common to sub bit lines SBL0 to SBLm of these memory blocks BK0 to BKn. Block selection circuits BSK0 to BSKn couple corresponding sub bit lines SBL0 to SBLm to main bit lines MBL0 to MBLm in accordance with block selection signals Z0 to Zn, respectively.

したがって、ブロック選択信号Z0−Znにより指定されるメモリブロックにおいてサブビット線SBL0−SBLmが対応のメインビット線MBL0−MBLmに結合されて、データの書込/読出が行なわれる。   Therefore, sub bit lines SBL0-SBLm are coupled to corresponding main bit lines MBL0-MBLm in the memory block designated by block selection signals Z0-Zn, and data is written / read.

なお、2本のサブビット線SBLに対して1本のメインビット線MBLが配置され、ブロック選択信号Z0−Znに従って、さらに、この2本のサブビット線のうちの1本のサブビット線が選択されて対応のメインビット線に接続する構成が利用されても良い。この場合には、ブロック選択信号Z0−Zn各々が、奇数サブビット線選択用のブロック信号と偶数サブビット線選択用のブロック選択信号とで構成される。ブロック選択回路BSKにおいて、奇数サブビット線のY選択ゲートと偶数サブビット線のY選択ゲートそれぞれに対して、奇数サブビット線選択用のブロック選択信号および偶数サブビット線選択用のブロック選択信号が与えられる。   One main bit line MBL is arranged for two sub bit lines SBL, and one of the two sub bit lines is further selected according to block selection signal Z0-Zn. A configuration connecting to a corresponding main bit line may be used. In this case, each of the block selection signals Z0-Zn includes a block signal for selecting an odd subbit line and a block selection signal for selecting an even subbit line. In the block selection circuit BSK, a block selection signal for selecting an odd subbit line and a block selection signal for selecting an even subbit line are applied to the Y selection gate of the odd subbit line and the Y selection gate of the even subbit line, respectively.

ビット線周辺回路60においては、センスアンプ回路26においてビット毎ベリファイ回路62が設けられ、このビット毎ベリファイ回路62がデータラッチ回路28に結合される。このビット毎ベリファイ回路62は、その構成は後に説明するが、消去モード時および書込モード時、対応のメモリセルが消去状態または書込状態にあるかを検出し、その検出結果を示す信号を生成する。   In bit line peripheral circuit 60, a bit-by-bit verify circuit 62 is provided in sense amplifier circuit 26, and this bit-by-bit verify circuit 62 is coupled to data latch circuit 28. The bit-by-bit verify circuit 62, which will be described later, detects whether the corresponding memory cell is in the erase state or the write state in the erase mode and the write mode, and outputs a signal indicating the detection result. Generate.

データラッチ回路28は、メインビット線MBL0−MBLmに対応して設けられるデータラッチを含み、データ書込時、与えられた書込データをラッチする。   Data latch circuit 28 includes a data latch provided corresponding to main bit lines MBL0-MBLm, and latches applied write data when data is written.

制御回路34においては、ビット毎ベリファイ回路62からのベリファイ結果指示信号に従って全てのメモリセルが、消去状態または書込データに応じた状態に設定されたかを判定するベリファイ判定回路70と、ベリファイ判定回路70の判定結果に従ってさらに書込または消去を実行する書込/消去制御部72を含む。   In the control circuit 34, a verify determination circuit 70 for determining whether all memory cells are set to an erased state or a state corresponding to write data in accordance with a verify result instruction signal from the bit-by-bit verify circuit 62, and a verify determination circuit A write / erase control unit 72 that further performs writing or erasing according to the determination result of 70 is included.

この制御回路34は、たとえば、シーケンスコントローラで構成され、外部からのコマンドCMDが指定する動作モードに従って、所定のシーケンスで内部電圧および内部制御信号を生成する。   The control circuit 34 is constituted by, for example, a sequence controller, and generates an internal voltage and an internal control signal in a predetermined sequence in accordance with an operation mode specified by an external command CMD.

図8は、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置のデータ書込モード時の動作を示すフロー図である。以下、図8を参照して、図5から図7に示す不揮発性半導体記憶装置のデータ書込モード時の動作について説明する。   FIG. 8 is a flowchart showing an operation in the data write mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation in the data write mode of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIGS. 5 to 7 will be described with reference to FIG.

まず、図5に示す制御回路30は、外部からのコマンドCMDがデータ書込を指示する状態に設定されるのを待つ(ステップS1)。以下の説明においては、書込指示が与えられ、データ“1”または“0”の書込を行うとき、しきい値電圧を低くする消去を行うモードを消去動作モードと称し、また、しきい値電圧を高くする動作モード時は、書込動作モードと称す。書込対象の領域が、消去状態のときには、対象領域に対するデータの書込が行われる。書込対象の領域がすでにデータの書込状態のときには、書込モード時においては、消去動作モードと書込動作モードとが実行される。   First, the control circuit 30 shown in FIG. 5 waits for an external command CMD to be set to a state instructing data writing (step S1). In the following description, when a write instruction is given and data “1” or “0” is written, a mode in which erasing to lower the threshold voltage is referred to as an erasing operation mode. The operation mode in which the value voltage is increased is referred to as a write operation mode. When the area to be written is in the erased state, data is written to the target area. When the area to be written is already in the data writing state, the erase operation mode and the write operation mode are executed in the write mode.

このコマンドCMDが、データ書込を指示する書込コマンドの場合、制御回路34は、まず、入出力回路32を介して与えられる書込データをたとえば図示しないページバッファまたは図5に示すデータラッチ回路28にラッチする(ステップS2)。   When this command CMD is a write command for instructing data writing, control circuit 34 first supplies write data supplied via input / output circuit 32, for example, a page buffer (not shown) or a data latch circuit shown in FIG. 28 is latched (step S2).

以下の説明においては、不揮発性メモリセルに対してデータ“0”の書込は、メモリセルを書込状態に設定することに対応し、データ“1”を書込むことは、メモリセルを消去状態に設定することに対応する。したがって、書込データの“0”および“1”のいずれが書込データとして与えられたかが識別されていないため、まず、書込対象のメモリセルを含むメモリセル群を消去状態に設定する必要がある。このため、書込指示が与えられると、まず、書込対象の領域が消去状態にあるかの判定が行なわれる(ステップS3)。   In the following description, writing data “0” to a non-volatile memory cell corresponds to setting the memory cell to a write state, and writing data “1” erases the memory cell. Corresponds to setting the state. Therefore, since it is not identified which of the write data “0” or “1” is given as the write data, it is necessary to first set the memory cell group including the memory cell to be written to the erased state. is there. Therefore, when a write instruction is given, it is first determined whether the area to be written is in an erased state (step S3).

書込対象の領域が書込状態のときには、消去動作のセットアップが実行される(ステップS4)。この消去動作のセットアップ時においては、メモリゲート電圧Vmgが、たとえば−6Vの負の消去高電圧に設定され、ソース線電圧Vslが、たとえば6.5Vの正の消去高電圧に設定される。   When the area to be written is in the write state, the erase operation is set up (step S4). At the time of setup of this erase operation, memory gate voltage Vmg is set to a negative erase high voltage of, for example, −6V, and source line voltage Vsl is set to a positive erase high voltage of, for example, 6.5V.

次いで、アドレス信号(AD)に従って、書込対象のメモリセルに対する消去動作が実行される(ステップS5)。この場合、たとえば図6において、選択ゲート線CGaおよびメモリゲート線MGaに接続されるメモリセルMCに対する書込が行なわれる場合、まずソース線SLaが、消去高電圧(6.5V)に設定され、メモリゲート線MGaが、負の消去高電圧(−6V)に設定される。選択ゲート線CGa、およびCGbは、接地電圧レベルに維持され、また、メモリゲート線MGbは、接地電圧レベルに維持される。これにより、メモリゲート線MGaおよびソース線SLaの間の高電圧により、メモリゲート線MGaに結合されるメモリトランジスタMTにおいて、ソース線SLaから絶縁膜(7)に対しホールが注入され、メモリトランジスタMTが消去状態に設定される。この消去状態は、しきい値電圧が低い状態であり、上述の様に、データ“1”が書込まれた状態に対応する。   Next, an erase operation is performed on the memory cell to be written in accordance with the address signal (AD) (step S5). In this case, for example, in FIG. 6, when writing is performed on memory cell MC connected to selection gate line CGa and memory gate line MGa, first, source line SLa is set to the erase high voltage (6.5 V), The memory gate line MGa is set to a negative erase high voltage (−6V). Select gate lines CGa and CGb are maintained at the ground voltage level, and memory gate line MGb is maintained at the ground voltage level. Thereby, holes are injected from the source line SLa to the insulating film (7) in the memory transistor MT coupled to the memory gate line MGa by a high voltage between the memory gate line MGa and the source line SLa, and the memory transistor MT Is set to the erased state. This erased state is a state in which the threshold voltage is low, and corresponds to a state in which data “1” is written as described above.

この消去動作完了後、まず、メモリゲート電圧Vmgおよびソース線電圧Vslのリセットが実行され、また、メモリゲートドライブ回路52aおよびソース線ドライブ回路54aは、メモリゲート線MGaおよびソース線SLaを非選択状態の初期状態に設定する(ステップS6)。   After the erase operation is completed, first, the memory gate voltage Vmg and the source line voltage Vsl are reset, and the memory gate drive circuit 52a and the source line drive circuit 54a are in a state where the memory gate line MGa and the source line SLa are not selected. Is set to the initial state (step S6).

次いで、この消去動作後、消去ベリファイが実行される(ステップS7)。この消去ベリファイ時においては、書込対象の領域のメモリセルが消去状態にあるかを判定するためのベリファイ電圧の生成が行なわれる。メモリゲート線MGaに対し、メモリゲート電圧Vmgとして、消去状態のしきい値電圧よりも少し高い電圧レベルのベリファイ電圧Versが与えられ、選択ゲート線CGaに、選択ゲートドライブ回路50aを介して、たとえば1.5Vの電圧が与えられる。この状態で、データの読出を実行する。メモリセルMCが消去状態になく、この消去ベリファイ電圧Versよりもそのしきい値電圧が高い状態のときには、メインビット線MBLおよびサブビット線SBLには、電流は流れない。一方、メモリセルMCが消去状態にあり、そのしきい値電圧が、消去ベリファイ電圧Versよりも低い場合には、メインビット線MBLおよびサブビット線SBLを介して電流が流れる。   Next, after this erase operation, erase verify is executed (step S7). At the time of erase verify, a verify voltage is generated for determining whether or not a memory cell in a write target area is in an erased state. A verify voltage Vers having a voltage level slightly higher than the threshold voltage in the erased state is applied to the memory gate line MGa as the memory gate voltage Vmg, and is supplied to the select gate line CGa via the select gate drive circuit 50a, for example. A voltage of 1.5V is applied. In this state, data reading is executed. When memory cell MC is not in the erased state and its threshold voltage is higher than erase verify voltage Vers, no current flows through main bit line MBL and sub-bit line SBL. On the other hand, when memory cell MC is in the erased state and its threshold voltage is lower than erase verify voltage Vers, a current flows through main bit line MBL and sub bit line SBL.

各メインビット線の電圧レベルを、図6に示すビット線周辺回路60に含まれるビット毎ベリファイ回路62で保持する。ビット毎ベリファイ回路62に保持されるベリファイ結果に従って、制御回路34に含まれるベリファイ判定回路70(図7参照)において、書込対象のメモリセルがすべて消去状態にあるかの判定が行なわれる(ステップS8)。書込対象のメモリセルがすべて消去状態にない場合には、再びステップS4に戻り、消去動作および消去ベリファイが実行される。   The voltage level of each main bit line is held by the bit-by-bit verify circuit 62 included in the bit line peripheral circuit 60 shown in FIG. In accordance with the verify result held in the bit-by-bit verify circuit 62, a verify determination circuit 70 (see FIG. 7) included in the control circuit 34 determines whether all memory cells to be written are in an erased state (step). S8). If all the memory cells to be written are not in the erased state, the process returns to step S4 again, and the erase operation and erase verify are executed.

書込対象の領域のメモリセルが、消去状態に設定されていると、書込対称の領域に対してデータの書込が行われる。すなわち、ステップS3において、書込対象の領域のメモリセルが、消去状態にあると判定される(例えば、消去フラグを参照して)か、または、ステップS8において、すべての書込対象のメモリセルが消去状態にあると判定されると、次いで、データ“0”の書込が実行される。この書込時においては、データ“0”を書込むメモリセルに対し、メモリゲート電圧Vmgがたとえば11.5Vの正の書込高電圧レベルに設定され、ソース線電圧Vslが、たとえば5.5Vの正の書込高電圧レベルに設定される。選択ゲート電圧Vcgは、1.5Vであり、ビット線(サブビット線)電圧Vblは、たとえば0.8Vに設定される。この場合、データ“1”が書込まれるメモリセルに対しては、ビット線(メインビット線およびサブビット線)の電圧が、選択ゲート電圧Vcgとほぼ同程度の電圧(1.2〜1.5V)の電圧レベルに設定され、選択トランジスタを非導通状態に維持する(ステップS8)。   When the memory cell in the area to be written is set to the erased state, data is written into the area symmetrical to writing. That is, it is determined in step S3 that the memory cells in the area to be written are in an erased state (for example, referring to the erase flag), or all memory cells to be written in step S8. Is determined to be in the erased state, data “0” is then written. At the time of writing, the memory gate voltage Vmg is set to a positive writing high voltage level of 11.5 V, for example, and the source line voltage Vsl is set to 5.5 V, for example, for the memory cell to which data “0” is written. Positive write high voltage level. Select gate voltage Vcg is 1.5V, and bit line (sub bit line) voltage Vbl is set to 0.8V, for example. In this case, for the memory cell to which data “1” is written, the voltage of the bit line (main bit line and sub bit line) is approximately the same as the selection gate voltage Vcg (1.2 to 1.5 V). ) And the selection transistor is maintained in a non-conductive state (step S8).

次いで、これらの生成された内部電圧VmgおよびVslに従って、データ“0”の書込が実行される(ステップS10)。すなわち、データ“0”を書込むメモリセルに対しては、メモリゲート電圧Vmgが11.5Vに、対応のメモリゲートドライブ回路(52a)により設定され、一方、ソース線SLaは、ソース線ドライブ回路54aにより、正の書込高電圧(5.5V)に設定される。選択ゲート線CGaが、1.5Vに設定される。サブビット線SBLa−SBLbにおいては、書込データは“0”および“1”に応じて、それぞれ対応の書込電圧レベルに設定される。ビット線電圧(サブビット線およびメインビット線)が、選択ゲート電圧Vcgよりも選択トランジスタSTのしきい値電圧以上低い電圧レベルに設定され、選択トランジスタが弱いオン状態に設定されると、メモリトランジスタMTおよび選択トランジスタSTがともに導通し、そのチャネル電流からのホットエレクトロンが、メモリトランジスタMTの絶縁膜に注入され、そのしきい値電圧が上昇する。   Next, data “0” is written according to the generated internal voltages Vmg and Vsl (step S10). That is, for the memory cell to which data “0” is written, the memory gate voltage Vmg is set to 11.5 V by the corresponding memory gate drive circuit (52a), while the source line SLa is the source line drive circuit. The positive write high voltage (5.5V) is set by 54a. The selection gate line CGa is set to 1.5V. In sub-bit lines SBLa-SBLb, the write data is set to the corresponding write voltage level according to “0” and “1”, respectively. When the bit line voltage (sub-bit line and main bit line) is set to a voltage level lower than the selection gate voltage Vcg by a threshold voltage of the selection transistor ST or more and the selection transistor is set to a weak ON state, the memory transistor MT Both the select transistors ST are turned on, hot electrons from the channel current are injected into the insulating film of the memory transistor MT, and the threshold voltage rises.

一方、データ“1”が書込まれるメモリセルに対しては、そのビット線(サブビット線およびメインビット線)の電圧は、選択ゲート電圧Vcgと同程度の電圧レベルであり、選択トランジスタSTは非導通状態であり、このメモリセルMCにおいてチャネル電流は流れず、ホットエレクトロンは生成されない。従って、そのしきい値電圧は消去状態時のしきい値電圧を維持し、メモリセルは、データ“1”を保持する状態に維持される。   On the other hand, for the memory cell to which data “1” is written, the voltage of the bit line (sub-bit line and main bit line) is the same level as the selection gate voltage Vcg, and the selection transistor ST is not turned on. In the conductive state, no channel current flows in this memory cell MC, and hot electrons are not generated. Therefore, the threshold voltage maintains the threshold voltage in the erased state, and the memory cell is maintained in a state of holding data “1”.

書込動作完了後、書込動作のリセットが行なわれる(ステップS11)。この書込動作のリセット時においては、各電圧Vcg、VmgおよびVslの電圧レベルの初期値への設定(たとえば内部電源電圧レベル)が行われ、また、選択行に対応して配置されたメモリゲート線MGa、選択ゲート線CGaおよびソース線SLaが、非選択状態に駆動される。   After the write operation is completed, the write operation is reset (step S11). At the time of resetting the write operation, the voltage levels of the voltages Vcg, Vmg and Vsl are set to initial values (for example, internal power supply voltage level), and a memory gate arranged corresponding to the selected row The line MGa, the selection gate line CGa, and the source line SLa are driven to the non-selected state.

なお、この書込時において、ソース線SLaが、書込高電圧レベルに設定されても、隣接行のメモリゲート線MGbは非選択状態(接地電圧レベル)であり、メモリトランジスタMTは非導通状態であり、チャネルホットエレクトロンは生成されない。   At the time of writing, even if source line SLa is set to the write high voltage level, memory gate line MGb in the adjacent row is in a non-selected state (ground voltage level), and memory transistor MT is in a non-conductive state. And channel hot electrons are not generated.

次いで、この書込により、メモリセルのしきい値電圧が所定値以上に上昇したかのベリファイを行なうために、まず、書込ベリファイのセットアップが行なわれる(ステップS12)。この書込ベリファイセットアップにおいては、メモリゲート電圧Vmgとして、書込状態のメモリセルのしきい値電圧よりも低い書込ベリファイ電圧Vprgが生成される。選択ゲート電圧Vcgは、たとえば内部電源電圧レベル(1.5V)に設定され、ビット線(サブビット線およびメインビット線)は、読出電圧レベルに設定される。ソース線SLaは、接地電圧レベルに維持される。   Next, in order to verify whether or not the threshold voltage of the memory cell has risen to a predetermined value or higher by this writing, first, a setup of write verification is performed (step S12). In the write verify setup, a write verify voltage Vprg lower than the threshold voltage of the memory cell in the written state is generated as the memory gate voltage Vmg. Select gate voltage Vcg is set at an internal power supply voltage level (1.5 V), for example, and bit lines (sub-bit line and main bit line) are set at a read voltage level. Source line SLa is maintained at the ground voltage level.

メモリセルが書込状態にある場合、メモリトランジスタのしきい値電圧は、書込ベリファイ電圧Vprgよりも高い状態であり、メモリセルを介しては電流は流れず、ビット線(メインビット線およびサブビット線)は、ほぼ、プリチャージ状態の読出電圧レベルに維持される。一方、対応のメモリトランジスタのしきい値電圧が、書込ベリファイ電圧Vprgよりも低い場合には、メモリセルを介して電流が流れる(メモリトランジスタMTが導通するため)。これにより、メインビット線の電圧が、プリチャージ状態の読出電圧よりも低い電圧レベルとなる。   When the memory cell is in the write state, the threshold voltage of the memory transistor is higher than the write verify voltage Vprg, no current flows through the memory cell, and the bit line (main bit line and sub bit) Line) is substantially maintained at the read voltage level in the precharged state. On the other hand, when the threshold voltage of the corresponding memory transistor is lower than the write verify voltage Vprg, a current flows through the memory cell (because the memory transistor MT becomes conductive). As a result, the voltage of the main bit line becomes a voltage level lower than the read voltage in the precharged state.

このビット線(メインビット線)の電圧を、センスアンプ回路26(図5参照)に含まれるベリファイ用のセンスアンプにより検出して、ラッチすることにより、ベリファイが実行される(ステップS12)。このベリファイ用のセンスアンプは、データを外部に読出す際に利用されるセンスアンプであってもよい。   The voltage of the bit line (main bit line) is detected by a verifying sense amplifier included in the sense amplifier circuit 26 (see FIG. 5) and latched to execute verification (step S12). The verify sense amplifier may be a sense amplifier used when data is read out to the outside.

この書込ベリファイ動作完了後、各ベリファイ電圧リセットが実行される(ステップS14)。各ベリファイセンスアンプの出力信号に従ってデータ“0”が書込まれるメモリセルが、書込状態(しきい値電圧が高い状態)にあるかの判定が行なわれる(ステップS14)。このデータ“0”を書込メモリセルがすべて書込状態にある場合(PASS状態)の場合には、書込が完了する。   After completion of the write verify operation, each verify voltage reset is executed (step S14). It is determined whether or not the memory cell to which data “0” is written is in a write state (a state in which the threshold voltage is high) according to the output signal of each verify sense amplifier (step S14). When this data “0” is all in the write state (PASS state), the write is completed.

一方、1ビットでもデータ“0”を書込むメモリセルのしきい値電圧が、書込ベリファイ電圧Vprgよりも低い場合(FAILの場合)には、再びステップS9に戻り、書込対象のメモリセルに対して、再度、書込動作が実行される。   On the other hand, if the threshold voltage of the memory cell to which data “0” is written is 1 bit or lower than the write verify voltage Vprg (in the case of FAIL), the process returns to step S9 again to write the memory cell to be written In response to this, the writing operation is executed again.

本発明においては、この書込モード時の消去動作および書込動作およびベリファイ動作時に生成される電圧の少なくとも1つを、メモリセルのアドレス(行)の値に応じて調整する。   In the present invention, at least one of the voltages generated during the erase operation, the write operation, and the verify operation in the write mode is adjusted according to the value of the address (row) of the memory cell.

図9は、図7に示すビット毎ベリファイ回路62の1ビットのベリファイ回路の構成の一例を概略的に示す図である。図9においては、図7に示すデータラッチ回路28の1ビットの構成を併せて示す。   FIG. 9 schematically shows an example of the configuration of the 1-bit verify circuit of bit-by-bit verify circuit 62 shown in FIG. FIG. 9 also shows a 1-bit configuration of data latch circuit 28 shown in FIG.

図9において、ビット毎ベリファイ回路62の1ビットベリファイ回路は、メインビット線MBLに読出電流を供給するPチャネルMOSトランジスタ80と、書込動作時、メインビット線MBLを介してメモリセルMCにビット線書込電圧を供給するPチャネルMOSトランジスタ82およびNチャネルMOSトランジスタ84と、ベリファイ動作時、メインビット線MBL上の電位を基準電圧Vrefと比較するベリファイセンスアンプ88と、センスアンプ88の出力信号をラッチするラッチ90を含む。図9においては、ベリファイ用にセンスアンプが設けられる構成を一例として示す。このベリファイセンスアンプ88は、外部へのデータ読出を行うために利用されても良い。   In FIG. 9, the 1-bit verify circuit of the bit-by-bit verify circuit 62 includes a P-channel MOS transistor 80 for supplying a read current to the main bit line MBL and a bit in the memory cell MC via the main bit line MBL during a write operation. P channel MOS transistor 82 and N channel MOS transistor 84 that supply line write voltage, verify sense amplifier 88 that compares the potential on main bit line MBL with reference voltage Vref during a verify operation, and an output signal of sense amplifier 88 Latch 90 for latching. In FIG. 9, a configuration in which a sense amplifier is provided for verification is shown as an example. This verify sense amplifier 88 may be used for reading data to the outside.

PチャネルMOSトランジスタ80は、読出動作活性化信号ZRENの活性化(Lレベル)に従って電源ノードから電流をメインビット線MBLおよびサブビット線SBLを介してメモリセルMCに供給する。この読出動作活性化信号ZRENは、データ読出モード時およびベリファイ読出モード時に活性化される。電源電圧Vddは、一例として、1.5Vの電圧レベルである。   P channel MOS transistor 80 supplies current from the power supply node to memory cell MC via main bit line MBL and sub bit line SBL in accordance with activation (L level) of read operation activation signal ZREN. Read operation activation signal ZREN is activated in the data read mode and verify read mode. The power supply voltage Vdd is, for example, a voltage level of 1.5V.

PチャネルMOSトランジスタ82は、書込(プログラム)動作活性化信号ZPRGの活性化に従って、電源ノードからメインビット線MBLへ電流を供給する。MOSトランジスタ84は、1ビットデータラッチ95のラッチデータと書込動作活性化信号ZPRGを受けるNORゲート86の出力信号に従って選択的に導通する。   P channel MOS transistor 82 supplies current from the power supply node to main bit line MBL in accordance with activation of write (programming) operation activation signal ZPRG. MOS transistor 84 is selectively turned on according to the output signal of NOR gate 86 receiving latch data of 1-bit data latch 95 and write operation activation signal ZPRG.

MOSトランジスタ82および84がともに導通状態となると、これらのMOSトランジスタ82および84のオン抵抗により決定される電圧レベルに、メインビット線MBLの電圧レベルが設定され、応じてメモリセルMCが接続するサブビット線の電位が設定され、選択メモリセルに対してビット線書込電圧が供給される。この書込動作活性化信号ZPRGは、メモリセルを書込状態に設定するとき、すなわち、書込動作モード時に活性化される。   When MOS transistors 82 and 84 are both turned on, the voltage level of main bit line MBL is set to the voltage level determined by the on-resistance of MOS transistors 82 and 84, and the sub bit connected to memory cell MC accordingly. The potential of the line is set, and the bit line write voltage is supplied to the selected memory cell. Write operation activation signal ZPRG is activated when the memory cell is set in the write state, that is, in the write operation mode.

ベリファイセンスアンプ88は、ベリファイセンス活性化信号VSENの活性化に従って活性化され、メインビット線MBL上の電位を基準電圧Vrefと比較する。ラッチ90は、ベリファイセンスアンプ88の出力信号をラッチする。ラッチ90の出力信号が、図7に示すベリファイ判定回路70へ与えられる。ラッチ90のラッチデータがすべて消去状態を示す状態に設定されると、このベリファイ判定回路70は、消去動作時においては、すべてのメモリセルが消去状態に設定されたと判定する。一方、書込動作時においては、ベリファイ判定回路70は、1ビットラッチ95からの書込データとラッチ90からのラッチデータとの一致/不一致判定を行ない,その判定結果に従って書込対象のメモリセルが全て書込まれたと判定する。   Verify sense amplifier 88 is activated in accordance with activation of verify sense activation signal VSEN, and compares the potential on main bit line MBL with reference voltage Vref. The latch 90 latches the output signal of the verify sense amplifier 88. The output signal of latch 90 is applied to verify determination circuit 70 shown in FIG. When all the latch data of the latch 90 is set to the state indicating the erase state, the verify determination circuit 70 determines that all the memory cells are set to the erase state during the erase operation. On the other hand, in the write operation, verify determination circuit 70 determines whether or not the write data from 1-bit latch 95 and the latch data from latch 90 match, and the memory cell to be written according to the determination result. Is completely written.

データラッチ回路28に含まれる1ビットデータラッチ95は、インバータ96および98と、ラッチ指示信号LATの活性化に従って書込データDを内部ノード99へ転送するトランスファゲート100とを含む。インバータ96は、トランスファゲート94からの信号を内部ノード99に反転して転送し、インバータ98は、内部ノード99の信号を反転してトランスファゲート94に転送する。この1ビットデータラッチ95は、図5に示すデータラッチ回路28に含まれずに、データラッチ回路28とは別に設けられても良い。この1ビットデータラッチ95のラッチデータの反転データがベリファイ判定回路70へ与えられ、書込ベリファイ時に読出データと反転データとの論理値の一致/不一致が判定される。   1-bit data latch 95 included in data latch circuit 28 includes inverters 96 and 98 and transfer gate 100 for transferring write data D to internal node 99 in accordance with activation of latch instruction signal LAT. Inverter 96 inverts and transfers the signal from transfer gate 94 to internal node 99, and inverter 98 inverts the signal at internal node 99 and transfers it to transfer gate 94. The 1-bit data latch 95 may be provided separately from the data latch circuit 28 without being included in the data latch circuit 28 shown in FIG. The inverted data of the latch data of the 1-bit data latch 95 is applied to the verify determination circuit 70, and the match / mismatch of the read data and the inverted data is determined at the time of write verify.

ラッチ指示信号LATは、外部からのコマンドが書込を指示するとき、活性化され、転送された書込データがこの1ビットデータラッチ95にラッチされる。データの書込単位は、消去単位と同様、一行のメモリセルであるとする。しかしながら、1行のメモリセルが消去された後、例えばバイト単位でのデータの書込が実行されても良い。このバイト単位の書込を行う場合には、メインビット線をさらに選択して、データラッチ回路に結合する。この場合、データラッチ回路28においては1バイトのデータラッチが配置される。この1バイトのデータラッチの1ビットデータラッチが、図9に示す1ビットデータラッチ95に対応する。   The latch instruction signal LAT is activated when an external command instructs writing, and the transferred write data is latched in the 1-bit data latch 95. It is assumed that the data writing unit is one row of memory cells, similarly to the erasing unit. However, after the memory cells in one row are erased, for example, data writing may be performed in units of bytes. When writing in byte units, the main bit line is further selected and coupled to the data latch circuit. In this case, a 1-byte data latch is arranged in the data latch circuit 28. The 1-bit data latch of the 1-byte data latch corresponds to the 1-bit data latch 95 shown in FIG.

なお、以下の説明において、書込データDは、消去状態に対応する論理値“1”のときにはHレベルに設定され、書込状態に対応する論理値“0”のときにLレベルに設定されるとする。   In the following description, the write data D is set to the H level when the logical value is “1” corresponding to the erased state, and is set to the L level when the logical value is “0” corresponding to the written state. Let's say.

消去動作時においては、メモリゲート電圧Vmgが、負の消去高電圧(たとえば−6V)に設定され、ソース線SLが、正の消去高電圧(たとえば6.5V)に設定される。選択ゲート電圧Vcgは、接地電圧レベルであり、また、サブビット線(SBL)はフローティング状態に設定される。これにより、メモリセルMCの絶縁膜にホールが注入され、そのしきい値電圧が低下する。   In the erase operation, memory gate voltage Vmg is set to a negative erase high voltage (for example, −6 V), and source line SL is set to a positive erase high voltage (for example, 6.5 V). Select gate voltage Vcg is at the ground voltage level, and sub-bit line (SBL) is set in a floating state. As a result, holes are injected into the insulating film of the memory cell MC, and the threshold voltage is lowered.

消去ベリファイモード時においては、メモリゲート電圧Vmgが消去ベリファイ電圧(Vers)レベルに設定され、選択ゲート電圧Vcgが、内部電源電圧Vdd(たとえば1.5V)の電圧レベルに設定される。読出動作活性化信号ZRENに従ってMOSトランジスタ80が導通し、電源ノードからメインビット線MBLを介してメモリセルMCに電流を供給する。メモリセルMCのしきい値電圧Vthmが、消去ベリファイ電圧Versよりも高い場合には、メモリトランジスタはMOSトランジスタ80からの供給される電流を放電することができず、メインビット線MBLの電圧レベルは基準電圧Vrefよりも高い電圧レベルとなる。したがって、ベリファイセンスアンプ88が、このベリファイセンス活性化信号VESNの活性化に従ってセンス動作を行なうと、ベリファイセンスアンプ88の出力信号はHレベルとなり、ラッチ90にHレベルの信号がラッチされ、消去不良が示される。   In the erase verify mode, memory gate voltage Vmg is set to the erase verify voltage (Vers) level, and select gate voltage Vcg is set to the voltage level of internal power supply voltage Vdd (for example, 1.5 V). In accordance with read operation activation signal ZREN, MOS transistor 80 is rendered conductive, and current is supplied from the power supply node to memory cell MC via main bit line MBL. When the threshold voltage Vthm of the memory cell MC is higher than the erase verify voltage Vers, the memory transistor cannot discharge the current supplied from the MOS transistor 80, and the voltage level of the main bit line MBL is The voltage level is higher than the reference voltage Vref. Therefore, when verify sense amplifier 88 performs a sensing operation in accordance with activation of verify sense activation signal VESN, the output signal of verify sense amplifier 88 becomes H level, and an H level signal is latched in latch 90, causing an erase failure. Is shown.

一方、メモリセルMCのしきい値電圧Vthmが消去ベリファイ電圧Versよりも低い場合には、メモリセルMCのメモリトランジスタ導通して、MOSトランジスタ80から供給される電流を放電し、メインビット線MBLの電圧が基準電圧Vrefよりも低くなる。この場合、ベリファイセンスアンプ88がベリファイセンス活性化信号VSENの活性化に従って活性化されると、その出力信号はLレベルとなり、応じて、ラッチ90にLレベルの信号がラッチされ、正常消去が示される。   On the other hand, when the threshold voltage Vthm of the memory cell MC is lower than the erase verify voltage Vers, the memory transistor of the memory cell MC becomes conductive, the current supplied from the MOS transistor 80 is discharged, and the main bit line MBL The voltage becomes lower than the reference voltage Vref. In this case, when verify sense amplifier 88 is activated in accordance with activation of verify sense activation signal VSEN, its output signal becomes L level, and accordingly, an L level signal is latched in latch 90, indicating normal erasure. It is.

このラッチ90のラッチ信号が、図7に示すベリファイ判定回路70へ与えられる。ベリファイ判定回路70においては、ラッチ90のラッチ信号がすべてLレベルとなるまで、書込/消去制御部72(図7参照)に消去指示信号を与える。書込/消去制御部72は、このベリファイ判定回路からの消去指示に従って、選択ゲート線およびメモリゲート線およびソース線に、消去に必要な電圧を印加する。   The latch signal of latch 90 is applied to verify determination circuit 70 shown in FIG. In verify determination circuit 70, an erase instruction signal is applied to write / erase control unit 72 (see FIG. 7) until all latch signals of latch 90 become L level. The write / erase control unit 72 applies a voltage necessary for erasure to the selection gate line, the memory gate line, and the source line in accordance with the erasure instruction from the verify determination circuit.

ラッチ90のラッチデータが、すべて消去状態を示すLレベルに設定されると、消去単位の例えば1行のメモリセルのしきい値電圧は、消去ベリファイ電圧Versよりも低く、すべてのメモリセルが消去状態にあることが示され、ベリファイ判定回路70は消去動作が完了したことを示す信号を書込/制御部72へ与える。書込/消去制御部72は、このベリファイ判定回路70の出力信号に従って消去動作を完了する。書込コマンド印加時においては書込/消去制御部72は、書込動作に移行する。   When all the latch data of the latch 90 is set to the L level indicating the erased state, the threshold voltage of, for example, one row of memory cells in the erase unit is lower than the erase verify voltage Vers, and all the memory cells are erased. The verify determination circuit 70 provides the write / control unit 72 with a signal indicating that the erase operation has been completed. The write / erase control unit 72 completes the erase operation according to the output signal of the verify determination circuit 70. When a write command is applied, the write / erase control unit 72 shifts to a write operation.

書込動作モード時においては、書込動作活性化信号ZPRGが活性化される(Lレベルに設定される)。1ビットデータラッチ95においては、内部ノード99に、書込データDに応じた電圧レベルが保持される。したがって、書込データDが、論理値“1”でありHレベルのときには、書込動作活性化信号ZPRGの活性化に関わらず、NORゲート86の出力信号はLレベルに維持され、MOSトランジスタ84は非導通状態を維持する。この状態においては、書込動作時、書込動作活性化信号ZPRGの活性化に従って、MOSトランジスタ82が導通し、メインビット線MBLおよびサブビット線SBLが、電源電圧Vddレベルにプリチャージされる。したがって、メモリセルMCにおいて選択ゲート電圧Vcgがたとえば電源電圧レベルの1.5Vであっても、その選択トランジスタのゲート−ソース間電圧はしきい値電圧よりも低いため、選択トランジスタはオフ状態であり、メモリセルMCに対するデータの書込は禁止される。すなわち、メモリセルMCは消去状態に維持され、データ“1”を維持する。   In the write operation mode, write operation activation signal ZPRG is activated (set to L level). In 1-bit data latch 95, internal node 99 holds a voltage level corresponding to write data D. Therefore, when write data D is at logical value “1” and at H level, the output signal of NOR gate 86 is maintained at L level regardless of activation of write operation activation signal ZPRG, and MOS transistor 84 Maintains a non-conductive state. In this state, during the write operation, MOS transistor 82 is rendered conductive in accordance with activation of write operation activation signal ZPRG, and main bit line MBL and sub bit line SBL are precharged to power supply voltage Vdd level. Therefore, even if the selection gate voltage Vcg in the memory cell MC is, for example, the power supply voltage level of 1.5 V, the selection transistor is in the off state because the gate-source voltage of the selection transistor is lower than the threshold voltage. Writing data to the memory cell MC is prohibited. That is, the memory cell MC is maintained in the erased state and maintains the data “1”.

一方、書込データDが、論理値“0”であり、Lレベルの場合、NORゲート86の出力信号は書込動作活性化信号ZPRGの活性化に従ってHレベルとなり、MOSトランジスタ84が導通する。この場合、MOSトランジスタ82および84のオン抵抗比により、メインビット線MBLおよびサブビット線SBLの電圧レベルが設定される。したがって、メモリセルMCにおいて選択ゲート電圧Vcgとサブビット線(SBL)の電圧差は、この選択トランジスタのしきい値電圧よりも少し高い状態となる。ソース線SLは、書込高電圧に設定され、また、メモリゲート電圧Vmgも書込高電圧レベルに設定される。この状態においては、メモリセルMCにチャネル電流が流れ、ホットエレクトロンが生成されてメモリトランジスタの絶縁膜に注入され、そのしきい値電圧が高い方向にシフトする。   On the other hand, when the write data D has the logical value “0” and is at the L level, the output signal of the NOR gate 86 becomes the H level in accordance with the activation of the write operation activation signal ZPRG, and the MOS transistor 84 becomes conductive. In this case, the voltage levels of main bit line MBL and sub-bit line SBL are set according to the on-resistance ratio of MOS transistors 82 and 84. Therefore, in memory cell MC, the voltage difference between select gate voltage Vcg and sub-bit line (SBL) is slightly higher than the threshold voltage of this select transistor. Source line SL is set to the write high voltage, and memory gate voltage Vmg is also set to the write high voltage level. In this state, a channel current flows through the memory cell MC, hot electrons are generated and injected into the insulating film of the memory transistor, and the threshold voltage shifts in a higher direction.

ベリファイ動作時においては、読出動作活性化信号ZRENが活性化される。メモリゲート電圧Vmgは、書込ベリファイ電圧Vprgレベルに設定され、選択ゲート電圧Vcgは、内部電源電圧Vddレベルに設定される。メモリセルMCのしきい値電圧Vthmが、書込ベリファイ電圧Vprgよりも低い場合には、メモリトランジスタが導通し、メインビット線MBLに電流が流れ、メインビット線MBLの電圧レベルは、基準電圧Vrefよりも低くなる。この場合、ベリファイセンスアンプ88の出力信号がベリファイセンス活性化信号VSENの活性化に従ってLレベルとなり、ラッチ90にLレベルの信号がラッチされる。   In the verify operation, read operation activation signal ZREN is activated. Memory gate voltage Vmg is set to write verify voltage Vprg level, and select gate voltage Vcg is set to internal power supply voltage Vdd level. When the threshold voltage Vthm of the memory cell MC is lower than the write verify voltage Vprg, the memory transistor is turned on, a current flows through the main bit line MBL, and the voltage level of the main bit line MBL is equal to the reference voltage Vref. Lower than. In this case, the output signal of the verify sense amplifier 88 becomes L level in accordance with the activation of the verify sense activation signal VSEN, and the L level signal is latched in the latch 90.

一方、メモリセルMCのしきい値電圧Vthmが、この書込ベリファイ電圧Vprgよりも高い場合には、メモリトランジスタはオフ状態となり、メインビット線MBLには電流は流れず、メインビット線MBLの電圧レベルは、基準電圧Vrefよりも高くなる。ベリファイセンス活性化信号VSENの活性化に従ってベリファイセンスアンプ88がセンス動作を行なうと、その出力信号がHレベルとなり、ラッチ90にHレベルの信号がラッチされる。   On the other hand, when the threshold voltage Vthm of the memory cell MC is higher than the write verify voltage Vprg, the memory transistor is turned off, no current flows through the main bit line MBL, and the voltage of the main bit line MBL The level becomes higher than the reference voltage Vref. When verify sense amplifier 88 performs a sensing operation according to activation of verify sense activation signal VSEN, its output signal becomes H level, and an H level signal is latched in latch 90.

メモリセルのしきい値電圧Vthmが、書込ベリファイ電圧Vprgよりも高く、ラッチ90のラッチデータがHレベルのとき、書込データDが論理値“0”であれば、書込データとメモリセルの記憶データとは論理値が一致している。一方、メモリセルのしきい値電圧Vthmが、書込ベリファイ電圧Vprgよりも低く、ラッチ90のラッチデータがLレベルであり、書込データDの論理値が“0”であれば、書込データとメモリセルの記憶データの論理値は不一致である。   When the threshold voltage Vthm of the memory cell is higher than the write verify voltage Vprg and the latch data of the latch 90 is at the H level, if the write data D is a logical value “0”, the write data and the memory cell The stored data has the same logical value. On the other hand, if the threshold voltage Vthm of the memory cell is lower than the write verify voltage Vprg, the latch data of the latch 90 is L level, and the logical value of the write data D is “0”, the write data And the logical value of the data stored in the memory cell do not match.

書込データが“1”の時には、メモリセルは消去状態にあり、対応のメモリセルに対する書込は行われず、消去状態に維持され、そのしきい値電圧Vthmは、書込ベリファイ電圧Vprgよりも低い電圧レベルであり、ラッチ90には、Lレベルのデータが保持される。このとき書込データは論理値が“1”である。   When the write data is “1”, the memory cell is in the erased state, writing to the corresponding memory cell is not performed and the erased state is maintained, and the threshold voltage Vthm is higher than the write verify voltage Vprg. At a low voltage level, the latch 90 holds L level data. At this time, the write data has a logical value of “1”.

従って、インバータ98からの反転書込データの論理値とラッチ90の論理値が一致すると対応のメモリセルの記憶データが書込データと一致し、書込が正常に行われたと判定することができる。   Therefore, if the logical value of the inverted write data from inverter 98 and the logical value of latch 90 match, the stored data in the corresponding memory cell matches the write data, and it can be determined that the writing has been performed normally. .

書込データに対応して設けられるラッチ90に格納されるデータのパターンが、入力データパターンと一致するまで書込が繰返し実行される。   Writing is repeatedly executed until the pattern of data stored in the latch 90 provided corresponding to the write data matches the input data pattern.

なお、図9に示す各制御信号ZREN、ZRPG、VSEN、およびLATは、図7に示す書込・消去制御部72から生成される。   The control signals ZREN, ZRPG, VSEN, and LAT shown in FIG. 9 are generated from the write / erase control unit 72 shown in FIG.

図10は、不揮発性メモリセルのしきい値電圧の経時変化を概略的に示す図である。図10において縦軸に、メモリセルのしきい値電圧Vthを単位V(ボルト)で示し、横軸に、時間を示す。また、図10において、破線で、初期しきい値電圧Vthiが高いメモリセルのしきい値電圧の経時変化を示し、実線で、初期しきい値電圧の低いメモリセル(低Vthiセル)のしきい値電圧の経時変化を示す。   FIG. 10 is a diagram schematically showing a change with time of the threshold voltage of the nonvolatile memory cell. In FIG. 10, the vertical axis indicates the threshold voltage Vth of the memory cell in the unit V (volt), and the horizontal axis indicates time. In FIG. 10, a broken line indicates a change over time in a threshold voltage of a memory cell having a high initial threshold voltage Vthi, and a solid line indicates a threshold of a memory cell having a low initial threshold voltage (low Vthi cell). The change with time of the value voltage is shown.

図10において、時刻t0において、書込/消去動作完了直後、データ“0”を保持するメモリセルは、そのしきい値電圧Vthが書込状態のしきい値電圧PVレベルであり、一方、データ“1”を保持するメモリセルのしきい値電圧Vthは、消去状態のしきい値電圧EVの電圧レベルである。ここで、図10においては、1つのメモリセルのしきい値電圧の経時変化を考慮する。   In FIG. 10, at time t0, immediately after the completion of the write / erase operation, the memory cell holding data “0” has the threshold voltage Vth at the threshold voltage PV level in the written state. The threshold voltage Vth of the memory cell holding “1” is the voltage level of the threshold voltage EV in the erased state. Here, in FIG. 10, the change with time of the threshold voltage of one memory cell is considered.

メモリセルMCにおいては絶縁膜に蓄積されるキャリア(エレクトロンまたはホール)は、時間が経過するにつれ、漸次、放出され、そのしきい値電圧Vthが変化する。データ“0”を保持するメモリセルの場合、時間経過とともに、保持するエレクトロンが放出され、そのしきい値電圧が低下する。この場合、メモリトランジスタは、安定状態の初期しきい値電圧へ移行する方向にそのしきい値電圧が変化する。従って、初期しきい値電圧Vthiが高い高Vthiセルのしきい値電圧Vthが、初期しきい値電圧Vthiが低い低Vthiセルよりも高い状態で、そのしきい値電圧Vthが変化する。すなわち、初期しきい値電圧Vthiの低いメモリトランジスタは、比較的早くエレクトロンが低減する傾向がある。また、書込特性も、初期しきい値電圧の低いメモリセルの方が、書込が遅くなる傾向にある。   In memory cell MC, carriers (electrons or holes) accumulated in the insulating film are gradually released as time passes, and the threshold voltage Vth changes. In the case of a memory cell that retains data “0”, the retained electrons are released with the passage of time, and the threshold voltage thereof decreases. In this case, the threshold voltage of the memory transistor changes in the direction of shifting to the stable initial threshold voltage. Therefore, the threshold voltage Vth changes in a state where the threshold voltage Vth of the high Vthi cell having a high initial threshold voltage Vthi is higher than that of the low Vthi cell having a low initial threshold voltage Vthi. That is, a memory transistor having a low initial threshold voltage Vthi tends to reduce electrons relatively quickly. As for the write characteristics, the memory cell having a low initial threshold voltage tends to be slower in writing.

一方、データ“1”を保持するメモリセルにおいては、時間経過とともに、安定状態の初期しきい値電圧に向かってそのしきい値電圧が変化する。すなわち、絶縁膜中の蓄積ホールが放出され、しきい値電圧Vthが上昇する。この場合、初期しきい値電圧Vthiが高い高Vthiセルのしきい値電圧は、初期しきい値電圧Vthiが低い低Vthiセルの場合よりも高くなる。   On the other hand, in the memory cell holding data “1”, the threshold voltage changes toward the initial threshold voltage in the stable state with time. That is, the accumulated holes in the insulating film are released, and the threshold voltage Vth increases. In this case, the threshold voltage of the high Vthi cell having a high initial threshold voltage Vthi is higher than that of the low Vthi cell having a low initial threshold voltage Vthi.

このしきい値電圧Vthの経時変化の初期しきい値電圧依存性は、以下のように考えることもできる。すなわち、絶縁膜の電気的特性が高Vthiセルおよび低Vthiセルにおいて同一であるとする。高Vthiセルは、等価的に、低Vthiセルよりも、絶縁膜中のエレクトロンが多い状態に対応し、低Vthiセルは、等価的に、高Vthiセルよりも絶縁膜中のホール濃度が高い状態に対応する。従って、時間が経過して、エレクトロンおよびホールが絶縁膜中から放出される場合、高Vthiセルの方が低Vthiセルよりも、等価的に、エレクトロンの減少速度が遅くなり、一方、低Vthiセルにおいては高Vthiセルよりも、等価的に、ホールの減少速度が遅くなる。   The dependency of the threshold voltage Vth over time on the initial threshold voltage can also be considered as follows. That is, it is assumed that the electrical characteristics of the insulating film are the same in the high Vthi cell and the low Vthi cell. A high Vthi cell is equivalent to a state where there are more electrons in the insulating film than a low Vthi cell, and a low Vthi cell is equivalent to a state where the hole concentration in the insulating film is equivalently higher than that of a high Vthi cell. Corresponding to Therefore, when electrons and holes are released from the insulating film over time, the high Vthi cell is equivalently slower than the low Vthi cell, whereas the low Vthi cell is equivalently slower. Is equivalently slower than the high Vthi cell.

ベリファイを含むデータ読出時においては、読出電圧Vreadが、メモリゲート電圧Vmgとして与えられる。したがって、高Vthiセルおよび低Vthiセルは、このメモリゲート読出電圧Vreadに対するマージンが、時間が経過するとともに小さくなる。この場合、データ“0”および“1”を正確に読出すためには、このデータ“0”を読出す“0”読出下限値およびデータ“1”を正確に読出す“1”読出下限値が存在する。したがって、初期しきい値電圧Vthiが異なるメモリセルは、それぞれ“0”読出下限値および“1”読出下限値に対するマージンが小さくなる。従って、書込/消去後のメモリトランジスタのしきい値電圧を同一電圧レベルに設定した場合、初期しきい値電圧Vthiの低い低Vthiセルに対しては、“0”読出マージンが小さくなり、初期しきい値電圧Vthiの高い高Vthiセルについては、“1”読出マージンが小さくなる。従って、各メモリセルの初期しきい値電圧Vthiがばらついた場合、読出電圧Vreadに対するマージンがバラツキ、メモリセルの電気的特性がバラツキ、読出速度に差を生じ、安定な読出を保証することができなくなる可能性がある。   At the time of data reading including verification, read voltage Vread is applied as memory gate voltage Vmg. Therefore, in the high Vthi cell and the low Vthi cell, the margin for the memory gate read voltage Vread decreases with time. In this case, in order to read data “0” and “1” correctly, “0” read lower limit value for reading this data “0” and “1” read lower limit value for reading data “1” correctly. Exists. Therefore, memory cells having different initial threshold voltages Vthi have smaller margins for the “0” read lower limit value and the “1” read lower limit value, respectively. Therefore, when the threshold voltage of the memory transistor after writing / erasing is set to the same voltage level, the “0” read margin is reduced for a low Vthi cell having a low initial threshold voltage Vthi. For a high Vthi cell having a high threshold voltage Vthi, the “1” read margin is reduced. Therefore, when the initial threshold voltage Vthi of each memory cell varies, the margin for the read voltage Vread varies, the electric characteristics of the memory cell vary, and the reading speed varies, so that stable reading can be ensured. There is a possibility of disappearing.

図11は、この発明に従うメモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧の経時変化を概略的に示す図である。図11において、縦軸に、メモリセルのしきい値電圧Vthを示し、横軸に時間を示す。また、実線で低Vthiセルのしきい値電圧の経時変化を示し、破線で高Vthiセルのしきい値電圧Vthの経時変化を示す。   FIG. 11 schematically shows a change with time of the threshold voltage of the memory transistor of the memory cell according to the present invention. In FIG. 11, the vertical axis represents the threshold voltage Vth of the memory cell, and the horizontal axis represents time. The solid line shows the change over time in the threshold voltage of the low Vthi cell, and the broken line shows the change over time in the threshold voltage Vth of the high Vthi cell.

この発明においては、初期しきい値電圧Vthiが高い高Vthiセルに対しては、書込後のしきい値電圧を電圧PV1に設定し、低Vthiセルに対しては書込後のしきい値電圧を、電圧PV1よりも高い電圧PV2に設定する。一方、消去状態のデータ“1”を保持するメモリセルに対しては、その消去後のしきい値電圧を、低Vthiセルに対しては電圧EV2に設定し、高Vthiセルに対しては、低Vthiセルよりも低い電圧EV1に設定する。   In the present invention, the threshold voltage after writing is set to voltage PV1 for a high Vthi cell having a high initial threshold voltage Vthi, and the threshold value after writing is applied to a low Vthi cell. The voltage is set to a voltage PV2 higher than the voltage PV1. On the other hand, the threshold voltage after erasure is set to the voltage EV2 for the low Vthi cell for the memory cell holding the erased data “1”, and for the high Vthi cell, The voltage EV1 is set lower than that of the low Vthi cell.

データ“0”をメモリセルが保持する場合、高Vthiセルのしきい値電圧Vthの経時変化は、低Vthiセルよりも速いものの、時間が経過すると、ほぼ同じしきい値電圧の経時変化を示す。また、データ“1”を保持するメモリセルについては、高Vthiセルは、そのしきい値電圧の変化速度(上昇速度)が低Vthiセルよりも遅く、時間が経過すると、この高Vthiセルおよび低Vthiセルの経時変化特性はほぼ同じとなる。   When the memory cell holds data “0”, the change with time of the threshold voltage Vth of the high Vthi cell is faster than that of the low Vthi cell. . As for the memory cell that holds data “1”, the high Vthi cell has a lower threshold voltage change rate (rising rate) than the low Vthi cell. The time-varying characteristics of the Vthi cell are almost the same.

したがって、書込/消去後、ある時間が経過した後、メモリセルにおいては、高Vthiセルおよび低Vthiセルは、それぞれ“0”読出限界値および“1”読出上限値に対し、同じマージンを有することができ、その電気的特性を同じとすることができ、安定なデータ読出を行なうことができる。   Therefore, after a certain time has elapsed after writing / erasing, in the memory cell, the high Vthi cell and the low Vthi cell have the same margin with respect to the “0” read limit value and the “1” read upper limit value, respectively. Therefore, the electrical characteristics can be the same, and stable data reading can be performed.

この高Vthiセルおよび低Vthiセルの存在は、前述のように、レイアウトパターンの変化に起因すると考える。したがって、このレイアウトパターンの差により、予め、そのメモリセル位置に応じて、メモリセルが高Vthiセルであるか、低Vthiセルであるかを識別することができ、メモリセルのアドレス位置に応じて、その消去後または書込後の時刻t0の出発しきい値電圧を設定する。このメモリセルの初期しきい値電圧の分布は、製造工程後のテスト時にメモリセル(メモリトランジスタ)のしきい値電圧分布を測定することにより、識別することができる。   The existence of the high Vthi cell and the low Vthi cell is considered to be caused by the change of the layout pattern as described above. Therefore, it is possible to identify whether the memory cell is a high Vthi cell or a low Vthi cell in advance according to the memory cell position based on the difference in the layout pattern, and according to the address position of the memory cell. The starting threshold voltage at time t0 after the erasing or writing is set. The distribution of the initial threshold voltage of the memory cell can be identified by measuring the threshold voltage distribution of the memory cell (memory transistor) during a test after the manufacturing process.

図12は、この発明の実施の形態1に従う内部電圧発生回路40の構成の一例を概略的に示す図である。図12においては、メモリゲート電圧Vmgを生成する部分の構成を一例として示す。   FIG. 12 schematically shows an example of a configuration of internal voltage generation circuit 40 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 12 shows an example of the configuration of the part that generates the memory gate voltage Vmg.

図12において、内部電圧発生回路40は、バッファ時クロック信号CLKを生成するオシレータ102と、動作時、このクロック信号CLKに従ってチャージポンプ動作を行なって昇圧電圧Vppを生成するチャージポンプ104と、この昇圧電圧Vppを分圧する分圧器106と、分圧器106の生成する分圧電圧Vpp2の電圧レベルに応じてチャージポンプ109の動作を制御する比較器108と、オシレータ102および分圧器106の動作を制御する電圧制御回路110を含む。   12, an internal voltage generation circuit 40 includes an oscillator 102 that generates a buffered clock signal CLK, a charge pump 104 that generates a boosted voltage Vpp by performing a charge pump operation according to the clock signal CLK during operation, and this booster. Voltage divider 106 that divides voltage Vpp, comparator 108 that controls the operation of charge pump 109 according to the voltage level of divided voltage Vpp 2 generated by voltage divider 106, and the operations of oscillator 102 and voltage divider 106 are controlled. A voltage control circuit 110 is included.

電圧制御回路110は、図1に示す制御回路34からの動作モード指示信号をOPMODとアドレス信号ADXとを受け、動作モード指示信号OPMODが昇圧動作が必要な動作モードを示すとき、すなわち消去、書込および読出(ベリファイを含む)動作を示すとき、オシレータ102に対するクロックイネーブル信号CKEMを活性化し、また、この動作モード指示信号OPMODに応じて、電圧レベルを指定するレベル選択信号LVL<n:1>を生成して分圧器106へ与える。この電圧制御回路110は、またアドレス入力回路からの行アドレス信号ADXから所定のアドレスビットAddを抽出して分圧器106へ与える。   The voltage control circuit 110 receives the operation mode instruction signal OPMOD and the address signal ADX from the control circuit 34 shown in FIG. 1, and when the operation mode instruction signal OPMOD indicates an operation mode that requires a boost operation, that is, erase, write When the read and read (including verify) operations are indicated, the clock enable signal CKEM for the oscillator 102 is activated, and the level selection signal LVL <n: 1> for designating the voltage level according to the operation mode instruction signal OPMOD. Is supplied to the voltage divider 106. The voltage control circuit 110 also extracts a predetermined address bit Add from the row address signal ADX from the address input circuit and supplies it to the voltage divider 106.

オシレータ102は、たとえばリングオシレータで構成され、クロックイネーブル信号CKENの活性化時発振動作を行なって、一定の周期のクロック信号をCLKを生成する。比較器108は、分圧器106の生成する分圧電圧(降圧電圧)Vpp2と基準電圧VREFとを比較し、その比較結果に従ってポンプイネーブル信号PUENを生成してチャージポンプ104へ与えられる。チャージポンプ104は、ポンプイネーブル信号PUENの活性化時、クロック信号CLKに従ってキャパシタによるチャージポンプ動作を行なって昇圧電圧Vppを生成する。   The oscillator 102 is formed of, for example, a ring oscillator, and performs an oscillation operation when the clock enable signal CKEN is activated to generate a clock signal CLK having a certain period. Comparator 108 compares divided voltage (step-down voltage) Vpp2 generated by voltage divider 106 with reference voltage VREF, generates pump enable signal PUEN according to the comparison result, and is supplied to charge pump 104. When pump enable signal PUEN is activated, charge pump 104 performs a charge pump operation with a capacitor according to clock signal CLK to generate boosted voltage Vpp.

分圧器106は、この電圧制御回路110からのレベル選択信号LVL<n:1>およびアドレスビットAddに従って昇圧電圧Vppの分圧比を変更して分圧電圧(降圧電圧)Vpp2を生成する。この分圧器106において特定のアドレスビットAddにより分圧比を調整することにより、各メモリセルのアドレスに応じて昇圧電圧Vppの電圧レベルを調整する。   Voltage divider 106 changes the voltage dividing ratio of boosted voltage Vpp according to level selection signal LVL <n: 1> from voltage control circuit 110 and address bit Add, and generates divided voltage (step-down voltage) Vpp2. In the voltage divider 106, the voltage dividing ratio is adjusted by a specific address bit Add to adjust the voltage level of the boosted voltage Vpp according to the address of each memory cell.

この昇圧電圧Vppは、メモリゲート電圧Vmgとしてメモリゲート線(MG)へ与えられる。動作モード指示信号OPMODが、書込ベリファイモードを示すとき、このメモリゲート電圧Vmgの電圧レベルを調整することにより、応じてデータ“1”を記憶するメモリセル(メモリトランジスタ)のしきい値電圧を調整することができる。また、この動作モード指示信号OPMODが、消去ベリファイモードを示す場合においても、同様、メモリゲート線へ与えられる消去ベリファイ電圧レベルを特定のアドレスビットAddに応じて調整することにより、メモリセルの消去状態のしきい値電圧を、調整することができる。   The boosted voltage Vpp is applied to the memory gate line (MG) as the memory gate voltage Vmg. When operation mode instruction signal OPMOD indicates the write verify mode, the threshold voltage of the memory cell (memory transistor) storing data “1” is adjusted by adjusting the voltage level of memory gate voltage Vmg. Can be adjusted. Even when the operation mode instruction signal OPMOD indicates the erase verify mode, the erase verify voltage level applied to the memory gate line is similarly adjusted in accordance with the specific address bit Add to thereby erase the memory cell. The threshold voltage can be adjusted.

図13は、図12に示す分圧器106の構成の一例を概略的に示す図である。図13において、分厚き106は、レベル選択信号LVL<n:1>とアドレスビットAddとに従って電圧レベルを指定する電圧レベル切換信号SW<n:1>を生成する電圧レベル調整回路120と、昇圧電圧Vppを抵抗分割する抵抗分圧回路122と、この抵抗分圧回路122の分圧電圧および電圧レベル調整回路120からの電圧レベル切換信号SW<n:1>に従って降圧電圧(分圧電圧)Vpp2を生成する選択回路125を含む。   FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the voltage divider 106 shown in FIG. In FIG. 13, the thicker 106 includes a voltage level adjusting circuit 120 that generates a voltage level switching signal SW <n: 1> that specifies a voltage level in accordance with the level selection signal LVL <n: 1> and the address bit Add, and a booster. Resistor voltage dividing circuit 122 for resistance-dividing voltage Vpp, and step-down voltage (divided voltage) Vpp2 according to the divided voltage of resistance voltage dividing circuit 122 and voltage level switching signal SW <n: 1> from voltage level adjusting circuit 120 Is included.

抵抗分圧回路122は、昇圧電圧Vppを供給する昇圧ノード(チャージポンプ104の出力ノード)と接地ノードの間に直列に接続される抵抗素子R1−R(n+1)を含む。ここで、図13においては、一例として、電圧レベルが5段階に切換えられる場合の構成を示し、したがって、レベル選択信号LVL<n:1>は、5ビットレベル選択信号LVL<5:1>で構成され、また、分圧用の抵抗分圧回路122は、抵抗素子R1−R6で構成される。   Resistance voltage dividing circuit 122 includes resistance elements R1-R (n + 1) connected in series between a boosting node (output node of charge pump 104) for supplying boosted voltage Vpp and a ground node. Here, FIG. 13 shows, as an example, a configuration in which the voltage level is switched to five levels. Therefore, the level selection signal LVL <n: 1> is a 5-bit level selection signal LVL <5: 1>. In addition, the voltage dividing resistance voltage dividing circuit 122 includes resistance elements R1 to R6.

抵抗素子R1−R6の接続ノードから、分圧電圧V1−V5が生成される。これらの分圧電圧V1−V5それぞれに対応して、選択回路125においては、スイッチゲートSX1−SX5が設けられる。これらのスイッチゲートSX1−SX5は、電圧レベル調整回路120からの電圧レベル切換信号SW<1>−SW<5>に従って対応の分圧電圧を選択して降圧電圧Vpp2を生成する。   A divided voltage V1-V5 is generated from a connection node of the resistance elements R1-R6. Corresponding to these divided voltages V1-V5, switch gates SX1-SX5 are provided in selection circuit 125. These switch gates SX1-SX5 select the corresponding divided voltage in accordance with voltage level switching signals SW <1> -SW <5> from voltage level adjustment circuit 120 to generate step-down voltage Vpp2.

電圧レベル調整回路120は、アドレスビットAddを反転するインバータIV0と、電圧レベル切換信号SW<1>−SW<5>それぞれに対応して設けられるゲート回路群を含む。電圧レベル切換信号SW<1>に対しては、ゲート回路G1が設けられる。このゲート回路G1は、電圧レベル選択信号LVL<1>および補のアドレスビット/AddがともにHレベルのときに、電圧レベル切換信号SW<1>をHレベルの活性状態に設定する。   Voltage level adjustment circuit 120 includes an inverter IV0 for inverting address bit Add and a gate circuit group provided corresponding to each of voltage level switching signals SW <1> -SW <5>. A gate circuit G1 is provided for voltage level switching signal SW <1>. Gate circuit G1 sets voltage level switching signal SW <1> to an active state of an H level when voltage level selection signal LVL <1> and complementary address bit / Add are both at an H level.

電圧レベル切換信号SW<2>に対しては、ゲート回路G2およびG3と、これらのこのゲート回路G2およびG3の出力信号を受けるゲート回路GT1とが設けられる。ゲート回路G2は、電圧レベル選択信号LVL<1>とアドレスビットAddとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路G3は、電圧レベル選択信号LVL<2>と補のアドレスビット/Addとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路GT1は、ゲート回路G2およびG3の一方の出力信号がHレベルのときに電圧レベル切換信号SW<2>を活性状態のHレベルに設定する。   For voltage level switching signal SW <2>, there are provided gate circuits G2 and G3 and a gate circuit GT1 for receiving the output signals of these gate circuits G2 and G3. Gate circuit G2 receives voltage level selection signal LVL <1> and address bit Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit G3 receives voltage level selection signal LVL <2> and complementary address bit / Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit GT1 sets voltage level switching signal SW <2> to an active H level when one output signal of gate circuits G2 and G3 is at an H level.

電圧レベル切換信号SW<3>に対しては、ゲート回路G4、G5およびGT2が設けられる。ゲート回路G4は、電圧レベル選択信号LVL<2>およびアドレスビットAddとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路G5は、電圧レベル選択信号LVL<3>および補のアドレスビット/Addとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路GT2は、ゲート回路G4およびG5の出力信号の一方がHレベルのときに、電圧レベル切換信号SW<3>をHレベルの活性状態に設定する。   Gate circuits G4, G5 and GT2 are provided for voltage level switching signal SW <3>. Gate circuit G4 receives voltage level selection signal LVL <2> and address bit Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit G5 receives voltage level selection signal LVL <3> and complementary address bit / Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit GT2 sets voltage level switching signal SW <3> to the active state at the H level when one of the output signals of gate circuits G4 and G5 is at the H level.

電圧レベル切換信号SW<4>に対しては、ゲート回路G6、G7およびGT3が設けられる。ゲート回路G6は、電圧レベル選択信号LVL<3>とアドレスビットAddとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路G7は、電圧レベル選択信号LVL<4>と補のアドレスビット/Addとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路GT3は、ゲート回路G6およびG7の一方の出力信号がHレベルのときに、電圧レベル切換信号SW<4>をHレベルの活性状態に設定する。   Gate circuits G6, G7 and GT3 are provided for voltage level switching signal SW <4>. Gate circuit G6 receives voltage level selection signal LVL <3> and address bit Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit G7 receives voltage level selection signal LVL <4> and complementary address bit / Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit GT3 sets voltage level switching signal SW <4> to an active state at an H level when one output signal of gate circuits G6 and G7 is at an H level.

電圧レベル切換信号SW<5>に対しては、ゲート回路G8、G9およびGT4が設けられる。ゲート回路G8は、電圧レベル選択信号LVL<4>とアドレスビットAddとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路G9は、電圧レベル選択信号LVL<5>と補のアドレスビット/Addとを受け、両者がHレベルのときにHレベルの信号を出力する。ゲート回路GT4は、ゲート回路G8およびG9の出力信号の一方がHレベルのときに、電圧レベル切換信号SW<5>をHレベルの活性状態に設定する。   Gate circuits G8, G9 and GT4 are provided for voltage level switching signal SW <5>. Gate circuit G8 receives voltage level selection signal LVL <4> and address bit Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit G9 receives voltage level selection signal LVL <5> and complementary address bit / Add, and outputs an H level signal when both are at H level. Gate circuit GT4 sets voltage level switching signal SW <5> to the active state at the H level when one of the output signals of gate circuits G8 and G9 is at the H level.

スイッチゲートSX1−SX5は、それぞれ、与えられた電圧レベル切換信号SW<1>−SW<5>が活性状態(Hレベル)のときに、対応の分圧電圧V1−V5を選択して、降圧電圧Vpp2を生成する。   Switch gates SX1-SX5 select the corresponding divided voltage V1-V5 when the applied voltage level switching signals SW <1> -SW <5> are in the active state (H level), respectively, and step down. A voltage Vpp2 is generated.

電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<5>は、動作モードに応じて、1つがHレベルの活性状態に設定される。この内部電圧発生回路は、各動作モードに応じて、すなわち、書込動作モード、消去動作モード、書込ベリファイモード、消去ベリファイモード、および読出モードそれぞれに対応して設けられても良く、また、負の消去高電圧を以外の電圧が、この図13に示す内部電圧発生回路により生成されても良い。   One of voltage level selection signals LVL <1> -LVL <5> is set to an active state of H level according to the operation mode. The internal voltage generation circuit may be provided according to each operation mode, that is, corresponding to each of the write operation mode, the erase operation mode, the write verify mode, the erase verify mode, and the read mode, A voltage other than the negative erase high voltage may be generated by the internal voltage generation circuit shown in FIG.

アドレスビットAddは、例えば、最下位アドレスビットであり、本実施の形態1においては、選択メモリセルが、偶数行にあるか奇数行にあるかに応じて、そのビット値が設定される。   The address bit Add is, for example, the least significant address bit. In the first embodiment, the bit value is set according to whether the selected memory cell is in an even row or an odd row.

今、メモリセルの初期しきい値電圧分布の一例として、偶数行のメモリセルの初期しきい値電圧Vthiが低く、奇数行のメモリセルのしきい値電圧Vthiが高いとする。この初期しきい値電圧Vthiの分布は、テストモード時における初期しきい値電圧分布の分布(動作マージンテストにより検出される)により検出される。   As an example of the initial threshold voltage distribution of the memory cells, it is assumed that the initial threshold voltage Vthi of the even-numbered memory cells is low and the threshold voltage Vthi of the odd-numbered memory cells is high. The distribution of the initial threshold voltage Vthi is detected by the distribution of the initial threshold voltage distribution in the test mode (detected by the operation margin test).

図13に示す分圧器106において、アドレスビットAddが“0”(Lレベル)であり、偶数セル(偶数行のメモリセル)が指定された場合、ゲート回路G1、G3、G5、G7およびG9がイネーブルされ、ゲート回路G2、G4、G6、およびG8は、ディスエーブル状態に維持される。したがって、この場合、電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<5>に従って電圧レベル切換信号SW<1>−SW<5>が生成される。   In the voltage divider 106 shown in FIG. 13, when the address bit Add is “0” (L level) and an even cell (an even row of memory cells) is designated, the gate circuits G1, G3, G5, G7 and G9 are Enabled, gate circuits G2, G4, G6, and G8 are maintained in a disabled state. Accordingly, in this case, voltage level switching signals SW <1> -SW <5> are generated in accordance with voltage level selection signals LVL <1> -LVL <5>.

一方、アドレスビットAddが、“1”(Hレベル)であり、奇数セル(奇数行のメモリセル)が指定された場合、ゲート回路G2、G4、G6およびG8がイネーブルされ、ゲート回路G1、G3、G5、G7、およびG9はディスエーブルされる。この場合、電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<4>に従って電圧レベル切換信号SW<2>−SW<5>が活性化される。   On the other hand, when the address bit Add is “1” (H level) and an odd cell (an odd row memory cell) is designated, the gate circuits G2, G4, G6 and G8 are enabled, and the gate circuits G1, G3 , G5, G7, and G9 are disabled. In this case, voltage level switching signals SW <2> -SW <5> are activated according to voltage level selection signals LVL <1> -LVL <4>.

たとえば、電圧レベル選択信号LVL<2>が活性状態のときに、アドレスビットAddがHレベルのときには、電圧レベル切換信号SW<3>が活性化され、スイッチゲートSX3が分圧電圧V3を選択する。一方、この場合、アドレスビットAddが“0”であるときには、電圧レベル切換信号SW<2>が活性化され、スイッチゲートSX2により電圧V2が、降圧電圧Vpp2として選択される。   For example, when voltage level selection signal LVL <2> is active and address bit Add is at H level, voltage level switching signal SW <3> is activated and switch gate SX3 selects divided voltage V3. . On the other hand, in this case, when address bit Add is “0”, voltage level switching signal SW <2> is activated, and voltage V2 is selected as step-down voltage Vpp2 by switch gate SX2.

図12に示すように、昇圧電圧Vppは、降圧電圧Vpp2と基準電圧VREFの電圧レベルが等しくなるように、比較器108の出力信号に従ってその電圧レベルが調整される。この場合、昇圧電圧Vppは、次式で表わされる:
Vpp=VREF・Z/r
ここで、Zは、抵抗素子R1−R6の合成抵抗値であり、rは、分圧比を示す。
As shown in FIG. 12, the voltage level of boosted voltage Vpp is adjusted according to the output signal of comparator 108 so that the voltage levels of step-down voltage Vpp2 and reference voltage VREF are equal. In this case, boosted voltage Vpp is expressed by the following equation:
Vpp = VREF · Z / r
Here, Z is a combined resistance value of the resistance elements R1-R6, and r indicates a voltage dividing ratio.

したがって、電圧V2選択時に比べて電圧V3の選択時の方が、昇圧電圧Vppの電圧レベルが高くなる(rが小さくなるため)。すなわち、アドレスビットAddが“0”であり、偶数セル選択時に、昇圧電圧Vppの電圧レベルを高くする。ここで、前述のように、偶数セルが、低Vthiセルであり、奇数セルが、高Vthiセルであると想定している。この低Vthiセルおよび高Vthiセルのアドレスが逆の場合には、図13に示すアドレスビットの印加態様が、逆転される。   Therefore, the voltage level of boosted voltage Vpp is higher when voltage V3 is selected than when voltage V2 is selected (because r becomes smaller). That is, address bit Add is “0”, and the voltage level of boosted voltage Vpp is increased when an even cell is selected. Here, as described above, it is assumed that the even cells are low Vthi cells and the odd cells are high Vthi cells. When the addresses of the low Vthi cell and the high Vthi cell are reversed, the address bit application mode shown in FIG. 13 is reversed.

低Vthiセル選択時には、高Vthiセル選択時に比べて、メモリゲート電圧Vmgの電圧レベルが高くされる。以下に説明するように、本実施の形態1においては、この電圧Vmgは、書込または消去ベリファイ電圧であり、書込後の低Vthiセルのしきい値電圧の下限値を、高Vthiセルに比べて高くし、また、消去後の高Vthiセルのメモリトランジスタの消去上限しきい値電圧を低Vthiセルに比べて低くする。これにより、データアクセス時の読出マージンを高Vthiセルおよび低Vthiセルに対して同程度確保し、メモリセルの読出時の電気的特性のバラツキを低減する。   When the low Vthi cell is selected, the voltage level of the memory gate voltage Vmg is higher than when the high Vthi cell is selected. As described below, in the first embodiment, this voltage Vmg is a write or erase verify voltage, and the lower limit value of the threshold voltage of the low Vthi cell after writing is set to the high Vthi cell. The erasure upper limit threshold voltage of the memory transistor of the high Vth cell after erasure is made lower than that of the low Vthi cell. As a result, the read margin at the time of data access is ensured to the same extent for the high Vthi cell and the low Vthi cell, and variation in electrical characteristics at the time of reading the memory cell is reduced.

図14は、この発明の実施の形態1に従う昇圧電圧Vppの印加態様の一例を示す図である。図14において、昇圧電圧Vppは、メモリゲート電圧Vmgとしてメモリゲートドライブ回路52eおよび52oへ与えられる。これらのメモリゲートドライブ回路52eおよび52oには、それぞれデコード回路130eおよび130oが設けられており、これらのデコード回路130oおよび130eは、それぞれアドレス信号ADXをデコードし、対応のメモリゲートドライブ回路52eおよび52oに選択信号を供給する。このアドレス信号ADXには、図13に示す特定のアドレスビットAddが、たとえば最下位ビットとして含まれており、これにより、選択メモリセルが、偶数行に存在する偶数セルであるか奇数行に存在する奇数セルであるかの識別が行なわれる。   FIG. 14 shows an example of an application mode of boosted voltage Vpp according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 14, boosted voltage Vpp is applied to memory gate drive circuits 52e and 52o as memory gate voltage Vmg. These memory gate drive circuits 52e and 52o are provided with decode circuits 130e and 130o, respectively. These decode circuits 130o and 130e decode address signal ADX, respectively, and corresponding memory gate drive circuits 52e and 52o. A selection signal is supplied to. This address signal ADX includes the specific address bit Add shown in FIG. 13 as the least significant bit, for example, so that the selected memory cell is an even cell in an even row or an odd row. Whether the cell is an odd cell is identified.

メモリゲートドライブ回路52eおよび52oそれぞれに対応して、メモリゲート線MGeおよびMGoが設けられる。これらのメモリゲート線MGeおよびMGoは、それぞれ偶数セルMCeよび奇数セルMCoのメモリゲートに結合される。今、一例として、偶数セルMCeは低Vthiセルであり、奇数セルMCoは、高Vthiセルである。   Memory gate lines MGe and MGo are provided corresponding to memory gate drive circuits 52e and 52o, respectively. These memory gate lines MGe and MGo are coupled to the memory gates of even cell MCe and odd cell MCo, respectively. As an example, the even cell MCe is a low Vthi cell, and the odd cell MCo is a high Vthi cell.

メモリゲート線MGeおよびMGoと平行に、選択ゲート線CGeおよびCGoが設けられ、これらのメモリセルMCeおよびMCoの選択トランジスタの不純物領域(導通ノード)が、共通にビット線BLに結合される。メモリセルMCeおよびMCoのメモリトランジスタの不純物領域(導通ノード)は、ソース線SLに結合される。   Select gate lines CGe and CGo are provided in parallel with memory gate lines MGe and MGo, and impurity regions (conducting nodes) of select transistors of these memory cells MCe and MCo are commonly coupled to bit line BL. Impurity regions (conducting nodes) of the memory transistors of memory cells MCe and MCo are coupled to source line SL.

書込ベリファイ時においては、メモリゲート線MGeまたはMGoに書込ベリファイ電圧Vprgが与えられる。上述のように、偶数メモリセルMCeに対しては、この書込ベリファイ電圧Vprg、すなわち昇圧電圧Vppレベルは、高い電圧レベルに設定され、一方、奇数メモリセルMCoに対しては、メモリゲートドライブ回路52oからは、この低い電圧レベルに設定された昇圧電圧Vppが書込ベリファイ電圧Vprgとして与えられる。この書込ベリファイ電圧Vprgに従って、メモリセルMCeまたはMCoが、書込状態にあるか否かの識別が行なわれる。   At the time of write verify, write verify voltage Vprg is applied to memory gate line MGe or MGo. As described above, the write verify voltage Vprg, that is, the boosted voltage Vpp level is set to a high voltage level for the even-numbered memory cells MCe, while the memory gate drive circuit is set for the odd-numbered memory cells MCo. From 52o, boosted voltage Vpp set at this low voltage level is applied as write verify voltage Vprg. According to the write verify voltage Vprg, whether or not the memory cell MCe or MCo is in the write state is identified.

図15は、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置のメモリセルのしきい値電圧分布を概略的に示す図である。メモリセルは、データ“0”を記憶する書込状態とデータ“1”を記憶する消去状態に応じてそのしきい値電圧分布が異なる。   FIG. 15 schematically shows threshold voltage distribution of the memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. The threshold voltage distribution of the memory cell differs depending on the writing state storing data “0” and the erasing state storing data “1”.

書込ベリファイ時においては、書込状態のしきい値電圧の下限を規定する書込ベリファイ電圧Vprgが与えられる。奇数セルに対しては、このしきい値電圧分布の下限値に対応する奇数書込ベリファイ電圧Vprgoが与えられる。一方、偶数セルに対しては、この奇数書込ベリファイ電圧Vprgoよりも高い偶数書込ベリファイ電圧Vprgeが与えられる。書込ベリファイ時には、下限書込ベリファイ電圧VprgoおよびVprgeよりも高い値に、メモリトランジスタのしきい値電圧が設定された場合に、書込状態に到達したと判定される。したがって、偶数セル、すなわち低Vthiセルのしきい値電圧は、書込完了後、高Vthiセル(奇数セル)の書込完了後のしきい値電圧よりも高い状態に設定される。   At the time of write verify, write verify voltage Vprg that defines the lower limit of the threshold voltage of the write state is applied. For odd cells, an odd write verify voltage Vprgo corresponding to the lower limit value of the threshold voltage distribution is applied. On the other hand, even-numbered program verify voltage Vprge higher than odd-numbered program verify voltage Vprgo is applied to even-numbered cells. At the time of write verify, if the threshold voltage of the memory transistor is set to a value higher than the lower limit write verify voltages Vprgo and Vprge, it is determined that the write state has been reached. Therefore, the threshold voltage of the even-numbered cell, that is, the low Vthi cell is set higher than the threshold voltage after the writing of the high-Vthi cell (odd number cell) is completed.

一方、メモリセルを消去状態に設定する消去動作モード時においての消去ベリファイ時においては、消去状態のしきい値電圧分布の上限値に対応する電圧レベルに、消去ベリファイ電圧Versが設定される。この場合、上述の電圧レベル選択信号LVL<5:1>の1つを選択する(活性化する)。この場合においても、偶数セルに対しては、上限消去ベリファイ電圧Verseが、奇数セルの上限消去ベリファイ電圧Versoよりも高い状態となる。したがって、偶数セル、すなわち低Vthiセルのしきい値電圧分布は、高Vthiセル(奇数セル)のしきい値電圧分布よりも高い状態となる。   On the other hand, at the time of erase verify in the erase operation mode in which the memory cell is set to the erase state, the erase verify voltage Vers is set to a voltage level corresponding to the upper limit value of the threshold voltage distribution in the erase state. In this case, one of the voltage level selection signals LVL <5: 1> is selected (activated). Even in this case, the upper-limit erase verify voltage Verse is higher than the upper-limit erase verify voltage Verso of the odd-numbered cells for even-numbered cells. Therefore, the threshold voltage distribution of the even-numbered cell, that is, the low Vthi cell is higher than the threshold voltage distribution of the high-Vthi cell (odd number cell).

これにより、消去完了後、図11に示すように、書込/消去完了後の出発しきい値電圧を、低Vthiセルのしきい値電圧を高Vthiセルのしきい値電圧よりも高く設定することができる。これにより、消去/書込完了後時間が経過しても、メモリセルのしきい値電圧を、高Vthiセルおよび低VThiセルについてほぼ同じ電圧レベルに設定することができ、メモリセルの電気的特性の差を低減することができ、データ保持特性をほぼ同じに設定することができる。   Thus, after completion of erasure, as shown in FIG. 11, the starting threshold voltage after completion of writing / erasing is set such that the threshold voltage of the low Vthi cell is higher than the threshold voltage of the high Vthi cell. be able to. As a result, the threshold voltage of the memory cell can be set to substantially the same voltage level for the high Vthi cell and the low VThi cell even after the erasure / write completion time has elapsed, and the electrical characteristics of the memory cell Difference can be reduced, and the data retention characteristics can be set substantially the same.

また、図19に示すしきい値電圧分布において、この消去状態のしきい値電圧分布の下限値を所定値以上に設定する消去下限値ベリファイ動作が行なわれる場合においても、同様、高Vthiセルの消去下限値は、低Vthiセルのしきい値電圧の消去状態下限値ベリファイ電圧よりも高く設定される。この消去状態のメモリセルのしきい値電圧の加減値に判定は、メモリトランジスタが過消去状態となり、デプレッションモードで動作するのを防止するために行われる。選択トランジスタが設けられており、メモリトランジスタが過消去状態となっても問題がない場合には、この消去状態のメモリセルのしきい値電圧の下限値の調整は、行われなくても良い。   Further, in the threshold voltage distribution shown in FIG. 19, even when an erase lower limit verify operation is performed in which the lower limit of the threshold voltage distribution in the erased state is set to a predetermined value or higher, the high Vthi cell is similarly operated. The erase lower limit value is set higher than the erase state lower limit verify voltage of the threshold voltage of the low Vthi cell. The determination as to whether the threshold voltage of the memory cell in the erased state is increased or decreased is made to prevent the memory transistor from being overerased and operating in the depletion mode. When there is no problem even if the selection transistor is provided and the memory transistor is in an overerased state, the lower limit value of the threshold voltage of the memory cell in the erased state may not be adjusted.

以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、メモリセルのレイアウトにより、そのアドレス位置に応じて電気的特性が異なる場合、そのアドレス位置に応じてベリファイ電圧を変更しており、正確に、レイアウトに起因するメモリセルの電気的特性のバラツキを低減でき、メモリセルを消去/書込後にほぼ同じ電気的特性を有する状態に設定することができる。これにより、データ保持特性(読出マージン)のバラツキが小さな、安定にデータの読出を行なうことのできる不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, when the electrical characteristics differ according to the address position due to the layout of the memory cell, the verify voltage is changed according to the address position. In addition, variations in the electrical characteristics of the memory cell due to the layout can be reduced, and the memory cell can be set to a state having substantially the same electrical characteristics after erasing / writing. Thus, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device in which data retention characteristics (read margin) are small and data can be read stably.

[実施の形態2]
図16は、この発明の実施の形態2に従う内部電圧発生回路40の構成を概略的に示す図である。図16においては、内部電圧発生回路40に含まれるメモリゲート電圧Vmgを発生する部分の構成を示す。メモリゲート電圧発生部は、書込に関連する電圧を発生するために、メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路135と、メモリゲート書込電圧発生回路137と、メモリゲート読出電圧発生回路139を含む。これらの電圧発生回路135、137および139の出力が共通に結合され、メモリゲート電圧Vmgを生成する。メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路135へは、特定のアドレスビットAddが与えられる。
[Embodiment 2]
FIG. 16 schematically shows a structure of internal voltage generation circuit 40 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 16 shows a configuration of a portion for generating memory gate voltage Vmg included in internal voltage generation circuit 40. The memory gate voltage generation unit includes a memory gate write verify voltage generation circuit 135, a memory gate write voltage generation circuit 137, and a memory gate read voltage generation circuit 139 to generate a voltage related to writing. Outputs of these voltage generation circuits 135, 137 and 139 are coupled in common to generate a memory gate voltage Vmg. A specific address bit Add is applied to memory gate write verify voltage generation circuit 135.

メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路135は、書込ベリファイ時に、メモリゲートに与えられる電圧を生成する。メモリゲート書込電圧発生回路137は、書込動作モード時、選択ゲート線へ与えられるメモリゲート電圧を生成する。メモリゲート読出電圧発生回路139は、読出モード時、すなわち外部へのデータ読出を行なうモード時、メモリゲートへ与えられる電圧を生成する。   Memory gate write verify voltage generation circuit 135 generates a voltage applied to the memory gate at the time of write verification. Memory gate write voltage generation circuit 137 generates a memory gate voltage applied to the selected gate line in the write operation mode. Memory gate read voltage generation circuit 139 generates a voltage applied to the memory gate in the read mode, that is, in the mode of reading data to the outside.

この内部電圧発生回路は、消去動作に関連する電圧を発生するために、さらに、メモリゲート消去電圧発生回路140と、メモリゲート消去ベリファイ電圧発生回路142とを含む。これらの電圧発生回路140および142の出力も、電圧発生回路135、137および139と共通の出力に結合される。   The internal voltage generation circuit further includes a memory gate erase voltage generation circuit 140 and a memory gate erase verify voltage generation circuit 142 in order to generate a voltage related to the erase operation. The outputs of these voltage generation circuits 140 and 142 are also coupled to a common output with voltage generation circuits 135, 137 and 139.

メモリゲート消去電圧発生回路140は、消去動作モード時、メモリゲートへ与えられる消去電圧(負の消去高電圧)を生成する。メモリゲート消去ベリファイ電圧発生回路142は、消去ベリファイモード時、メモリゲート線へ与えられる消去ベリファイ電圧を生成する。   Memory gate erase voltage generation circuit 140 generates an erase voltage (negative erase high voltage) applied to the memory gate in the erase operation mode. Memory gate erase verify voltage generation circuit 142 generates an erase verify voltage applied to the memory gate line in the erase verify mode.

これらの電圧発生回路135、137、139、140および142の生成する電圧レベルは、それぞれテストモード時などにおいてその電圧レベルが調整される(トリミングされる)。この製造工程の最終工程において各チップごとに、メモリの書込/消去/読出特性がテストされ、それらの特性に応じて最適な電圧レベルに各電圧発生回路の出力電圧レベルが設定される。この発明の実施の形態2においては、このメモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路135へ特定のアクセスビットAddを与える。このアドレスビットAddの“0”および“1”により、予めプログラムされた電圧レベル選択信号を選択して、分圧器の分圧比を調整する。   The voltage levels generated by these voltage generation circuits 135, 137, 139, 140 and 142 are adjusted (trimmed) in the test mode and the like, respectively. In the final step of the manufacturing process, the write / erase / read characteristics of the memory are tested for each chip, and the output voltage level of each voltage generating circuit is set to an optimum voltage level according to these characteristics. In the second embodiment of the present invention, a specific access bit Add is applied to memory gate write verify voltage generation circuit 135. A voltage level selection signal programmed in advance is selected by the address bits Add “0” and “1”, and the voltage dividing ratio of the voltage divider is adjusted.

図17は、図16に示すメモリゲート電圧ベリファイ電圧発生回路135の構成の一例を概略的に示す図である。この図17に示すメモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路135の構成は、以下の点で、図12に示す内部電圧発生回路の構成と異なる。すなわち、電圧制御回路110は、動作モード指示信号OPMODに従ってオシレータ102に対しクロックイネーブル信号CKENを与え、また、アドレス信号ADXから特定のアドレスビットAddを抽出して分圧器150へ与える。分圧器150は、この特定のアドレスビットAddに従って、予めプログラムされた分圧比で昇圧電圧Vppを降圧して降圧電圧Vpp2を生成する。   FIG. 17 schematically shows an example of a configuration of memory gate voltage verify voltage generating circuit 135 shown in FIG. The configuration of memory gate write verify voltage generation circuit 135 shown in FIG. 17 is different from the configuration of internal voltage generation circuit shown in FIG. 12 in the following points. That is, the voltage control circuit 110 provides the clock enable signal CKEN to the oscillator 102 in accordance with the operation mode instruction signal OPMOD, extracts a specific address bit Add from the address signal ADX, and supplies it to the voltage divider 150. Voltage divider 150 steps down boosted voltage Vpp at a pre-programmed voltage dividing ratio according to this specific address bit Add to generate stepped down voltage Vpp2.

この図17に示すメモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路135の他の構成は、図12に示す内部電圧発生回路の構成と実質的に同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。   The other configuration of the memory gate write verify voltage generating circuit 135 shown in FIG. 17 is substantially the same as the configuration of the internal voltage generating circuit shown in FIG. 12, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, Detailed description thereof is omitted.

図18は、図17に示す分圧器150の構成の一例を概略的に示す図である。図18において、分圧器150は、電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<5>を生成する電圧レベル調整回路155と、昇圧電圧Vppを降圧する抵抗分圧回路122と、この電圧レベル調整回路155からの電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<5>に従って抵抗分圧回路122の分圧電圧を選択する選択回路125を含む。抵抗分圧回路122および選択回路125の構成は、先の図13に示す実施の形態1に従う抵抗分圧回路および選択回路の構成と実質的に同じである。   FIG. 18 schematically shows an example of the configuration of voltage divider 150 shown in FIG. In FIG. 18, a voltage divider 150 includes a voltage level adjustment circuit 155 that generates voltage level selection signals LVL <1> -LVL <5>, a resistance voltage dividing circuit 122 that steps down the boosted voltage Vpp, and the voltage level adjustment circuit. 155 includes a selection circuit 125 that selects a divided voltage of resistance voltage dividing circuit 122 in accordance with voltage level selection signal LVL <1> -LVL <5> from 155. Configurations of resistance voltage dividing circuit 122 and selection circuit 125 are substantially the same as those of the resistance voltage dividing circuit and selection circuit according to the first embodiment shown in FIG.

電圧レベル調整回路155は、その保持データが予め固定的に設定されるレベル設定回路160a−160jと、レベル設定回路160a−160jの2つのレベル設定回路の組にそれぞれ対応して設けられるセレクタ162a−162eとを含む。   The voltage level adjustment circuit 155 includes selectors 162a- provided corresponding to sets of two level setting circuits, that is, level setting circuits 160a-160j whose holding data is fixedly set in advance and level setting circuits 160a-160j. 162e.

レベル設定回路160a−160jは、たとえばフラッシュメモリまたはレーザ溶断可能なヒューズプログラム回路またはアンチヒューズなどの電気的にプログラム可能な回路で構成され、テスト時に、メモリセルの初期しきい値電圧Vthiの分布を特定し、その他の分布に従ってレベル設定回路160a−160jの記憶データをプログラムする。したがって、このレベル設定回路160a−160jにおいては、アドレスビットAddの偶数値(“0”)および奇数値(“1”)それぞれに対応して1つのレベル設定回路に活性状態のデータが保持される。   Level setting circuits 160a to 160j are configured by an electrically programmable circuit such as a flash memory or a laser fusing program circuit or an antifuse, for example, and the initial threshold voltage Vthi of the memory cell is distributed during a test. The stored data of the level setting circuits 160a-160j is programmed according to other distributions. Therefore, in level setting circuits 160a-160j, active level data is held in one level setting circuit corresponding to the even value (“0”) and odd value (“1”) of address bit Add. .

セレクタ162aは、アドレスビットAddのビット値に従ってレベル設定回路160aおよび160bの一方の記憶データを選択して電圧レベル選択信号LVL<1>を生成する。セレクタ162bは、レベル設定回路160cおよび160dの記憶データの一方をアドレスビットAddに従って選択して電圧レベル選択信号LVL<2>を生成する。セレクタ162cは、アドレスビットAddのビット値に従ってレベル設定回路160eおよび160fの一方の記憶データを選択して電圧レベル選択信号LVL<3>を生成する。セレクタ162dは、アドレスビットAddのビット値に従ってレベル設定回路160gおよび160hの記憶データの一方を選択して電圧レベル選択信号LVL<4>を生成する。セレクタ162eは、アドレスビットAddのビット値に従ってレベル設定回路160iおよび160jの一方の記憶データを選択して電圧レベル選択信号LVL<5>を生成する。   Selector 162a selects one stored data of level setting circuits 160a and 160b according to the bit value of address bit Add, and generates voltage level selection signal LVL <1>. Selector 162b selects one of the data stored in level setting circuits 160c and 160d in accordance with address bit Add to generate voltage level selection signal LVL <2>. Selector 162c selects one stored data of level setting circuits 160e and 160f according to the bit value of address bit Add, and generates voltage level selection signal LVL <3>. Selector 162d selects one of the stored data of level setting circuits 160g and 160h according to the bit value of address bit Add to generate voltage level selection signal LVL <4>. Selector 162e selects one stored data of level setting circuits 160i and 160j according to the bit value of address bit Add, and generates voltage level selection signal LVL <5>.

これらのセレクタ162a−162eの生成する電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<5>のうちの1つが活性状態であり、スイッチゲートSX1−SX5が、これらの電圧レベル選択信号LVL<1>−LVL<5>に従って分圧電圧V1−V5の1つを選択して、降圧電圧Vpp2を生成する。   One of the voltage level selection signals LVL <1> -LVL <5> generated by the selectors 162a-162e is in an active state, and the switch gates SX1-SX5 have these voltage level selection signals LVL <1>- One of divided voltages V1-V5 is selected according to LVL <5> to generate step-down voltage Vpp2.

実施の形態1と同様、高Vthiセルが奇数セルであり、低Vthiセルが偶数セルとする。この場合、セレクタ162a−162eは、アドレスビットAddが“0”(Lレベル)のとき、対応のレベル設定回路のうちの高い電圧レベルを指定する電圧レベル選択信号を選択し、アドレスビットAddが“1”(Hレベル)のときに、対応のレベル設定回路のうちの低い電圧レベルを指定する記憶データを選択する。これにより、実施の形態1と同様、メモリゲート書込ベリファイ電圧Vprgの電圧レベルを調整して、高Vthiセルの書込後の出発しきい値電圧を低い状態に設定し、低Vthiセルの書込後の出発しきい値電圧を高いしきい値電圧レベルに設定することができる。   As in the first embodiment, the high Vthi cell is an odd cell and the low Vthi cell is an even cell. In this case, when the address bit Add is “0” (L level), the selectors 162 a-162 e select a voltage level selection signal for designating a high voltage level in the corresponding level setting circuit, and the address bit Add is “ When it is 1 ″ (H level), stored data specifying a low voltage level in the corresponding level setting circuit is selected. Thus, as in the first embodiment, the voltage level of the memory gate write verify voltage Vprg is adjusted, the starting threshold voltage after writing of the high Vthi cell is set to a low state, and the write of the low Vthi cell is set. It is possible to set the starting threshold voltage after insertion to a high threshold voltage level.

この実施の形態2に従う構成の場合、予めプログラム回路(レベル設定回路160a−160j)により、書込ベリファイ時に生成されるベリファイ電圧のレベルを設定することができる。これにより、電圧制御回路において、レベル選択信号を生成するために、論理ゲート(ゲート回路G1−G9およびGT1−GT4(図13参照))を用いる必要はなく、消費電流が低減される。また、テスト時における測定結果に従ってレベル設定回路160a−160jの記憶データをプログラムすることにより、正確に、アドレスビットAddにより、書込ベリファイ電圧の電圧レベルを設定することができる。   In the case of the configuration according to the second embodiment, the level of the verify voltage generated at the time of write verify can be set in advance by the program circuit (level setting circuits 160a to 160j). Thus, in the voltage control circuit, it is not necessary to use logic gates (gate circuits G1-G9 and GT1-GT4 (see FIG. 13)) in order to generate the level selection signal, and current consumption is reduced. In addition, by programming the data stored in level setting circuits 160a-160j in accordance with the measurement result at the time of the test, the voltage level of the write verify voltage can be accurately set by address bit Add.

なお、この実施の形態2の構成において、消去ベリファイ電圧を生成する回路に対しても、この図18に示す構成を適用することができる。この場合、また、書込ベリファイ電圧および消去ベリファイ電圧を生成するために、それぞれ、この図18に示す構成が利用されても良い。また、図18に示す分圧器が、消去ベリファイ電圧および書込ベリファイ電圧両者を生成するために利用されても良い。   In the configuration of the second embodiment, the configuration shown in FIG. 18 can also be applied to a circuit that generates an erase verify voltage. In this case, the configuration shown in FIG. 18 may be used for generating the write verify voltage and the erase verify voltage, respectively. Further, the voltage divider shown in FIG. 18 may be used to generate both the erase verify voltage and the write verify voltage.

[実施の形態3]
図19は、この発明の実施の形態3に従う内部電圧発生回路の電圧制御回路110の構成を概略的に示す図である。この図19に示す構成においては、アドレス信号ADXをスクランブルして、所定のビットAddを生成して分圧器106または150へ与えるアドレススクランブル回路170が設けられる。このアドレススクランブル回路170は、アドレス信号ADXの特定のビット位置のビットを最下位ビットと入換え、アドレスビットAddを生成する。アドレス信号ADXが、アドレスADX_a、ADX_b、…、ADX_nを示すとき、アドレスビットAddを所定の論理レベルに設定する。
[Embodiment 3]
FIG. 19 schematically shows a configuration of voltage control circuit 110 of the internal voltage generation circuit according to the third embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 19, an address scramble circuit 170 is provided which scrambles the address signal ADX, generates a predetermined bit Add, and applies the bit Add to the voltage divider 106 or 150. The address scramble circuit 170 replaces a bit at a specific bit position of the address signal ADX with the least significant bit to generate an address bit Add. When the address signal ADX indicates the address ADX_a, ADX_b,..., ADX_n, the address bit Add is set to a predetermined logic level.

図20(A)および図20(B)は、図19に示すアドレススクランブル回路170のスクランブル動作の一例を示す図である。図20(A)において、行アドレス信号ADXが、(k+1)ビットのアドレスビットAk−A0を有する。アドレスビットAkが最上位ビットMSBであり、アドレスビットA0が最下位ビットである。この場合、アドレススクランブル回路170において、特定のビット位置のアドレスビットAjと最下位アドレスビットA0とを入換える。ここで、jは、1からkのいずれかである。この入換後、図20(B)に示すように、アドレスビットAjを特定のアドレスビットAddとして生成する。   20A and 20B are diagrams showing an example of the scramble operation of the address scramble circuit 170 shown in FIG. In FIG. 20A, the row address signal ADX has (k + 1) -bit address bits Ak-A0. Address bit Ak is the most significant bit MSB, and address bit A0 is the least significant bit. In this case, the address scramble circuit 170 exchanges the address bit Aj at the specific bit position with the least significant address bit A0. Here, j is any one of 1 to k. After this replacement, as shown in FIG. 20B, the address bit Aj is generated as a specific address bit Add.

図21は、メモリセルアレイ20に対するアドレスビットの割当の一例を示す図である。図21において、メモリセルアレイ20において、アドレスビットAjの偶数(“0”)および奇数(“1”)により規定される偶数サブアレイブロックSMABeおよび奇数サブアレイブロックSMABoが、交互に配置される。図19に示すアドレス信号ADX_a、…、ADX_nが、1つのサブアレイブロックに含まれる。すなわち、この場合、アドレス信号ADX_a、ADX_b…ADX_nは、1つのサブアレイブロック内のメモリセル行を指定するアドレスである。   FIG. 21 is a diagram showing an example of address bit allocation to the memory cell array 20. In FIG. 21, in the memory cell array 20, even-numbered subarray blocks SMABe and odd-numbered subarray blocks SMABo defined by even (“0”) and odd (“1”) address bits Aj are alternately arranged. Address signals ADX_a,..., ADX_n shown in FIG. 19 are included in one subarray block. That is, in this case, the address signals ADX_a, ADX_b... ADX_n are addresses that specify memory cell rows in one subarray block.

したがって、アドレスビットAjをしきい値電圧調整に利用することにより、サブアレイブロック単位で、メモリセルのしきい値電圧の調整を行なうことができる。アドレスビットAjが最上位ビットMSBの場合、メモリセルアレイ20の上半分の領域および下半分の領域で、しきい値電圧の調整を行なうことができる。また、このアドレスビットAjとして、メモリブロックBK0−BKnを指定するメモリブロックアドレスビットが用いられる場合、奇数メモリブロックおよび偶数メモリブロックに対して、しきい値電圧レベルを変更することができる。   Therefore, by using address bit Aj for threshold voltage adjustment, the threshold voltage of memory cells can be adjusted in units of subarray blocks. When the address bit Aj is the most significant bit MSB, the threshold voltage can be adjusted in the upper half region and the lower half region of the memory cell array 20. When memory block address bits designating memory blocks BK0 to BKn are used as address bits Aj, the threshold voltage level can be changed for odd memory blocks and even memory blocks.

[変更例]
図22は、この発明の実施の形態3に従うアドレススクランブル回路170の変更例の構成を概略的に示す図である。図22において、アドレススクランブル回路170は、アドレス信号ADXの特定のビット位置のアドレスビットを抽出するアドレスビット抽出器172と、このアドレスビット抽出器172により抽出されたアドレスビットをデコードするデコード回路174とを含む。
[Example of change]
FIG. 22 schematically shows a structure of a modification of address scramble circuit 170 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 22, an address scramble circuit 170 includes an address bit extractor 172 that extracts an address bit at a specific bit position of an address signal ADX, and a decode circuit 174 that decodes an address bit extracted by the address bit extractor 172. including.

アドレスビット抽出器172は、たとえば配線で構成され、アドレス信号ADXのうちの特定の1または複数のアドレスビットを抽出する。デコード回路174は、このアドレスビット抽出器172から与えられたアドレスビットをデコードし、そのデコード結果に従って特定のアドレスビットAddを生成して、分圧器106または150へ与える。   The address bit extractor 172 is composed of, for example, wiring, and extracts one or more specific address bits from the address signal ADX. The decode circuit 174 decodes the address bits supplied from the address bit extractor 172, generates a specific address bit Add according to the decoding result, and supplies it to the voltage divider 106 or 150.

図23は、図22に示すアドレススクランブル回路170の動作を模式的に示す図である。アドレス信号ADXは、アドレスビットAk−A0を有し、アドレスビットAkが最上位ビットMSBであり、アドレスビットA0が最下位ビットLSBである。この場合、アドレスビット抽出器172は、破線で示す信号配線により、特定の位置のアドレスビットAi−Ajを抽出する。デコード回路174は、これらの抽出されたアドレスビットAi−Ajが特定のパターンのときに、アドレスビットAddを“1”に設定し、それ以外のときには、特定のアドレスビットAddを“0”に設定する。このデコード回路174からのアドレスビットAddが、実施の形態1または2において示した分圧器へ与えられる。   FIG. 23 schematically shows an operation of address scramble circuit 170 shown in FIG. Address signal ADX has address bits Ak-A0, where address bit Ak is the most significant bit MSB and address bit A0 is the least significant bit LSB. In this case, the address bit extractor 172 extracts address bits Ai-Aj at a specific position by signal wiring indicated by broken lines. The decode circuit 174 sets the address bit Add to “1” when these extracted address bits Ai-Aj have a specific pattern, and sets the specific address bit Add to “0” otherwise. To do. Address bit Add from decode circuit 174 is applied to the voltage divider shown in the first or second embodiment.

図24は、この発明の実施の形態3の変更例におけるメモリセルアレイにおけるアドレスの割当てを概略的に示す図である。図24において、メモリセルアレイ20は、アドレスビットAi−Ajが特定のパターンのサブアレイブロックSSAY1と、アドレスビットAi−Ajが特定のパターン以外のパターンを有するサブアレイブロックSSAY0およびSSAY2を含む。サブアレイブロックSSAY1に対しては、特定アドレスビットAddが“1”となり、残りのサブアレイブロックSSAY0およびSSAY2に対してアドレスビットAddが“0”となる。したがって、このデコード態様においては、サブアレイブロックSSAY1に対する昇圧電圧(ベリファイ電圧)Vppを高くし、残りのサブアレイブロックSSAY0およびSSAY2に対しては昇圧電圧(ベリファイ電圧)Vppを低くする。   FIG. 24 schematically shows address assignment in the memory cell array according to the modification of the third embodiment of the present invention. In FIG. 24, memory cell array 20 includes subarray block SSAY1 in which address bits Ai-Aj have a specific pattern, and subarray blocks SSAY0 and SSAY2 in which address bits Ai-Aj have a pattern other than the specific pattern. For the sub-array block SSAY1, the specific address bit Add is “1”, and for the remaining sub-array blocks SSAY0 and SSAY2, the address bit Add is “0”. Therefore, in this decoding mode, boosted voltage (verify voltage) Vpp for subarray block SSAY1 is increased, and boosted voltage (verify voltage) Vpp is decreased for remaining subarray blocks SSAY0 and SSAY2.

なお、この図24に示す特定アドレスビットAddのビット値は、“0”および“1”は逆に設定されてもよい。   Note that the bit value of the specific address bit Add shown in FIG. 24 may be set so that “0” and “1” are reversed.

また、このデコード回路174へ与えられるアドレスビットは、中間のアドレスビットでなく、最上位ビットAkから連続する位置のアドレスビットであってもよい。また、不連続的に離散して配置されるアドレスビットであってもよい。ここで、i、およびjは、次式を満たす:
k≧i≧j≧0.
アドレスビットAk−A0を全ビットデコードする場合には、1つの行のメモリセルに対するしきい値電圧を、他の残りの行のメモリセルに比べて高くまたは低く設定することができる。
Further, the address bits supplied to the decode circuit 174 may not be intermediate address bits, but may be address bits at positions consecutive from the most significant bit Ak. Further, the address bits may be arranged discontinuously and discretely. Where i and j satisfy the following equation:
k ≧ i ≧ j ≧ 0.
When all the address bits Ak-A0 are decoded, the threshold voltage for the memory cells in one row can be set higher or lower than the memory cells in the other rows.

なお、デコード回路174へ与えられる抽出アドレスビットは、図7に示すメモリブロックBK0−BKmを特定するブロックアドレスを含んでもよい。この場合、特定のメモリブロックの特定の領域においてのみ、他のメモリブロックに比べて、メモリセル(メモリトランジスタ)のしきい値電圧が高くまたは低く設定される。なお、しきい値電圧の調整は、実施の形態1または2と同様にして行われる。   Note that the extracted address bits supplied to the decoding circuit 174 may include a block address specifying the memory blocks BK0 to BKm shown in FIG. In this case, the threshold voltage of the memory cell (memory transistor) is set higher or lower than in the other memory blocks only in a specific area of the specific memory block. The threshold voltage is adjusted in the same manner as in the first or second embodiment.

以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、アドレススクランブルにより、偶数行/奇数行でなく、特定の領域に配置されるメモリセル行に対するしきい値電圧の調整を行なっている。したがって、高Vthiセルおよび低Vthiセルの分布において局所性が存在し、例えば高vthiセルが、ある特定の領域に局所的に分布している場合、正確に、書込/消去完了後のしきい値電圧をこのメモリセル特性に応じて調整することができる。また、実施の形態1および2の効果をも併せて得ることができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the threshold voltage is adjusted with respect to the memory cell row arranged in a specific region instead of the even row / odd row by address scrambling. Therefore, locality exists in the distribution of the high Vthi cell and the low Vthi cell. For example, when the high vthi cell is locally distributed in a specific region, the threshold after the completion of programming / erasing is accurately determined. The value voltage can be adjusted according to the memory cell characteristics. The effects of the first and second embodiments can also be obtained.

[実施の形態4]
図25は、この発明の実施の形態4に従う内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。この図25に示す内部電圧発生回路においても、メモリゲート電圧Vmgを発生する部分の構成を示す。図25に示す内部電圧発生回路40は、以下の点で、図16に示す内部電圧発生回路とその構成が異なる。すなわち、メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路180から生成されるベリファイ電圧の電圧レベルは、メモリセルのアドレス位置にかかわらず一定である。一方、メモリゲート書込電圧発生回路182に対し、特定のアドレスビットAddが与えられ、データ書込動作モード時に生成されるメモリゲート書込電圧の電圧レベルが、メモリセルのアドレス位置に従って、調整される。この図25に示す内部電圧発生回路の他の構成は、図16に示す内部電圧発生回路40の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Embodiment 4]
FIG. 25 schematically shows a structure of an internal voltage generating circuit according to the fourth embodiment of the invention. The internal voltage generation circuit shown in FIG. 25 also shows the configuration of the portion that generates memory gate voltage Vmg. The internal voltage generation circuit 40 shown in FIG. 25 differs from the internal voltage generation circuit shown in FIG. 16 in the following points. That is, the voltage level of the verify voltage generated from memory gate write verify voltage generation circuit 180 is constant regardless of the address position of the memory cell. On the other hand, a specific address bit Add is applied to memory gate write voltage generation circuit 182, and the voltage level of the memory gate write voltage generated in the data write operation mode is adjusted according to the address position of the memory cell. The The other configuration of the internal voltage generating circuit shown in FIG. 25 is the same as the configuration of internal voltage generating circuit 40 shown in FIG. 16, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

メモリゲート書込電圧発生回路182の構成は、先の実施の形態1から3の構成のいずれが用いられてもよい。特定のアドレスビットAddに従って、実施の形態1から3のいずれかと同様にして、生成されるメモリゲート書込電圧の電圧レベルが、メモリセルのアドレス位置に応じて調整される。   As the configuration of memory gate write voltage generation circuit 182, any of the configurations of the previous first to third embodiments may be used. According to a specific address bit Add, the voltage level of the generated memory gate write voltage is adjusted according to the address position of the memory cell, as in any of the first to third embodiments.

図26は、この発明の実施の形態4に従う内部電圧発生回路40の書込動作モード時の発生電圧のレベルを概略的に示す図である。図26において、書込対象のメモリセルは、書込時、選択ゲート線CGに、選択ゲート電圧Vcg(たとえば1.5V)が与えられ、不純物領域2へは、ビット線BLを介してビット線書込電圧Vd(たとえば0.8V)が与えられる。不純物領域3へはソース線SLを介してソース線書込電圧Vsl(たとえば5.5V)が与えられる。   FIG. 26 schematically shows a level of the generated voltage in the write operation mode of internal voltage generating circuit 40 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 26, a write target memory cell is supplied with a select gate voltage Vcg (for example, 1.5 V) to select gate line CG at the time of writing, and bit line BL is connected to impurity region 2 via bit line BL. Write voltage Vd (for example, 0.8 V) is applied. Source line write voltage Vsl (for example, 5.5 V) is applied to impurity region 3 through source line SL.

書込時においては、前述のように、半導体基板表面にチャネルが選択ゲート線CG(選択ゲート5)下部に形成される。メモリゲート6下部を流れるチャネル電流において、選択ゲート5とメモリゲート6との境界部における高電界によりホットエレクトロンが生成される。このメモリゲート6へメモリゲート線MGを介して与えられるメモリゲート書込電圧Vmgに従って、生成されたエレクトロンが絶縁膜7に注入されて保持される。したがって、絶縁膜7に保持されるエレクトロン量は、メモリゲート書込電圧Vmgの電圧レベルにより異なる。高Vthiセルに対しては、メモリゲート書込電圧Vmgを低くし、注入エレクトロン量を少なくし、一方、低Vthiセルに対しては、メモリゲート書込電圧Vmgを高くして、絶縁膜7中の注入エレクトロン量を増大させる。これにより、書込後のメモリトランジスタの出発しきい値電圧は、高Vthiセルについては低く、また、低Vthiセルに対しては高い状態に設定することができる(図15参照)。この電圧レベルの調整は、実施の形態1から3と同様、昇圧電圧Vppと降圧電圧Vpp2の差を調整することにより行なわれる。すなわち、電圧差Vpp−Vpp2が小さい場合には、メモリゲート書込電圧Vmgが低くされ、一方電圧差Vpp−Vpp2が大きい場合には、メモリゲート書込電圧Vmgが高くされる。メモリゲート書込電圧発生回路182の内部構成としては、実施の形態1から3に示す電圧発生回路のいずれの構成が利用されても良い。   At the time of writing, as described above, a channel is formed below the selection gate line CG (selection gate 5) on the surface of the semiconductor substrate. In the channel current flowing under the memory gate 6, hot electrons are generated by a high electric field at the boundary between the selection gate 5 and the memory gate 6. According to the memory gate write voltage Vmg applied to the memory gate 6 through the memory gate line MG, the generated electrons are injected into the insulating film 7 and held. Therefore, the amount of electrons held in insulating film 7 varies depending on the voltage level of memory gate write voltage Vmg. For high Vthi cells, the memory gate write voltage Vmg is lowered to reduce the amount of injected electrons, while for low Vthi cells, the memory gate write voltage Vmg is increased to increase the amount of injected electrons. The amount of injected electrons is increased. Thereby, the starting threshold voltage of the memory transistor after writing can be set to a low state for the high Vthi cell and to a high state for the low Vthi cell (see FIG. 15). The voltage level is adjusted by adjusting the difference between the boosted voltage Vpp and the step-down voltage Vpp2 as in the first to third embodiments. That is, when voltage difference Vpp-Vpp2 is small, memory gate write voltage Vmg is lowered, and when voltage difference Vpp-Vpp2 is large, memory gate write voltage Vmg is raised. As the internal configuration of memory gate write voltage generation circuit 182, any configuration of the voltage generation circuits shown in the first to third embodiments may be used.

[変更例]
図27は、この発明の実施の形態4に従う内部電圧発生回路の変更例の構成を概略的に示す図である。この図27に示す内部電圧発生回路40は、メモリゲート電圧Vmgを発生し、図25に示す内部電圧発生回路と、以下の点でその構成が異なる。すなわち、メモリゲート消去電圧発生回路184に対し特定のアドレスビットAddが与えられる。メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路180およびメモリゲート書込電圧発生回路137へは、特定アドレスビットAddは与えられない。この図27に示す内部電圧発生回路の他の構成は、図25に示す内部電圧発生回路の構成と同じである。従って、図25に示す内部電圧発生回路40の対応する電圧発生回路は、同一の参照符号を付し、その詳細説明は省略する。
[Example of change]
FIG. 27 schematically shows a structure of a modification of the internal voltage generation circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The internal voltage generation circuit 40 shown in FIG. 27 generates a memory gate voltage Vmg, and differs in configuration from the internal voltage generation circuit shown in FIG. 25 in the following points. That is, a specific address bit Add is applied to the memory gate erase voltage generation circuit 184. The specific address bit Add is not applied to the memory gate write verify voltage generation circuit 180 and the memory gate write voltage generation circuit 137. Other configurations of the internal voltage generating circuit shown in FIG. 27 are the same as those of the internal voltage generating circuit shown in FIG. Accordingly, the corresponding voltage generation circuits of the internal voltage generation circuit 40 shown in FIG. 25 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この図27に示す内部電圧発生回路の構成においては、消去動作モード時、メモリゲート線へ与えられるメモリゲート消去電圧の電圧レベルが、メモリセルのアレイ内位置に応じて調整される。   In the configuration of the internal voltage generation circuit shown in FIG. 27, in the erase operation mode, the voltage level of the memory gate erase voltage applied to the memory gate line is adjusted according to the position in the array of memory cells.

図28は、消去動作モード時の選択メモリセルへの印加電圧を概略的に示す図である。消去動作モード時においては、不純物領域2は、ビット線BLを介して開放状態(open)に設定され、フローティング状態に設定される。選択ゲート5へは、選択ゲート線CGを介してたとえば0Vの選択ゲート電圧Vcgが与えられる。不純物領域3へは、ソース線SLを介してたとえば6.5Vの正の消去ソース線電圧Vslが与えられる。メモリゲート6へは、メモリゲート線MGを介して消去メモリゲート電圧Vmgが与えられる。この消去動作時においては、不純物領域3近傍における高電界によるバンド間トンネリング現象により、ホールが、絶縁膜7に注入され、そのしきい値電圧が低くなる。この絶縁膜7におけるホールの注入量が多いほど、メモリセルのしきい値電圧が低くなる。したがって、高Vthiセルに対しては、メモリゲート電圧Vmgを低くして、より深い負の電圧レベルに設定し、その消去後の出発しきい値電圧Vthを低くする。低Vthiセルに対しては、このメモリゲート消去電圧Vmgを高い電圧(浅い負の電圧レベル)に設定し、その消去後の出発しきい値電圧Vthを高く設定する。   FIG. 28 schematically shows a voltage applied to the selected memory cell in the erase operation mode. In the erasing operation mode, the impurity region 2 is set to an open state (open) via the bit line BL, and is set to a floating state. For example, selection gate voltage Vcg of 0 V is applied to selection gate 5 via selection gate line CG. Impurity region 3 is supplied with positive erase source line voltage Vsl of 6.5 V, for example, via source line SL. An erase memory gate voltage Vmg is applied to memory gate 6 through memory gate line MG. During this erasing operation, holes are injected into the insulating film 7 due to the band-to-band tunneling phenomenon due to a high electric field in the vicinity of the impurity region 3, and the threshold voltage is lowered. The larger the amount of holes injected in the insulating film 7, the lower the threshold voltage of the memory cell. Therefore, for high Vthi cells, the memory gate voltage Vmg is lowered to a deeper negative voltage level, and the starting threshold voltage Vth after erasure is lowered. For the low Vthi cell, the memory gate erase voltage Vmg is set to a high voltage (shallow negative voltage level), and the starting threshold voltage Vth after the erase is set high.

これにより、消去動作時にメモリセルの位置に応じて、消去状態のメモリセルのしきい値電圧を、メモリセルの初期しきい値電圧Vthiに応じて設定することができ、電気的特性のバラツキを低減することができる。   As a result, the threshold voltage of the memory cell in the erased state can be set according to the initial threshold voltage Vthi of the memory cell in accordance with the position of the memory cell during the erase operation, and variations in electrical characteristics can be achieved. Can be reduced.

なお、この消去動作時において生成されるメモリゲートの電圧は負電圧である。したがって、このメモリゲート消去電圧発生回路184は、他の電圧発生回路と異なり、負の電圧を発生することが要求される。この場合、たとえば図13に示す分圧器において、抵抗分圧回路を、昇圧電圧供給ノードと電源ノードの間に接続する。図12に示す比較器108が、正の基準電圧Vrefおよび正の降圧電圧Vpp2を比較し、その比較結果に従ってチャージポンプ104の動作を制御する。この場合、チャージポンプ104は、昇圧電圧Vppとして、負電圧を生成する。負電圧を発生するチャージポンプとしては、正の高電圧を発生するチャージポンプと同様、キャパシタのチャージポンプ動作を利用する回路を利用することができ、従って、メモリゲート消去電圧発生回路の内部構成としては、実施の形態1から3において示す構成を利用することができる。   Note that the voltage of the memory gate generated during the erase operation is a negative voltage. Therefore, unlike the other voltage generation circuits, this memory gate erase voltage generation circuit 184 is required to generate a negative voltage. In this case, for example, in the voltage divider shown in FIG. 13, a resistance voltage dividing circuit is connected between the boosted voltage supply node and the power supply node. 12 compares positive reference voltage Vref and positive step-down voltage Vpp2, and controls the operation of charge pump 104 according to the comparison result. In this case, charge pump 104 generates a negative voltage as boosted voltage Vpp. As a charge pump that generates a negative voltage, a circuit that uses the charge pump operation of a capacitor can be used as well as a charge pump that generates a positive high voltage. Therefore, as an internal configuration of a memory gate erase voltage generating circuit, The configurations shown in Embodiments 1 to 3 can be used.

なお、図27において破線で示すように、メモリゲート消去ベリファイ電圧発生回路142に特定のアドレスビットAddが与えられれば、実施の形態1と同様、消去ベリファイ電圧レベルを調整でき、実施の形態1と同様に、消去状態のメモリセルのしきい値電圧をも調整することできる。また、図25および図27に示す構成が組み合わせて用いられても良い。すなわち、メモリゲートに対する書込電圧および消去電圧が、ともにメモリセルのアドレス位置に応じて調整されても良い。   As shown by a broken line in FIG. 27, if a specific address bit Add is given to the memory gate erase verify voltage generation circuit 142, the erase verify voltage level can be adjusted as in the first embodiment. Similarly, the threshold voltage of an erased memory cell can be adjusted. Further, the configurations shown in FIGS. 25 and 27 may be used in combination. That is, both the write voltage and the erase voltage for the memory gate may be adjusted according to the address position of the memory cell.

以上のように、この発明の実施の形態4に従えば、書込または消去時に、メモリゲートに印加される電圧レベルをメモリセルの初期しきい値電圧レベル(メモリセルの位置)に応じて調整しており、実施の形態1から3と同様、メモリセルの電気的特性のバラツキを低減することができる。   As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the voltage level applied to the memory gate at the time of writing or erasing is adjusted according to the initial threshold voltage level (memory cell position) of the memory cell. As in the first to third embodiments, variations in the electrical characteristics of the memory cells can be reduced.

なお、このしきい値電圧の調整の方法は、先の実施の形態1から3のいずれの構成が用いられてもよい。   As the method for adjusting the threshold voltage, any of the configurations of the first to third embodiments may be used.

[実施の形態5]
図29は、この発明の実施の形態5に従う内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。図29においては、内部電圧発生回路40のソース線電圧Vslを生成する部分の構成を示す。この図29において、ソース線電圧発生部は、書込ソース線電圧発生回路190と、消去ソース線電圧発生回路192とを含む。これらの電圧発生回路190および192の出力ノードが相互接続され、この共通出力ノードからソース線電圧Vslが生成される。
[Embodiment 5]
FIG. 29 schematically shows a structure of an internal voltage generating circuit according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 29 shows a configuration of a portion for generating the source line voltage Vsl of the internal voltage generation circuit 40. In FIG. 29, the source line voltage generation unit includes a write source line voltage generation circuit 190 and an erase source line voltage generation circuit 192. Output nodes of these voltage generation circuits 190 and 192 are interconnected, and a source line voltage Vsl is generated from the common output node.

書込ソース線電圧発生回路190に対し特定のアドレスビットAddが与えられる。書込ソース線電圧発生回路190は、実施の形態1から3の内部電圧発生回路のいずれかの構成を備え、利用される実施の形態に応じて、この特定のアドレスビットAddの生成態様が設定される。なお、消去ソース線電圧発生回路192に対しては、特定のアドレスビットAddは与えられず、メモリセル位置にかかわらず、所定のレベルの消去ソース線高電圧を生成する。   A specific address bit Add is applied to write source line voltage generation circuit 190. Write source line voltage generation circuit 190 includes any of the configurations of internal voltage generation circuits of the first to third embodiments, and the generation mode of this specific address bit Add is set according to the embodiment to be used. Is done. Note that a specific address bit Add is not applied to the erase source line voltage generation circuit 192, and an erase source line high voltage of a predetermined level is generated regardless of the memory cell position.

図30は、この発明の実施の形態5に従う不揮発性半導体記憶装置の書込動作モード時の選択メモリセルの電圧印加態様を概略的に示す図である。図30において、不純物領域2へはビット線BLを介して書込ビット線電圧(Vd、たとえば0.8V)が与えられ、選択ゲート5へは選択ゲート線CGを介してたとえば1.5Vの選択ゲート電圧Vcgが与えられる。メモリゲート6へは、メモリゲート線MGを介してたとえば11.5Vのメモリゲート書込高電圧Vmgが与えられる。不純物領域3へは、ソース線SLを介してソース線電圧Vslが与えられる。   FIG. 30 schematically shows a voltage application mode of a selected memory cell in the write operation mode of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 30, a write bit line voltage (Vd, for example, 0.8V) is applied to impurity region 2 through bit line BL, and selection gate 5 has a selection of, for example, 1.5V through selection gate line CG. A gate voltage Vcg is applied. Memory gate write high voltage Vmg of 11.5 V, for example, is applied to memory gate 6 via memory gate line MG. Impurity region 3 is supplied with source line voltage Vsl through source line SL.

この書込動作モード時においては、半導体基板領域1表面にチャネルが形成される。この場合、選択ゲート5直下に形成されるチャネルの抵抗値は高く、このコントロールゲート6およびメモリゲート6の境界近傍で高電界が発生する。ホットエレクトロンの発生量は、この境界領域において生成される高電界が高くなると増大する。このソース線SLに印加される電圧が、ほとんどこの選択ゲート5とメモリゲート6との間の境界領域に印加される。従って、ソース線の電圧Vslが高いほど、この境界領域の電界が高くなる。   In this write operation mode, a channel is formed on the surface of semiconductor substrate region 1. In this case, the resistance value of the channel formed immediately below the selection gate 5 is high, and a high electric field is generated near the boundary between the control gate 6 and the memory gate 6. The amount of hot electrons generated increases as the high electric field generated in this boundary region increases. The voltage applied to the source line SL is almost applied to the boundary region between the selection gate 5 and the memory gate 6. Therefore, the higher the source line voltage Vsl, the higher the electric field in this boundary region.

絶縁膜7に注入されるエレクトロン量が高いほど、メモリトランジスタのしきい値電圧が高くなる。したがって、高Vthiセルに対しては、書込ソース線電圧Vslとして、低い電圧を与え、その書込完了後の出発しきい値電圧Vthを低い電圧レベルに設定する。一方、低Vthiセルに対しては、書込ソース線電圧Vslを高い電圧レベルに設定し、書込完了後の出発しきい値電圧Vthを、高い電圧レベルに設定する。   The higher the amount of electrons injected into the insulating film 7, the higher the threshold voltage of the memory transistor. Therefore, a low voltage is applied as the write source line voltage Vsl to the high Vthi cell, and the starting threshold voltage Vth after the completion of writing is set to a low voltage level. On the other hand, for the low Vthi cell, write source line voltage Vsl is set to a high voltage level, and starting threshold voltage Vth after completion of writing is set to a high voltage level.

ソース線電圧Vslを、アドレスビットAddに従ってメモリセル位置に応じて調整することにより、メモリセルの初期しきい値電圧Vthiに応じて書込完了後のしきい値電圧(出発しきい値電圧)Vthの電圧レベルを調整することができ、応じてメモリセルの電気的特性の差を小さくすることができる。   By adjusting source line voltage Vsl according to the memory cell position according to address bit Add, threshold voltage (starting threshold voltage) Vth after completion of writing according to initial threshold voltage Vthi of the memory cell The voltage level of the memory cell can be adjusted, and the difference in the electrical characteristics of the memory cell can be reduced accordingly.

書込ソース線電圧発生回路190における書込高電圧を発生する部分の電圧レベルの調整は、実施の形態1から3のいずれかの構成と同様の構成に従って実行される(分圧器の降圧電圧の電圧レベルを、アドレスビットに応じて調整する)。   Adjustment of the voltage level of the portion that generates the write high voltage in write source line voltage generation circuit 190 is performed according to the same configuration as that of any one of the first to third embodiments (the step-down voltage of the voltage divider is reduced). Adjust the voltage level according to the address bits).

[変更例]
図31は、この発明の実施の形態5に従う内部電圧発生回路の変更例の構成を概略的に示す図である。図31においては、図29に示す構成と同様、ソース線電圧Vslを生成する部分の構成を示す。この図31に示すソース線電圧発生部においては、消去ソース線電圧発生回路195に対し特定のアドレスビットAddが与えられる。書込ソース線電圧発生回路194へは、特定のアドレスビットAddは与えられない。したがって、消去動作モード時に、ソース線電圧が、選択メモリセル位置に応じて調整され、一方、書込動作モード時にはソース線電圧の、選択メモリセル位置に応じた調整は行なわれない。
[Example of change]
FIG. 31 schematically shows a structure of a modification of the internal voltage generating circuit according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 31 shows a configuration of a portion that generates source line voltage Vsl, similarly to the configuration shown in FIG. In the source line voltage generating portion shown in FIG. 31, a specific address bit Add is applied to erase source line voltage generating circuit 195. No specific address bit Add is applied to write source line voltage generation circuit 194. Accordingly, in the erase operation mode, the source line voltage is adjusted according to the selected memory cell position, while in the write operation mode, the source line voltage is not adjusted according to the selected memory cell position.

図32は、この発明の実施の形態5の変更例における消去動作モード時の選択メモリセルに対する電圧印加態様を概略的に示す図である。図32に示すように、消去動作モード時においては、不純物領域2はビット線BLを介して開放状態(open)のフローティング状態に設定される。選択ゲート5およびメモリゲート6へは、それぞれ選択ゲート線CGおよびメモリゲート線MGを介してそれぞれ、たとえば0Vおよび−6Vの電圧レベルである選択ゲート電圧Vcgおよびメモリゲート電圧Vmgが与えられる。   FIG. 32 schematically shows a manner of voltage application to the selected memory cell in the erase operation mode in the modification of the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 32, in the erase operation mode, the impurity region 2 is set to an open (open) floating state via the bit line BL. For example, selection gate voltage Vcg and memory gate voltage Vmg, which are voltage levels of 0 V and −6 V, are applied to selection gate 5 and memory gate 6 via selection gate line CG and memory gate line MG, respectively.

不純物領域3へは、ソース線SLを介してソース線消去高電圧Vslが与えられる。この消去動作モード時においては、不純物領域3近傍の高電界によるバンド間トンネリング現象により、ホールが絶縁膜7に注入される。この場合、ソース線SLの電圧レベルが高ければ、多くのホールが生成され、バンド間トンネリング現象により絶縁膜7に多くのホールが注入され、メモリトランジスタのしきい値電圧が低下する。したがって、高Vthiセルに対しては、ソース線電圧Vslを高い電圧レベルに設定し、より多くのホールを注入して、消去動作後の出発しきい値電圧Vthを、低い電圧レベルに設定する。一方、低VThiセルに対しては、消去動作時のソース線電圧Vslを低い電圧レベルに設定してホールの注入量を低減し、消去後の出発しきい値電圧Vthを高い電圧レベルに設定する。これにより、メモリセルの初期しきい値電圧Vthiの特性に応じて、消去後のメモリセルの電気的特性のバラツキを低減することができる。   Impurity region 3 is supplied with source line erase high voltage Vsl through source line SL. In this erase operation mode, holes are injected into the insulating film 7 by the band-to-band tunneling phenomenon due to the high electric field in the vicinity of the impurity region 3. In this case, if the voltage level of the source line SL is high, many holes are generated, and many holes are injected into the insulating film 7 due to the band-to-band tunneling phenomenon, so that the threshold voltage of the memory transistor is lowered. Therefore, for the high Vthi cell, the source line voltage Vsl is set to a high voltage level, more holes are injected, and the starting threshold voltage Vth after the erase operation is set to a low voltage level. On the other hand, for the low VThi cell, the source line voltage Vsl during the erase operation is set to a low voltage level to reduce the hole injection amount, and the starting threshold voltage Vth after the erase is set to a high voltage level. . Thereby, variations in the electrical characteristics of the memory cell after erasure can be reduced in accordance with the characteristics of the initial threshold voltage Vthi of the memory cell.

[変更例2]
図33は、この発明の実施の形態5の変更例2の内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。図33に示す構成においては、書込ソース線電圧発生回路190および消去ソース線電圧発生回路195に特定アドレスビットAddが与えられる。したがって、この図33に示すソース線電圧発生部の構成に従えば、書込動作時および消去動作時、それぞれメモリセルの初期しきい値電圧Vthiの高低に応じて、そのしきい値電圧Vthが調整される。したがって、メモリセルの消去状態および書込状態にかかわらず、その電気的特性のバラツキを低減することができ、より動作マージンを改善することができる。
[Modification 2]
FIG. 33 schematically shows a structure of an internal voltage generation circuit according to a second modification of the fifth embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 33, specific address bit Add is applied to write source line voltage generation circuit 190 and erase source line voltage generation circuit 195. Therefore, according to the configuration of the source line voltage generating portion shown in FIG. 33, the threshold voltage Vth is set in accordance with the level of initial threshold voltage Vthi of the memory cell during the write operation and the erase operation. Adjusted. Therefore, regardless of the erased state and the written state of the memory cell, variations in its electrical characteristics can be reduced, and the operation margin can be further improved.

[変更例3]
図34は、この発明の実施の形態5の変更例3の動作シーケンスを示すフロー図である。この図34においては、消去コマンドが印加され、この消去コマンドにより指定される領域の消去が実行される。図34において、ステップS20において、消去コマンドが印加され、消去動作が実行される。この消去コマンド印加後のステップS21からステップS25までの動作は、図8において示すステップS4からステップSまでの消去のセットアップ、実行、リセット、ベリファイ,およびベリファイ判定処理と同じであり、その動作内容については詳細説明は省略する。
[Modification 3]
FIG. 34 is a flowchart showing an operation sequence of the third modification of the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 34, an erase command is applied, and an area designated by the erase command is erased. In FIG. 34, in step S20, an erase command is applied and an erase operation is executed. The operations from step S21 to step S25 after application of the erase command are the same as the erase setup, execution, reset, verify, and verify determination processing from step S4 to step S shown in FIG. Detailed description is omitted.

単に消去が実行される場合においても、メモリセルの位置等の初期しきい値電圧レベルに応じてメモリセルに印加される電圧を調整して、メモリセルの電気的特性のバラツキを補償する。電圧レベルの調整は、前述の実施の形態1から5において説明した態様のいずれかの態様に従って行われる。   Even when erasing is simply performed, the voltage applied to the memory cell is adjusted according to the initial threshold voltage level such as the position of the memory cell to compensate for variations in the electrical characteristics of the memory cell. The voltage level is adjusted according to any one of the aspects described in the first to fifth embodiments.

[変更例4]
図35は、この発明の実施の形態5の変更例4の動作シーケンスを示す図である。図35においては、書込コマンド印加時においては、消去動作は実行されない。書込のみが実行される。従って、書込コマンド印加前に書込対象の領域を消去状態とするために、消去コマンドが印加される。図35において、先ず書込を行う前に消去コマンドが印加される(ステップS30)。消去コマンドが印加され、消去動作が指定されると、消去が実行される(ステップS31)。このステップS31において実行される消去動作は、図8に示すステップS4からステップSまでの消去動作のセットアップ、実行、リセット、ベリファイ、ベリファイ判定の処理が行なわれる。従って、ここでは、その詳細説明は省略する。
[Modification 4]
FIG. 35 shows an operation sequence of the fourth modification of the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 35, the erase operation is not executed when the write command is applied. Only writing is performed. Therefore, an erase command is applied in order to put an area to be written into an erased state before the write command is applied. In FIG. 35, an erase command is first applied before writing (step S30). When an erase command is applied and an erase operation is designated, erase is executed (step S31). In the erase operation executed in step S31, the setup, execution, reset, verify, and verify determination of the erase operation from step S4 to step S shown in FIG. 8 are performed. Therefore, detailed description thereof is omitted here.

全てのメモリセルが消去状態にあると判定されると、消去が完了する(ステップS32)。この消去完了後、書込コマンドが印加され、データの書込が指定される(ステップS33)。   When it is determined that all the memory cells are in the erased state, the erase is completed (step S32). After this erasure is completed, a write command is applied and data writing is designated (step S33).

書込対象の領域は、すでに消去状態であり、書込データに従って書込が実行される。この書込コマンド印加後に行われる処理ステップは、図8に示す書込動作シーケンスのフローと同じであり、同一処理ステップに対しては、同一参照符号を付して(ステップS9−S15)、その詳細説明は、省略する。   The area to be written is already in the erased state, and writing is executed according to the write data. The processing steps performed after the application of the write command are the same as the flow of the write operation sequence shown in FIG. 8, and the same reference numerals are assigned to the same processing steps (steps S9 to S15). Detailed description is omitted.

この消去コマンド印加時および書込コマンド印加時に、これまでの実施の形態において説明したように、メモリセルに印加される電圧レベルの調整が、メモリセルの位置に応じて行われる。これにより、メモリセルの初期しきい値電圧のばらつきによるメモリセルの電気的特性のバラツキを低減することができる。   When the erase command and the write command are applied, the voltage level applied to the memory cell is adjusted according to the position of the memory cell as described in the above embodiments. As a result, variations in the electrical characteristics of the memory cell due to variations in the initial threshold voltage of the memory cell can be reduced.

以上のように、この発明の実施の形態5に従えば、書込および/または消去動作時ソース線に印加される電圧レベルをメモリセルの位置、すなわち初期しきい値電圧レベルに応じて調整している。したがって、メモリセルの初期しきい値電圧のバラツキが生じる場合においてもそのバラツキを補償して、電気的特性を均一に設定でき、安定なデータ読出を行なうことができる。   As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the voltage level applied to the source line during the write and / or erase operation is adjusted according to the position of the memory cell, that is, the initial threshold voltage level. ing. Therefore, even when variations in the initial threshold voltage of the memory cell occur, the variation can be compensated, the electrical characteristics can be set uniformly, and stable data reading can be performed.

なお、前述の実施の形態1から5は、適宜組合せて用いられてもよい。   The above-described first to fifth embodiments may be used in appropriate combination.

この発明は、一般に、メモリセルが、メモリトランジスタと選択トランジスタとの直列体で構成される不揮発性半導体記憶装置に対して適用することができる。メモリセルの構成としては、絶縁膜に電荷を蓄積する構成でなくても良く、メモリセルアレイにおいてメモリセルのレイアウトが鏡映対称に繰り返し配置されている記憶装置であれば、本発明は適用可能である。また、この不揮発性半導体記憶装置は、チップ単体の不揮発性半導体記憶装置であってもよく、また、プロセッサなどの他の装置と同一半導体基板上に集積化されるシステムLSIに用いられる装置であってもよい。   In general, the present invention can be applied to a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell is formed of a serial body of a memory transistor and a selection transistor. The configuration of the memory cell is not limited to a configuration in which electric charges are accumulated in the insulating film, and the present invention can be applied to any memory device in which the memory cell layout is repeatedly arranged in a mirror-symmetric manner in the memory cell array. is there. The nonvolatile semiconductor memory device may be a single chip nonvolatile semiconductor memory device, or a device used for a system LSI integrated on the same semiconductor substrate as other devices such as a processor. May be.

なお、上述の説明においては、ソース線が、メモリゲート線およびコントロールゲート線と平行に配置されており、1行のメモリセル単位で消去/書込が実行されている。しかしながら、ソース線SLが、このコントロールゲート線およびメモリゲート線と直交する方向に、すなわちビット線BLと平行な方向に配置される場合には、1ビットのメモリセル単位で書込/消去を実行することができる。この場合、メモリブロックを各IO端子に対応できれば、バイト単位の書込/消去を実現することができる。この場合においても、特定アドレスビットAddは、メモリセルの位置、すなわち行アドレスおよび列アドレスの特定のビットの組合せが所定の条件を満たせばその形成される内部電圧レベルを調整することにより、同様の効果を得ることができる。   In the above description, the source line is arranged in parallel with the memory gate line and the control gate line, and erasing / writing is performed in units of memory cells in one row. However, when the source line SL is arranged in a direction orthogonal to the control gate line and the memory gate line, that is, in a direction parallel to the bit line BL, write / erase is performed in units of 1-bit memory cells. can do. In this case, if the memory block can correspond to each IO terminal, writing / erasing in byte units can be realized. In this case as well, the specific address bit Add can be obtained by adjusting the internal voltage level formed when the position of the memory cell, that is, the combination of the specific bit of the row address and the column address satisfies a predetermined condition. An effect can be obtained.

この発明において用いられるメモリセルの断面構造を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cross-section of the memory cell used in this invention. 図1に示すメモリセルの電気的等価回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of the memory cell shown in FIG. 1. 図1に示すメモリセルの2行に配列した場合の平面レイアウトを概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a planar layout when the memory cells shown in FIG. 1 are arranged in two rows. 図3に示す線L4−L4に沿った断面構造を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure taken along line L4-L4 shown in FIG. 3. この発明に従う不揮発性半導体記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。1 schematically shows an entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 図5に示すメモリセルアレイの構成およびその周辺回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 6 schematically shows a configuration of the memory cell array shown in FIG. 5 and a configuration of its peripheral circuits. メモリセルアレイの全体の構成および図6に示すビット線周辺回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing an overall configuration of a memory cell array and a configuration of a bit line peripheral circuit shown in FIG. 6. この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置の書込コマンド印加時のデータ書込動作を示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing a data write operation when a write command is applied in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. 図7に示すビット毎ベリファイ回路およびデータラッチ回路の構成の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of a bit-by-bit verify circuit and a data latch circuit illustrated in FIG. 7. 従来の書込/消去後(データ書込後)のメモリセルのしきい値電圧の経時変化を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the time-dependent change of the threshold voltage of the memory cell after the conventional writing / erasing (after data writing). この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置の書込/消去完了後(データ書込後)のメモリセルのしきい値電圧の経時変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change with time of a threshold voltage of a memory cell after completion of writing / erasing (after data writing) of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1に従う内部電圧発生回路の個性を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the individuality of the internal voltage generation circuit according to Embodiment 1 of this invention. 図12に示す分圧器の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the voltage divider shown in FIG. この発明の実施の形態1に従う高VThiセルおよび低Vthiセルとアドレスビットとの対応の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a response | compatibility with the high VThi cell and low Vthi cell and address bit according to Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置の書込および消去動作後のメモリセルのしきい値電圧分布を概略的に示す図である。FIG. 7 schematically shows a threshold voltage distribution of a memory cell after write and erase operations of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態2に従う内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the internal voltage generation circuit according to Embodiment 2 of this invention. 図16に示すメモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 17 schematically shows a configuration of a memory gate write verify voltage generating circuit shown in FIG. 16. 図17に示す分圧器の構成を概略的に示す図である。FIG. 18 schematically shows a configuration of a voltage divider shown in FIG. 17. この発明の実施の形態3に従う電圧制御回路の特定アドレス発生部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the specific address generation part of the voltage control circuit according to Embodiment 3 of this invention. (A)および(B)は、図19に示すアドレススクランブル回路のスクランブル動作を模式的に示す図である。(A) and (B) are diagrams schematically showing a scramble operation of the address scramble circuit shown in FIG. この発明の実施の形態3に従うメモリセルアレイの領域と特定のアドレス(スクランブルされたアドレスビット)との対応を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a response | compatibility with the area | region of the memory cell array according to Embodiment 3 of this invention, and a specific address (scrambled address bit). この発明の実施の形態3の変更例の電圧制御回路の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the voltage control circuit of the example of a change of Embodiment 3 of this invention. 図22に示す電圧制御回路の動作を模式的に示す図である。FIG. 23 schematically shows an operation of the voltage control circuit shown in FIG. 22. この発明の実施の形態3の変更例における特定アドレスビットとメモリセルアレイの指定領域との対応を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a response | compatibility with the specific address bit and the designation | designated area | region of a memory cell array in the modification of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に従う内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the internal voltage generation circuit according to Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に従うメモリセルの書込動作モード時の電圧印加態様を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the voltage application mode at the time of the write-operation mode of the memory cell according to Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の内部電圧発生回路の変更例の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the example of a change of the internal voltage generation circuit of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の変更例におけるメモリセルの消去動作モード時の電圧印加態様を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the voltage application aspect at the time of the erase operation mode of the memory cell in the modification of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に従う内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the internal voltage generation circuit according to Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に従う不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの書込動作モード時の電圧印加態様を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the voltage application aspect at the time of the write-in operation mode of the memory cell of the non-volatile semiconductor memory device according to Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5の変更例の内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the internal voltage generation circuit of the modification of Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5の変更例のメモリセルに対する電圧印加態様を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the voltage application aspect with respect to the memory cell of the example of a change of Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に従う内部電圧発生回路の他の変更例の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the other modification of the internal voltage generation circuit according to Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に従う変更例の動作シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement sequence of the example of a change according to Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に従うさらに他の変更例の動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the further another modification according to Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板領域、2,3 不純物領域、5 選択ゲート、6 メモリゲート、7 絶縁膜、MG メモリゲート線、CG 選択ゲート線、SL ソース線、BL ビット線、20 メモリセルアレイ、22 行選択駆動回路、24 列選択駆動回路、26 センスアンプ回路、28 データラッチ回路、30 アドレス入力回路、34 制御回路、40 内部電圧発生回路、60 ビット線周辺回路、62 ビット毎ベリファイ回路、70 ベリファイ判定回路、72 書込/消去制御部、102 オシレータ、104 チャージポンプ、106 分圧器、108 比較器、110 電圧制御回路、120 電圧レベル調整回路、122 抵抗分圧回路、125 選択回路、52,52e,52o メモリゲートドライブ回路、135 メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路、137 メモリゲート書込電圧発生回路、139 メモリゲート読出電圧発生回路、140 メモリゲート消去電圧発生回路、142 メモリゲート消去ベリファイ電圧発生回路、150 分圧器、155 電圧レベル調整回路、160a−160j レベル設定回路、162a−162e セレクタ、170 アドレススクランブル回路、172 アドレスビット抽出器、174 デコード回路、180 メモリゲート書込ベリファイ電圧発生回路、182 メモリゲート書込電圧発生回路、190,194 書込ソース線電圧発生回路、192,195 消去ソース線電圧発生回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate area | region, 2, 3 impurity area | region, 5 selection gate, 6 memory gate, 7 insulating film, MG memory gate line, CG selection gate line, SL source line, BL bit line, 20 memory cell array, 22 row selection drive circuit , 24 column selection drive circuit, 26 sense amplifier circuit, 28 data latch circuit, 30 address input circuit, 34 control circuit, 40 internal voltage generation circuit, 60 bit line peripheral circuit, 62 bit verify circuit, 70 verify determination circuit, 72 Write / erase control unit, 102 oscillator, 104 charge pump, 106 voltage divider, 108 comparator, 110 voltage control circuit, 120 voltage level adjustment circuit, 122 resistance voltage divider circuit, 125 selection circuit, 52, 52e, 52o memory gate Drive circuit, 135 memory gate write verify Voltage generation circuit, 137 memory gate write voltage generation circuit, 139 memory gate read voltage generation circuit, 140 memory gate erase voltage generation circuit, 142 memory gate erase verify voltage generation circuit, 150 voltage divider, 155 voltage level adjustment circuit, 160a-160j level setting circuit, 162a-162e selector, 170 address scramble circuit, 172 address bit extractor, 174 decode circuit, 180 memory gate write verify voltage generation circuit, 182 memory gate write voltage generation circuit, 190, 194 Source line voltage generation circuit, 192, 195 Erase source line voltage generation circuit.

Claims (10)

各々が情報を不揮発的に記憶する複数のメモリセルを備え、各前記メモリセルは、絶縁膜に蓄積される電荷量に応じて情報を記憶するメモリトランジスタと、前記メモリトランジスタと直列に接続され、前記メモリトランジスタの記憶情報の少なくとも書込/読出時に電流が流れる経路を形成する選択トランジスタとを有し、
動作モードに応じて選択メモリセルに印加される内部電圧を生成する内部電圧発生回路を備え、前記内部電圧発生回路は、選択メモリセルを指定するアドレス信号に従って前記内部電圧の電圧レベルを調整する内部電圧調整回路を備える、不揮発性半導体記憶装置。
Each of the memory cells includes a plurality of memory cells that store information in a nonvolatile manner, and each of the memory cells is connected in series with a memory transistor that stores information according to a charge amount accumulated in an insulating film, A selection transistor that forms a path through which a current flows when at least writing / reading storage information of the memory transistor;
An internal voltage generating circuit for generating an internal voltage applied to the selected memory cell according to an operation mode, wherein the internal voltage generating circuit adjusts a voltage level of the internal voltage according to an address signal designating the selected memory cell; A nonvolatile semiconductor memory device including a voltage adjustment circuit.
前記内部電圧は、前記選択メモリセルの書込が正常に行なわれたかを検証する書込ベリファイモード時に前記選択メモリセルのメモリトランジスタのゲートへ印加される電圧である、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。   2. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein the internal voltage is a voltage applied to a gate of a memory transistor of the selected memory cell in a write verify mode for verifying whether the selected memory cell is normally written. Semiconductor memory device. 前記内部電圧は、前記選択メモリセルの消去が正常に行なわれたかを検証する消去ベリファイモード時に、前記選択メモリセルのメモリトランジスタのゲートへ印加される電圧である、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。   2. The nonvolatile semiconductor device according to claim 1, wherein the internal voltage is a voltage applied to a gate of a memory transistor of the selected memory cell in an erase verify mode for verifying whether or not the selected memory cell has been normally erased. Storage device. 前記内部電圧は、前記選択メモリセルを書込状態に設定する書込動作モード時に前記選択メモリセルのメモリトランジスタのゲートへ印加される電圧である、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the internal voltage is a voltage applied to a gate of a memory transistor of the selected memory cell in a write operation mode for setting the selected memory cell to a write state. 前記内部電圧は、前記選択メモリセルを消去状態に設定する消去動作モード時に前記選択メモリセルのメモリトランジスタのゲートへ印加される電圧である、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the internal voltage is a voltage applied to a gate of a memory transistor of the selected memory cell in an erase operation mode for setting the selected memory cell to an erased state. 各前記メモリセルのメモリトランジスタは、ソース線に接続される不純物領域を有し、
前記内部電圧は、前記選択メモリセルを書込状態に設定する書込動作モード時に前記選択メモリセルのメモリトランジスタの不純物領域へ前記ソース線を介して印加される電圧である、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The memory transistor of each memory cell has an impurity region connected to the source line,
The internal voltage is a voltage applied via the source line to an impurity region of a memory transistor of the selected memory cell in a write operation mode in which the selected memory cell is set in a write state. Nonvolatile semiconductor memory device.
各前記メモリセルのメモリトランジスタは、ソース線に接続される不純物領域を有し、
前記内部電圧は、前記選択メモリセルを消去状態に設定する消去動作モード時に前記選択メモリセルのメモリトランジスタの不純物領域へ前記ソース線を介して印加される電圧である、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The memory transistor of each memory cell has an impurity region connected to the source line,
2. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein the internal voltage is a voltage applied via the source line to an impurity region of a memory transistor of the selected memory cell in an erase operation mode for setting the selected memory cell to an erased state. Semiconductor memory device.
前記内部電圧調整回路は、
電圧レベルの変化量を指定するデータを格納するデータ格納回路を備え、前記指定データはプログラム可能であり、さらに
前記アドレス信号に従って、前記データ格納回路の格納データを選択して内部電圧のレベルを指定するレベル選択信号を生成する回路とを備える、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The internal voltage adjustment circuit includes:
A data storage circuit for storing data specifying the amount of change in voltage level is provided, the specified data is programmable, and further, the stored data of the data storage circuit is selected according to the address signal and the level of the internal voltage is specified. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a circuit that generates a level selection signal to be generated.
前記アドレス信号は、複数のビットを有する多ビットアドレス信号であり、
前記内部電圧調整回路は、
前記多ビットアドレス信号をスクランブルして所定のビット位置のアドレスビットを生成するスクランブル回路と、
前記スクランブル回路のスクランブル結果に従って前記内部電圧のレベルを調整する回路を備える、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The address signal is a multi-bit address signal having a plurality of bits;
The internal voltage adjustment circuit includes:
A scramble circuit that scrambles the multi-bit address signal to generate an address bit at a predetermined bit position;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a circuit that adjusts a level of the internal voltage in accordance with a scramble result of the scramble circuit.
前記アドレス信号は、複数のビットを有する多ビットアドレス信号であり、
前記内部電圧発生回路は、
動作モードに応じて前記内部電圧のレベルを指定するレベル選択信号を生成するとともに前記多ビットアドレス信号の特定の位置のアドレスビットを抽出する電圧制御回路を備え、
前記内部電圧調整回路は、前記レベル選択信号と前記抽出されたアドレスビットとに従って、前記内部電圧のレベルを指定する電圧レベル切換信号を生成する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The address signal is a multi-bit address signal having a plurality of bits;
The internal voltage generation circuit includes:
A voltage control circuit that generates a level selection signal that specifies a level of the internal voltage according to an operation mode and extracts an address bit at a specific position of the multi-bit address signal;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the internal voltage adjustment circuit generates a voltage level switching signal that specifies a level of the internal voltage in accordance with the level selection signal and the extracted address bits.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011159351A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and nonvolatile memory system
US8971092B2 (en) 2013-02-28 2015-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US9093144B2 (en) 2013-01-29 2015-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US9202564B2 (en) 2013-02-05 2015-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device and method of controlling data thereof

Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0730000A (en) * 1993-07-09 1995-01-31 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method
JPH08259984A (en) * 1995-03-23 1996-10-08 China Petro Chem Corp Semisynthetic two-cycle lubricating oil
JPH09259594A (en) * 1996-03-22 1997-10-03 Sharp Corp Semiconductor memory device
JPH10334073A (en) * 1997-05-29 1998-12-18 Sanyo Electric Co Ltd One-chip microcomputer
JPH11265586A (en) * 1998-03-17 1999-09-28 Sanyo Electric Co Ltd Non-volatile semiconductor memory device
JPH11273387A (en) * 1998-03-26 1999-10-08 Sanyo Electric Co Ltd Non-volatile semiconductor memory device
JPH11283382A (en) * 1998-03-30 1999-10-15 Sanyo Electric Co Ltd Data storage device of non-volatile memory
JPH11297086A (en) * 1998-04-13 1999-10-29 Hitachi Ltd Nonvolatile semiconductor memory, integrated circuit including the same and method of adjusting write time of memory
JP2000215681A (en) * 1999-01-20 2000-08-04 Toshiba Corp Mask rom and microcomputer using the same
JP2000285692A (en) * 1999-04-01 2000-10-13 Sony Corp Non-volatile semiconductor memory, data write-in method, and data read-out method
JP2001517350A (en) * 1997-03-31 2001-10-02 インテル・コーポレーション Flash memory VDS compensation technology to eliminate programming variability
JP2003046002A (en) * 2001-07-26 2003-02-14 Sony Corp Non-volatile semiconductor memory and operation method
JP2003109389A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Fujitsu Ltd Semiconductor memory device
JP2003178597A (en) * 2001-12-11 2003-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory
JP2003309193A (en) * 2002-04-18 2003-10-31 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
JP2004110871A (en) * 2002-09-13 2004-04-08 Fujitsu Ltd Nonvolatile semiconductor storage device
JP2004127346A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JP2004265508A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Seiko Epson Corp Nonvolatile semiconductor memory
JP2005235260A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toshiba Corp Nand type flash memory
JP2006012382A (en) * 2004-05-27 2006-01-12 Renesas Technology Corp Semiconductor memory device
JP2006012411A (en) * 1994-08-03 2006-01-12 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit device with copy preventing function
JP2006059481A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Renesas Technology Corp Semiconductor storage device
JP2007035092A (en) * 2005-07-22 2007-02-08 Renesas Technology Corp Nonvolatile semiconductor storage device
JP2007141376A (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor storage device and its control method
JP2007200533A (en) * 2006-01-25 2007-08-09 Samsung Electronics Co Ltd Nor flash memory and erasing method thereof
JP2008021394A (en) * 2006-07-14 2008-01-31 Toshiba Corp Memory controller

Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0730000A (en) * 1993-07-09 1995-01-31 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method
JP2006012411A (en) * 1994-08-03 2006-01-12 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit device with copy preventing function
JPH08259984A (en) * 1995-03-23 1996-10-08 China Petro Chem Corp Semisynthetic two-cycle lubricating oil
JPH09259594A (en) * 1996-03-22 1997-10-03 Sharp Corp Semiconductor memory device
JP2001517350A (en) * 1997-03-31 2001-10-02 インテル・コーポレーション Flash memory VDS compensation technology to eliminate programming variability
JPH10334073A (en) * 1997-05-29 1998-12-18 Sanyo Electric Co Ltd One-chip microcomputer
JPH11265586A (en) * 1998-03-17 1999-09-28 Sanyo Electric Co Ltd Non-volatile semiconductor memory device
JPH11273387A (en) * 1998-03-26 1999-10-08 Sanyo Electric Co Ltd Non-volatile semiconductor memory device
JPH11283382A (en) * 1998-03-30 1999-10-15 Sanyo Electric Co Ltd Data storage device of non-volatile memory
JPH11297086A (en) * 1998-04-13 1999-10-29 Hitachi Ltd Nonvolatile semiconductor memory, integrated circuit including the same and method of adjusting write time of memory
JP2000215681A (en) * 1999-01-20 2000-08-04 Toshiba Corp Mask rom and microcomputer using the same
JP2000285692A (en) * 1999-04-01 2000-10-13 Sony Corp Non-volatile semiconductor memory, data write-in method, and data read-out method
JP2003046002A (en) * 2001-07-26 2003-02-14 Sony Corp Non-volatile semiconductor memory and operation method
JP2003109389A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Fujitsu Ltd Semiconductor memory device
JP2003178597A (en) * 2001-12-11 2003-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory
JP2003309193A (en) * 2002-04-18 2003-10-31 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
JP2004110871A (en) * 2002-09-13 2004-04-08 Fujitsu Ltd Nonvolatile semiconductor storage device
JP2004127346A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JP2004265508A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Seiko Epson Corp Nonvolatile semiconductor memory
JP2005235260A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toshiba Corp Nand type flash memory
JP2006012382A (en) * 2004-05-27 2006-01-12 Renesas Technology Corp Semiconductor memory device
JP2006059481A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Renesas Technology Corp Semiconductor storage device
JP2007035092A (en) * 2005-07-22 2007-02-08 Renesas Technology Corp Nonvolatile semiconductor storage device
JP2007141376A (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor storage device and its control method
JP2007200533A (en) * 2006-01-25 2007-08-09 Samsung Electronics Co Ltd Nor flash memory and erasing method thereof
JP2008021394A (en) * 2006-07-14 2008-01-31 Toshiba Corp Memory controller

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011159351A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device and nonvolatile memory system
US9093144B2 (en) 2013-01-29 2015-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US9202564B2 (en) 2013-02-05 2015-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device and method of controlling data thereof
US8971092B2 (en) 2013-02-28 2015-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device

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