JP2010515199A - NAND flash memory cell array and method with adaptive memory state partition - Google Patents

NAND flash memory cell array and method with adaptive memory state partition Download PDF

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Abstract

NAND型フラッシュメモリはNANDストリングの形に構成され、それぞれのNANDストリングは一連の直列メモリセルであって、ストリング両端の選択トランジスタを通じてビット線かソース線へ接続される。NANDストリングの両端付近のメモリセルは特に、プログラムディスターブによるエラーを被りやすい。エラーを克服するため、両端付近のメモリセルを除くメモリセルは多数のビットデータを蓄積するように区分し、両端付近のメモリセルには比較的少ないビットを蓄積する、適応型メモリ状態区分方式を使用する。このようにNANDストリングの両端付近のメモリセルに比較的少ないビットを蓄積することで、エラーを克服するにあたって十分なマージンを提供する。例えば2ビットデータを蓄積するように設計されたメモリでは、2ビットデータの1ビットをNANDストリングの両端付近のセルに各々蓄積するように構成する。  The NAND flash memory is configured in the form of a NAND string, and each NAND string is a series of serial memory cells, and is connected to a bit line or a source line through selection transistors at both ends of the string. Memory cells near both ends of the NAND string are particularly susceptible to errors due to program disturb. In order to overcome the error, the memory cells except for the memory cells near both ends are divided so as to store a large number of bit data, and the memory cells near both ends store a relatively small number of bits. use. Thus, by storing relatively few bits in memory cells near both ends of the NAND string, a sufficient margin is provided to overcome the error. For example, a memory designed to store 2-bit data is configured to store 1 bit of 2-bit data in cells near both ends of the NAND string.

Description

本発明は、一般的にはフラッシュEEPROM(電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリ)タイプの不揮発性半導体メモリに関し、より具体的にはNANDタイプのメモリセルアレイを操作し、かつNANDストリングの末端付近でプログラムディスターブに対処する構造および方法に関する。   The present invention relates generally to flash EEPROM (electrically erasable and programmable read-only memory) type non-volatile semiconductor memory, and more specifically to operating a NAND type memory cell array and It relates to a structure and method for dealing with program disturb near the end.

現在、商業的に成功を収めた不揮発性メモリ製品が、特にフラッシュEEPROMセルアレイを使用する形状因子の小さいカードの形で、数多く使われている。   Currently, a number of commercially successful non-volatile memory products are in use, especially in the form of small form factor cards that use flash EEPROM cell arrays.

NAND構造を使用するフラッシュメモリシステムの一例では、メモリセルとして機能する複数の電荷蓄積トランジスタを2つの選択ゲートの間に挟んで直列に配置する。NANDアレイは、両端の選択トランジスタを通じてビット線と基準電位との間で一連のメモリセル(NANDストリング)として接続されたいくつかのメモリセル、例えば8、16、32個のメモリセルを有する。ワード線は異なる直列ストリングの中にあるセルのコントロールゲートに接続される。   In an example of a flash memory system using a NAND structure, a plurality of charge storage transistors functioning as memory cells are arranged in series with two selection gates interposed therebetween. The NAND array has several memory cells, for example, 8, 16, 32 memory cells connected as a series of memory cells (NAND strings) between a bit line and a reference potential through selection transistors at both ends. The word lines are connected to the control gates of cells in different series strings.

フラッシュメモリセルをプログラムするにはコントロールゲートにプログラム電圧を印加し、ビット線を接地することによりセルのしきい値電圧を上げる。プログラム電圧はワード線へ接続された全てのセルに印加されるため、ワード線上の選択されていないセル(プログラムすべきではないセル)も意図せずプログラムされることがある。選択されたワード線上で選択されていないセルが意図せずプログラムされることを「プログラムディスターブ」という。   To program a flash memory cell, a program voltage is applied to the control gate, and the bit line is grounded to raise the threshold voltage of the cell. Since the program voltage is applied to all cells connected to the word line, unselected cells on the word line (cells that should not be programmed) may be programmed unintentionally. The unintentional programming of a non-selected cell on a selected word line is referred to as “program disturb”.

より多くの情報を効率よく蓄積しプログラムディスターブを防ぐため、NANDメモリセルのプログラミング手法を改善する継続的取り組みがなされている。   In order to accumulate more information efficiently and prevent program disturb, continuous efforts are being made to improve the programming technique of NAND memory cells.

したがって、高性能・高容量不揮発性メモリが一般に求められている。特に、読み出しとプログラミングの性能が高く、コンパクトで効率的でありながら読み出し/書き込み回路におけるデータ処理に幅広く対応する改良されたプロセッサを備える、コンパクトな不揮発性メモリが求められている。   Therefore, there is a general demand for high performance and high capacity nonvolatile memory. In particular, there is a need for a compact non-volatile memory with improved read and programming performance, compact and efficient, but with an improved processor that can handle a wide range of data processing in read / write circuits.

米国特許第5,570,315号US Pat. No. 5,570,315 米国特許第5,774,397号US Pat. No. 5,774,397 米国特許第6,046,935号US Pat. No. 6,046,935 米国特許第6,456,528号US Pat. No. 6,456,528 米国特許第6,522,580号US Pat. No. 6,522,580 米国公開特許出願第2006−0198195号US Published Patent Application No. 2006-0198195 米国特許出願第11/407,816号US patent application Ser. No. 11 / 407,816 米国特許第6,657,891号US Pat. No. 6,657,891

NAND型フラッシュメモリはNANDストリングの形に構成され、それぞれのNANDストリングは一連の直列メモリセルであって、ストリング両端の選択トランジスタを通じてビット線かソース線へ接続される。NANDストリングの両端付近のメモリセルは特に、プログラムディスターブによるエラーを被りやすい。エラーを克服するため、両端付近のメモリセルを除くメモリセルは多数のビットデータを蓄積するように区分し、両端付近のメモリセルには比較的少ないビットを蓄積する適応型メモリ状態区分方式を使用する。このようにNANDストリングの両端付近のメモリセルに比較的少ないビットを蓄積することで、エラーを克服するにあたって十分なマージンを提供する。   The NAND flash memory is configured in the form of a NAND string, and each NAND string is a series of serial memory cells, and is connected to a bit line or a source line through selection transistors at both ends of the string. Memory cells near both ends of the NAND string are particularly susceptible to errors due to program disturb. In order to overcome the error, the memory cells except for the memory cells near both ends are partitioned to store a large number of bit data, and the memory cells near both ends use an adaptive memory state partitioning method that stores relatively few bits. To do. Thus, by storing relatively few bits in memory cells near both ends of the NAND string, a sufficient margin is provided to overcome the error.

1セル当たり2ビットを蓄積するようにメモリを設計する一実施形態において、そのような2ビット1単位のうち1つのビットはNANDストリングの一端に隣接するメモリセルに蓄積でき、もう1つのビットは他端に隣接する別のメモリセルに蓄積できる。   In one embodiment of designing a memory to store 2 bits per cell, one bit of such 2 bits per unit can be stored in a memory cell adjacent to one end of the NAND string and the other bit is It can be stored in another memory cell adjacent to the other end.

1セル当たり3ビットを蓄積するようにメモリを設計する別の実施形態において、そのような3ビット1単位のうち2つのビットは一端のメモリセルに蓄積でき、1つのビットは他端のメモリセルに蓄積できる。   In another embodiment in which the memory is designed to store 3 bits per cell, 2 bits of such 3 bits per unit can be stored in one memory cell and one bit is in the other memory cell. Can accumulate.

本発明には、既存のメモリシステムをこの適応型方式に対応する形に容易く修正できるという利点がある。2ビットまたは3ビットメモリシステムの場合に同じメモリ容量を維持するには、高々1つの追加メモリセルを既存のNANDチェーンに加えればよい。   The present invention has the advantage that existing memory systems can be easily modified to accommodate this adaptive scheme. To maintain the same memory capacity in the case of 2-bit or 3-bit memory systems, at most one additional memory cell may be added to the existing NAND chain.

本発明のさらなる特徴と利点は、この後に続くこれの好適な実施形態の説明を添付の図面と併せて解釈することで理解されるであろう。   Further features and advantages of the present invention will be understood by interpreting the following description of preferred embodiments thereof in conjunction with the accompanying drawings.

NANDストリングの上面図である。It is a top view of a NAND string. NANDストリングの同等の回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a NAND string. 図1AのNANDストリングの断面図である。1B is a cross-sectional view of the NAND string of FIG. 1A. FIG. 3つのNANDストリングを描いた回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram depicting three NAND strings. 8セルNANDストリングのプログラミングを示す。8 illustrates programming of an 8-cell NAND string. 8セルNANDストリングでセルフブースティング手法の効果を示す。The effect of the self-boosting technique is demonstrated with an 8-cell NAND string. 8セルNANDストリングでGIDL効果を示す。An 8-cell NAND string shows the GIDL effect. メモリセルがプログラムされるときの中間電圧印加を示す。Fig. 5 illustrates application of an intermediate voltage when a memory cell is programmed. ワード線WL0をプログラムするときのGIDL効果を示す。The GIDL effect when programming the word line WL0 is shown. 本発明の各種態様を実装する不揮発性メモリシステムの一実施形態のブロック図である。1 is a block diagram of one embodiment of a non-volatile memory system that implements various aspects of the invention. FIG. メモリアレイ編成の一例を示す。An example of a memory array organization is shown. 従来のグレイコードを使用し2ビットのデータを各メモリセルに蓄積する場合の4状態メモリアレイにおけるしきい値電圧分布を示す。The threshold voltage distribution in a four-state memory array when 2-bit data is stored in each memory cell using a conventional Gray code is shown. グレイコードを使用する既存の2行程プログラミング方式における下位ページプログラミングを示す。FIG. 6 illustrates lower page programming in an existing two-stroke programming scheme that uses Gray code. グレイコードを使用する既存の2行程プログラミング方式における上位ページプログラミングを示す。Fig. 5 illustrates upper page programming in an existing two-stroke programming scheme using Gray code. グレイコードで符号化される4状態メモリの下位ビットを識別するための読み出し操作を示す。Fig. 4 shows a read operation for identifying the lower bits of a 4-state memory encoded with a Gray code. グレイコードで符号化される4状態メモリの上位ビットを識別するための読み出し操作を示す。Fig. 4 illustrates a read operation for identifying the upper bits of a 4-state memory encoded with a Gray code. LM符号を使用し各メモリセルに2ビットのデータを蓄積する場合の4状態メモリアレイのしきい値電圧分布を示す。The threshold voltage distribution of a four-state memory array when 2 bits of data are stored in each memory cell using the LM code is shown. LM符号を使用する既存の2ラウンドプログラミング方式における下位ページプログラミングを示す。FIG. 6 illustrates lower page programming in an existing two-round programming scheme using LM codes. LM符号を使用する既存の2ラウンドプログラミング方式における上位ページプログラミングを示す。FIG. 6 shows upper page programming in an existing two-round programming scheme using LM codes. LM符号で符号化される4状態メモリの下位ビットを識別するための読み出し操作を示す。Fig. 4 shows a read operation for identifying the lower bits of a 4-state memory encoded with an LM code. LM符号で符号化される4状態メモリの上位ビットを識別するための読み出し操作を示す。Fig. 4 shows a read operation for identifying the upper bits of a 4-state memory encoded with an LM code. 従来型NANDストリングの種々のメモリセルでGIDL誘導エラーの効果を示す。The effect of GIDL induced errors is shown in various memory cells of a conventional NAND string. 図6Aに対応する典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。FIG. 6B illustrates a memory state partition of memory cells in an exemplary NAND string corresponding to FIG. 6A. NANDストリングでメモリセルチェーンの末端に追加のダミーメモリセルを導入する先行の解決手段を示す。A prior solution is shown for introducing additional dummy memory cells at the end of the memory cell chain in a NAND string. 図7Aと同様のダミーセルを加えた典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。FIG. 7B illustrates memory state partitioning of memory cells in a typical NAND string with dummy cells similar to FIG. 7A. 図7Aと同様のダミーセル2個を加えた典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。FIG. 7B shows the memory state partition of a memory cell in a typical NAND string with two dummy cells similar to FIG. 7A. 本発明の一般的な実施形態に従ってNANDストリングの末端メモリセルでGIDLエラーを克服する方式を示す。FIG. 5 illustrates a scheme for overcoming GIDL errors in a NAND string end memory cell in accordance with a general embodiment of the present invention. FIG. 図8Aの適応型メモリ状態区分方式による典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。8B illustrates memory state partitioning of memory cells in an exemplary NAND string according to the adaptive memory state partitioning scheme of FIG. 8A. 図5A〜図5Eに記載された2ビットLM符号化を使用する好適な代替方式を示す。6 illustrates a preferred alternative scheme using the 2-bit LM encoding described in FIGS. 5A-5E. 適応型メモリ区分方式を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an adaptive memory division system.

好適な実施形態の理解を促すため、NANDストリングの一般的構成および動作を説明する。その後、一般的構成を参照しながら好適な実施形態の具体的構成および動作を説明する。   To facilitate an understanding of the preferred embodiment, the general configuration and operation of a NAND string will be described. Thereafter, the specific configuration and operation of the preferred embodiment will be described with reference to the general configuration.

NAND構造の概説
図1Aは、2つの選択ゲートの間に多数の直列トランジスタを挟むNAND構造の上面図を示す。直列のトランジスタと選択ゲートはNANDストリングと呼ばれる。(トランジスタとゲートは不揮発性蓄積素子と呼ばれることもある。)図1Aは4メモリセルNANDストリングを示す。図1Bは図1Aと同等の回路を示す。
Overview of NAND Structure FIG. 1A shows a top view of a NAND structure with a number of series transistors sandwiched between two select gates. The transistor in series and the select gate are called a NAND string. (Transistors and gates are sometimes referred to as non-volatile storage elements.) FIG. 1A shows a four memory cell NAND string. FIG. 1B shows a circuit equivalent to FIG. 1A.

図1Aおよび図1Bに描かれたNANDストリングは、第1の選択ゲート120と第2の選択ゲート122との間に挟まれた4つの直列トランジスタ100、102、104、および106を含む。選択ゲート120はNANDストリングをビット線126へ接続する。選択ゲート122はNANDストリングをソース線128へ接続する。選択ゲート120は、選択ゲート120のコントロールゲート120CGにしかるべき電圧を印加することによって制御される。選択ゲート122は、選択ゲート122のコントロールゲート122CGにしかるべき電圧を印加することによって制御される。トランジスタ100、102、104、および106はそれぞれコントロールゲートとフローティングゲートとを有する。例えば、トランジスタ100はコントロールゲート100CGとフローティングゲート100FGとを含む。トランジスタ102はコントロールゲート102CGとフローティングゲート102FGとを含む。トランジスタ104はコントロールゲート104CGとフローティングゲート104FGとを含む。トランジスタ106はコントロールゲート106CGとフローティングゲート106FGとを含む。コントロールゲート100CGはワード線WL3へ接続し、コントロールゲート102CGはワード線WL2へ接続し、コントロールゲート104CGはワード線WL1へ接続し、コントロールゲート106CGはワード線WL0へ接続する。   The NAND string depicted in FIGS. 1A and 1B includes four series transistors 100, 102, 104, and 106 sandwiched between a first select gate 120 and a second select gate 122. Select gate 120 connects the NAND string to bit line 126. Select gate 122 connects the NAND string to source line 128. The selection gate 120 is controlled by applying an appropriate voltage to the control gate 120CG of the selection gate 120. The selection gate 122 is controlled by applying an appropriate voltage to the control gate 122CG of the selection gate 122. Transistors 100, 102, 104, and 106 each have a control gate and a floating gate. For example, transistor 100 includes a control gate 100CG and a floating gate 100FG. Transistor 102 includes a control gate 102CG and a floating gate 102FG. Transistor 104 includes a control gate 104CG and a floating gate 104FG. Transistor 106 includes a control gate 106CG and a floating gate 106FG. Control gate 100CG is connected to word line WL3, control gate 102CG is connected to word line WL2, control gate 104CG is connected to word line WL1, and control gate 106CG is connected to word line WL0.

図1Cは、前述したNANDストリング142の断面図である。図1Cに描かれているように、NANDストリングのトランジスタ(セルまたはメモリセルとも呼ばれる)はpウェル領域140に形成されている。それぞれのトランジスタは、コントロールゲート(100CG、102CG、104CG、および106CG)とフローティングゲート(100FG、102FG、104FG、および106FG)とからなる積層ゲート構造を含む。フローティングゲートはpウェル領域140表面の酸化膜上に形成されている。コントロールゲートはフローティングゲートの上にあり、コントロールゲートとフローティングゲートは酸化膜で隔てられている。   FIG. 1C is a cross-sectional view of the NAND string 142 described above. As depicted in FIG. 1C, a NAND string transistor (also referred to as a cell or memory cell) is formed in the p-well region 140. Each transistor includes a stacked gate structure including a control gate (100CG, 102CG, 104CG, and 106CG) and a floating gate (100FG, 102FG, 104FG, and 106FG). The floating gate is formed on the oxide film on the surface of p well region 140. The control gate is above the floating gate, and the control gate and the floating gate are separated by an oxide film.

図1Cは、選択トランジスタ120および122のコントロールゲートとフローティングゲートを描いているように見える。しかし、トランジスタ120および122の場合は、コントロールゲートとフローティングゲートがともに接続されている。メモリセル(100、102、104、および106)のコントロールゲートはワード線を形成する。N+拡散層130、132、134、136、および138が隣接するセル間で共有されることにより、セルは互いに直列に接続されNANDストリングを形成する。これらのN+拡散層が各セルのソースとドレインを形成する。例えば、N+拡散層130はトランジスタ122にとってのドレインとして機能しかつトランジスタ106にとってのソースとして機能し、N+拡散層132はトランジスタ106にとってのドレインとして機能しかつトランジスタ104にとってのソースとして機能し、N+拡散層134はトランジスタ104にとってのドレインとして機能しかつトランジスタ102にとってのソースとして機能し、N+拡散層136はトランジスタ102にとってのドレインとして機能しかつトランジスタ100にとってのソースとして機能し、N+拡散層138はトランジスタ100にとってのドレインとして機能しかつトランジスタ120にとってのソースとして機能する。N+拡散層126はNANDストリングのビット線へ接続し、N+拡散層128は多数のNANDストリングの共通ソース線へ接続する。   FIG. 1C appears to depict the control gate and floating gate of select transistors 120 and 122. However, in the case of the transistors 120 and 122, both the control gate and the floating gate are connected. The control gates of the memory cells (100, 102, 104, and 106) form a word line. By sharing N + diffusion layers 130, 132, 134, 136, and 138 between adjacent cells, the cells are connected in series with each other to form a NAND string. These N + diffusion layers form the source and drain of each cell. For example, N + diffusion layer 130 functions as a drain for transistor 122 and functions as a source for transistor 106, N + diffusion layer 132 functions as a drain for transistor 106 and functions as a source for transistor 104, and N + diffusion Layer 134 functions as a drain for transistor 104 and as a source for transistor 102, N + diffusion layer 136 functions as a drain for transistor 102 and as a source for transistor 100, and N + diffusion layer 138 is a transistor. It functions as a drain for 100 and as a source for transistor 120. The N + diffusion layer 126 is connected to the bit line of the NAND string, and the N + diffusion layer 128 is connected to a common source line of a number of NAND strings.

図1A〜図1CはNANDストリングにおける4つのメモリセルを示しているが、4つのトランジスタの使用は一例にすぎない。NANDストリングは3個以下のメモリセルを有することもあれば、5個以上のメモリセルを有することもある。例えば、NANDストリングによっては8個のメモリセル(図2B〜図2Fとの関係で後ほど図に示すとともに説明する)、16個のメモリセル、32個のメモリセルを含み得る。ここでの論述は、NANDストリングにおける特定のメモリセル数に限定されない。   Although FIGS. 1A-1C show four memory cells in a NAND string, the use of four transistors is only an example. A NAND string may have no more than 3 memory cells and may have no less than 5 memory cells. For example, some NAND strings may include 8 memory cells (shown and described later in relation to FIGS. 2B-2F), 16 memory cells, and 32 memory cells. The discussion here is not limited to a specific number of memory cells in a NAND string.

図2Aは、3つのNANDストリング202、204、および206のメモリアレイを示し、より多くのNANDストリングを有する。図2AのNANDストリングはそれぞれ2つの選択トランジスタと4つのメモリセルとを含む。例えば、NANDストリング202は選択トランジスタ220および230とメモリセル222、224、226、および228とを含む。NANDストリング204は選択トランジスタ240および250とメモリセル242、244、246、および248とを含む。各ストリングはそれぞれの選択トランジスタ(例えば、選択トランジスタ230と選択トランジスタ250)によってソース線へ接続される。選択線SGSはソース側選択ゲートを制御するために使用する。種々のNANDストリングは、選択線SGDによって制御される選択トランジスタ220、240等により、それぞれのビット線へ接続される。   FIG. 2A shows a memory array of three NAND strings 202, 204, and 206, with more NAND strings. Each of the NAND strings of FIG. 2A includes two select transistors and four memory cells. For example, NAND string 202 includes select transistors 220 and 230 and memory cells 222, 224, 226, and 228. NAND string 204 includes select transistors 240 and 250 and memory cells 242, 244, 246, and 248. Each string is connected to the source line by a respective select transistor (eg, select transistor 230 and select transistor 250). The selection line SGS is used to control the source side selection gate. The various NAND strings are connected to their respective bit lines by select transistors 220, 240, etc. controlled by select line SGD.

選択線は別の実施形態において必ずしも共通である必要はない。ワード線WL3は、メモリセル222およびメモリセル242のコントロールゲートへ接続する。ワード線WL2は、メモリセル224およびメモリセル244のコントロールゲートへ接続する。ワード線WL1は、メモリセル226、メモリセル246、およびメモリセル250のコントロールゲートへ接続する。ワード線WL0は、メモリセル228およびメモリセル248のコントロールゲートへ接続する。見て分かるように、それぞれのビット線とNANDストリングによってメモリセルアレイの列が構成される。ワード線(WL3、WL2、WL1、およびWL0)によってアレイの行が構成され、前述したように、ワード線は行内の各メモリセルのコントロールゲートを接続する。   The selection lines need not be common in other embodiments. Word line WL 3 is connected to the control gates of memory cell 222 and memory cell 242. Word line WL 2 is connected to the control gates of memory cell 224 and memory cell 244. Word line WL 1 is connected to the control gates of memory cell 226, memory cell 246, and memory cell 250. Word line WL 0 is connected to the control gates of memory cell 228 and memory cell 248. As can be seen, each bit line and NAND string constitute a column of the memory cell array. The word lines (WL3, WL2, WL1, and WL0) constitute a row of the array, and as described above, the word line connects the control gates of the memory cells in the row.

図2Bは、8メモリセルNANDストリングの一例を示す。WL4〜WL7(メモリセル222A〜228A用)として追加のワード線が見られ、ワード線WL0〜WL3と同様の働きをする。   FIG. 2B shows an example of an 8-memory cell NAND string. Additional word lines are seen as WL4 to WL7 (for memory cells 222A to 228A), which function similarly to word lines WL0 to WL3.

それぞれのメモリセルはデータ(アナログまたはデジタル)を蓄積できる。1ビットのデジタルデータを蓄積する場合はメモリセルのしきい値電圧の範囲が2つの範囲に分かれ、論理データ「1」および「0」が割り当てられる。NAND型フラッシュメモリの一例において、メモリセルが消去された後のしきい値電圧は負であって、論理「1」と定義する。プログラム操作後のしきい値電圧は正であって、論理「0」と定義する。しきい値電圧が負のときに読み出しを試みるとメモリセルはオンになり、論理1の蓄積を指示する。しきい値電圧が正のときに読み出し操作を試みるとメモリセルはオンにならず、論理0の蓄積を指示する。   Each memory cell can store data (analog or digital). When 1-bit digital data is stored, the threshold voltage range of the memory cell is divided into two ranges, and logical data “1” and “0” are assigned. In an example of the NAND flash memory, the threshold voltage after the memory cell is erased is negative and is defined as logic “1”. The threshold voltage after the program operation is positive and is defined as logic “0”. If a read is attempted when the threshold voltage is negative, the memory cell is turned on to instruct the accumulation of logic one. If a read operation is attempted when the threshold voltage is positive, the memory cell is not turned on, and an instruction to store logic 0 is given.

メモリセルは、複数のレベルの情報(または「データ」)、例えば複数のビットのデジタルデータを、蓄積することもある。複数のレベルのデータを蓄積する場合は、しきい値電圧の範囲がデータのレベル数に分かれる。例えば4レベルの情報を蓄積するなら、4つのしきい値電圧範囲がデータ値「11」、「10」、「01」、および「00」に割り当てられる。NAND型メモリの一例において、消去操作後のしきい値電圧は負であって、「11」と定義する。「10」、「01」、および「00」の状態には正のしきい値電圧を使用する。   A memory cell may store multiple levels of information (or “data”), eg, multiple bits of digital data. When storing data of a plurality of levels, the threshold voltage range is divided into the number of data levels. For example, if four levels of information are stored, four threshold voltage ranges are assigned to data values “11”, “10”, “01”, and “00”. In an example of the NAND type memory, the threshold voltage after the erase operation is negative and is defined as “11”. Positive threshold voltages are used for states “10”, “01”, and “00”.

本願明細書において参照により援用されている、米国特許第5,570,315号(特許文献1)、第5,774,397号(特許文献2)、第6,046,935号(特許文献3)、第6,456,528号(特許文献4)、および第6,522,580号(特許文献5)にはNAND型フラッシュメモリとその動作の例が提示されている。   U.S. Pat. Nos. 5,570,315 (Patent Document 1), 5,774,397 (Patent Document 2), 6,046,935 (Patent Document 3), which are incorporated herein by reference. ), No. 6,456,528 (Patent Document 4) and No. 6,522,580 (Patent Document 5) present an example of a NAND flash memory and its operation.

プログラムディスターブ
フラッシュメモリセルをプログラムするときにはコントロールゲートにプログラム電圧を印加し、ビット線を接地する。pウェルからフローティングゲートの中には電子が注入される。フローティングゲートに電子が蓄積するとフローティングゲートは負に帯電し、セルのしきい値電圧は上がる。プログラムの対象となるセルのコントロールゲートにプログラム電圧を印加するには、そのプログラム電圧を該当するワード線に沿って印加する。前述したように、そのワード線は同じワード線を利用する別のNANDストリングの1セルにも接続している。例えば図2Aのセル224をプログラムするときには、同じワード線を共有するセル244のコントロールゲートにもプログラム電圧が印加されることになる。
When programming the program disturb flash memory cell, a program voltage is applied to the control gate and the bit line is grounded. Electrons are injected from the p-well into the floating gate. When electrons accumulate in the floating gate, the floating gate becomes negatively charged and the cell threshold voltage increases. In order to apply a program voltage to the control gate of a cell to be programmed, the program voltage is applied along the corresponding word line. As described above, the word line is also connected to one cell of another NAND string that uses the same word line. For example, when the cell 224 of FIG. 2A is programmed, the program voltage is also applied to the control gate of the cell 244 sharing the same word line.

ワード線上の1セルをプログラムし、同じワード線に接続された別のセルはプログラムしない場合は、例えばセル224はプログラムしセル244はプログラムしない場合は、問題が生じる。プログラム電圧はワード線へ接続された全てのセルに印加されるため、ワード線上の選択されていないセル(プログラムすべきではないセル)も意図せずプログラムされることがある。例えばセル224をプログラムするときには、セル244が意図せずプログラムされる心配がある。選択されたワード線上で選択されていないセルが意図せずプログラムされることを「プログラムディスターブ」という。   Problems arise when one cell on a word line is programmed and another cell connected to the same word line is not programmed, for example, when cell 224 is programmed and cell 244 is not programmed. Since the program voltage is applied to all cells connected to the word line, unselected cells on the word line (cells that should not be programmed) may be programmed unintentionally. For example, when programming cell 224, there is a concern that cell 244 may be programmed unintentionally. The unintentional programming of a non-selected cell on a selected word line is referred to as “program disturb”.

プログラムディスターブを防ぐには数通りの手法がある。「セルフブースティング」として知られている一方法では、選択されていないビット線を電気的に隔離し、プログラミング中は選択されていないワード線にパス電圧(例えば10ボルト)を印加する。選択されていないワード線が選択されていないビット線へ結合し、選択されていないビット線のチャネルに電圧(例えば8ボルト)が発生することによってプログラムディスターブを抑える。セルフブースティングによってチャネルに生じる電圧ブーストはトンネル酸化物の電圧を下げる傾向があり、プログラムディスターブを抑える。図2Cは、ブーストされたチャネル252を含むセルフブースティング手法の一例を示す。   There are several ways to prevent program disturb. One method known as “self-boosting” electrically isolates unselected bit lines and applies a pass voltage (eg, 10 volts) to unselected word lines during programming. An unselected word line is coupled to an unselected bit line, and a voltage (for example, 8 volts) is generated in the channel of the unselected bit line, thereby suppressing program disturb. The voltage boost that occurs in the channel due to self-boosting tends to lower the tunnel oxide voltage and suppresses program disturb. FIG. 2C shows an example of a self-boosting technique that includes a boosted channel 252.

NANDストリングはソース側からドレイン側にかけて、例えばメモリセル228からメモリセル228Aにかけて、プログラムするのが普通である(しかし、必ずしもそうとは限らない)。NANDストリングの最後の(または最後に近い)メモリセルをプログラムしようとするときに、禁止されたストリング(例えばストリング204)上のプログラム済みセルの全部または殆どがプログラムされていたなら、プログラム済みセルのフローティングゲートには負電荷が存在する。このフローティングゲート上の負電荷のためのブースト電位は十分に高くならず、最後の数ワード線でプログラムディスターブが生じるおそれがある。例えば、セル222をプログラムするときにセル248、246、および244がプログラムされていたなら、それらのトランジスタ(244、246、および248)のフローティングゲートは負電荷を持ち、これがセルフブースティングプロセスのブーストレベルを制限し、セル242でプログラムディスターブを引き起こすおそれがある。   The NAND string is usually programmed from the source side to the drain side, for example, from memory cell 228 to memory cell 228A (but not necessarily). If all or most of the programmed cells on the forbidden string (eg string 204) were programmed when attempting to program the last (or near the end) memory cell of the NAND string, the programmed cell's There is a negative charge in the floating gate. The boost potential due to the negative charge on the floating gate is not sufficiently high, and program disturb may occur in the last few word lines. For example, if cells 248, 246, and 244 were programmed when programming cell 222, the floating gates of those transistors (244, 246, and 248) have a negative charge, which boosts the self-boosting process. Limiting levels may cause program disturb in cell 242.

ローカルセルフブースティング(「LSB」)と消去済みエリアセルフブースティング(「EASB」)
前述したセルフブースティングの問題には、ローカルセルフブースティング(「LSB」)と消去済みエリアセルフブースティング(「EASB」)という2つの方式で取り組みがなされてきた。LSBとEASBはいずれも、禁止されているセルのチャネルからプログラム済みセルのチャネルを隔離することを試みる。例えばLSBとEASBで図2A(または図2B)のセル224をプログラムする場合は、プログラム済みセル(246および248)からセル244のチャネルを隔離することによってセル244におけるプログラミングの禁止を試みる。
Local self-boosting (“LSB”) and erased area self-boosting (“EASB”)
The self-boosting problem described above has been addressed in two ways: local self-boosting (“LSB”) and erased area self-boosting (“EASB”). Both LSB and EASB attempt to isolate the programmed cell channel from the prohibited cell channel. For example, when programming cell 224 of FIG. 2A (or FIG. 2B) with LSB and EASB, an attempt is made to inhibit programming in cell 244 by isolating the channel of cell 244 from the programmed cells (246 and 248).

LSB手法の場合はプログラムするセルのビット線を接地し、禁止されるセルを含むストリングのビット線はVddである。選択されたワード線にはプログラム電圧Vpgm(例えば20ボルト)をかける。選択されたワード線に隣接するワード線は0ボルトで、選択されていない残りのワード線はVpassである。例えば図2Aで、ビット線202は0ボルトで、ビット線204はVddである。ドレイン選択SGDはVddで、ソース選択SGSは0ボルトである。(セル224をプログラムするため)選択されたワード線WL2はVpgmである。隣接するワード線WL1およびWL3は0ボルトで、その他のワード線(例えばWL0)はVpassである。同じことが図2Bの8メモリセルNANDストリングにも見られる。   In the case of the LSB method, the bit line of the cell to be programmed is grounded, and the bit line of the string including the prohibited cell is Vdd. A program voltage Vpgm (for example, 20 volts) is applied to the selected word line. The word line adjacent to the selected word line is 0 volts, and the remaining unselected word lines are Vpass. For example, in FIG. 2A, bit line 202 is 0 volts and bit line 204 is Vdd. The drain selection SGD is Vdd and the source selection SGS is 0 volts. The selected word line WL2 (to program cell 224) is Vpgm. Adjacent word lines WL1 and WL3 are at 0 volts, and the other word lines (eg WL0) are at Vpass. The same can be seen for the 8-memory cell NAND string of FIG. 2B.

EASBは、ソース側の隣接するワード線だけが0ボルトになる点を除けばLSBと同様である。図2DはEASBの一例を示す。WL5をプログラムする場合はWL4を0ボルトにしてチャネルを分離し、WL3はVpassにする。Vpassは、一実施形態において、7〜10ボルトである。Vpassが低すぎると、プログラムディスターブを防ぐにあたってチャネルのブーストが不十分になる。Vpassが高すぎると選択されていないワード線がプログラムされる。   EASB is similar to LSB except that only the adjacent word line on the source side is at 0 volts. FIG. 2D shows an example of EASB. When programming WL5, WL4 is set to 0 volts to isolate the channel and WL3 is set to Vpass. Vpass is 7 to 10 volts in one embodiment. If Vpass is too low, channel boost will be insufficient to prevent program disturb. If Vpass is too high, unselected word lines are programmed.

ゲート誘導ドレイン漏れ(GIDL)
LSBとEASBによってセルフブースティングは改善するが、ソース側の隣接するセル(セル246はセル244のソース側の隣接するセル)でプログラミングか消去が行われるか否かによって問題が生じることがある。ソース側の隣接するセルがプログラムされるなら、そのソース側の隣接するセルのフローティングゲートには負電荷がある。コントロールゲートには0ボルトが印加される。負に帯電したゲートの下で極度の逆バイアス接合が生じ、ゲート誘導ドレイン漏れ(GIDL)が起こる。GIDLにともない電子はバンド間(B−Bトンネリング)によってブーストチャネルの中に漏れる。ソース側の隣接するセルをプログラムしドレイン接合をブーストする場合には必ず、GIDLとともに接合部に大きなバイアスと低または負のゲート電圧が発生する。GIDLによってブースト電圧は時期尚早に漏れ、プログラミングエラーを招く。セル寸法のスケール化に要求される極端なドープ接合でGIDLはいっそう深刻になる。漏れ電流が十分に高ければチャネル領域のブースト電位が下がり、プログラムディスターブが生じる。プログラムするワード線がドレインに近いほど、ブーストされた接合部の電荷は少なくなる。このため、ブーストされた接合部の電圧は急速に下がり、プログラムディスターブが生じる。漏れ電流が十分に高くなくても、GIDLによって誘導される電子はゲートとチャネルの間の高電場で容易くフローティングゲートに注入される。これもプログラムディスターブの原因となる。
Gate induced drain leakage (GIDL)
Although LSB and EASB improve self-boosting, problems may arise depending on whether programming or erasing is performed on adjacent cells on the source side (cell 246 is an adjacent cell on the source side of cell 244). If an adjacent cell on the source side is programmed, the floating gate of the adjacent cell on the source side has a negative charge. 0 volts is applied to the control gate. An extreme reverse bias junction occurs under the negatively charged gate and gate induced drain leakage (GIDL) occurs. With GIDL, electrons leak into the boost channel between bands (BB tunneling). Whenever adjacent source-side cells are programmed to boost the drain junction, a large bias and a low or negative gate voltage are generated at the junction along with GIDL. With GIDL, the boost voltage leaks prematurely, leading to programming errors. GIDL becomes even more severe with extreme doped junctions required to scale cell dimensions. If the leakage current is sufficiently high, the boost potential in the channel region is lowered and program disturb occurs. The closer the word line to be programmed is to the drain, the less charge on the boosted junction. As a result, the boosted junction voltage rapidly drops and program disturb occurs. Even if the leakage current is not high enough, the electrons induced by GIDL are easily injected into the floating gate with a high electric field between the gate and the channel. This also causes program disturb.

図2Dは、WL5にVpgmを印加し、WL4を0ボルトにして、その他のワード線にVpassを印加する場合のGIDLの一例を示す。pウェルに正電荷が漏れ、残された電子がフローティングゲートに注入される様子が見られる。   FIG. 2D shows an example of GIDL when Vpgm is applied to WL5, WL4 is set to 0 volts, and Vpass is applied to other word lines. It can be seen that positive charges leak into the p-well and the remaining electrons are injected into the floating gate.

ダイサイズを小さくするためにワード線の間隔を縮めていくと、WL−SG(ワード線と選択ゲートとの結合)による雑音やGIDLによるプログラムディスターブ等、リソグラフィのある段階でさらなる問題が現れる。例えば、ワード線の縮小にともないWL−SG結合容量は増加する。その結果、結合雑音がおさまるまでの待ち時間は長くなる。   When the interval between word lines is reduced in order to reduce the die size, further problems appear at certain stages of lithography such as noise due to WL-SG (coupling between word lines and selection gates) and program disturb due to GIDL. For example, the WL-SG coupling capacitance increases as the word line is reduced. As a result, the waiting time until the combined noise is reduced is increased.

ワード線の縮小にともない電界密度も高くなるから、NANDストリングの両端に位置するメモリセルをプログラムするときのGIDLエラーはいっそう顕著になる。   Since the electric field density increases as the word line shrinks, the GIDL error becomes more prominent when programming the memory cells located at both ends of the NAND string.

これまでのアプローチでは、電界密度を緩和しWL−SG結合雑音を減らすため、選択ゲートトランジスタ(例えば、図2Aの選択トランジスタ230)と隣接するメモリトランジスタ(例えば、メモリセル228)との間隔を広くする。しかし、そうするとNANDストリングが長くなり、ダイサイズ縮小の要望にそぐわない。また、WL−WLに対するSG−WLの急激なライン/スペース変化のため、より深刻なリソグラフィ問題が生じる。 米国公開特許出願第2006−0198195号(特許文献6)は、GIDLを抑える改良セルフブースティング方法を開示している。その手法では、プログラムするセルの隣のメモリセルに別の電圧VGPを印加する。これを示す図2EではWL5をプログラムし、WL4にはVGPを印加し、WL3には0ボルトを印加する。こうして、選択されたWL(VPGM)のまわりでWL電圧は徐々に低くなる。例えばVPGM(24V)−VPASS(10V)−VGP(4V)−VISO(0V)となる。これにより、Nを最後のワード線とするWL1からWLNにかけてのプログラミングでGIDLは減少する。しかし、WL0をプログラムする場合は選択トランジスタ側に隣接するワード線が存在しないため、この手法は破綻する。図2Fは、ストリングの末端でなおGIDL問題が生じることを示す。例えば、WL0にVpgmを印加する場合はバンド間(B−B)トンネリングによってGIDLが生じる。   In the previous approaches, in order to reduce the electric field density and reduce the WL-SG coupling noise, the gap between the select gate transistor (eg, select transistor 230 in FIG. 2A) and the adjacent memory transistor (eg, memory cell 228) is widened. To do. However, doing so makes the NAND string longer and not suitable for die size reduction. Also, a more serious lithography problem arises due to the abrupt line / space change of SG-WL relative to WL-WL. US Published Patent Application No. 2006-0198195 discloses an improved self-boosting method that reduces GIDL. In that technique, another voltage VGP is applied to the memory cell next to the cell to be programmed. In FIG. 2E, which illustrates this, WL5 is programmed, VGP is applied to WL4, and 0 volts is applied to WL3. Thus, the WL voltage gradually decreases around the selected WL (VPGM). For example, VPGM (24 V) -VPASS (10 V) -VGP (4 V) -VISO (0 V). Thereby, GIDL decreases by programming from WL1 to WLN where N is the last word line. However, when WL0 is programmed, this technique fails because there is no adjacent word line on the select transistor side. FIG. 2F shows that the GIDL problem still occurs at the end of the string. For example, when Vpgm is applied to WL0, GIDL occurs due to band-to-band (BB) tunneling.

2006年4月20日に出願された「Method and System for Flash Memory Devices」という米国特許出願第11/407,816号(特許文献7)は、ストリングの末端に位置するメモリセルと選択ゲートとの間にダミーメモリセルを挿入することによって、ストリングの末端におけるGIDL問題に対処する。このダミーメモリセルのコントロールゲートはダミーワード線(WL)に結合する。ダミーWLのバイアスを制御することにより、米国公開特許出願第2006−0198195号(特許文献6)と同様にGIDLを抑えることができる。ダミーWLはSG−WL間の雑音も防ぐ。ドレイン側GIDLのほかにソース側GIDLを抑えるには、NANDストリングの各端で2つのダミーメモリセルと2本のWLを追加する必要がある。ダミーメモリセルはデータを蓄積せず、NANDストリングのサイズがさらに拡大するという不利点がある。   US Patent Application No. 11 / 407,816 entitled “Method and System for Flash Memory Devices”, filed on April 20, 2006, includes a memory cell located at the end of a string and a select gate. The GIDL problem at the end of the string is addressed by inserting a dummy memory cell in between. The control gate of this dummy memory cell is coupled to a dummy word line (WL). By controlling the bias of the dummy WL, GIDL can be suppressed as in US Patent Application Publication No. 2006-0198195 (Patent Document 6). The dummy WL also prevents noise between SG and WL. In order to suppress the source side GIDL in addition to the drain side GIDL, it is necessary to add two dummy memory cells and two WLs at each end of the NAND string. Dummy memory cells do not store data and have the disadvantage of further increasing the size of the NAND string.

NANDストリングにおける適応型メモリ状態区分
NAND型フラッシュメモリはNANDストリングの形に構成され、それぞれのNANDストリングは一連の直列メモリセルであって、ストリング両端の選択トランジスタを通じてビット線かソース線へ接続される。NANDストリングの両端付近のメモリセルは特に、プログラムディスターブによるエラーを被りやすい。
Adaptive memory state partitioning in NAND strings NAND flash memory is configured in the form of NAND strings, each NAND string being a series of serial memory cells, connected to a bit line or source line through select transistors at both ends of the string . Memory cells near both ends of the NAND string are particularly susceptible to errors due to program disturb.

本発明の一般的な態様によると、適応型メモリ状態区分方式を用いてNANDストリング両端におけるエラーを克服する。NANDストリングで両端付近のメモリセルを除くメモリセルは2ビット以上のデータを蓄積するように区分し、両端付近のメモリセルには他のセルより少ないビットを蓄積する。このようにNANDストリングの両端付近のメモリセルに比較的少ないビットを蓄積することで、エラーを克服するにあたって十分なマージンを提供する。例えば1セル当たり2ビットを蓄積するように設計されたメモリでは、2つのビットを個別のビットとして両端付近の2つのメモリセルに蓄積する。   According to a general aspect of the invention, an adaptive memory state partitioning scheme is used to overcome errors at both ends of the NAND string. In the NAND string, the memory cells excluding the memory cells near both ends are divided so as to store data of 2 bits or more, and the memory cells near both ends store fewer bits than other cells. Thus, by storing relatively few bits in memory cells near both ends of the NAND string, a sufficient margin is provided to overcome the error. For example, in a memory designed to store 2 bits per cell, two bits are stored in two memory cells near both ends as individual bits.

フラッシュメモリシステム
図3Aは、本発明の実装に用いるフラッシュメモリシステムの一実施形態のブロック図である。メモリセルアレイ302は、列制御回路304と、行制御回路306と、cソース制御回路310と、pウェル制御回路308とによって制御される。メモリセルに蓄積されたデータを読み出すため、プログラム操作中にメモリセルの状態を判定するため、そしてビット線の電位レベルを制御してプログラミングを促したりプログラミングを禁止したりするため、列制御回路304はメモリセルアレイ302のビット線へ接続する。ワード線のいずれか1つを選択するため、読み出し電圧を印加するため、列制御回路304によって制御されるビット線電位レベルと結合したプログラム電圧を印加するため、そして消去電圧を印加するため、行制御回路306はワード線へ接続する。cソース制御回路310はメモリセルへ接続された共通ソース線(図3Bで「Cソース」と標示)を制御する。pウェル制御回路308はpウェル電圧を制御する。
Flash Memory System FIG. 3A is a block diagram of one embodiment of a flash memory system used to implement the present invention. The memory cell array 302 is controlled by a column control circuit 304, a row control circuit 306, a c source control circuit 310, and a p well control circuit 308. In order to read data stored in the memory cell, to determine the state of the memory cell during a program operation, and to control the potential level of the bit line to promote or inhibit programming, the column control circuit 304 Is connected to the bit line of the memory cell array 302. To select any one of the word lines, to apply a read voltage, to apply a program voltage combined with a bit line potential level controlled by the column control circuit 304, and to apply an erase voltage, a row The control circuit 306 is connected to the word line. The c source control circuit 310 controls the common source line (labeled “C source” in FIG. 3B) connected to the memory cell. The p well control circuit 308 controls the p well voltage.

メモリセルに蓄積されたデータは列制御回路304によって読み出され、データ入力/出力バッファ312を通じて外部I/O線へ出力される。メモリセルに蓄積するプログラムデータは外部I/O線を通じてデータ入力/出力バッファ312へ入力され、列制御回路304へ転送される。外部I/O線はコントローラ318へ接続する。   Data stored in the memory cell is read by the column control circuit 304 and output to the external I / O line through the data input / output buffer 312. Program data stored in the memory cell is input to the data input / output buffer 312 through the external I / O line and transferred to the column control circuit 304. The external I / O line is connected to the controller 318.

フラッシュメモリ装置を制御するコマンドデータは、コントローラ318へ入力される。コマンドデータは要求された操作をフラッシュメモリに知らせる。入力コマンドは状態マシン316へ転送され、状態マシン316は列制御回路304と、行制御回路306と、cソース制御310と、pウェル制御回路308と、データ入力/出力バッファ312とを制御する。状態マシン316は、READY/BUSY、PASS/FAIL等、フラッシュメモリのステータスデータを出力することもできる。   Command data for controlling the flash memory device is input to the controller 318. The command data informs the flash memory of the requested operation. Input commands are forwarded to state machine 316, which controls column control circuit 304, row control circuit 306, c source control 310, p well control circuit 308, and data input / output buffer 312. The state machine 316 can also output status data of the flash memory such as READY / BUSY, PASS / FAIL, and the like.

コントローラ318は、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、個人用携帯情報端末(PDA)等のホストシステムに接続され、または接続可能である。コントローラはホストと通信し、ホストは、メモリアレイ302でデータの蓄積や読み出しを行うコマンドを起動するほか、そのようなデータを提供または受信する。コントローラ318は、状態マシン316と通信するコマンド回路314が解釈し実行できるコマンド信号にコマンドを変換する。コントローラ318は通常、メモリアレイで読み書きするユーザデータ用のバッファメモリを内蔵する。典型的メモリシステムは、コントローラ318を含む1つの集積回路と1つ以上の集積回路チップとを備え、集積回路チップはメモリアレイと、関連制御、入力/出力、および状態マシン回路とを各々内蔵する。メモリアレイとシステムのコントローラ回路はともに、1つ以上の集積回路チップに組み込まれる傾向にある。メモリシステムはホストシステムの一部として埋め込まれることもあれば、取り外し可能な状態でホストシステムへ挿入されるメモリカード(またはその他のパッケージ)に含まれることもある。そのようなカードは、(例えば、コントローラを含む)メモリシステム全体を含むこともあれば、メモリアレイと関連する周辺回路だけを含むこともある(コントローラはホストに埋め込まれる)。したがって、コントローラはホストに埋め込まれるか、取り外し可能メモリシステムの中に含まれる。   The controller 318 is connected to or connectable to a host system such as a personal computer, a digital camera, or a personal digital assistant (PDA). The controller communicates with the host, which in turn initiates commands to store and read data in the memory array 302 and provides or receives such data. The controller 318 converts the command into a command signal that can be interpreted and executed by a command circuit 314 that communicates with the state machine 316. The controller 318 normally includes a buffer memory for user data that is read and written by the memory array. A typical memory system includes an integrated circuit including a controller 318 and one or more integrated circuit chips, each integrated with a memory array and associated control, input / output, and state machine circuits. . Both memory arrays and system controller circuits tend to be integrated into one or more integrated circuit chips. The memory system may be embedded as part of the host system or may be included in a memory card (or other package) that is removably inserted into the host system. Such cards may include the entire memory system (eg, including a controller) or only peripheral circuitry associated with the memory array (the controller is embedded in the host). Thus, the controller is embedded in the host or included in the removable memory system.

図3Bを参照し、メモリセルアレイ302の構造例を説明する。一例として、1,024ブロックに区分されたNANDフラッシュEEPROMを説明する。各ブロックに蓄積されたデータは同時に消去される。一実施形態において、ブロックは同時に消去されるセルの最小単位である。この例の各ブロックには偶数列と奇数列とに分かれた8,512の列がある。ビット線も偶数ビット線(BLe)と奇数ビット線(BLo)に分かれている。図3Bは一例として、直列に接続されてNANDストリングを形成する4つのメモリセルを示している。それぞれのNANDストリングには4つのセルが見られるが、使用するセルは4つに満たないこともあれば4つを上回ることもある。例えば1つのNANDストリングで32個以上のメモリセルを収容することがある。このNANDストリングの一端は第1の選択トランジスタSGDを通じて対応するビット線へ接続し、他端は第2の選択トランジスタSGSを通じてcソースへ接続する。   A structural example of the memory cell array 302 will be described with reference to FIG. 3B. As an example, a NAND flash EEPROM divided into 1,024 blocks will be described. Data stored in each block is erased simultaneously. In one embodiment, a block is the smallest unit of cells that are simultaneously erased. Each block in this example has 8,512 columns divided into even columns and odd columns. The bit lines are also divided into even bit lines (BLe) and odd bit lines (BLo). FIG. 3B shows by way of example four memory cells connected in series to form a NAND string. Each NAND string has four cells, but may use fewer than four cells or more than four. For example, one NAND string may accommodate 32 or more memory cells. One end of the NAND string is connected to the corresponding bit line through the first selection transistor SGD, and the other end is connected to the c source through the second selection transistor SGS.

読み出し操作とプログラミング操作のときには1ページの(例えば4,256個の)メモリセルが同時に選択される。選択されたメモリセルは同じワード線(例えば、WL2−i)と同じ類のビット線(例えば偶数ビット線)とを持つ。したがって、532バイトのデータの読み出しまたはプログラミングを同時に行うことができる。読み出しやプログラミングが同時に行われる532バイトのデータによって論理ページが形成される。したがって、1ブロックには少なくとも8つのページを蓄積できる。それぞれのメモリセルで2ビットのデータを蓄積するなら(例えば、マルチレベルセル)、1ブロックで16ページを蓄積する。   In a read operation and a programming operation, one page (for example, 4,256) memory cells are simultaneously selected. The selected memory cell has the same word line (for example, WL2-i) and the same kind of bit line (for example, even bit line). Accordingly, reading or programming of 532 bytes of data can be performed simultaneously. A logical page is formed by 532 bytes of data that are read and programmed simultaneously. Therefore, at least eight pages can be stored in one block. If 2-bit data is stored in each memory cell (for example, multi-level cell), 16 pages are stored in one block.

メモリセルを消去するにはpウェルを消去電圧(例えば、20ボルト)まで上げ、選択されたブロックのワード線を接地する。ソース線とビット線は浮遊する。消去は、メモリアレイ全体で行うか、ブロックごとに行うか、別のセル単位で行う。電子はフローティングゲートからpウェル領域へ転送され、しきい値電圧は負になる。   To erase the memory cell, the p-well is raised to an erase voltage (for example, 20 volts), and the word line of the selected block is grounded. The source line and bit line are floating. Erasing is performed for the entire memory array, for each block, or for each other cell unit. Electrons are transferred from the floating gate to the p-well region, and the threshold voltage becomes negative.

読み出し操作とベリファイ操作では、トランジスタをパスゲートとして作動させるため、選択ゲート(SGDとSGS)と選択されていないワード線(例えば、WL0、WL1、およびWL3)を読み出しパス電圧(例えば、4.5ボルト)まで上げる。読み出し操作とベリファイ操作で選択されたワード線(例えば、WL2)に接続する電圧のレベルを定め、該当メモリセルのしきい値電圧がそのレベルに達したか否かを判定する。例えば読み出し操作では選択されたワード線WL2を接地し、しきい値電圧が0Vより高いか否かを検出する。ベリファイ操作では選択されたワード線WL2を、例えば2.4Vに接続し、しきい値電圧が2.4Vかその他のしきい値レベルに達したか否かをベリファイする。ソースとpウェルは0ボルトである。選択された偶数ビット線(BLe)は、例えば0.7Vのレベルまで、予め荷電する。しきい値電圧が読み出しレベルかベリファイレベルより高ければ、非導電性メモリセルのための該当偶数ビット線(BLe)の電位レベルは高レベルを維持する。他方、しきい値電圧が読み出しレベルかベリファイレベルより低ければ、導電性メモリセルのための該当偶数ビット線(BLe)の電位レベルは低レベルまで、例えば0.5V未満まで、低下する。メモリセルの状態はビット線へ接続されたセンスアンプで検出する。メモリセルが消去されるかプログラムされるかの違いは、フローティングゲートに負電荷が蓄積されるか否かに左右される。例えばフローティングゲートに負電荷が蓄積されるならしきい値電圧は高くなり、トランジスタはエンハンスメントモードに入ることができる。   In read and verify operations, the select gates (SGD and SGS) and unselected word lines (eg, WL0, WL1, and WL3) are applied to the read pass voltage (eg, 4.5 volts) to operate the transistors as pass gates. ) The level of the voltage connected to the word line (for example, WL2) selected by the read operation and the verify operation is determined, and it is determined whether or not the threshold voltage of the corresponding memory cell has reached that level. For example, in the read operation, the selected word line WL2 is grounded, and it is detected whether or not the threshold voltage is higher than 0V. In the verify operation, the selected word line WL2 is connected to 2.4V, for example, and it is verified whether the threshold voltage has reached 2.4V or another threshold level. The source and p-well are 0 volts. The selected even bit line (BLe) is precharged to a level of 0.7V, for example. If the threshold voltage is higher than the read level or the verify level, the potential level of the corresponding even bit line (BLe) for the non-conductive memory cell remains high. On the other hand, if the threshold voltage is lower than the read level or the verify level, the potential level of the corresponding even bit line (BLe) for the conductive memory cell is lowered to a low level, for example, less than 0.5V. The state of the memory cell is detected by a sense amplifier connected to the bit line. The difference between whether the memory cell is erased or programmed depends on whether negative charge is stored in the floating gate. For example, if negative charges are accumulated in the floating gate, the threshold voltage becomes high and the transistor can enter the enhancement mode.

前述した消去、読み出し、およびベリファイ操作は当技術分野で公知の手法に従って行われる。したがって、説明した詳細の多くは当業者によって変わることがある。   The erase, read and verify operations described above are performed according to techniques known in the art. Accordingly, many of the details described may vary from one person skilled in the art.

多状態メモリの読み出し・プログラミングの例
図4A〜図4Eおよび図5A〜図5Eは、それぞれ4状態メモリで2つのマルチビット符号化例を示す。4状態メモリセルでは2つのビットで4つの状態を表現できる。既存の一手法では2行程プログラミングを用いてそのようなメモリをプログラムする。第1のビット(下位ページビット)は第1行程でプログラムする。その後、第2行程で同じセルをプログラムすることで所望の第2のビット(上位ページビット)を表現する。第2行程で第1のビットの値が変わらないようにするため、第2のビットのメモリ状態表現は第1のビットの値に依拠させる。
Examples of Multi-State Memory Reading and Programming FIGS. 4A-4E and 5A-5E show two multi-bit encoding examples in a 4-state memory, respectively. In a four-state memory cell, four states can be expressed by two bits. One existing technique programs such memory using two-stroke programming. The first bit (lower page bit) is programmed in the first pass. After that, the desired second bit (upper page bit) is expressed by programming the same cell in the second step. In order not to change the value of the first bit in the second step, the memory state representation of the second bit depends on the value of the first bit.

図4A〜図4Eは、従来の2ビットグレイコードで符号化される4状態メモリのプログラミングとのりを示す。メモリセルのプログラム可能なしきい値電圧範囲(しきい値ウィンドウ)は、未プログラム状態「U」と次第にプログラムされる3つの状態「A」、「B」、および「C」とに相当する4つの領域に区分する。4つの領域は境界しきい値電圧DA 、DB 、およびDC によって区切られる。 4A-4E illustrate programming and glueing of a four-state memory encoded with a conventional 2-bit Gray code. The programmable threshold voltage range (threshold window) of the memory cell is four, corresponding to the unprogrammed state “U” and the three programmed states “A”, “B”, and “C”. Divide into areas. The four regions are delimited by boundary threshold voltages D A , D B and D C.

図4Aは、従来のグレイコードを使用し2ビットのデータを各メモリセルに蓄積する場合の4状態メモリアレイにおけるしきい値電圧分布を示す。4つの分布は4つのメモリ状態群「U」、「A」、「B」、および「C」に相当する。メモリセルをプログラムするには、事前にそのメモリセルを「U」すなわち「未プログラム」状態まで消去する。メモリセルが次第にプログラムされるにつれメモリ状態「A」、「B」、および「C」に漸次到達する。グレイコードでは(上位ビット、下位ビット)を使用し「U」を(1,1)に、「A」を(1,0)に、「B」を(0,0)に、「C」を(0,1)に指定する。   FIG. 4A shows the threshold voltage distribution in a four-state memory array when conventional bits are used to store 2-bit data in each memory cell. The four distributions correspond to four memory state groups “U”, “A”, “B”, and “C”. Before a memory cell is programmed, it is erased to a “U” or “unprogrammed” state. As memory cells are progressively programmed, memory states “A”, “B”, and “C” are gradually reached. Gray code uses (upper bit, lower bit) and sets “U” to (1,1), “A” to (1,0), “B” to (0,0), “C” Specify (0, 1).

図4Bは、グレイコードを使用する既存の2行程プログラミング方式における下位ページプログラミングを示す。1ページのセルを並行してプログラムする場合は上位ビットと下位ビットによって2つの論理ページが成立し、論理下位ページは下位ビットからなり、論理上位ページは上位ビットからなる。第1のプログラミング行程では論理下位ページビットだけをプログラムする。しかるべき符号化により、同じページのセルに対するその後の第2プログラミング行程では論理上位ページビットをプログラムし、論理下位ページビットはリセットしない。グレイコードは一般的に使われているコードであり、近傍の状態へ推移するときにはただひとつのビットが変化する。このコードには、1ビットのみがかかわるエラー訂正で負担が軽くすむという利点がある。   FIG. 4B illustrates lower page programming in an existing two-stroke programming scheme that uses Gray code. When programming one page of cells in parallel, two logical pages are formed by the upper bits and the lower bits, the logical lower page consists of lower bits, and the logical upper page consists of upper bits. In the first programming step, only the logical lower page bits are programmed. With proper encoding, the logical upper page bits are programmed in a subsequent second programming step for the same page of cells and the logical lower page bits are not reset. Gray code is a commonly used code, and only one bit changes when transitioning to a nearby state. This code has the advantage of lightening the burden of error correction involving only one bit.

グレイコードを使用する一般的な方式では、「1」で「非プログラム」状態を表現する。したがって、消去されたメモリ状態「U」は(上位ページビット、下位ページビット)=(1,1)で表現する。第1行程で論理下位ページをプログラムするには、ビット「0」を蓄積するセルの論理状態が(x,1)から(x,0)へ推移し、ここで「x」は上位ビットの無視(don’t care)値を表す。しかし、上位ビットはまだプログラムされていないため、一貫性を保つため「x」を「1」で標示することもできる。論理状態(1,0)はセルをメモリ状態「A」までプログラムすることによって表現する。つまり、第2のプログラミング行程に先立ちメモリ状態「A」によって「0」の下位ビット値を表現する。   In a general method using the gray code, “1” represents a “non-programmed” state. Therefore, the erased memory state “U” is expressed by (upper page bit, lower page bit) = (1, 1). To program the logic lower page in the first pass, the logic state of the cell storing bit “0” transitions from (x, 1) to (x, 0), where “x” is the upper bit ignored. (Don't care) value. However, since the upper bits are not yet programmed, “x” can be labeled with “1” for consistency. The logic state (1, 0) is represented by programming the cell to memory state “A”. That is, the lower bit value of “0” is represented by the memory state “A” prior to the second programming step.

図4Cは、グレイコードを使用する既存の2行程プログラミング方式における上位ページプログラミングを示す。第2行程のプログラミングは論理上位ページのビットを蓄積するために行う。「0」の上位ページビット値を必要とするセルだけをプログラムする。ページ内のセルは第1行程の後に論理状態(1,1)か論理状態(1,0)になっている。第2行程で下位ページの値を維持するには、「0」または「1」の下位ビット値を区別する必要がある。(1,0)から(0,0)への推移にあたっては当該メモリセルをメモリ状態「B」までプログラムする。(1,1)から(0,1)への推移にあたっては当該メモリセルをメモリ状態「C」までプログラムする。このように読み出し中にセルにプログラムされたメモリ状態を判定することにより、下位ページビットと上位ページビットの両方を復号化できる。   FIG. 4C illustrates upper page programming in an existing two-stroke programming scheme that uses Gray code. The second stage programming is performed to store the bits of the logical upper page. Only those cells that require an upper page bit value of “0” are programmed. Cells in the page are in the logic state (1, 1) or logic state (1, 0) after the first pass. In order to maintain the value of the lower page in the second stroke, it is necessary to distinguish the lower bit value of “0” or “1”. In the transition from (1, 0) to (0, 0), the memory cell is programmed to the memory state “B”. In the transition from (1, 1) to (0, 1), the memory cell is programmed to the memory state “C”. Thus, by determining the memory state programmed into the cell during reading, both the lower page bits and the upper page bits can be decoded.

プログラミングを達成するには、1ページのメモリセルに対し並行してプログラミングパルスを交互に印加し、その後に各セルに対し感知またはプログラムベリファイを行い、セルが目標状態までプログラムされたか否かを判定する。プログラムベリファイ済みのセルは、グループ内の他のセルのプログラミングを完了するためにプログラミングパルスの印加が続いても、さらなるプログラミングから締め出される、すなわちプログラム禁止状態になる。図4Bおよび図4Cでは、下位ページプログラミングのときに境界しきい値電圧DA により状態「A」のプログラムベリファイ(「verifyA」)を実行する必要があることが分かる。しかし、上位ページプログラミングの場合は、状態「B」および「C」についてプログラムベリファイを実行する必要がある。したがって、上位ページのベリファイにあたっては境界しきい値電圧DB およびDC を基準とする2行程のベリファイ「verifyB」および「verifyC」が必要になる。 To achieve programming, programming pulses are alternately applied in parallel to a page of memory cells, and then each cell is sensed or program verified to determine whether the cell has been programmed to a target state. To do. A program-verified cell is locked out of further programming, i.e., in a program inhibit state, even if a programming pulse is subsequently applied to complete programming of other cells in the group. In FIG. 4B and FIG. 4C, it can be seen that it is necessary to execute the program verify (“verifyA”) of the state “A” with the boundary threshold voltage D A during the lower page programming. However, in the case of upper page programming, it is necessary to execute program verify for the states “B” and “C”. Therefore, it is necessary to "verifyC" 2-stroke verify "verifyB" and relative to the demarcation threshold voltages D B and D C is when verifying the upper page.

図4Dは、グレイコードで符号化される4状態メモリの下位ビットを識別するための読み出し操作を示す。(1,0)で符号化されるメモリ状態「A」と(0,0)で符号化される「B」の下位ビットはいずれも「0」のため、状態「A」または「B」までメモリセルをプログラムするときには下位ビット「0」が検出される。逆に、メモリセルが状態「U」で未プログラム状態になるか状態「C」までプログラムされるときには下位ビット「1」が検出される。したがって、下位ページの読み出しにあたっては境界しきい値電圧DA およびDC を基準とする2行程の読み出しreadAおよびreadCが必要となる。 FIG. 4D shows a read operation to identify the lower bits of the 4-state memory that are encoded with the Gray code. Since the low-order bits of the memory state “A” encoded with (1, 0) and “B” encoded with (0, 0) are both “0”, the state up to the state “A” or “B” When the memory cell is programmed, the lower bit “0” is detected. Conversely, when the memory cell is unprogrammed in state “U” or programmed to state “C”, the lower bit “1” is detected. Therefore, when reading the lower page, read-out readA and readC in two steps with reference to the boundary threshold voltages D A and D C are required.

図4Eは、グレイコードで符号化される4状態メモリの上位ビットを識別するための読み出し操作を示す。境界しきい値電圧DB については1回の読み出し行程readBが必要となる。プログラムされたしきい値電圧がDB に満たないセルはメモリ状態「1」として検出され、その逆も同様である。 FIG. 4E shows a read operation to identify the upper bits of a 4-state memory encoded with a Gray code. It is required once read stroke readB for the demarcation threshold voltage D B. The cells programmed threshold voltage is less than D B will be detected as a memory state "1", and vice versa.

グレイコード2行程プログラミング方式は、第2行程のプログラミングに誤りがある場合に問題となる。例えば、下位ビットが「1」のときに上位ページビットを「0」までプログラムすると(1,1)から(0,1)への推移が起こる。それには「U」から「A」および「B」を通じて「C」までメモリセルを漸次プログラムする必要がある。このプログラミングが完了する前に停電があると、メモリセルは過渡的メモリ状態のいずれかひとつに、例えば「A」に、終わる。メモリセルを読み出すと「A」は論理状態(1,0)に復号化される。これは本来(0,1)になるべきもののため、上位ビットと下位ビットの両方が間違っていることになる。同様に、プログラミングが「B」に達したときに中断すると(0,0)になる。この場合の上位ビットは正しいが、下位ビットはまだ間違っている。また、未プログラム状態「U」から最もプログラムされた状態「C」まで推移することがあるため、このコード方式では、別々のときにプログラムされる隣接するセルで電荷レベルの差が拡大する。隣接するフローティングゲート間の電界効果結合(「ユーピン効果」)も深刻化する。   The Gray code two-stroke programming scheme is problematic when there is an error in the second stroke programming. For example, if the upper page bit is programmed to “0” when the lower bit is “1”, a transition from (1, 1) to (0, 1) occurs. This requires progressive programming of memory cells from “U” through “A” and “B” to “C”. If there is a power failure before this programming is complete, the memory cell ends in one of the transient memory states, eg, “A”. When the memory cell is read, “A” is decoded to the logic state (1, 0). Since this is supposed to be (0, 1), both the upper and lower bits are wrong. Similarly, if programming is interrupted when it reaches “B”, it becomes (0, 0). The upper bits in this case are correct, but the lower bits are still incorrect. In addition, since there is a transition from the unprogrammed state “U” to the most programmed state “C”, this code system increases the difference in charge level between adjacent cells programmed at different times. The field effect coupling (“Yupin effect”) between adjacent floating gates also becomes serious.

図5A〜図5Eは、別の論理符号(「LM符号」)で符号化される4状態メモリのプログラミングと読み出しを示す。この符号は、耐障害性に優れ、ユーピン効果による隣接するセル結合を緩和する。   FIGS. 5A-5E illustrate programming and reading of a four-state memory that is encoded with another logical code (“LM code”). This code has excellent fault tolerance and relaxes adjacent cell coupling due to the Yupin effect.

図5Aは、LM符号を使用し各メモリセルに2ビットのデータを蓄積する場合の4状態メモリアレイのしきい値電圧分布を示す。LM符号化は、状態「A」および「C」で上位ビットと下位ビットが逆になる点が図7Aに見られる従来のグレイコードと異なる。米国特許第6,657,891号(特許文献8)に開示された「LM」符号には、電荷の多大な変化を要するプログラム操作を回避することによって隣接するフローティングゲート間の電界効果結合を抑えるという利点がある。図5Bおよび図5Cに見られるように、プログラミング操作によって電荷蓄積ユニットの電荷は穏やかに変化し、そのことはしきい値電圧VTの穏やかな変化から明らかである。   FIG. 5A shows the threshold voltage distribution of a 4-state memory array when 2 bits of data are stored in each memory cell using the LM code. LM encoding differs from the conventional Gray code seen in FIG. 7A in that the upper and lower bits are reversed in states “A” and “C”. The “LM” code disclosed in US Pat. No. 6,657,891 suppresses field effect coupling between adjacent floating gates by avoiding program operations that require significant charge changes. There is an advantage. As seen in FIGS. 5B and 5C, the programming operation changes the charge of the charge storage unit gently, which is evident from the gentle change in the threshold voltage VT.

その符号化では下位および上位2ビットを別々にプログラムし、読み出す。下位ビットをプログラムするときのセルのしきい値レベルは未プログラム領域にとどまるか、しきい値ウィンドウの「下位中間」領域まで進む。上位ビットをプログラムするときには、2つの領域のいずれかにあるしきい値レベルがさらにしきい値ウィンドウの4分の1に満たない若干高いレベルまで進む。   In that encoding, the lower and upper 2 bits are programmed and read separately. The threshold level of the cell when programming the lower bits stays in the unprogrammed area or proceeds to the “lower middle” area of the threshold window. When programming the upper bits, the threshold level in either of the two regions is further advanced to a slightly higher level that is less than a quarter of the threshold window.

図5Bは、LM符号を使用する既存の2ラウンドプログラミング方式における下位ページプログラミングを示す。耐障害性LM符号は基本的に、上位ページのプログラミングで中間状態の通過を回避する。第1ラウンドの下位ページプログラミングでは、広い分布の中でDA を上回りDC を下回るプログラムしきい値電圧により「未プログラム」メモリ状態「U」を(x,0)で表される「中間」状態までプログラムすることにより、論理状態(1,1)は中間状態(x,0)へ推移する。プログラミング中は境界DVA を基準にして中間状態をベリファイする。 FIG. 5B shows lower page programming in an existing two round programming scheme using LM codes. The fault tolerant LM code basically avoids the passage of intermediate states in upper page programming. The lower page programming of the first round is represented by the "unprogrammed" memory state "U" by the program threshold voltages below D C greater than D A in the wide distribution (x, 0) "intermediate" By programming to the state, the logic state (1, 1) transitions to the intermediate state (x, 0). During programming, the intermediate state is verified with reference to the boundary DV A.

図5Cは、LM符号を使用する既存の2ラウンドプログラミング方式における上位ページプログラミングを示す。上位ページビットを「0」までプログラムする第2ラウンドで下位ページビットが「1」なら、「未プログラム」メモリ状態「U」を「A」までプログラムすることにより論理状態(1,1)は(0,1)へ推移する。下位ページビットが「0」なら、「中間」状態から「B」までプログラムすることによって論理状態(0,0)を得る。同様に、下位ページが「0」までプログラムされたときに上位ページを「1」に保つなら、「中間」状態を「C」までプログラムすることによって「中間」状態から(1,0)へ推移する必要がある。上位ページのプログラミングでは隣接する次のメモリ状態までプログラムするだけなため、ラウンドからラウンドにかけて大量の電荷が変化することはない。「U」からおおよその「中間」状態に至る下位ページプログラミングは時間を節約する。   FIG. 5C shows upper page programming in an existing two round programming scheme using LM codes. If the lower page bit is "1" in the second round of programming the upper page bit to "0", the logic state (1, 1) is (1) by programming the "unprogrammed" memory state "U" to "A" ( Transition to 0,1). If the lower page bit is “0”, the logic state (0, 0) is obtained by programming from the “intermediate” state to “B”. Similarly, if the upper page is kept at "1" when the lower page is programmed to "0", the "intermediate" state transitions to (1, 0) by programming the "middle" state to "C" There is a need to. In the programming of the upper page, only the next memory state is programmed, so that a large amount of charge does not change from round to round. Lower page programming from “U” to the approximate “intermediate” state saves time.

図5Dは、LM符号で符号化される4状態メモリの下位ビットを識別するための読み出し操作を示す。復号化は上位ページがプログラム済みか否かに左右される。上位ページがプログラム済みなら、下位ページの読み出しにあたって境界しきい値電圧DB を基準とする1回の読み出し行程readBが必要になる。他方、上位ページがまだプログラムされていなければ、下位ページは「中間」状態(図5B)までプログラムされ、readBでエラーが生じる。下位ページを読み出すには、境界しきい値電圧DA を基準とする1回の読み出し行程readAが必要になる。2通りのケースを区別するため、上位ページをプログラムしているときには上位ページにフラグ(「LM」フラグ)を書き込む。読み出しのときにはまず、上位ページをプログラム済みと仮定し、readB操作を実行する。LMフラグが読み出されるならこの仮定は正しく、読み出し操作は完了する。他方、最初の読み出しでフラグが得られなければ、上位ページがプログラムされていないことを意味し、readA操作により下位ページを読み出されなければならない。 FIG. 5D shows a read operation to identify the lower bits of the 4-state memory encoded with the LM code. Decoding depends on whether the upper page has been programmed. If the upper page programmed, it will require one read step readB relative to the demarcation threshold voltage D B when reading the lower page. On the other hand, if the upper page has not yet been programmed, the lower page is programmed to the “intermediate” state (FIG. 5B) and an error occurs in readB. To read the lower page will require one read step readA relative to the demarcation threshold voltage D A. In order to distinguish between the two cases, a flag (“LM” flag) is written in the upper page when the upper page is programmed. At the time of reading, first, it is assumed that the upper page has been programmed and the readB operation is executed. If the LM flag is read, this assumption is correct and the read operation is complete. On the other hand, if the flag is not obtained by the first reading, it means that the upper page is not programmed, and the lower page must be read by the readA operation.

図5Eは、LM符号で符号化される4状態メモリの上位ビットを識別するための読み出し操作を示す。この図から明らかなように、上位ページの読み出しにあたっては境界しきい値電圧DA およびDC を基準とする2行程の読み出しreadAおよびreadCがそれぞれ必要となる。同様に、上位ページの復号化も上位ページがプログラム済みでなければ「中間」状態によって混乱する。ここでもLMフラグで上位ページがプログラム済みか否かを指示する。上位ページがプログラムされていなければ、上位ページデータがプログラムされていないことを意味する「1」に読み出しデータをリセットする。 FIG. 5E shows a read operation to identify the upper bits of the 4-state memory encoded with the LM code. As is apparent from this figure, when reading the upper page, read-out readA and readC in two steps based on the boundary threshold voltages D A and D C are required. Similarly, decoding of the upper page is confused by the “intermediate” state if the upper page is not programmed. Again, the LM flag indicates whether the upper page has been programmed. If the upper page is not programmed, the read data is reset to “1” which means that the upper page data is not programmed.

図6Aは、従来型NANDストリングの種々のメモリセルでGIDL誘導エラーの効果を示す。この例に示すNANDストリングは、ワード線WL0〜WL31が対応する32個の直列メモリセルを有する。それぞれのメモリセルは、4通りのメモリ状態(2ビット表現)のいずれか1つを蓄積するように区分される。図6Aは、1群のメモリセルでNANDストリングのメモリセルの3箇所を対象に4つのメモリ状態のしきい値電圧分布を示す。3箇所のうち2箇所は選択トランジスタ(またはゲート)に隣接する。具体的に、ストリングのソース端に隣接するメモリセルのコントロールゲートはワード線WL0へ接続し、ストリングのドレイン端に隣接するメモリセルのコントロールゲートはワード線WL31へ接続する。残りのメモリセルはNANDストリングのコア領域に位置し、ワード線WL1〜WL30が対応する。   FIG. 6A illustrates the effect of GIDL induced errors on various memory cells of a conventional NAND string. The NAND string shown in this example has 32 serial memory cells corresponding to the word lines WL0 to WL31. Each memory cell is partitioned to store any one of four memory states (2-bit representation). FIG. 6A shows threshold voltage distributions in four memory states in three groups of memory cells and three memory cells of a NAND string. Two of the three locations are adjacent to the select transistor (or gate). Specifically, the control gate of the memory cell adjacent to the source end of the string is connected to the word line WL0, and the control gate of the memory cell adjacent to the drain end of the string is connected to the word line WL31. The remaining memory cells are located in the core region of the NAND string and correspond to the word lines WL1 to WL30.

図6Aから見てとれるように、4メモリ状態の正規分布(中間のグラフ)はコア領域に位置するメモリセル(WL1〜WL30)のものである。しかし、NANDストリングの末端で顕著となるGIDL効果のため、ソース選択トランジスタに隣接するメモリセル(WL0)の分布(下のグラフ)は高いしきい値電圧にずれている。これではエラーが生じるおそれがあり、例えばずれた「01」状態が誤って「00」状態と読み出されるかもしれない。同様に、ドレイン選択トランジスタに隣接するメモリセル(WL31)も同じエラーを被る。(上のグラフを参照されたい。)   As can be seen from FIG. 6A, the normal distribution (intermediate graph) of the four memory states is that of the memory cells (WL1 to WL30) located in the core region. However, due to the GIDL effect that becomes prominent at the end of the NAND string, the distribution (bottom graph) of the memory cells (WL0) adjacent to the source selection transistor is shifted to a high threshold voltage. This may cause an error. For example, a shifted “01” state may be erroneously read as a “00” state. Similarly, the memory cell (WL31) adjacent to the drain select transistor suffers the same error. (See the graph above.)

図6Bは、図6Aに対応する典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。この例は、メモリアレイの列方向に32セルのNANDストリングである。行方向に1バンクのNANDストリングによって1ページのNANDストリングが形成される。ワード線は行沿いの各メモリセルの全コントロールゲートに結合する。それぞれのNANDストリングはワード線WL0乃至WL31を有し、さらにNANDストリングバンクの末端に位置する2行の選択トランジスタに対応する選択線SGSおよびSGDを有する。プログラミングと読み出しは1ページのメモリセルに対し並行して行う。一実施形態において、偶数列のメモリセル行によって1(偶数)ページが形成され、奇数列のメモリセル行によって1(奇数)ページが形成される。別の実施形態において、行沿いの連続するメモリセルによって、またはその一部分によって、1ページが形成される。   FIG. 6B shows the memory state partition of the memory cells in the exemplary NAND string corresponding to FIG. 6A. This example is a 32-cell NAND string in the column direction of the memory array. One page of NAND strings is formed by one bank of NAND strings in the row direction. A word line is coupled to all control gates of each memory cell along the row. Each NAND string has word lines WL0 to WL31, and further has select lines SGS and SGD corresponding to two rows of select transistors located at the end of the NAND string bank. Programming and reading are performed in parallel on one page of memory cells. In one embodiment, even (one) pages are formed by even-numbered memory cell rows, and one (odd) pages are formed by odd-numbered memory cell rows. In another embodiment, a page is formed by successive memory cells along a row or by a portion thereof.

図6Bに見られる従来方式では、4通りのメモリ状態のいずれか1つを蓄積するように各メモリセルを区分する。図4A〜図4Eと図5A〜図5Eの例で説明したように、2つのビットで4通りのメモリ状態を符号化する。2つの論理ビットは下位ビット(「L」)、上位ビット(「U」)と表すことができる。つまり、NANDストリングのメモリセルは2ビットのデータを、具体的には「L/U」を、それぞれ蓄積するように構成される。   In the conventional scheme seen in FIG. 6B, each memory cell is partitioned to store any one of four memory states. As described in the examples of FIGS. 4A to 4E and FIGS. 5A to 5E, four memory states are encoded with two bits. The two logical bits can be represented as a lower bit (“L”) and an upper bit (“U”). That is, the memory cell of the NAND string is configured to store 2-bit data, specifically, “L / U”.

図7Aは、NANDストリングでメモリセルチェーンの末端に追加のダミーメモリセルを導入する先行の解決手段を示す。この場合は、選択トランジスタとNANDストリングの末端に隣接するダミーメモリセルが最大のGIDL効果を被る(上下のグラフを参照されたい。)しかし、ダミーセルはデータの蓄積に使われないため、ダミーセルに対する影響は問題とならない。さらに、GIDL効果を軽減するため、米国公開特許出願第2006−0198195号(特許文献6)で提案された方式と同様のやり方でダミーセルのワード線に中間電圧を印加できる。かくして、WL0〜WL31へ接続されたメモリセルは影響を受けない(中間のグラフを参照されたい。)   FIG. 7A shows a prior solution that introduces additional dummy memory cells at the end of the memory cell chain in a NAND string. In this case, the dummy memory cell adjacent to the selection transistor and the end of the NAND string suffers the maximum GIDL effect (see the upper and lower graphs). However, since the dummy cell is not used for data storage, it has an effect on the dummy cell. Is not a problem. Further, in order to reduce the GIDL effect, an intermediate voltage can be applied to the word line of the dummy cell in the same manner as the method proposed in US Published Patent Application No. 2006-0198195 (Patent Document 6). Thus, the memory cells connected to WL0-WL31 are not affected (see the middle graph).

図7Bは、図7Aと同様のダミーセルを加えた典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。このNANDストリングで、通常のメモリセル(WL0〜WL31)は下位および上位ビットの2ビットデータを蓄積するように構成される。追加のダミーセルはプログラムされない。   FIG. 7B shows the memory state partition of the memory cell in a typical NAND string with the same dummy cells as in FIG. 7A. In this NAND string, normal memory cells (WL0 to WL31) are configured to store 2-bit data of lower and upper bits. Additional dummy cells are not programmed.

図7Cは、図7Aと同様のダミーセル2個を加えた典型的なNANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。このNANDストリングで、通常のメモリセル(WL0〜WL31)は下位および上位ビットの2ビットデータを蓄積するように構成される。メモリセルチェーンの末端に位置する追加のダミーセルはプログラムされない。   FIG. 7C shows the memory state partition of the memory cell in a typical NAND string with the addition of two dummy cells similar to FIG. 7A. In this NAND string, normal memory cells (WL0 to WL31) are configured to store 2-bit data of lower and upper bits. Additional dummy cells located at the end of the memory cell chain are not programmed.

適応型メモリ状態区分
図8Aは、本発明の一般的な実施形態に従ってNANDストリングの末端メモリセルでGIDLエラーを克服する方式を示す。基本的に、図6Aに見られる従来のケースから最低限の変更ですむ。主な違いは、多状態データの代わりにバイナリデータを蓄積するようにNANDストリングの末端に位置するメモリセルを構成することにある。末端メモリセル(例えば、WL0とWL32)のしきい値ウィンドウを4状態の場合より間隔を空けて2つの状態で区分することにより、NANDストリングの末端でGIDL誘導エラーがあっても、この余分なマージンによって2つの状態を区別することが可能となる。従来のNANDストリングで32個の各セルに2ビットデータを蓄積する場合(1ストリング当たり32×2=64ビット)、この方式なら1つのメモリセルをチェーンに加えるだけで同じ64ビット容量(1ストリング当たり31×2+2×1ビット)が提供される。
Adaptive Memory State Partitioning FIG. 8A illustrates a scheme for overcoming GIDL errors in the end memory cells of a NAND string according to a general embodiment of the present invention. Basically, minimal changes are required from the conventional case shown in FIG. 6A. The main difference is that the memory cell located at the end of the NAND string is configured to store binary data instead of multi-state data. By dividing the threshold window of the end memory cells (eg, WL0 and WL32) into two states that are more spaced than in the four state, this extraneous error can be detected even if there is a GIDL induced error at the end of the NAND string. The two states can be distinguished by the margin. When 2-bit data is stored in each of 32 cells in a conventional NAND string (32 × 2 = 64 bits per string), this method allows the same 64-bit capacity (1 string) by adding only one memory cell to the chain. (31 × 2 + 2 × 1 bit) is provided.

図8Bは、図8Aの適応型メモリ状態区分方式による典型的NANDストリングにおけるメモリセルのメモリ状態区分を示す。このNANDストリングで、コアメモリセル(WL1〜WL31)は通常どおり下位および上位ビットの2ビットデータを蓄積するように構成する。2つの末端セル(WL0とWL32)はバイナリデータを蓄積するように構成し、状態間のマージンは通常の場合より大きくする。   FIG. 8B illustrates memory state partitioning of memory cells in a typical NAND string according to the adaptive memory state partitioning scheme of FIG. 8A. With this NAND string, the core memory cells (WL1 to WL31) are configured to store 2-bit data of lower and upper bits as usual. The two end cells (WL0 and WL32) are configured to store binary data, and the margin between states is larger than usual.

図8Cは、図5A〜図5Eに記載された2ビットLM符号化を使用する好適な代替方式を示す。図5A〜図5Eで説明したLM符号化では2つの別々の行程で2ビットをプログラムできる。第1行程では下位論理ビットをプログラムし、第2行程も同じメモリセルで上位論理ビットをプログラムする。LM符号化の特質として、下位ビット区分は上位ビットまたは合同2ビットのそれより広いマージンを持つ。このため、下位ビットのプログラミングは障害の観点で上位ビットより堅牢である。既存のメモリシステムからの変更を最小限に抑えるため、NANDチェーンにおける2つの末端セルに対するバイナリビットのプログラミングには、好ましくはLM符号の下位ビット(またはページ)プログラミングを使用する。しかし、バイナリビットの1つは2ビットLM符号の下位ビットを表現するために使われ、他のバイナリビットは2ビットLM符号の上位ビットを表現するために使われることは理解されよう。   FIG. 8C shows a preferred alternative scheme that uses the 2-bit LM encoding described in FIGS. 5A-5E. In the LM encoding described with reference to FIGS. 5A to 5E, two bits can be programmed in two separate steps. In the first step, the lower logical bit is programmed, and in the second step, the upper logical bit is programmed in the same memory cell. As a characteristic of LM coding, the lower bit section has a wider margin than that of the upper bits or the joint two bits. For this reason, the programming of the lower bits is more robust than the upper bits in terms of failure. In order to minimize changes from existing memory systems, the low-order bit (or page) programming of the LM code is preferably used for binary bit programming for the two end cells in the NAND chain. However, it will be appreciated that one of the binary bits is used to represent the lower bits of the 2-bit LM code and the other binary bits are used to represent the upper bits of the 2-bit LM code.

図9は、適応型メモリ区分方式を示すフロー図である。
ステップ300:NANDストリングの形に構成されたメモリセルアレイを有する不揮発性メモリを提供し、各メモリセルはソースおよびドレインと、電荷蓄積素子と、コントロールゲートとを有する電荷蓄積トランジスタであり、各NANDストリングはソース端とドレイン端とを有し、かつ一連の電荷蓄積トランジスタによって形成され、一連の電荷蓄積トランジスタは1セルのドレインによって隣接する電荷蓄積トランジスタのソースへデイジーチェーン接続され、ソース選択トランジスタによりソース端へ切り替え可能であり、かつドレイン選択トランジスタによってドレイン端へ切り替え可能である。
ステップ310:各NANDストリングのメモリセルを第1のグループと第2のグループとに区別し、第2のグループのメモリセルはソース選択トランジスタかドレイン選択トランジスタに隣接し、第1のグループのメモリセルは第2のグループの補集合である。
ステップ320:第1の所定ビット数のデータを、第1のグループの各メモリセルに蓄積する。
ステップ330:第1の所定数に満たない第2の所定ビット数のデータを、第2のグループの各メモリセルに蓄積する。
FIG. 9 is a flow diagram illustrating an adaptive memory partitioning scheme.
Step 300: Providing a non-volatile memory having a memory cell array configured in the form of a NAND string, each memory cell being a charge storage transistor having a source and drain, a charge storage element, and a control gate, each NAND string Has a source end and a drain end and is formed by a series of charge storage transistors that are daisy chained to the source of an adjacent charge storage transistor by the drain of one cell and sourced by a source select transistor. It can be switched to the end, and can be switched to the drain end by the drain selection transistor.
Step 310: Distinguish memory cells of each NAND string into a first group and a second group, wherein the second group of memory cells is adjacent to the source selection transistor or the drain selection transistor, and the first group of memory cells Is the complement of the second group.
Step 320: Store data of a first predetermined number of bits in each memory cell of the first group.
Step 330: Accumulating data of a second predetermined number of bits less than the first predetermined number in each memory cell of the second group.

1セル当たり2ビットを蓄積するようにメモリを設計する一実施形態において、そのような2ビット1単位のうち1つのビットはNANDストリングの一端に隣接するメモリセルに蓄積でき、もう1つのビットは他端に隣接する別のメモリセルに蓄積できる。   In one embodiment of designing a memory to store 2 bits per cell, one bit of such 2 bits per unit can be stored in a memory cell adjacent to one end of the NAND string and the other bit is It can be stored in another memory cell adjacent to the other end.

1セル当たり3ビットを蓄積するようにメモリを設計する別の実施形態において、そのような3ビット1単位のうち2つのビットは一端のメモリセルに蓄積でき、1つのビットは他端のメモリセルに蓄積できる。   In another embodiment in which the memory is designed to store 3 bits per cell, 2 bits of such 3 bits per unit can be stored in one memory cell and one bit is in the other memory cell. Can accumulate.

ここで参照する特許、特許出願、記事、書籍、仕様書、その他の出版物、文書、物事はどれも、あらゆる目的のためにその全体が本願明細書において参照により援用されている。援用されている出版物、文書、または物事のいずれかと本願明細書の本文との間で用語の定義または使用に矛盾や食い違いがある場合は、本願明細書における用語の定義または使用が優先するものとする。   All patents, patent applications, articles, books, specifications, other publications, documents and things referred to herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes. If there is a conflict or discrepancy in the definition or use of a term between any of the incorporated publications, documents, or things and the body of this specification, the definition or use of the term in this specification shall prevail. And

以上、様々な実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲とその同等物とによって定められる本発明の範囲から逸脱することなく変更と修正を施すことができることは理解できよう。ここで参照した参考資料はどれも本願明細書において参照により援用されている。   While the invention has been described with reference to various embodiments, it is understood that changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. I understand. Any reference material referred to herein is hereby incorporated by reference.

Claims (44)

NANDストリングの形に構成されたメモリセルアレイを有し、各メモリセルはソースおよびドレインと、電荷蓄積素子と、コントロールゲートとを有する電荷蓄積トランジスタであり、各NANDストリングはソース端とドレイン端とを有し、かつ一連の電荷蓄積トランジスタによって形成され、一連の電荷蓄積トランジスタは1セルのドレインによって隣接する電荷蓄積トランジスタのソースへデイジーチェーン接続され、ソース選択トランジスタによりソース端へ切り替え可能であり、かつドレイン選択トランジスタによってドレイン端へ切り替え可能である不揮発性メモリにデータを蓄積する方法であって、
各NANDストリングのメモリセルを、ソース選択トランジスタかドレイン選択トランジスタに隣接するメモリセルからなる第2のグループと、第2のグループの補集合にあたるメモリセルからなる第1のグループとに区別するステップと、
第1の所定ビット数のデータを第1のグループの各メモリセルに蓄積するステップと、 第1の所定数に満たない第2の所定ビット数のデータを第2のグループの各メモリセルに蓄積するステップと、
を含む方法。
Each memory cell is a charge storage transistor having a source and a drain, a charge storage element, and a control gate, and each NAND string has a source end and a drain end. And formed by a series of charge storage transistors, the series of charge storage transistors being daisy chained to the source of an adjacent charge storage transistor by the drain of one cell, switchable to the source end by a source selection transistor, and A method of storing data in a non-volatile memory that can be switched to a drain end by a drain selection transistor,
Distinguishing the memory cells of each NAND string into a second group of memory cells adjacent to the source selection transistor or the drain selection transistor and a first group of memory cells that are complementary to the second group; ,
Storing data of a first predetermined number of bits in each memory cell of the first group, and storing data of a second predetermined number of bits less than the first predetermined number in each memory cell of the second group And steps to
Including methods.
請求項1記載の方法において、
前記蓄積するステップは、NANDストリングの該当ページの中で共通のワード線を持つ1ページのメモリセルを並行してプログラムすることによる方法。
The method of claim 1, wherein
The storing step is a method in which one page of memory cells having a common word line among the corresponding pages of the NAND string is programmed in parallel.
請求項2記載の方法において、
メモリセルページは、最初にそれぞれの電荷蓄積素子から電荷を取り除くことによって消去される方法。
The method of claim 2, wherein
A method in which a memory cell page is erased by first removing charge from each charge storage element.
請求項1記載の方法において、
第1の所定ビット数のデータは、2ビットデータである方法。
The method of claim 1, wherein
The first predetermined number of bits of data is 2-bit data.
請求項4記載の方法において、
第2のメモリセルグループは、2ビットデータのビットのうちの1ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 4, wherein
The second memory cell group includes two memory cells each storing one bit of two bits of data.
請求項4記載の方法において、
2ビットデータは論理第1ビットと論理第2ビットとからなり、
第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットを蓄積する方法。
The method of claim 4, wherein
2-bit data consists of a logical first bit and a logical second bit,
The second group includes two memory cells, one memory cell storing a logic first bit and the other memory cell storing a logic second bit.
請求項6記載の方法において、
第2のグループは、2ビットデータの論理ビットのうちの1論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 6 wherein:
The second group includes two memory cells each storing one logical bit of logical bits of 2-bit data.
請求項1記載の方法において、
第1の所定ビット数のデータは、3ビットデータである方法。
The method of claim 1, wherein
A method in which the first predetermined number of bits of data is 3-bit data.
請求項8記載の方法において、
第2のメモリセルグループは、3ビットデータの1または2ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 8, wherein
The method wherein the second group of memory cells includes two memory cells each storing one or two bits of 3-bit data.
請求項8記載の方法において、
3ビットデータは論理第1ビットと、論理第2ビットと、論理第3ビットとからなり、 第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットおよび第3ビットを蓄積する方法。
The method of claim 8, wherein
The 3-bit data consists of a logic first bit, a logic second bit, and a logic third bit, the second group includes two memory cells, one memory cell stores the logic first bit, The memory cell stores a logic second bit and a third bit.
請求項10記載の方法において、
第2のグループは、3ビットデータの論理ビットのうちの1または2論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 10, wherein:
The second group includes two memory cells each storing one or two logic bits of the logic bits of the 3-bit data.
NANDストリングの形に構成されたメモリセルアレイを有し、各メモリセルはソースおよびドレインと、電荷蓄積素子と、コントロールゲートとを有する電荷蓄積トランジスタであり、各NANDストリングはソース端とドレイン端とを有し、かつ一連の電荷蓄積トランジスタによって形成され、一連の電荷蓄積トランジスタは1セルのドレインによって隣接する電荷蓄積トランジスタのソースへデイジーチェーン接続され、ソース選択トランジスタによりソース端へ切り替え可能であり、かつドレイン選択トランジスタによってドレイン端へ切り替え可能である不揮発性メモリにデータを蓄積する方法であって、
各NANDストリングのメモリセルを、ソース選択トランジスタかドレイン選択トランジスタに隣接するメモリセルからなる第2のグループと、第2のグループの補集合にあたるメモリセルからなる第1のグループとに区別するステップと、
第1の所定ビット数のデータを蓄積するように第1のグループの各メモリセルを構成するステップと、
第1の所定数に満たない第2の所定ビット数のデータを蓄積するように第2のグループの各メモリセルを構成するステップと、
を含む方法。
Each memory cell is a charge storage transistor having a source and a drain, a charge storage element, and a control gate, and each NAND string has a source end and a drain end. And formed by a series of charge storage transistors, the series of charge storage transistors being daisy chained to the source of an adjacent charge storage transistor by the drain of one cell, switchable to the source end by a source selection transistor, and A method of storing data in a non-volatile memory that can be switched to a drain end by a drain selection transistor,
Distinguishing the memory cells of each NAND string into a second group of memory cells adjacent to the source selection transistor or the drain selection transistor and a first group of memory cells that are complementary to the second group; ,
Configuring each memory cell of the first group to store data of a first predetermined number of bits;
Configuring each memory cell of the second group to store data of a second predetermined number of bits less than the first predetermined number;
Including methods.
請求項12記載の方法において、
前記蓄積するステップは、NANDストリングの該当ページの中で共通のワード線を持つ1ページのメモリセルを並行してプログラムすることによる方法。
The method of claim 12, wherein
The storing step is a method in which one page of memory cells having a common word line among the corresponding pages of the NAND string is programmed in parallel.
請求項13記載の方法において、
メモリセルページは、最初にそれぞれの電荷蓄積素子から電荷を取り除くことによって消去される方法。
14. The method of claim 13, wherein
A method in which a memory cell page is erased by first removing charge from each charge storage element.
請求項12記載の方法において、
第1の所定ビット数のデータは、2ビットデータである方法。
The method of claim 12, wherein
The first predetermined number of bits of data is 2-bit data.
請求項15記載の方法において、
第2のメモリセルグループは、2ビットデータのビットのうちの1ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 15, wherein
The second memory cell group includes two memory cells each storing one bit of two bits of data.
請求項15記載の方法において、
2ビットデータは論理第1ビットと論理第2ビットとからなり、
第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットを蓄積する方法。
The method of claim 15, wherein
2-bit data consists of a logical first bit and a logical second bit,
The second group includes two memory cells, one memory cell storing a logic first bit and the other memory cell storing a logic second bit.
請求項17記載の方法において、
第2のグループは、2ビットデータの論理ビットのうちの1論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 17, wherein
The second group includes two memory cells each storing one logical bit of logical bits of 2-bit data.
請求項12記載の方法において、
第1の所定ビット数のデータは、3ビットデータである方法。
The method of claim 12, wherein
A method in which the first predetermined number of bits of data is 3-bit data.
請求項19記載の方法において、
第2のメモリセルグループは、3ビットデータの1または2ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 19, wherein
The method wherein the second group of memory cells includes two memory cells each storing one or two bits of 3-bit data.
請求項19記載の方法において、
3ビットデータは論理第1ビットと、論理第2ビットと、論理第3ビットとからなり、 第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットおよび第3ビットを蓄積する方法。
The method of claim 19, wherein
The 3-bit data consists of a logic first bit, a logic second bit, and a logic third bit, the second group includes two memory cells, one memory cell stores the logic first bit, The memory cell stores a logic second bit and a third bit.
請求項21記載の方法において、
第2のグループは、3ビットデータの論理ビットのうちの1または2論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む方法。
The method of claim 21, wherein
The second group includes two memory cells each storing one or two logic bits of the logic bits of the 3-bit data.
不揮発性メモリであって、
NANDストリングの形に構成されたメモリセルアレイを備え、
各メモリセルはソースおよびドレインと、電荷蓄積素子と、コントロールゲートとを有する電荷蓄積トランジスタであり、
各NANDストリングはソース端とドレイン端とを有し、かつ一連の電荷蓄積トランジスタによって形成され、一連の電荷蓄積トランジスタは1セルのドレインによって隣接する電荷蓄積トランジスタのソースへデイジーチェーン接続され、ソース選択トランジスタによりソース端へ切り替え可能であり、かつドレイン選択トランジスタによってドレイン端へ切り替え可能であり、
各NANDストリングは第1のグループと第2のグループのメモリセルからなり、第2のグループのメモリセルはソース選択トランジスタかドレイン選択トランジスタに隣接し、第1のグループのメモリセルはNANDストリングにおいて第2のグループの補集合であり、
第1の所定ビット数のデータを、第1のグループの各メモリセルに蓄積する手段と、
第1の所定数に満たない第2の所定ビット数のデータを第2のグループの各メモリセルに蓄積する手段と、
も備える不揮発性メモリ。
Non-volatile memory,
Comprising a memory cell array configured in the form of a NAND string;
Each memory cell is a charge storage transistor having a source and drain, a charge storage element, and a control gate,
Each NAND string has a source end and a drain end and is formed by a series of charge storage transistors that are daisy chained to the source of an adjacent charge storage transistor by the drain of one cell, and source select The transistor can be switched to the source end, and the drain selection transistor can be switched to the drain end.
Each NAND string includes a first group and a second group of memory cells, the second group of memory cells being adjacent to the source selection transistor or the drain selection transistor, and the first group of memory cells being the first in the NAND string. Is the complement of two groups,
Means for storing data of a first predetermined number of bits in each memory cell of the first group;
Means for storing data of a second predetermined number of bits less than the first predetermined number in each memory cell of the second group;
Non-volatile memory also provided.
請求項23記載の不揮発性メモリにおいて、
前記蓄積する手段は、NANDストリングの該当ページの中で共通のワード線を持つ1ページのメモリセルを並行してプログラムすることによる不揮発性メモリ。
24. The non-volatile memory of claim 23.
The means for storing is a non-volatile memory by programming one page of memory cells having a common word line in the corresponding page of the NAND string in parallel.
請求項24記載の不揮発性メモリにおいて、
メモリセルページは、最初にそれぞれの電荷蓄積素子から電荷を取り除くことによって消去される不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 24.
A memory cell page is a non-volatile memory that is erased by first removing charge from each charge storage element.
請求項23記載の不揮発性メモリにおいて、
第1の所定ビット数のデータは、2ビットデータである不揮発性メモリ。
24. The non-volatile memory of claim 23.
The non-volatile memory in which the first predetermined number of bits of data is 2-bit data.
請求項26記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のメモリセルグループは、2ビットデータのビットのうちの1ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 26.
The second memory cell group is a nonvolatile memory including two memory cells each storing one bit of bits of 2-bit data.
請求項26記載の不揮発性メモリにおいて、
2ビットデータは論理第1ビットと論理第2ビットとからなり、
第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットを蓄積する不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 26.
2-bit data consists of a logical first bit and a logical second bit,
A second group includes two memory cells, one memory cell storing a logical first bit and the other memory cell storing a logical second bit.
請求項28記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のグループは、2ビットデータの論理ビットのうちの1論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 28.
The second group is a nonvolatile memory including two memory cells each storing one logical bit of logical bits of 2-bit data.
請求項23記載の不揮発性メモリにおいて、
第1の所定ビット数のデータは、3ビットデータである不揮発性メモリ。
24. The non-volatile memory of claim 23.
The data of the first predetermined number of bits is a non-volatile memory that is 3-bit data.
請求項30記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のメモリセルグループは、3ビットデータの1または2ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
The non-volatile memory according to claim 30,
The second memory cell group is a non-volatile memory including two memory cells each storing 1 or 2 bits of 3-bit data.
請求項30記載の不揮発性メモリにおいて、
3ビットデータは論理第1ビットと、論理第2ビットと、論理第3ビットとからなり、 第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2および第3ビットを蓄積する不揮発性メモリ。
The non-volatile memory according to claim 30,
The 3-bit data consists of a logic first bit, a logic second bit, and a logic third bit, the second group includes two memory cells, one memory cell stores the logic first bit, These memory cells are non-volatile memories that store logic second and third bits.
請求項32記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のグループは、3ビットデータの論理ビットのうちの1または2論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
The non-volatile memory according to claim 32.
The second group is a nonvolatile memory including two memory cells each storing one or two logic bits of the logic bits of the 3-bit data.
不揮発性メモリであって、
NANDストリングの形に構成されたメモリセルアレイを備え、
各メモリセルはソースおよびドレインと、電荷蓄積素子と、コントロールゲートとを有する電荷蓄積トランジスタであり、
各NANDストリングはソース端とドレイン端とを有し、かつ一連の電荷蓄積トランジスタによって形成され、一連の電荷蓄積トランジスタは1セルのドレインによって隣接する電荷蓄積トランジスタのソースへデイジーチェーン接続され、ソース選択トランジスタによりソース端へ切り替え可能であり、かつドレイン選択トランジスタによってドレイン端へ切り替え可能であり、
各NANDストリングは第1のグループと第2のグループのメモリセルからなり、第2のグループのメモリセルはソース選択トランジスタかドレイン選択トランジスタに隣接し、第1のグループのメモリセルはNANDストリングにおいて第2のグループの補集合であり、
第1のグループのメモリセルは、第1の所定数のメモリ状態のいずれか1つまでプログラムできるように構成され、
第2のグループのメモリセルは、第2の所定数のメモリ状態のいずれか1つまでプログラムできるように構成され、第2の所定数は第1の所定数に満たない不揮発性メモリ。
Non-volatile memory,
Comprising a memory cell array configured in the form of a NAND string;
Each memory cell is a charge storage transistor having a source and drain, a charge storage element, and a control gate,
Each NAND string has a source end and a drain end and is formed by a series of charge storage transistors that are daisy chained to the source of an adjacent charge storage transistor by the drain of one cell, and source select The transistor can be switched to the source end, and the drain selection transistor can be switched to the drain end.
Each NAND string includes a first group and a second group of memory cells, the second group of memory cells being adjacent to the source selection transistor or the drain selection transistor, and the first group of memory cells being the first in the NAND string. Is the complement of two groups,
The first group of memory cells is configured to be programmable to any one of the first predetermined number of memory states;
The second group of memory cells is configured to be programmable to any one of a second predetermined number of memory states, the second predetermined number being a non-volatile memory that is less than the first predetermined number.
請求項34記載の不揮発性メモリにおいて、
NANDストリングの該当ページの中で共通のワード線を持つ1ページのメモリセルは、1単位としてプログラムされ、かつ読み出される不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 34.
A non-volatile memory in which one page of memory cells having a common word line in the corresponding page of the NAND string is programmed and read as a unit.
請求項35記載の不揮発性メモリにおいて、
メモリセルページは、最初にそれぞれの電荷蓄積素子から電荷を取り除くことによって消去される不揮発性メモリ。
36. The nonvolatile memory of claim 35.
A memory cell page is a non-volatile memory that is first erased by removing charge from each charge storage element.
請求項34記載の不揮発性メモリにおいて、
第1の所定ビット数のデータは、2ビットデータである不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 34.
The non-volatile memory in which the first predetermined number of bits of data is 2-bit data.
請求項37記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のメモリセルグループは、2ビットデータのビットのうちの1ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
38. The non-volatile memory according to claim 37.
The second memory cell group is a nonvolatile memory including two memory cells each storing one bit of bits of 2-bit data.
請求項37記載の不揮発性メモリにおいて、
2ビットデータは論理第1ビットと論理第2ビットとからなり、
第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットを蓄積する不揮発性メモリ。
38. The non-volatile memory according to claim 37.
2-bit data consists of a logical first bit and a logical second bit,
A second group includes two memory cells, one memory cell storing a logical first bit and the other memory cell storing a logical second bit.
請求項39記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のグループは、2ビットデータの論理ビットのうちの1論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
40. The non-volatile memory of claim 39.
The second group is a nonvolatile memory including two memory cells each storing one logical bit of logical bits of 2-bit data.
請求項34記載の不揮発性メモリにおいて、
第1の所定ビット数のデータは、3ビットデータである不揮発性メモリ。
The non-volatile memory of claim 34.
The data of the first predetermined number of bits is a non-volatile memory that is 3-bit data.
請求項41記載の不揮発性メモリにおいて、
第2のメモリセルグループは、3ビットデータの1または2ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
The nonvolatile memory of claim 41,
The second memory cell group is a non-volatile memory including two memory cells each storing 1 or 2 bits of 3-bit data.
請求項41記載の不揮発性メモリにおいて、
3ビットデータは論理第1ビットと、論理第2ビットと、論理第3ビットとからなり、 第2のグループは2つのメモリセルを含み、一方のメモリセルは論理第1ビットを蓄積し、他方のメモリセルは論理第2ビットおよび第3ビットを蓄積する不揮発性メモリ。
The nonvolatile memory of claim 41,
The 3-bit data consists of a logic first bit, a logic second bit, and a logic third bit, the second group includes two memory cells, one memory cell stores the logic first bit, The non-volatile memory stores the logic second bit and the third bit.
請求項43記載のメモリにおいて、
第2のグループは、3ビットデータの論理ビットのうちの1または2論理ビットを各々蓄積する2つのメモリセルを含む不揮発性メモリ。
44. The memory of claim 43.
The second group is a nonvolatile memory including two memory cells each storing one or two logic bits of the logic bits of the 3-bit data.
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