JP2011018443A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time of a writing operation in a nonvolatile semiconductor memory.SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory includes: an electrically rewritable nonvolatile memory cell having a control gate, a drain and a source; a transmission transistor having a source connected to a drain to transmit a drain voltage to the drain of the memory cell; an operation control circuit for controlling a program operation to increase the threshold voltage of the memory cell and a verify operation executed before or after the program operation to check the threshold value of the memory cell; a drain switching circuit for connecting the gate of the transmission transistor to a first voltage line to which a first voltage is supplied during the verify operation and to a second voltage line to which a second voltage is supplied during the program operation; a gate switching circuit for connecting the control gate of the memory cell to a third voltage line to which a third voltage is supplied during the verify operation, and to a fourth voltage line to which a fourth voltage is supplied during the program operation; and a booster circuit for generating the fourth voltage on the fourth voltage line.

Description

本発明は、不揮発性半導体メモリに関し、特に、データの書き込み時の高電圧の生成方式に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory, and more particularly, to a method for generating a high voltage when writing data.

フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリは、書き込みデータの論理値をメモリセルの閾値電圧として記憶する。例えば、2値メモリセルは、閾値電圧が低いときに″論理1″を記憶し、閾値電圧が高いときに″論理0″を記憶している。一般に、閾値電圧を低くする動作は、″消去″と称され、閾値電圧を高くする動作は″書き込み″または″プログラム″と称される。   A nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory stores a logical value of write data as a threshold voltage of a memory cell. For example, the binary memory cell stores “logic 1” when the threshold voltage is low, and stores “logic 0” when the threshold voltage is high. In general, an operation for lowering the threshold voltage is called “erase”, and an operation for raising the threshold voltage is called “write” or “program”.

NOR型のフラッシュメモリでは、メモリセルの制御ゲートは、アドレスに応じて選択されるワード線に接続されている。メモリセルのドレインは、アドレスに応じて選択されるビット線に接続されている。メモリセルのソースは、共通のソース線に接続されている。   In the NOR type flash memory, the control gate of the memory cell is connected to a word line selected according to an address. The drain of the memory cell is connected to a bit line selected according to the address. The sources of the memory cells are connected to a common source line.

データの書き込み動作は、メモリセルの閾値電圧を確認するためのベリファイ動作と、メモリセルの閾値電圧を高くするプログラム動作を必要とする。ベリファイ動作では、例えば、メモリセルのゲートに高電圧(例えば、5V)が供給され、ビット線に接続された伝達トランジスタのゲートに電源電圧(例えば、1.8V)が供給される。メモリセルのドレインには、伝達トランジスタを介して電源電圧より伝達トランジスタの閾値電圧だけ低い電圧が供給される。そして、メモリセルに流れる電流により、メモリセルの閾値電圧が確認される。すなわち、プログラムが必要なメモリセルが識別される。   The data write operation requires a verify operation for confirming the threshold voltage of the memory cell and a program operation for increasing the threshold voltage of the memory cell. In the verify operation, for example, a high voltage (for example, 5 V) is supplied to the gate of the memory cell, and a power supply voltage (for example, 1.8 V) is supplied to the gate of the transfer transistor connected to the bit line. A voltage lower than the power supply voltage by the threshold voltage of the transfer transistor is supplied to the drain of the memory cell via the transfer transistor. The threshold voltage of the memory cell is confirmed by the current flowing through the memory cell. That is, a memory cell that needs to be programmed is identified.

プログラム動作では、メモリセルのゲートに高電圧(例えば、9V)が供給され、メモリセルのドレインに伝達トランジスタを介して高電圧(例えば、5.5V)が供給される。ドレイン電圧を確実に伝えるため、伝達トランジスタのゲートに高電圧(例えば、9V)が供給される。そして、メモリセルの電荷蓄積層に電荷がトラップされ、閾値電圧は高くなる。この後、各メモリセルの閾値電圧が所望の値に達するまで、ベリファイ動作およびプログラム動作が繰り返し実行される。   In the program operation, a high voltage (for example, 9V) is supplied to the gate of the memory cell, and a high voltage (for example, 5.5V) is supplied to the drain of the memory cell via the transfer transistor. In order to reliably transmit the drain voltage, a high voltage (for example, 9 V) is supplied to the gate of the transmission transistor. Then, charges are trapped in the charge storage layer of the memory cell, and the threshold voltage increases. Thereafter, the verify operation and the program operation are repeatedly performed until the threshold voltage of each memory cell reaches a desired value.

上述したフラッシュメモリは、複数種の高電圧を生成するために複数の昇圧回路を有している。昇圧回路は、書き込みコマンドに応答して動作を開始し、書き込み動作の完了に応答して動作を停止する(例えば、特開2002−230985号公報)。   The above-described flash memory has a plurality of booster circuits in order to generate a plurality of types of high voltages. The booster circuit starts an operation in response to a write command and stops the operation in response to the completion of the write operation (for example, JP-A-2002-230985).

上述したように、書き込み動作は、ベリファイ動作とプログラム動作を繰り返して実行される。この際、メモリセルのゲート電圧および伝達トランジスタのゲート電圧は、ベリファイ動作とプログラム動作とで大きく変えなくてはならない。特に、伝達トランジスタのゲート電圧は、ベリファイ動作からプログラム動作に移行するときに、1.8Vから9Vまで上昇させる必要がある。昇圧回路が9Vを生成するまでの昇圧時間は長く、書き込みサイクル時間は長くなる。   As described above, the write operation is executed by repeating the verify operation and the program operation. At this time, the gate voltage of the memory cell and the gate voltage of the transfer transistor must be largely changed between the verify operation and the program operation. In particular, the gate voltage of the transfer transistor needs to be increased from 1.8 V to 9 V when shifting from the verify operation to the program operation. The boosting time until the booster circuit generates 9 V is long, and the write cycle time is long.

近時、1つのメモリセルに複数ビットのデータを記憶する不揮発性多値半導体メモリが開発されている。この種の多値メモリセルでは、閾値電圧を正確に設定するために、プログラム動作を複数回に分けて実行している(ステッププログラム方式)。ステッププログラム方式では、閾値電圧の分布幅が小さくなるため、読み出しマージンは向上する。すなわち、メモリセルに多値データを確実に記憶できる。一方、ステッププログラム方式では、ベリファイ動作およびプログラム動作を複数回繰り返すことで1回の書き込み動作が実行される。ベリファイ動作からプログラム動作への移行が、1回の書き込み動作中に複数回あるため、上述した昇圧時間の影響は大きい。   Recently, a non-volatile multi-level semiconductor memory for storing a plurality of bits of data in one memory cell has been developed. In this type of multi-level memory cell, the program operation is executed in a plurality of times (step program system) in order to set the threshold voltage accurately. In the step program method, since the threshold voltage distribution width is reduced, the read margin is improved. That is, multi-value data can be reliably stored in the memory cell. On the other hand, in the step program method, one write operation is executed by repeating the verify operation and the program operation a plurality of times. Since the transition from the verify operation to the program operation is performed a plurality of times during one write operation, the above-described boost time has a great influence.

以下、本発明に関連する先行技術文献を列記する。   Hereinafter, prior art documents related to the present invention will be listed.

特開2002−230985号公報JP 2002-230985 A

本発明の目的は、不揮発性半導体メモリの書き込み動作時間を短縮することにある。   An object of the present invention is to shorten the write operation time of a nonvolatile semiconductor memory.

本発明の不揮発性半導体メモリの一形態では、電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリセルにドレイン電圧を伝達する伝達トランジスタが接続されている。動作制御回路は、メモリセルの閾値電圧を高くするプログラム動作と、メモリセルの閾値電圧を確認するためにプログラム動作の前後に実行されるベリファイ動作とを制御する。ドレイン切替回路は、ベリファイ動作中に、伝達トランジスタのゲートを第1電圧が供給される第1電圧線に接続する。ドレイン切替回路は、プログラム動作中に、伝達トランジスタのゲートを第2電圧が供給される第2電圧線に接続する。ドレイン切替回路の切替動作(選択動作)だけで、伝達トランジスタに第2電圧が供給できるため、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始できる。この結果、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   In one form of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, a transmission transistor for transmitting a drain voltage is connected to an electrically rewritable nonvolatile memory cell. The operation control circuit controls a program operation that increases the threshold voltage of the memory cell and a verify operation that is executed before and after the program operation to check the threshold voltage of the memory cell. The drain switching circuit connects the gate of the transmission transistor to the first voltage line to which the first voltage is supplied during the verify operation. The drain switching circuit connects the gate of the transmission transistor to the second voltage line to which the second voltage is supplied during the program operation. Since the second voltage can be supplied to the transmission transistor only by the switching operation (selection operation) of the drain switching circuit, the program operation can be started in a short time after the verify operation. As a result, the time for writing data into the memory cell can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、第1昇圧回路は、プログラム動作前のベリファイ動作中に動作を開始し、第2電圧線に第2電圧を生成する。プログラム動作前に予め第2電圧線を第2電圧に設定できるため、プログラム動作の開始とともに伝達トランジスタのゲートに第2電圧を供給できる。この結果、プログラム動作時間を短縮できる。   In another aspect of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the first booster circuit starts operation during the verify operation before the program operation, and generates the second voltage on the second voltage line. Since the second voltage line can be set to the second voltage in advance before the program operation, the second voltage can be supplied to the gate of the transmission transistor when the program operation starts. As a result, the program operation time can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、動作制御回路は、メモリセルの閾値電圧が所望の値に達するまで、ベリファイ動作およびプログラム動作を繰り返し実行する。第1昇圧回路は、ベリファイ動作およびプログラム動作の実行中に第2電圧線に第2電圧を生成し続ける。このため、第1昇圧回路の動作、停止の頻度を下げることができ、動作制御回路の制御が容易になる。   In another aspect of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the operation control circuit repeatedly performs the verify operation and the program operation until the threshold voltage of the memory cell reaches a desired value. The first booster circuit continues to generate the second voltage on the second voltage line during the execution of the verify operation and the program operation. For this reason, the frequency of operation and stop of the first booster circuit can be lowered, and the operation control circuit can be easily controlled.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、ゲート切替回路は、ベリファイ動作中に、メモリセルの制御ゲートを第3電圧が供給される第3電圧線に接続する。ゲート切替回路は、プログラム動作中に、第4電圧が供給される第4電圧線に接続する。ゲート切替回路の切替動作(選択動作)だけで、メモリセルの制御ゲートに第4電圧が供給できるため、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始できる。この結果、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   In another aspect of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the gate switching circuit connects the control gate of the memory cell to the third voltage line to which the third voltage is supplied during the verify operation. The gate switching circuit is connected to the fourth voltage line to which the fourth voltage is supplied during the program operation. Since the fourth voltage can be supplied to the control gate of the memory cell only by the switching operation (selection operation) of the gate switching circuit, the program operation can be started in a short time after the verify operation. As a result, the time for writing data into the memory cell can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、第2昇圧回路は、プログラム動作前のベリファイ動作中に動作を開始し、第4電圧線に第4電圧を生成する。プログラム動作前に予め第4電圧線を第4電圧に設定できるため、プログラム動作の開始とともにメモリセルの制御ゲートに第4電圧を供給できる。この結果、プログラム動作時間を短縮できる。   In another aspect of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the second booster circuit starts operation during the verify operation before the program operation, and generates the fourth voltage on the fourth voltage line. Since the fourth voltage line can be set to the fourth voltage in advance before the program operation, the fourth voltage can be supplied to the control gate of the memory cell when the program operation is started. As a result, the program operation time can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、動作制御回路は、メモリセルの閾値電圧が所望の値に達するまで、ベリファイ動作およびプログラム動作を繰り返し実行する。第2昇圧回路は、プログラム動作の完了毎に第4電圧線を初期電圧にリセットする。換言すれば、第2昇圧回路は、ベリファイ動作毎に、初期電圧に基づいて第4電圧を生成する。このため、各プログラム毎に第4電圧を正確に設定でき、メモリセルの閾値電圧を所望の値に正確に設定できる。   In another aspect of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the operation control circuit repeatedly performs the verify operation and the program operation until the threshold voltage of the memory cell reaches a desired value. The second booster circuit resets the fourth voltage line to the initial voltage every time the program operation is completed. In other words, the second booster circuit generates the fourth voltage based on the initial voltage for each verify operation. Therefore, the fourth voltage can be accurately set for each program, and the threshold voltage of the memory cell can be accurately set to a desired value.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、動作制御回路は、第2昇圧回路が生成する第4電圧を、繰り返し実行されるプログラム動作毎に順次高く設定する。すなわち、不揮発性半導体メモリは、いわゆるステッププログラム機能を有している。各ステップに必要なプログラム電圧(第4電圧)を正確に生成できるため、複数のメモリセルの閾値電圧を所望の領域内に分布させることができる。この結果、読み出しマージンを減少することなく、書き込み動作時間を短縮できる。   In another aspect of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the operation control circuit sets the fourth voltage generated by the second booster circuit sequentially higher for each program operation that is repeatedly executed. That is, the nonvolatile semiconductor memory has a so-called step program function. Since the program voltage (fourth voltage) necessary for each step can be accurately generated, the threshold voltages of a plurality of memory cells can be distributed in a desired region. As a result, the write operation time can be shortened without reducing the read margin.

本発明の不揮発性半導体メモリの別の一形態では、第3昇圧回路は、ベリファイ動作中に第5電圧を生成し、プログラム動作中に第6電圧を生成する。第3昇圧回路の出力ノードは、伝達トランジスタのドレインに接続されている。ゲート切替回路は、ベリファイ動作中に、第5電圧を第3電圧として選択する。すなわち、ベリファイ動作中に第3昇圧回路が生成する第5電圧を、伝達トランジスタのドレイン電圧およびメモリセルの制御ゲート電圧に共用できる。一般に、ベリファイ動作中にメモリセルの制御ゲートに供給する電圧(第5電圧)は、プログラム動作中に伝達トランジスタのドレインに供給する電圧(第6電圧)に近い。このため、第3昇圧回路は、ベリファイ動作からプログラム動作への移行時に、生成電圧を短時間で第5電圧から第6電圧に変更できる。この結果、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始でき、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   In another embodiment of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the third booster circuit generates the fifth voltage during the verify operation and generates the sixth voltage during the program operation. The output node of the third booster circuit is connected to the drain of the transmission transistor. The gate switching circuit selects the fifth voltage as the third voltage during the verify operation. That is, the fifth voltage generated by the third booster circuit during the verify operation can be shared by the drain voltage of the transfer transistor and the control gate voltage of the memory cell. In general, the voltage (fifth voltage) supplied to the control gate of the memory cell during the verify operation is close to the voltage (sixth voltage) supplied to the drain of the transfer transistor during the program operation. Therefore, the third booster circuit can change the generated voltage from the fifth voltage to the sixth voltage in a short time when shifting from the verify operation to the program operation. As a result, the program operation can be started in a short time after the verify operation, and the data write time to the memory cell can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、ドレイン切替回路の切替動作(選択動作)だけで、伝達トランジスタに第2電圧が供給できるため、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始できる。この結果、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the second voltage can be supplied to the transfer transistor only by the switching operation (selection operation) of the drain switching circuit, so that the program operation can be started in a short time after the verify operation. As a result, the time for writing data into the memory cell can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、プログラム動作前に予め第2電圧線を第2電圧に設定できるため、プログラム動作の開始とともに伝達トランジスタのゲートに第2電圧を供給できる。この結果、プログラム動作時間を短縮できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, since the second voltage line can be set to the second voltage in advance before the program operation, the second voltage can be supplied to the gate of the transmission transistor at the start of the program operation. As a result, the program operation time can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、第1昇圧回路の動作、停止の頻度を下げることができ、動作制御回路の制御が容易になる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the frequency of operation and stop of the first booster circuit can be reduced, and the operation control circuit can be easily controlled.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、ゲート切替回路の切替動作(選択動作)だけで、メモリセルの制御ゲートに第4電圧が供給できるため、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始できる。この結果、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, since the fourth voltage can be supplied to the control gate of the memory cell only by the switching operation (selection operation) of the gate switching circuit, the program operation can be started in a short time after the verify operation. As a result, the time for writing data into the memory cell can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、プログラム動作前に予め第4電圧線を第4電圧に設定できるため、プログラム動作の開始とともにメモリセルの制御ゲートに第4電圧を供給できる。この結果、プログラム動作時間を短縮できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, since the fourth voltage line can be set to the fourth voltage in advance before the program operation, the fourth voltage can be supplied to the control gate of the memory cell at the start of the program operation. As a result, the program operation time can be shortened.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、各プログラム毎に第4電圧を正確に設定でき、メモリセルの閾値電圧を所望の値に正確に設定できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the fourth voltage can be accurately set for each program, and the threshold voltage of the memory cell can be accurately set to a desired value.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、複数のメモリセルの閾値電圧を所望の領域内に分布させることができる。この結果、読み出しマージンを減少することなく、書き込み動作時間を短縮できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the threshold voltages of a plurality of memory cells can be distributed in a desired region. As a result, the write operation time can be shortened without reducing the read margin.

本発明の不揮発性半導体メモリでは、第3昇圧回路は、ベリファイ動作からプログラム動作への移行時に、生成電圧を短時間で第5電圧から第6電圧に変更できる。この結果、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始でき、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   In the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the third booster circuit can change the generated voltage from the fifth voltage to the sixth voltage in a short time when shifting from the verify operation to the program operation. As a result, the program operation can be started in a short time after the verify operation, and the data write time to the memory cell can be shortened.

図1は、本発明の不揮発性半導体メモリの第1の実施形態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a nonvolatile semiconductor memory of the present invention. 図2は、図1に示した昇圧回路VDPPの詳細を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the booster circuit VDPP shown in FIG. 図3は、図1に示した昇圧回路VPPPの詳細を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the booster circuit VPPP shown in FIG. 図4は、図1に示した昇圧回路VPPIPの詳細を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing details of the booster circuit VPPIP shown in FIG. 図5は、図1に示したマルチプレクサXMUXおよびロウデコーダXDECの詳細を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing details of the multiplexer XMUX and the row decoder XDEC shown in FIG. 図6は、図1に示したマルチプレクサYMUXおよびコラムデコーダYDECの詳細を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing details of the multiplexer YMUX and the column decoder YDEC shown in FIG. 図7は、本発明のフラッシュメモリの書き込み動作を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing the write operation of the flash memory of the present invention. 図8は、本発明前のフラッシュメモリの書き込み動作を示す波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram showing the write operation of the flash memory before the present invention.

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図中、太線で示した信号線は、複数本で構成されている。また、太線が接続されているブロックの一部は、複数の回路で構成されている。信号(電圧)が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, the signal lines indicated by bold lines are composed of a plurality of lines. A part of the block to which the thick line is connected is composed of a plurality of circuits. The same reference numerals as the signal names are used for signal lines to which signals (voltages) are transmitted.

図1は、本発明の不揮発性半導体メモリの一実施形態を示している。この不揮発性半導体メモリは、シリコン基板上にCMOSプロセスを使用してNOR型のフラッシュメモリチップとして形成されている。   FIG. 1 shows an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory of the present invention. This nonvolatile semiconductor memory is formed as a NOR type flash memory chip on a silicon substrate using a CMOS process.

フラッシュメモリは、動作制御回路OPC、昇圧回路VPPP、VPDP、VPPIP、マルチプレクサXMUX、YMUX、ロウデコーダXDEC、コラムデコーダYDECおよびメモリセルアレイARYを有している。   The flash memory includes an operation control circuit OPC, boosting circuits VPPP, VPDP, VPPIP, multiplexers XMUX, YMUX, row decoder XDEC, column decoder YDEC, and memory cell array ARY.

動作制御回路OPCは、外部から供給されるコマンド信号CMD(チップイネーブル信号/CE、ライトイネーブル信号/WE等)に応じて主要な回路にタイミング信号および制御信号を出力する。   The operation control circuit OPC outputs a timing signal and a control signal to main circuits in response to a command signal CMD (chip enable signal / CE, write enable signal / WE, etc.) supplied from the outside.

昇圧回路VPPP(第2昇圧回路)は、動作制御回路OPCからのタイミング信号に同期して動作し、高電圧VPP(第4電圧)を高電圧線VPP(第4電圧線)に生成する。昇圧回路VPDP(第3昇圧回路)は、動作制御回路OPCからのタイミング信号に同期して動作し、制御信号VSEL、PSELに応じた高電圧VPD(第5電圧または第6電圧)を高電圧線VPD(第3電圧線)に生成する。昇圧回路VPPIP(第1昇圧回路)は、動作制御回路OPCからのタイミング信号に同期して動作し、高電圧VPPI(第2電圧)を高電圧線VPPI(第2電圧線)に生成する。   The booster circuit VPPP (second booster circuit) operates in synchronization with the timing signal from the operation control circuit OPC, and generates the high voltage VPP (fourth voltage) on the high voltage line VPP (fourth voltage line). The booster circuit VPDP (third booster circuit) operates in synchronization with a timing signal from the operation control circuit OPC, and applies a high voltage VPD (fifth voltage or sixth voltage) corresponding to the control signals VSEL, PSEL to a high voltage line. Generated to VPD (third voltage line). The booster circuit VPPIP (first booster circuit) operates in synchronization with the timing signal from the operation control circuit OPC, and generates the high voltage VPPI (second voltage) on the high voltage line VPPI (second voltage line).

マルチプレクサXMUX(ゲート切替回路)は、動作制御回路OPCからの制御信号SEL3に応じて、高電圧VPPまたは高電圧VPDの一方をゲート電圧VGとしてロウデコーダXDECに出力する。マルチプレクサYMUX(ドレイン切替回路)は、動作制御回路OPCからの制御信号SEL4に応じて、電源線VCC(第1電圧線)に供給される電源電圧VCC(第1電圧)または高電圧VPPIの一方をコラムデコーダYDEC内の伝達トランジスタTTのゲートに出力する。   The multiplexer XMUX (gate switching circuit) outputs either the high voltage VPP or the high voltage VPD to the row decoder XDEC as the gate voltage VG according to the control signal SEL3 from the operation control circuit OPC. The multiplexer YMUX (drain switching circuit) receives one of the power supply voltage VCC (first voltage) or the high voltage VPPI supplied to the power supply line VCC (first voltage line) in accordance with the control signal SEL4 from the operation control circuit OPC. Output to the gate of the transfer transistor TT in the column decoder YDEC.

ロウデコーダXDECは、フラッシュメモリの外部から供給されるアドレス信号XADDのデコード信号により選択されるワード線WLにゲート電圧VGを供給する回路を有している。コラムデコーダYDECは、フラッシュメモリの外部から供給されるアドレス信号YADDのデコード信号により選択されるビット線BLにドレイン電圧VDを供給するための伝達トランジスタTTを有している。   The row decoder XDEC has a circuit that supplies a gate voltage VG to a word line WL selected by a decode signal of an address signal XADD supplied from the outside of the flash memory. The column decoder YDEC has a transmission transistor TT for supplying the drain voltage VD to the bit line BL selected by the decode signal of the address signal YADD supplied from the outside of the flash memory.

メモリセルアレイARYは、マトリックス状に配置される複数のメモリセルMCと、図の横方向に並ぶメモリセルの制御ゲートGに接続されるワード線WLと、図の縦方向に並ぶメモリセルのドレインDに接続されるビット線BLと、メモリセルのソースSに接続されるソース線とを有している。メモリセルMCは、電荷を蓄積するトラップゲートを有するトランジスタ(セルトランジスタ)で構成されている。トラップゲートは、窒化膜等の絶縁膜で形成されている。このため、トラップゲートにトラップされた電荷は、トラップゲート内を移動しない。これを利用して、セルトランジスタの閾値電圧は、局所的に変更可能である。この実施形態では、メモリセルMCは、トラップゲートの1箇所のみに電荷を出し入れすることで、電気的に書き換え可能な2値メモリセルとして動作する。   The memory cell array ARY includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix, word lines WL connected to the control gates G of the memory cells arranged in the horizontal direction in the figure, and drains D of the memory cells arranged in the vertical direction in the figure. And a source line connected to the source S of the memory cell. The memory cell MC is composed of a transistor (cell transistor) having a trap gate for accumulating charges. The trap gate is formed of an insulating film such as a nitride film. For this reason, the charges trapped in the trap gate do not move in the trap gate. Using this, the threshold voltage of the cell transistor can be locally changed. In this embodiment, the memory cell MC operates as an electrically rewritable binary memory cell by taking in and out charges only at one place of the trap gate.

図2は、図1に示した昇圧回路VPDPの詳細を示している。図において、斜線のあるトランジスタは、pMOSトランジスタであり、斜線のないトランジスタは、nMOSトランジスタである。容量は、nMOSトランジスタのソースとドレインを互いに接続することで形成されている。   FIG. 2 shows details of the booster circuit VPDP shown in FIG. In the figure, the shaded transistors are pMOS transistors, and the unshaded transistors are nMOS transistors. The capacitor is formed by connecting the source and drain of the nMOS transistor to each other.

昇圧回路VPDPは、昇圧電圧を生成するポンプ部PUMPと、高電圧VPDを所定の電圧に設定するための調整部ADJとを有している。ポンプ部PUMPは、クランプ回路により所定の正電圧にクランプされるポンプノードPND容量C1を介してクロック信号CLK1でポンピングすることで電源電圧VCC(1.8V)を昇圧し、昇圧による電荷を昇圧ノードBNDに転送する。クロック信号CLK1は、動作制御回路OPCからの制御信号に応じて、昇圧回路VPDP内部の発振器が生成する。   The booster circuit VPDP includes a pump unit PUMP that generates a boosted voltage and an adjustment unit ADJ for setting the high voltage VPD to a predetermined voltage. The pump unit PUMP boosts the power supply voltage VCC (1.8V) by pumping with the clock signal CLK1 through the pump node PND capacitor C1 clamped to a predetermined positive voltage by the clamp circuit, and charges due to the boost are boosted nodes Transfer to BND. The clock signal CLK1 is generated by an oscillator inside the booster circuit VPDP in accordance with a control signal from the operation control circuit OPC.

調整部ADJは、高電圧VPDを容量分割した比較電圧DIVを基準電圧VREFと比較し、比較結果に応じてディスチャージトランジスタDCTのゲートを制御し、高電圧VPDを所定の電圧に設定する。基準電圧VREFは、フラッシュメモリ内に形成される基準電圧生成回路が生成する。基準電圧VREFは、昇圧回路VPDP、VPPP、VPPIPに共通である。調整部ADJは、制御信号VSELが高レベルのとき容量C2をノードDIVに接続し、制御信号PSELが高レベルのときに容量C1をノードDIVに接続する。容量C1の容量値は、容量C2の容量値より大きい。図1に示した動作制御回路OPCは、ベリファイ動作中に制御信号VSEL、PSELをそれぞれ高レベル、低レベルに設定し、プログラム動作中に制御信号VSEL、PSELをそれぞれ低レベル、高レベルに設定する。ノードDIVは、高電圧ノードVPDと接地線VSSとの間に接続される2つの容量の容量分割に応じた電圧に設定される。そして、高電圧VPDは、ベリファイ動作中およびプログラム動作中に、電源電圧VCC(1.8V)を用いてそれぞれ5V(第5電圧)、5.5V(第6電圧)まで昇圧される。ベリファイ動作およびプログラム動作の高電圧VPDの差は、0.5Vである。このため、ベリファイ動作からプログラム動作に移行するときに、高電圧VPDを迅速に設定できる。   The adjustment unit ADJ compares the comparison voltage DIV obtained by capacitively dividing the high voltage VPD with the reference voltage VREF, controls the gate of the discharge transistor DCT according to the comparison result, and sets the high voltage VPD to a predetermined voltage. The reference voltage VREF is generated by a reference voltage generation circuit formed in the flash memory. The reference voltage VREF is common to the booster circuits VPDP, VPPP, and VPPIP. The adjustment unit ADJ connects the capacitor C2 to the node DIV when the control signal VSEL is at a high level, and connects the capacitor C1 to the node DIV when the control signal PSEL is at a high level. The capacitance value of the capacitor C1 is larger than the capacitance value of the capacitor C2. The operation control circuit OPC shown in FIG. 1 sets the control signals VSEL and PSEL to a high level and a low level during a verify operation, and sets the control signals VSEL and PSEL to a low level and a high level, respectively, during a program operation. . Node DIV is set to a voltage corresponding to the capacity division of two capacitors connected between high voltage node VPD and ground line VSS. The high voltage VPD is boosted to 5 V (fifth voltage) and 5.5 V (sixth voltage) using the power supply voltage VCC (1.8 V) during the verify operation and the program operation, respectively. The difference in high voltage VPD between the verify operation and the program operation is 0.5V. Therefore, the high voltage VPD can be set quickly when shifting from the verify operation to the program operation.

図3は、図1に示した昇圧回路VPPPの詳細を示している。
昇圧回路VPPPは、ノードDIVの電圧を複数通りに設定するための複数の容量を有している。これ等容量とノードDIVとの接続は、制御信号PSEL1、PSEL2、...、PSELnによりそれぞれ制御される。制御信号PSEL1、PSEL2、...、PSELnは、動作制御回路OPCから出力される。昇圧回路VPPPは、書き込み動作中に、高電圧VPPを制御信号PSEL1、PSEL2、...、PSELnに応じて、順次9V、9.1V、9.2V、...と上昇する。
FIG. 3 shows details of the booster circuit VPPP shown in FIG.
The booster circuit VPPP has a plurality of capacitors for setting the voltage of the node DIV in a plurality of ways. These capacitors and the node DIV are connected to the control signals PSEL1, PSEL2,. . . , PSELn, respectively. Control signals PSEL1, PSEL2,. . . , PSELn are output from the operation control circuit OPC. The booster circuit VPPP applies the high voltage VPP to the control signals PSEL1, PSEL2,. . . , 9V, 9.1V, 9.2V,. . . And rise.

図4は、図1に示した昇圧回路VPIPの詳細を示している。
昇圧回路VPPIPは、ノードDIVを介して2つの容量のみが直列に接続されている。これ以外の論理構成は、図2に示した昇圧回路VPDPと同じである。このため、昇圧回路VPPIPが動作するときに生成される高電圧VPPIPは、1種類になる。具体的には、昇圧回路VPPIPが動作するときに、高電圧VPPIは、1.8V(=VCC)から9Vまで上昇する。
FIG. 4 shows details of the booster circuit VPIP shown in FIG.
In the booster circuit VPPIP, only two capacitors are connected in series via the node DIV. The other logical configuration is the same as that of the booster circuit VPDP shown in FIG. For this reason, the high voltage VPPIP generated when the booster circuit VPPIP operates is of one type. Specifically, when the booster circuit VPPIP operates, the high voltage VPPI rises from 1.8V (= VCC) to 9V.

図5は、図1に示したマルチプレクサXMUXおよびロウデコーダXDECの詳細を示している。   FIG. 5 shows details of the multiplexer XMUX and the row decoder XDEC shown in FIG.

マルチプレクサXMUXは、制御信号SEL3が低レベルのときに(ベリファイ動作)、トランジスタPM12をオンし、高電圧VPD(第3電圧)をゲート電圧VGとして出力する。マルチプレクサXMUXは、制御信号SEL3が高レベルのときに(プログラム動作)、トランジスタPM10をオンし、高電圧VPP(第4電圧)をゲート電圧VGとして出力する。   When the control signal SEL3 is at a low level (verify operation), the multiplexer XMUX turns on the transistor PM12 and outputs the high voltage VPD (third voltage) as the gate voltage VG. When the control signal SEL3 is at a high level (program operation), the multiplexer XMUX turns on the transistor PM10 and outputs the high voltage VPP (fourth voltage) as the gate voltage VG.

ロウデコーダXDECは、アドレス信号XADDのデコード信号XD(負論理)が低レベルのときにゲート電圧VGをワード線WLに出力し、デコード信号XDが高レベルのときに接地電圧をワード線WLに出力する。すなわち、アドレス信号XADDにより選択されるワード線WLにゲート電圧VGが供給される。   The row decoder XDEC outputs the gate voltage VG to the word line WL when the decode signal XD (negative logic) of the address signal XADD is low, and outputs the ground voltage to the word line WL when the decode signal XD is high. To do. That is, the gate voltage VG is supplied to the word line WL selected by the address signal XADD.

図6は、図1に示したマルチプレクサYMUXおよびコラムデコーダYDECの詳細を示している。   FIG. 6 shows details of the multiplexer YMUX and the column decoder YDEC shown in FIG.

マルチプレクサYMUXは、制御信号SEL4が低レベルのときに(ベリファイ動作)、トランジスタPM20をオンし、電源電圧VCC(第1電圧)をドレイン電圧VDとして出力する。マルチプレクサYMUXは、制御信号SEL4が高レベルのときに(プログラム動作)、トランジスタPM22をオンし、高電圧VPPI(第2電圧)をドレイン電圧VDとして出力する。   When the control signal SEL4 is at a low level (verify operation), the multiplexer YMUX turns on the transistor PM20 and outputs the power supply voltage VCC (first voltage) as the drain voltage VD. When the control signal SEL4 is at a high level (program operation), the multiplexer YMUX turns on the transistor PM22 and outputs the high voltage VPPI (second voltage) as the drain voltage VD.

コラムデコーダYDECは、高電圧VPDをビット線BLに伝達する伝達トランジスタTTを有している。伝達トランジスタTTは、アドレス信号YADDのデコード信号YD(正論理)が高レベルのときにオンし、高電圧VPDをビット線BL(メモリセルMCのドレイン)に伝達する。すなわち、アドレス信号YADDにより選択されるビット線BLに高電圧VPDが供給される。伝達トランジスタTTは、デコード信号YDが低レベルのときにオフし、ビット線BLをフローティング状態する。なお、実際には、ビット線BLに伝達される電圧は、伝達トランジスタTTのゲート電圧から伝達トランジスタTTの閾値電圧を差し引いた値が最大になる。 The column decoder YDEC includes a transmission transistor TT that transmits the high voltage VPD to the bit line BL. The transfer transistor TT is turned on when the decode signal YD (positive logic) of the address signal YADD is at a high level, and transmits the high voltage VPD to the bit line BL (drain of the memory cell MC). That is, the high voltage VPD is supplied to the bit line BL selected by the address signal YADD. Transfer transistor TT is turned off when the decode signal YD of low level, a floating state of the bit line BL. In practice, the voltage transmitted to the bit line BL is maximized by subtracting the threshold voltage of the transfer transistor TT from the gate voltage of the transfer transistor TT.

図7は、本発明のフラッシュメモリの書き込み動作を示している。
ここで、書き込み動作は、メモリセルMCに″論理0″をプログラムする動作である。本実施形態では、書き込み動作は、ベリファイ動作とプログラム動作とを繰り返して、メモリセルMCの閾値電圧を徐々に高くし、期待値に設定するステッププログラム方式が採用されている。
FIG. 7 shows a write operation of the flash memory of the present invention.
Here, the write operation is an operation of programming “logic 0” in the memory cell MC. In the present embodiment, the write operation employs a step program method in which the verify operation and the program operation are repeated, the threshold voltage of the memory cell MC is gradually increased, and the expected value is set.

まず、最初のベリファイ期間VRFにおいて、メモリセルMCの閾値電圧を確認するために、ベリファイ動作が実行される。ベリファイ動作では、昇圧回路VPDPは、ノードVPDに5Vを生成する(図7(a))。マルチプレクサXMUXは、ベリファイ期間VRFにノードVPDを選択する。このため、アドレス信号XADDに応じて選択されるロウデコーダXDECは、対応するワード線WLを5Vに変化させる。そして、メモリセルMCのゲート電圧GATEは、5Vに設定される(図7(b))。   First, in the first verify period VRF, a verify operation is performed in order to confirm the threshold voltage of the memory cell MC. In the verify operation, the booster circuit VPDP generates 5 V at the node VPD (FIG. 7A). The multiplexer XMUX selects the node VPD during the verify period VRF. Therefore, the row decoder XDEC selected according to the address signal XADD changes the corresponding word line WL to 5V. Then, the gate voltage GATE of the memory cell MC is set to 5V (FIG. 7B).

マルチプレクサYMUXは、ベリファイ期間VRFにノードVDに電源電圧VCC(1.8V)を出力する(図7(c))。アドレス信号YADDに応じて選択されるコラムデコーダYDECは、伝達トランジスタTTのゲートを電源電圧VCCに設定する。このため、メモリセルMCのドレイン電圧DRAIN(ビット線BL)は、電源電圧VCCから伝達トランジスタの閾値電圧を差し引いた値に設定される(図7(d))。そして、メモリセルMCを流れる電流に応じて、プログラムすべきメモリセルMCが判定される。   The multiplexer YMUX outputs the power supply voltage VCC (1.8 V) to the node VD during the verify period VRF (FIG. 7C). The column decoder YDEC selected according to the address signal YADD sets the gate of the transfer transistor TT to the power supply voltage VCC. For this reason, the drain voltage DRAIN (bit line BL) of the memory cell MC is set to a value obtained by subtracting the threshold voltage of the transfer transistor from the power supply voltage VCC (FIG. 7D). Then, the memory cell MC to be programmed is determined according to the current flowing through the memory cell MC.

なお、ベリファイ期間VRFにおいて、昇圧回路VPPIP、VPPPは、動作を開始し、高電圧VPPI、VPPをそれぞれ生成する(図7(e、f))。プログラム動作前のベリファイ動作中に予めプログラム動作に必要な高電圧VPPI、VPPの生成を開始することで、プログラム動作を早く開始できる。   In the verify period VRF, the booster circuits VPPIP and VPPP start operation and generate the high voltages VPPI and VPP, respectively (FIG. 7 (e, f)). By starting the generation of the high voltages VPPI and VPP necessary for the program operation in advance during the verify operation before the program operation, the program operation can be started quickly.

ベリファイ動作後、データの書き込みが必要なメモリセルMCに対してプログラム動作が実行される。プログラム動作が実行されるプログラム期間PRGにおいて、昇圧回路VPPIP、VPPPは、既に昇圧電圧VPPI、VPPをそれぞれ生成している(図7(g、h))。マルチプレクサXMUXは、制御信号SEL3に応じて昇圧電圧VPDの選択を停止し、昇圧電圧VPPの選択を開始する。そして、ノードVGに昇圧電圧VPP(9V)が出力される。アドレス信号XADDに応じて選択されるロウデコーダXDECは、対応するワード線WLを昇圧電圧VPPに変化させる。そして、メモリセルMCのゲート電圧GATEは、9Vに設定される(図7(i))。   After the verify operation, a program operation is performed on the memory cell MC that requires data writing. In the program period PRG in which the program operation is executed, the booster circuits VPPIP and VPPP have already generated boosted voltages VPPI and VPP, respectively (FIG. 7 (g, h)). The multiplexer XMUX stops selecting the boosted voltage VPD according to the control signal SEL3 and starts selecting the boosted voltage VPP. Then, the boosted voltage VPP (9 V) is output to the node VG. The row decoder XDEC selected according to the address signal XADD changes the corresponding word line WL to the boost voltage VPP. Then, the gate voltage GATE of the memory cell MC is set to 9V (FIG. 7 (i)).

昇圧回路VPDPは、制御信号VSEL、PSELに応じて、昇圧電圧VPDを5Vから5.5Vに変更する(図7(j))。マルチプレクサYMUXは、制御信号SEL4に応じて電源電圧VCCの選択を停止し、昇圧電圧VPPIの選択を開始する。そして、ノードVDに昇圧電圧VPPI(9V)が出力される(図7(k))。アドレス信号YADDに応じて選択されるコラムデコーダYDECは、伝達トランジスタTTのゲートを昇圧電圧VPPIに設定する。このため、メモリセルMCのドレイン電圧DRAIN(ビット線BL)は、昇圧電圧VPD(5.5V)に設定される(図7(l))。そして、ワード線WLおよびビット線BLにより選択されたメモリセルMCに、閾値電圧を高くするプログラム動作が実行さる。 The booster circuit VPDP changes the boosted voltage VPD from 5V to 5.5V according to the control signals VSEL and PSEL (FIG. 7 (j)). The multiplexer YMUX stops selecting the power supply voltage VCC in response to the control signal SEL4 and starts selecting the boost voltage VPPI. Then, the boosted voltage VPPI (9 V) is output to the node VD (FIG. 7 (k)). The column decoder YDEC selected according to the address signal YADD sets the gate of the transfer transistor TT to the boost voltage VPPI. Therefore, the drain voltage DRAIN (bit line BL) of the memory cell MC is set to the boosted voltage VPD (5.5 V) (FIG. 7 (l)). Then, the memory cell MC selected by the word line WL and bit line BL, and the program operation to increase the threshold voltage Ru is executed.

プログラム期間PRGにおいて、昇圧電圧VPP、VPPIは、ベリファイ期間VRFに予め生成される。また、昇圧回路VPDPが新たに昇圧の必要な電圧は、0.5Vであり、昇圧電圧VPDは、短時間で5.5Vまで上昇する。このため、ゲート電圧GATEおよびドレイン電圧DRAINの設定に要する期間T1は、マルチプレクサXMUX、YMUXの切替期間のみに依存する。換言すれば、昇圧電圧VPP、VPPIの生成に必要な期間は、プログラム期間PRGに含まれない。このため、プログラム期間PRGは短縮され、書き込み動作時間は短縮される。   In the program period PRG, the boosted voltages VPP and VPPI are generated in advance in the verify period VRF. Further, the voltage that the booster circuit VPDP needs to boost is 0.5V, and the boosted voltage VPD rises to 5.5V in a short time. For this reason, the period T1 required for setting the gate voltage GATE and the drain voltage DRAIN depends only on the switching period of the multiplexers XMUX and YMUX. In other words, the period necessary for generating the boosted voltages VPP and VPPI is not included in the program period PRG. For this reason, the program period PRG is shortened and the write operation time is shortened.

次に、ディスチャージ期間DSCの後、メモリセルMCの閾値電圧を確認するためのベリファイ動作が再度実行される。ベリファイ動作において、プログラムすべきメモリセルMCの閾値電圧が低いと判定される場合、プログラム動作(図示せず)が再度実行される(ステッププログラム方式)。ディスチャージ期間DSCでは、昇圧電圧VPD、VPPが電源電圧VCCにリセットされる。昇圧電圧VPPIは、リセットされず9Vを維持する。ゲート電圧GATEおよびドレイン電圧DRAINは、接地電圧VSSに設定される。   Next, after the discharge period DSC, the verify operation for confirming the threshold voltage of the memory cell MC is executed again. In the verify operation, when it is determined that the threshold voltage of the memory cell MC to be programmed is low, the program operation (not shown) is executed again (step program method). In the discharge period DSC, the boosted voltages VPD and VPP are reset to the power supply voltage VCC. The boosted voltage VPPI is not reset and maintains 9V. The gate voltage GATE and the drain voltage DRAIN are set to the ground voltage VSS.

昇圧電圧VPPを電源電圧VCCにリセットすることで、プログラム動作毎に0.1Vずつ上昇が必要なゲート電圧GATEを正確に生成できる。また、昇圧電圧VPPIが9Vに維持されることで、昇圧回路VPPIPは、1回の書き込み動作中に動作・停止を繰り返す必要がない。このため、動作制御回路OPCの制御が容易になる。   By resetting the boosted voltage VPP to the power supply voltage VCC, it is possible to accurately generate the gate voltage GATE that needs to be increased by 0.1 V for each program operation. Further, since the boosted voltage VPPI is maintained at 9 V, the booster circuit VPPIP does not need to repeat operation / stop during one write operation. This facilitates control of the operation control circuit OPC.

図8は、本発明前のフラッシュメモリの書き込み動作を示している。
本発明前のステッププログラム方式のフラッシュメモリでは、プログラム動作の開始に応答して昇圧電圧VPPI、VPD、VPPの生成を開始している。このため、プログラム期間PRGにおいて、ゲート電圧GATEおよびドレイン電圧DRAINの設定に要する期間T1は、昇圧回路が昇圧電圧VPPI、VPD、VPPをそれぞれ生成する期間に依存する。このため、期間T1は、上述した図7に比べて長くなり、プログラム期間PRGは長くなる。特に、ステッププログラム方式では、期間T1が複数回存在するため、書き込み動作時間への影響は大きい。
FIG. 8 shows a write operation of the flash memory before the present invention.
In the step program type flash memory before the present invention, the generation of the boosted voltages VPPI, VPD, and VPP is started in response to the start of the program operation. Therefore, in the program period PRG, the period T1 required for setting the gate voltage GATE and the drain voltage DRAIN depends on the period in which the booster circuit generates the boosted voltages VPPI, VPD, and VPP, respectively. Therefore, the period T1 becomes longer than that in FIG. 7 described above, and the program period PRG becomes longer. In particular, in the step program method, since the period T1 exists a plurality of times, the influence on the write operation time is large.

以上、本実施形態では、データの書き込み動作において、昇圧回路VPPIPは、プログラム期間PRG前のベリファイ期間VRFに昇圧電圧VPPIの生成を開始する。このため、マルチプレクサYMUXは、制御信号SEL4に応じて切替動作するだけで、プログラム期間PRGに、昇圧電圧VPPIを伝達トランジスタTTのゲートに供給できる。したがって、プログラム動作をベリファイ動作後すぐに開始できる。この結果、メモリセルMCへのデータの書き込み時間を短縮できる。   As described above, in the present embodiment, in the data write operation, the booster circuit VPPIP starts generating the boost voltage VPPI in the verify period VRF before the program period PRG. Therefore, the multiplexer YMUX can supply the boosted voltage VPPI to the gate of the transfer transistor TT in the program period PRG simply by performing a switching operation according to the control signal SEL4. Therefore, the program operation can be started immediately after the verify operation. As a result, the time for writing data to the memory cell MC can be shortened.

同様に、データの書き込み動作において、昇圧回路VPPPは、プログラム期間PRG前のベリファイ期間VRFに昇圧電圧VPPの生成を開始する。このため、マルチプレクサXMUXは、制御信号SEL3に応じて切替動作するだけで、プログラム期間PRGに、昇圧電圧VPPをメモリセルMCの制御ゲートに供給できる。したがって、プログラム動作をベリファイ動作後すぐに開始できる。この結果、メモリセルMCへのデータの書き込み時間を短縮できる。   Similarly, in the data write operation, the booster circuit VPPP starts generating the boosted voltage VPP in the verify period VRF before the program period PRG. Therefore, the multiplexer XMUX can supply the boosted voltage VPP to the control gate of the memory cell MC in the program period PRG simply by performing a switching operation according to the control signal SEL3. Therefore, the program operation can be started immediately after the verify operation. As a result, the time for writing data to the memory cell MC can be shortened.

ステッププログラム方式を採用するフラッシュメモリにおいて、昇圧回路VPPIPは、書き込み動作中に昇圧電圧VPPIを生成し続ける。このため、昇圧回路VPPIPの動作、停止の頻度を下げることができ、動作制御回路OPCの制御がを容易にできる。   In a flash memory employing the step program method, the booster circuit VPPIP continues to generate the boosted voltage VPPI during the write operation. For this reason, the frequency of operation and stop of the booster circuit VPPIP can be lowered, and the operation control circuit OPC can be easily controlled.

また、動作制御回路OPCは、昇圧回路VPPPが生成する昇圧電圧VPPを、繰り返し実行されるプログラム動作毎に順次0.1Vづつ高く設定する。昇圧回路VPPPは、プログラム動作の完了毎に昇圧電圧VPPを電源電圧VCCにリセットする。このため、各プログラム毎に昇圧電圧VPPを電源電圧VCCに基づいて生成することで、各ステップに必要な昇圧電圧VPP(プログラム電圧)を正確に設定でき、メモリセルMCの閾値電圧を所望の値に正確に設定できる。   Further, the operation control circuit OPC sets the boosted voltage VPP generated by the booster circuit VPPP higher by 0.1V sequentially for each program operation that is repeatedly executed. The booster circuit VPPP resets the boosted voltage VPP to the power supply voltage VCC every time the program operation is completed. Therefore, by generating the boosted voltage VPP for each program based on the power supply voltage VCC, the boosted voltage VPP (program voltage) required for each step can be set accurately, and the threshold voltage of the memory cell MC is set to a desired value. Can be set accurately.

昇圧回路VPDPは、ベリファイ期間VRFにメモリセルMCの制御ゲートに供給するために5Vの昇圧電圧VPDを生成し、プログラム期間PRGにメモリセルMCのドレインに供給するための5.5Vの昇圧電圧VPDを生成する。昇圧回路VPDPをメモリセルMCのゲート電圧GATEおよびドレイン電圧DRAINの両方に使用することで、ベリファイ動作およびプログラム動作に使用する昇圧電圧を効率よく生成できる。   The booster circuit VPDP generates a boosted voltage VPD of 5V to be supplied to the control gate of the memory cell MC during the verify period VRF, and a boosted voltage VPD of 5.5V to be supplied to the drain of the memory cell MC during the program period PRG. Is generated. By using the booster circuit VPDP for both the gate voltage GATE and the drain voltage DRAIN of the memory cell MC, the boosted voltage used for the verify operation and the program operation can be efficiently generated.

ベリファイ動作に使用するゲート電圧GATEとプログラム動作に使用するドレイン電圧DRAINは、その差が0.5Vと近い。このため、昇圧回路VPDPは、ベリファイ動作からプログラム動作への移行時に、昇圧電圧VPDを短時間で5Vから5.5Vに変更できる。この結果、プログラム動作をベリファイ動作後から短時間で開始でき、メモリセルへのデータの書き込み時間を短縮できる。   The difference between the gate voltage GATE used for the verify operation and the drain voltage DRAIN used for the program operation is close to 0.5V. For this reason, the booster circuit VPDP can change the boosted voltage VPD from 5V to 5.5V in a short time when shifting from the verify operation to the program operation. As a result, the program operation can be started in a short time after the verify operation, and the data write time to the memory cell can be shortened.

なお、上述した実施形態では、本発明をフラッシュメモリチップに適用した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明をシステムLSIに搭載されるフラッシュメモリコアに適用してもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a flash memory chip has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a flash memory core mounted on a system LSI.

上述した実施形態では、本発明を2値メモリセルを有するフラッシュメモリに適用した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明を多値メモリセルを有するフラッシュメモリに適用してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to a flash memory having binary memory cells has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a flash memory having multilevel memory cells.

上述した実施形態では、本発明をNOR型のフラッシュメモリに適用した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明をNAND型あるいは仮想接地型のフラッシュメモリに適用してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the NOR type flash memory has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a NAND type or virtual ground type flash memory.

上述した実施形態では、本発明をトラップゲートを有するメモリセルの書き込み動作に適用した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明をフローティングゲートを有するメモリセルの書き込み動作に適用してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the write operation of the memory cell having the trap gate has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a write operation of a memory cell having a floating gate.

以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, said embodiment and its modification are only examples of this invention, and this invention is not limited to this. Obviously, modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

OPC 動作制御回路、VPP,VPDP,VPPIP 昇圧回路、XMUX,YMUX マルチプレクサ、XDEC ロウデコーダ、YDEC コラムデコーダ。 OPC operation control circuit, VPP, VPDP, VPPIP booster circuit, XMUX, YMUX multiplexer, XDEC row decoder, YDEC column decoder.

Claims (3)

制御ゲート、ドレインおよびソースを有し、電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリセルと、
前記メモリセルの前記ドレインにドレイン電圧を伝達するために、ソースが前記ドレインに接続された伝達トランジスタと、
前記メモリセルの閾値電圧を高くするプログラム動作と、前記メモリセルの閾値電圧を確認するために前記プログラム動作の前後に実行されるベリファイ動作とを制御する動作制御回路と、
前記伝達トランジスタのゲートを、前記ベリファイ動作中に、第1電圧が供給される第1電圧線に接続し、前記プログラム動作中に、第2電圧が供給される第2電圧線に接続するドレイン切替回路と、
前記メモリセルの前記制御ゲートを、前記ベリファイ動作中に、第3電圧が供給される第3電圧線に接続し、前記プログラム動作中に、第4電圧が供給される第4電圧線に接続するゲート切替回路と、
前記第2の電源線に供給される前記第2の電圧を昇圧動作により生成する第1の昇圧回路と、
前記第4の電圧線に供給される前記第4の電圧を昇圧動作により生成する第2の昇圧回路とを備え、
前記動作制御回路は、前記メモリセルの閾値電圧が所望の値に達するまで、前記ベリファイ・プログラム動作を繰り返し実行し、
前記第2昇圧回路は、前記プログラム動作の完了毎に前記第4電圧線を初期電圧にリセットする、不揮発性半導体メモリ。
An electrically rewritable nonvolatile memory cell having a control gate, a drain and a source;
A transfer transistor having a source connected to the drain to transfer a drain voltage to the drain of the memory cell;
An operation control circuit for controlling a program operation for increasing the threshold voltage of the memory cell and a verify operation executed before and after the program operation to confirm the threshold voltage of the memory cell;
A drain switch for connecting the gate of the transmission transistor to a first voltage line to which a first voltage is supplied during the verify operation and to a second voltage line to which a second voltage is supplied during the program operation. Circuit,
The control gate of the memory cell is connected to a third voltage line to which a third voltage is supplied during the verify operation, and is connected to a fourth voltage line to which a fourth voltage is supplied during the program operation. A gate switching circuit;
A first booster circuit for generating the second voltage supplied to the second power supply line by a boosting operation;
A second booster circuit that generates the fourth voltage supplied to the fourth voltage line by a boosting operation;
The operation control circuit repeatedly executes the verify program operation until a threshold voltage of the memory cell reaches a desired value,
The non-volatile semiconductor memory, wherein the second booster circuit resets the fourth voltage line to an initial voltage every time the program operation is completed.
前記動作制御回路は、前記第2昇圧回路が生成する前記第4電圧を、繰り返し実行される前記プログラム動作毎に順次高く設定する請求項記載の不揮発性半導体メモリ。 The operation control circuit, the second the fourth voltage booster circuit for generating sets sequentially higher for each operation the program to be repeatedly executed, the nonvolatile semiconductor memory according to claim 1. 制御ゲート、ドレインおよびソースを有し、電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリセルと、
前記メモリセルの前記ドレインにドレイン電圧を伝達するために、ソースが前記ドレインに接続された伝達トランジスタと、
前記メモリセルの閾値電圧を高くするプログラム動作と、前記メモリセルの閾値電圧を確認するために前記プログラム動作の前後に実行されるベリファイ動作とを制御する動作制御回路と、
前記伝達トランジスタのゲートを、前記ベリファイ動作中に、第1電圧が供給される第1電圧線に接続し、前記プログラム動作中に、第2電圧が供給される第2電圧線に接続するドレイン切替回路と、
前記第2の電源線に供給される前記第2の電圧を昇圧動作により生成する第1昇圧回路と、
前記第4の電圧線に供給される前記第4の電圧を昇圧動作により生成する第2昇圧回路と、
前記ベリファイ動作中に第5電圧を生成し、前記プログラム動作中に第6電圧を生成し、出力ノードが前記伝達トランジスタのドレインに接続された第3昇圧回路
前記メモリセルの前記制御ゲートを、前記ベリファイ動作中に、第3電圧が供給される第3電圧線に接続し、前記プログラム動作中に、第4電圧が供給される第4電圧線に接続するゲート切替回路とを備え、前記ゲート切替回路は、前記ベリファイ動作中に、前記第5電圧を前記第3電圧として選択する不揮発性半導体メモリ。
An electrically rewritable nonvolatile memory cell having a control gate, a drain and a source;
A transfer transistor having a source connected to the drain to transfer a drain voltage to the drain of the memory cell;
An operation control circuit for controlling a program operation for increasing the threshold voltage of the memory cell and a verify operation executed before and after the program operation to confirm the threshold voltage of the memory cell;
A drain switch for connecting the gate of the transmission transistor to a first voltage line to which a first voltage is supplied during the verify operation and to a second voltage line to which a second voltage is supplied during the program operation. Circuit,
A first booster circuit for generating the second voltage supplied to the second power supply line by a boosting operation;
A second booster circuit for generating the fourth voltage supplied to the fourth voltage line by a boosting operation;
A fifth voltage generated during the verify operation, to generate a sixth voltage during the program operation, a third boosting circuit output node is connected to a drain of the transfer transistor,
The control gate of the memory cell is connected to a third voltage line to which a third voltage is supplied during the verify operation, and is connected to a fourth voltage line to which a fourth voltage is supplied during the program operation. and a gate switching circuit, the gate switching circuit, during the verify operation, selecting the fifth voltage as the third voltage, a nonvolatile semiconductor memory.
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