JP2011222101A - Semiconductor memory device - Google Patents

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山 拓 也 二
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device that can suppress rising of a writing or reading voltage by making threshold voltage distribution of a memory cell narrower than conventional distribution without changing ECC correction capability.SOLUTION: The semiconductor memory device comprises word lines, bit lines, memory cells in which each gate is connected to any one of the word lines, a word line driver that drives voltages of the word lines, and a sense amplifier that detects data in the memory cells through the bit lines. The memory cells are connected in series between the bit line and a source to constitute a cell string. At the time of a verifying operation in a certain writing loop in a writing stage which repeats multiple times the writing loop consisting of a writing operation to write data into a selected memory cell in the cell string and a verifying operation to verify that data has been written into the selected memory cell, the word line driver increases a voltage at a time of verification of any one of non-selected word lines which are connected to non-selected memory cells other than the selected memory cell in the cell string among the word lines.

Description

本発明の実施形態は、半導体記憶装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor memory device.

NANDフラッシュメモリ等の不揮発性半導体記憶装置は、メモリ容量を増大させるために微細化が進んでいる。微細化が進むと、隣接するメモリセル間の間隔が狭くなるため、メモリセル間の干渉等(以下、近接効果という)が無視できなくなる。これにより、データを書き込んだメモリセルの閾値電圧分布の幅が広くなってしまう。   Nonvolatile semiconductor memory devices such as NAND flash memories have been increasingly miniaturized in order to increase memory capacity. As miniaturization progresses, the interval between adjacent memory cells becomes narrower, so that interference between memory cells (hereinafter referred to as proximity effect) cannot be ignored. As a result, the width of the threshold voltage distribution of the memory cell into which data is written becomes wide.

一方、メモリの微細化に伴い、書込みおよび読出し時に印加される電圧も低下させることが好ましい。しかし、メモリセルの閾値電圧分布の幅が広くなると、データ間の間隔(電圧差)を大きくしなければならないので、書込みおよび読出し時に印加される電圧はむしろ高くなってしまう。従って、データ書込み後のメモリセルの閾値電圧とデータ消去後のメモリセルの閾値電圧との差が大きくなる。その結果、隣接するメモリセル間の干渉(近接効果)が大きくなり、さらに閾値電圧分布の幅が広くなってしまう。   On the other hand, it is preferable to reduce the voltage applied at the time of writing and reading as the memory becomes finer. However, if the width of the threshold voltage distribution of the memory cell becomes wider, the interval between the data (voltage difference) must be increased, so that the voltage applied at the time of writing and reading becomes rather high. Therefore, the difference between the threshold voltage of the memory cell after data writing and the threshold voltage of the memory cell after data erasing becomes large. As a result, interference (proximity effect) between adjacent memory cells is increased, and the width of the threshold voltage distribution is further increased.

閾値電圧分布の幅が広くなっても、ECC(Error Correcting Code)を用いることによって、書込みまたは読出し電圧の上昇を抑制することができる。しかし、訂正能力の高いECCは、多くの冗長カラムを必要とし、ECC回路のゲート数が多くなる。このため、メモリのチップサイズが大きくなり、コストを増大させる。   Even if the width of the threshold voltage distribution is widened, it is possible to suppress an increase in write or read voltage by using ECC (Error Correcting Code). However, ECC with a high correction capability requires many redundant columns, and the number of gates of the ECC circuit increases. This increases the memory chip size and increases the cost.

特開平5−144277号公報JP-A-5-144277 特開2009−59460号公報JP 2009-59460 A 特開2009−37720号公報JP 2009-37720 A

ECCの訂正能力を変更することなく、メモリセルの閾値電圧分布を従来よりも狭くすることよって、書込みまたは読出し電圧の上昇を抑制することができる半導体記憶装置を提供する。   Provided is a semiconductor memory device capable of suppressing an increase in write or read voltage by making a threshold voltage distribution of memory cells narrower than before without changing ECC correction capability.

本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置は、複数のワード線と、複数のビット線と、ゲートが前記ワード線のいずれかに接続された複数のメモリセルと、前記複数のワード線の電圧を駆動するワード線ドライバと、前記複数のビット線を介して前記メモリセルのデータを検出するセンスアンプとを備え、
複数の前記メモリセルは、前記ビット線とソースとの間に直列に接続されてセルストリングを構成し、
前記セルストリングのうち選択メモリセルにデータを書き込む書込み動作と該選択メモリセルにデータが書き込まれたことを検証するベリファイ動作とからなる書込みループを複数回繰り返す書込みステージ中の或る書込みループでのベリファイ動作時点で、前記ワード線ドライバは、前記ワード線のうち、前記セルストリング内の前記選択メモリセル以外の非選択メモリセルに接続されたいずれかの非選択ワード線のベリファイ時の電圧を上昇させることを特徴とする。
A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of word lines, a plurality of bit lines, a plurality of memory cells whose gates are connected to any one of the word lines, and the plurality of word lines. A word line driver that drives a voltage; and a sense amplifier that detects data of the memory cell via the plurality of bit lines;
A plurality of the memory cells are connected in series between the bit line and the source to form a cell string,
In a certain write loop in a write stage, a write loop consisting of a write operation for writing data to a selected memory cell in the cell string and a verify operation for verifying that data has been written to the selected memory cell is repeated a plurality of times. At the time of verify operation, the word line driver increases the voltage at the time of verifying any non-selected word line connected to non-selected memory cells other than the selected memory cell in the cell string. It is characterized by making it.

本発明に係る第1の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a NAND flash memory according to a first embodiment of the present invention. 比較例としての典型的なデータ書込み動作を、メモリセルの閾値電圧分布の遷移で表現したグラフ。The graph which expressed typical data write-in operation as a comparative example by transition of threshold voltage distribution of a memory cell. 第1の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線、並びに、選択トランジスタのゲートに印加されるベリファイ電圧を示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a verify voltage applied to a word line of a certain NAND string NS of the NAND flash memory according to the first embodiment and a gate of a selection transistor. 第1の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフ。6 is a graph showing a transition of a voltage of a word line in a certain writing stage according to the first embodiment. 第1の実施形態によるデータ書込み動作(プログラム動作)を、メモリセルの閾値電圧分布の遷移で表現したグラフ。6 is a graph representing a data write operation (program operation) according to the first embodiment as a transition of a threshold voltage distribution of a memory cell. 第2の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線、並びに、選択トランジスタのゲートに印加されるベリファイ電圧を示す概念図。The conceptual diagram which shows the verify voltage applied to the word line of a certain NAND string NS of the NAND type flash memory according to 2nd Embodiment, and the gate of a selection transistor. 第2の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフ。The graph which shows transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to a 2nd embodiment. 第3の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線、並びに、選択トランジスタのゲートに印加されるベリファイ電圧を示す概念図。The conceptual diagram which shows the verify voltage applied to the word line of a certain NAND string NS of the NAND type flash memory according to 3rd Embodiment, and the gate of a selection transistor. 第3の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフ。The graph which shows transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to a 3rd embodiment. 第4の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線、並びに、選択トランジスタのゲートに印加されるベリファイ電圧を示す概念図。The conceptual diagram which shows the verify voltage applied to the word line of a certain NAND string NS of the NAND type flash memory according to 4th Embodiment, and the gate of a selection transistor. 第4の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフ。The graph which shows transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to 4th Embodiment. 第5の実施形態に従ったデータ書込み動作(プログラム動作)を、メモリセルの閾値電圧分布の遷移で表現したグラフ。10 is a graph representing a data write operation (program operation) according to the fifth embodiment as a transition of a threshold voltage distribution of a memory cell. 第5の実施形態に従った或る書込みステージにおける選択ワード線の電圧の推移を示すグラフ。The graph which shows transition of the voltage of the selection word line in a certain write stage according to 5th Embodiment. 3ビットデータをメモリセルMCに書き込んだときの閾値電圧分布を示すグラフ。The graph which shows threshold voltage distribution when 3 bit data is written in the memory cell MC. 第1の実施形態の変形例によるNANDストリングNSのワード線、並びに、選択トランジスタのゲートに印加されるベリファイ電圧を示す概念図。The conceptual diagram which shows the verify voltage applied to the word line of NAND string NS by the modification of 1st Embodiment, and the gate of a selection transistor.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.

(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る第1の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの構成を示すブロック図である。メモリセルアレイ11内には、複数のメモリセルがマトリクス状に二次元配置されている。メモリセルのゲートはワード線に接続されており、メモリセルのソースまたはドレインは、ビット線に接続されている。複数のワード線はロウ方向に、ビット線はカラム方向にそれぞれ互いに交差するように配線されている。メモリセルアレイ11のビット線方向の一端にはセンスアンプ12が配置されている。メモリセルアレイ11のビット線方向の一端に対向する他端にもセンスアンプ12が配置されている。センスアンプ12は、ビット線に接続されており、選択ワード線に接続されたメモリセルに、ビット線を介して流れるセル電流を検知することによって、メモリセルに格納されたデータを検出する。メモリセルアレイ11のワード線方向の両端には、ロウデコーダ13およびワード線ドライバ21がそれぞれ配置されている。ワード線ドライバ21は、ワード線に接続されており、メモリセルへデータを書き込む際にワード線に電圧を印加するように構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention. In the memory cell array 11, a plurality of memory cells are two-dimensionally arranged in a matrix. The gate of the memory cell is connected to the word line, and the source or drain of the memory cell is connected to the bit line. The plurality of word lines are wired so as to cross each other in the row direction and the bit lines cross each other in the column direction. A sense amplifier 12 is disposed at one end of the memory cell array 11 in the bit line direction. A sense amplifier 12 is also arranged at the other end of the memory cell array 11 opposite to one end in the bit line direction. The sense amplifier 12 is connected to the bit line, and detects data stored in the memory cell by detecting a cell current flowing through the bit line in the memory cell connected to the selected word line. At both ends of the memory cell array 11 in the word line direction, a row decoder 13 and a word line driver 21 are arranged. The word line driver 21 is connected to the word line and is configured to apply a voltage to the word line when data is written to the memory cell.

NAND型フラッシュメモリでは、複数のメモリセルが直列に接続されNANDストリングを構成する。NANDストリングの一端は、選択トランジスタを介してビット線BLに接続され、その他端は選択トランジスタを介してソースSに接続されている。従って、メモリセルは、該メモリセルとビット線BLとの間に介在する他のメモリセルを介してビット線BLに接続される。NANDストリングにおいて隣接するメモリセル間の間隔は、例えば、30nm以下である。   In a NAND flash memory, a plurality of memory cells are connected in series to form a NAND string. One end of the NAND string is connected to the bit line BL via a selection transistor, and the other end is connected to the source S via a selection transistor. Therefore, the memory cell is connected to the bit line BL via another memory cell interposed between the memory cell and the bit line BL. An interval between adjacent memory cells in the NAND string is, for example, 30 nm or less.

センスアンプ12と外部入出力端子I/Oとの間のデータの授受は、データバス14及びI/Oバッファ15を介して行われる。   Data exchange between the sense amplifier 12 and the external input / output terminal I / O is performed via the data bus 14 and the I / O buffer 15.

コントローラ16には、各種の外部制御信号、例えば、チップイネーブル信号/CE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、コマンドラッチイネーブル信号CLE、書き込みイネーブル信号/WE、及び読み出しイネーブル信号/REなどが入力される。コントローラ16は、これらの制御信号に基づいて、入出力端子I/Oから供給されるアドレスAddとコマンドComとを識別する。そして、コントローラ16は、アドレスAddを、アドレスレジスタ17を介してロウデコーダ13及びカラムデコーダ18に転送する。また、コントローラ16は、コマンドComをデコードする。センスアンプ12は、カラムデコーダ18によってデコードされたカラムアドレスに従って、ビット線に電圧を印加することができるように構成されている。ワード線ドライバ21は、ロウデコーダ13によってデコードされたロウアドレスに従って、ワード線に電圧を印加することができるように構成されている。   Various external control signals such as a chip enable signal / CE, an address latch enable signal ALE, a command latch enable signal CLE, a write enable signal / WE, and a read enable signal / RE are input to the controller 16. Based on these control signals, the controller 16 identifies the address Add and the command Com supplied from the input / output terminal I / O. Then, the controller 16 transfers the address Add to the row decoder 13 and the column decoder 18 via the address register 17. Further, the controller 16 decodes the command Com. The sense amplifier 12 is configured to apply a voltage to the bit line according to the column address decoded by the column decoder 18. The word line driver 21 is configured to apply a voltage to the word line according to the row address decoded by the row decoder 13.

コントローラ16は、外部制御信号とコマンドに従って、データ読み出し、データ書き込み及び消去の各シーケンス制御を行う。内部電圧発生回路19は、各動作に必要な内部電圧(例えば、電源電圧より昇圧された電圧)を発生するために設けられている。この内部電圧発生回路19も、コントローラ16により制御され、昇圧動作を行い必要な電圧を発生する。   The controller 16 performs sequence control of data reading, data writing, and erasing in accordance with an external control signal and a command. The internal voltage generation circuit 19 is provided to generate an internal voltage (for example, a voltage boosted from the power supply voltage) necessary for each operation. The internal voltage generation circuit 19 is also controlled by the controller 16 and performs a boosting operation to generate a necessary voltage.

図2(A)〜図2(D)は、比較例としての典型的なデータ書込み動作(プログラム動作)を、メモリセルの閾値電圧分布の遷移で表現したグラフである。グラフの横軸は、メモリセルの閾値電圧である。グラフの縦軸は、メモリセルの個数である。図2(A)は、消去状態の分布Deを示しており、総てのメモリセルが消去状態である。尚、図2(A)〜図2(D)は、或る選択ワード線に接続された各カラムの選択メモリセルにデータを書き込む書込みステージを示している。   2A to 2D are graphs representing a typical data write operation (program operation) as a comparative example by transition of threshold voltage distribution of memory cells. The horizontal axis of the graph is the threshold voltage of the memory cell. The vertical axis of the graph is the number of memory cells. FIG. 2A shows an erased state distribution De, and all the memory cells are in an erased state. 2A to 2D show a write stage for writing data to a selected memory cell in each column connected to a certain selected word line.

NAND型フラッシュメモリのメモリセルMCは、図3に示すようにフローティングゲートFGとコントロールゲートCGとを含む。コントロールゲートCGは、ワード線WLに接続されており、ワード線ドライバ21がワード線WLを介して電圧をコントロールゲートCGに印加する。これにより、フローティングゲートFGに電荷(例えば、電子)を注入し、あるいは、フローティングゲートFGから電荷を引き抜くことによって、メモリセルMCの閾値電圧が変化する。例えば、総てのメモリセルMCがN型FET(Field-Effect Transistor)から成るとすると、フローティングゲートFGに電子を注入することによって閾値電圧が高くなる。逆に、フローティングゲートFGから電子を引き抜くことによって閾値電圧が低くなる。ここでは、メモリセルMCの閾値電圧が高い状態をデータ“0”とし、メモリセルMCの閾値電圧が低い状態をデータ“1”とする。即ち、図2(A)に示す消去状態は、データ“1”を示し、図2(A)〜図2(D)は、データ“1”を格納するメモリセルMC(以下、“1”セルともいう)のいずれかにデータ“0”を書き込む動作を示している。   A memory cell MC of the NAND flash memory includes a floating gate FG and a control gate CG as shown in FIG. The control gate CG is connected to the word line WL, and the word line driver 21 applies a voltage to the control gate CG via the word line WL. As a result, the threshold voltage of the memory cell MC changes by injecting charges (for example, electrons) into the floating gate FG or by extracting charges from the floating gate FG. For example, if all the memory cells MC are composed of N-type FETs (Field-Effect Transistors), the threshold voltage is increased by injecting electrons into the floating gate FG. Conversely, the threshold voltage is lowered by extracting electrons from the floating gate FG. Here, a state where the threshold voltage of the memory cell MC is high is referred to as data “0”, and a state where the threshold voltage of the memory cell MC is low is referred to as data “1”. That is, the erase state shown in FIG. 2A shows data “1”, and FIGS. 2A to 2D show memory cells MC storing data “1” (hereinafter referred to as “1” cells). The operation of writing data “0” to any one of the above is also shown.

NAND型フラッシュメモリは、選択メモリセルにデータを書き込む書込み動作と該選択メモリセルにデータが書き込まれたことを検証するベリファイ動作とからなる書込みループを複数回繰り返すことによってメモリセルMCにデータを書き込む。例えば、図2(A)〜図2(D)は、それぞれ書込みループを実行した結果を示す閾値電圧分布を示すといってもよい。以下、複数の書込みループからなる一連の書込みシーケンスを書込みステージという。   The NAND flash memory writes data to the memory cell MC by repeating a write loop including a write operation for writing data to the selected memory cell and a verify operation for verifying that the data has been written to the selected memory cell a plurality of times. . For example, FIGS. 2A to 2D may each be referred to as a threshold voltage distribution indicating a result of executing a write loop. Hereinafter, a series of write sequences including a plurality of write loops is referred to as a write stage.

1回の書込みベリファイ動作において所定の閾値電圧に達した選択メモリセルは、次の書込み動作において選択トランジスタTseld、Tsels(図3参照)によってビット線から切断され、書込みが実行されない。ベリファイ動作において所定の閾値電圧に達していない選択メモリセルには、次の書込み動作においても書込みが実行される。   The selected memory cell that has reached a predetermined threshold voltage in one write verify operation is disconnected from the bit line by the select transistors Tsel and Tsels (see FIG. 3) in the next write operation, and writing is not executed. The selected memory cell that has not reached the predetermined threshold voltage in the verify operation is also written in the next write operation.

図2(B)は、1回目の書込みループを実行した後のメモリセルの閾値電圧分布を示している。Dp1は、書込みを行った総てのメモリセルの閾値電圧分布を示している。分布Dp1のメモリセルのうち分布Dpa1は、閾値電圧が比較的高いメモリセル、即ち、書込みスピードが比較的速いメモリセルを示している。分布Dp1のメモリセルのうち分布Dpb1は、閾値電圧が比較的低いメモリセル、即ち、書込みスピードが比較的遅いメモリセルを示している。   FIG. 2B shows the threshold voltage distribution of the memory cell after executing the first write loop. Dp1 indicates the threshold voltage distribution of all the memory cells to which data has been written. Among the memory cells having the distribution Dp1, the distribution Dpa1 indicates a memory cell having a relatively high threshold voltage, that is, a memory cell having a relatively high writing speed. Among the memory cells having the distribution Dp1, the distribution Dpb1 indicates a memory cell having a relatively low threshold voltage, that is, a memory cell having a relatively low writing speed.

各書込み動作の実行後にベリファイ動作を実行する。VLはベリファイレベルを示している。選択メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVLに達した場合、その選択メモリセルにはデータが書き込まれたものとみなされる。即ち、その選択メモリセルはベリファイに合格(パス)したものと判断される。従って、その選択メモリセルには、書込みステージにおける以降の書込みは実行されない。   A verify operation is performed after each write operation. VL indicates a verify level. When the threshold voltage of the selected memory cell reaches the verify level VL, it is considered that data is written in the selected memory cell. That is, it is determined that the selected memory cell has passed (passed) verification. Therefore, subsequent writing in the writing stage is not executed for the selected memory cell.

一方、選択メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVL未満の場合、その選択メモリセルにはデータが未だ書き込まれていないものとみなされる。即ち、その選択メモリセルはベリファイをフェイルしたものと判断される。従って、その選択メモリセルには、次の書込みループで書込みがさらに実行される。   On the other hand, when the threshold voltage of the selected memory cell is lower than the verify level VL, it is considered that data has not yet been written in the selected memory cell. That is, it is determined that the selected memory cell has failed verify. Therefore, the selected memory cell is further written in the next write loop.

図2(C)は、2回目の書込みループを実行した後のメモリセルの閾値電圧分布を示している。Dp2は、2回目の書込みを行った総てのメモリセルの閾値電圧分布を示している。分布Dp2のメモリセルのうち分布Dpa2は、閾値電圧が比較的高いメモリセル、即ち、書込みスピードが比較的速いメモリセルを示している。分布Dp2のメモリセルのうち分布Dpb2は、閾値電圧が比較的低いメモリセル、即ち、書込みスピードが比較的遅いメモリセルを示している。概略、分布Dpa1に属していたメモリセルが2回目の書込みによって分布Dpa2へ移行し、分布Dpb1に属していたメモリセルが2回目の書込みによって分布Dpb2へ移行する。   FIG. 2C shows the threshold voltage distribution of the memory cell after the second write loop is executed. Dp2 represents the threshold voltage distribution of all the memory cells that have been written for the second time. Among the memory cells having the distribution Dp2, the distribution Dpa2 indicates a memory cell having a relatively high threshold voltage, that is, a memory cell having a relatively high writing speed. Among the memory cells having the distribution Dp2, the distribution Dpb2 indicates a memory cell having a relatively low threshold voltage, that is, a memory cell having a relatively low writing speed. Generally, the memory cells belonging to the distribution Dpa1 shift to the distribution Dpa2 by the second writing, and the memory cells belonging to the distribution Dpb1 shift to the distribution Dpb2 by the second writing.

この2回目の書込み時点で、書込みスピードの速い分布Dpa2に属する大半のメモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVLに達している。書込みスピードの遅い分布Dpb2に属する大半のメモリセルの閾値電圧はまだベリファイレベルVLに達していない。ベリファイレベルVLに達したメモリセルについては、書込みが完了したものとみなされ、次の書込みループの対象にはならない。従って、以下、書込みが完了したカラムの選択メモリセルを書込み完了メモリセルと呼び、書込みがまだ完了していないカラムの選択メモリセルを書込み未完メモリセルと呼ぶ。   At the time of the second writing, the threshold voltages of most memory cells belonging to the distribution Dpa2 having a high writing speed reach the verify level VL. The threshold voltages of most memory cells belonging to the distribution Dpb2 whose write speed is slow have not yet reached the verify level VL. A memory cell that has reached the verify level VL is considered to have been written, and is not subject to the next write loop. Therefore, hereinafter, a selected memory cell in a column for which writing has been completed is referred to as a writing completed memory cell, and a selected memory cell in a column for which writing has not yet been completed is referred to as a writing incomplete memory cell.

書込み完了メモリセルを含むNANDストリングは、ビット線BLおよびソースSから切断されるので、書込み完了メモリセルのボディ領域(チャネル部分)は、電気的にフローティング状態となる。   Since the NAND string including the write completion memory cell is disconnected from the bit line BL and the source S, the body region (channel portion) of the write completion memory cell is in an electrically floating state.

図2(D)は、3回目の書込みループを実行した後のメモリセルの閾値電圧分布を示している。分布Dp3は、3回目の書込みを行った総てのメモリセルの閾値電圧分布を示している。分布Dp3のメモリセルのうち分布Dpa3は、閾値電圧が比較的高いメモリセル、即ち、書込みスピードが比較的速いメモリセルを示している。分布Dp3のメモリセルのうち分布Dpb3は、閾値電圧が比較的低いメモリセル、即ち、書込みスピードが比較的遅いメモリセルを示している。概略、図2(C)の分布Dpa2に属していたメモリセルが3回目の書込みによって分布Dpa3へ移行し、分布Dpb2に属していたメモリセルが3回目の書込みによって分布Dpb3へ移行する。   FIG. 2D shows the threshold voltage distribution of the memory cell after the third write loop is executed. Distribution Dp3 shows the threshold voltage distribution of all the memory cells that have been written for the third time. Among the memory cells having the distribution Dp3, the distribution Dpa3 indicates a memory cell having a relatively high threshold voltage, that is, a memory cell having a relatively high writing speed. Among the memory cells having the distribution Dp3, the distribution Dpb3 indicates a memory cell having a relatively low threshold voltage, that is, a memory cell having a relatively low writing speed. Generally, the memory cells belonging to the distribution Dpa2 in FIG. 2C shift to the distribution Dpa3 by the third writing, and the memory cells belonging to the distribution Dpb2 shift to the distribution Dpb3 by the third writing.

書込み完了メモリセルを含むNANDストリングは、書込み未完メモリセルを含むNANDストリングとワード線WLを共有している。このため、書込み完了後であっても、ゲート電圧は、書込み完了メモリセルのゲートに印加される。このとき、書込み完了メモリセルのボディ領域の電位は、コントロールゲートCGとの容量カップリングによりゲート電圧に従って昇圧され、書込みがほとんど生じない。しかし、ボディ領域の電位は、ゲート電圧と等しい電圧までは遷移しないため、或る程度の電界がフローティングゲートFGに印加される。この電界により、書込み完了メモリセルに、少量の電荷が量子的に注入される。即ち、図2(C)の分布Dpa2に属する書込み完了メモリセルには、それ以降の書込みが禁止されるものの、図2(D)の分布Dpa3に示すように、書込み完了メモリセルの閾値電圧は、書込み完了以降の書込みループによって僅かながら上昇する。   The NAND string including the write completion memory cell shares the word line WL with the NAND string including the write incomplete memory cell. For this reason, even after the completion of programming, the gate voltage is applied to the gate of the programming completed memory cell. At this time, the potential of the body region of the write-completed memory cell is boosted according to the gate voltage by capacitive coupling with the control gate CG, and writing hardly occurs. However, since the potential of the body region does not transition to a voltage equal to the gate voltage, a certain electric field is applied to the floating gate FG. Due to this electric field, a small amount of charge is quantum-injected into the write completion memory cell. That is, the write completion memory cells belonging to the distribution Dpa2 in FIG. 2C are prohibited from being written thereafter, but the threshold voltage of the write completion memory cell is as shown in the distribution Dpa3 in FIG. It rises slightly due to the writing loop after the writing is completed.

従って、図2(D)の閾値電圧分布Dp3のうち閾値電圧の比較的高い分布Dpa3は、書込みスピードが速く、少ない書込みループで書込みが完了したメモリセルから構成される。閾値電圧の比較的低い分布Dpb3は、書込みスピードが遅く、多くの書込みループで書込みが完了したメモリセルから構成される。   Therefore, the threshold voltage distribution Dpa3 having a relatively high threshold voltage in the threshold voltage distribution Dp3 in FIG. 2D is composed of memory cells having a high write speed and having been written in a small write loop. The distribution Dpb3 having a relatively low threshold voltage is composed of memory cells having a low write speed and having been written in many write loops.

このように、書込み完了メモリセルの閾値電圧は、書込み完了後の書込みループによって徐々に上昇するので、全メモリセルの書込みが完了した書込みステージの終了時において、閾値電圧分布Dp3を広げてしまう。    As described above, the threshold voltage of the write completion memory cell gradually increases due to the write loop after the write is completed, so that the threshold voltage distribution Dp3 is widened at the end of the write stage in which the writing of all the memory cells is completed.

そこで、本実施形態によるNAND型フラッシュメモリにおいて、ワード線ドライバ21は、書込みステージ中の或る時点で、NANDストリング内の非選択メモリセルに接続されたいずれかのワード線のベリファイ時の電圧VREADを上昇させる。   Therefore, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the word line driver 21 uses the voltage VREAD at the time of verifying one of the word lines connected to the non-selected memory cell in the NAND string at a certain point in the write stage. To raise.

図3は、第1の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線WL0〜WLn、WLDS、WLDD、並びに、選択トランジスタTsels、TseldのゲートSGS、SGDに印加されるベリファイ電圧を示す概念図である。尚、nは整数である。図3に示すように、セルストリングとしてのNANDストリングNSは、ビット線BLとソースSとの間に直列に接続された複数のメモリセルMCを備えている。NANDストリングNSの一端は、選択トランジスタTseldを介してビット線BLに接続され、その他端は、選択トランジスタTselsを介してソースSに接続されている。   FIG. 3 shows the verification applied to the word lines WL0 to WLn, WLDS, WLDD of the NAND string NS of the NAND flash memory according to the first embodiment and the gates SGS, SGD of the selection transistors Tsels, Tseld. It is a conceptual diagram which shows a voltage. Note that n is an integer. As shown in FIG. 3, the NAND string NS as a cell string includes a plurality of memory cells MC connected in series between a bit line BL and a source S. One end of the NAND string NS is connected to the bit line BL via the selection transistor Tseld, and the other end is connected to the source S via the selection transistor Tsels.

各メモリセルMCは、ソース層、ドレイン層、フローティングゲートFGおよびコントロールゲートCGを含んでいる。NANDストリングNS内において隣接する2つのメモリセルMCは、ソース層またはドレイン層を共有している。これにより、NANDストリングNS内において複数のメモリセルMCは直列に接続されている。   Each memory cell MC includes a source layer, a drain layer, a floating gate FG, and a control gate CG. Two adjacent memory cells MC in the NAND string NS share a source layer or a drain layer. Thus, the plurality of memory cells MC are connected in series in the NAND string NS.

図3において、ワード線WLk(0≦k≦n)が選択ワード線として機能し、1≦k≦n−1の場合は、ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLnが非選択ワード線として機能し、k=0の場合は、WL1〜WLnが非選択ワード線として機能し、k=nの場合は、WL0〜WLn−1が非選択ワード線として機能している。ワード線ドライバ21は、選択トランジスタTsels、Tseldに最も近いワード線WLDSおよびWLDDにも他の非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLnと同じ電圧を印加している。尚、ワード線WL0〜WLnに接続されたメモリセルをそれぞれMC0〜MCnと示す。ワード線WLDSおよびWLDDに接続されたメモリセルをMCdsおよびMCddと示す。ここでワード線WLDSおよびWLDSは、ダミーワード線であり、セルMCdsおよびMCddはデータ記憶としては使用されないダミーセルである。本実施形態ではダミーワード線WLDSおよびWLDDを有するNANDストリングを例として挙げるが、本実施形態は、ダミーワード線を持たないNANDストリングに対しても適用することができる。この場合、本実施形態と同様の効果が得られる。   In FIG. 3, a word line WLk (0 ≦ k ≦ n) functions as a selected word line. When 1 ≦ k ≦ n−1, the word lines WL0 to WLk−1 and WLk + 1 to WLn are unselected word lines. When k = 0, WL1 to WLn function as non-selected word lines, and when k = n, WL0 to WLn-1 function as non-selected word lines. The word line driver 21 applies the same voltage as the other unselected word lines WL0 to WLk−1 and WLk + 1 to WLn to the word lines WLDS and WLDD closest to the selection transistors Tsels and Tseld. The memory cells connected to the word lines WL0 to WLn are indicated as MC0 to MCn, respectively. Memory cells connected to the word lines WLDS and WLDD are denoted as MCds and MCdd. Here, the word lines WLDS and WLDS are dummy word lines, and the cells MCds and MCdd are dummy cells that are not used for data storage. In this embodiment, a NAND string having dummy word lines WLDS and WLDD is taken as an example. However, this embodiment can also be applied to a NAND string having no dummy word line. In this case, the same effect as this embodiment can be obtained.

各書込みループにおいてデータ書込み後、メモリは、ベリファイ動作を実行する。ベリファイ動作において、ワード線ドライバ21は、非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDSおよびWLDDにベリファイリード電圧VREADを印加する。ワード線ドライバ21は、選択ワード線WLkにVREADよりも低いゲート電圧VCGを印加する。さらに、ワード線ドライバ21は、選択トランジスタTsels、Tseldのゲート電圧をVSGとする。ゲート電圧VSGは、ベリファイリード電圧VREADよりも低く、かつ、選択トランジスタTsels、Tseldを導通状態にする電圧である。これにより、非選択メモリセルMC0〜MCk−1、MCk+1〜MCn、MCdsおよびMCddを導通状態になり、選択トランジスタTselsおよびTseldは導通状態になる。その結果、選択メモリセルMCkがビット線BLとソースSとの間に接続された状態となる。ビット線BLを介して選択メモリセルMCkに電圧を印加することによってセンスアンプS/Aは選択メモリセルMCkのデータを検出することができる。   After writing data in each write loop, the memory performs a verify operation. In the verify operation, the word line driver 21 applies the verify read voltage VREAD to the unselected word lines WL0 to WLk−1, WLk + 1 to WLn, WLDS, and WLDD. The word line driver 21 applies a gate voltage VCG lower than VREAD to the selected word line WLk. Further, the word line driver 21 sets the gate voltages of the selection transistors Tsels and Tseld to VSG. The gate voltage VSG is lower than the verify read voltage VREAD and is a voltage that brings the selection transistors Tsels and Tseld into a conductive state. As a result, the non-selected memory cells MC0 to MCk−1, MCk + 1 to MCn, MCds, and MCdd are turned on, and the select transistors Tsels and Tseld are turned on. As a result, the selected memory cell MCk is connected between the bit line BL and the source S. By applying a voltage to the selected memory cell MCk via the bit line BL, the sense amplifier S / A can detect data in the selected memory cell MCk.

図4(A)および図4(B)は、第1の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフである。図4(A)は、選択ワード線WLkの電圧を示す。図4(B)は、非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDD、WLDSの各電圧を示す。   4A and 4B are graphs showing the transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to the first embodiment. FIG. 4A shows the voltage of the selected word line WLk. FIG. 4B shows voltages of unselected word lines WL0 to WLk−1, WLk + 1 to WLn, WLDD, and WLDS.

まず、図4(A)に示す選択ワード線WLkの動作について説明する。ワード線ドライバ21は、書込み動作における選択ワード線WLkのプログラム電圧VPGM(1)〜VPGM(M)を、書込みループLoop1〜LoopMのそれぞれにおいてステップアップさせる。これにより、書込みループの回数が増大するごとに、プログラム電圧が高くなる。つまり、書込みステージの初期の書込みループにおいてベリファイに合格しなかったメモリセルであっても、プログラム電圧のステップアップによって、それ以降の書込みループにおいてデータ(電荷)が充分に書き込まれ、ベリファイにパスすることができる。   First, the operation of the selected word line WLk shown in FIG. The word line driver 21 steps up the program voltages VPGM (1) to VPGM (M) of the selected word line WLk in the write operation in each of the write loops Loop1 to LoopM. Thus, the program voltage increases as the number of write loops increases. That is, even in a memory cell that did not pass verification in the initial write loop of the write stage, data (charge) is sufficiently written in the subsequent write loop by passing up the program voltage, and passes verification. be able to.

各書込みループLoop1〜LoopMにおけるベリファイ動作では、選択ワード線WLkに印加される電圧はVCGであり、一定である。つまり、各書込みループLoop1〜LoopMにおいて、ベリファイ動作における選択メモリセルMCkのゲート電圧VCGは一定である。   In the verify operation in each of the write loops Loop1 to LoopM, the voltage applied to the selected word line WLk is VCG and is constant. That is, in each of the write loops Loop1 to LoopM, the gate voltage VCG of the selected memory cell MCk in the verify operation is constant.

一方、図4(B)に示す非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDD、WLDSの電圧は、各書込みループLoop1〜LoopMの書込み動作においてVPASSであり、一定である。しかし、各書込みループLoop1〜LoopMのベリファイ動作では、非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDD、WLDSの電圧は、VREAD(1)またはVREAD(2)である。ここで、VREAD(1)は、VREAD(2)よりも低い電圧である。書込みステージの初期の書込みループにおいては、ワード線ドライバ21は、比較的低いベリファイリード電圧VREAD(1)を非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDD、WLDSに印加する。書込みステージの或る時点で、ワード線ドライバ21は、比較的高いベリファイリード電圧VREAD(2)を非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDD、WLDSに印加する。   On the other hand, the voltages of the unselected word lines WL0 to WLk−1, WLk + 1 to WLn, WLDD, and WLDS shown in FIG. 4B are VPASS and constant in the write operations of the write loops Loop1 to LoopM. However, in the verify operation of each of the write loops Loop1 to LoopM, the voltages of the unselected word lines WL0 to WLk−1, WLk + 1 to WLn, WLDD, and WLDS are VREAD (1) or VREAD (2). Here, VREAD (1) is a voltage lower than VREAD (2). In the initial write loop of the write stage, the word line driver 21 applies a relatively low verify read voltage VREAD (1) to the unselected word lines WL0 to WLk−1, WLk + 1 to WLn, WLDD, and WLDS. At some point in the write stage, the word line driver 21 applies a relatively high verify read voltage VREAD (2) to the unselected word lines WL0 to WLk−1, WLk + 1 to WLn, WLDD, and WLDS.

このように、非選択ワード線に印加されるベリファイリード電圧を変更する理由について、図5(A)〜図5(C)を参照しながら以下に説明する。図5(A)〜図5(C)は、本実施形態によるデータ書込み動作(プログラム動作)を、メモリセルの閾値電圧分布の遷移で表現したグラフである。消去状態における閾値電圧分布は、図2(A)と同じであるので、その図示を省略している。   The reason for changing the verify read voltage applied to the unselected word lines in this way will be described below with reference to FIGS. 5 (A) to 5 (C). FIG. 5A to FIG. 5C are graphs representing the data write operation (program operation) according to the present embodiment as transitions of the threshold voltage distribution of the memory cells. Since the threshold voltage distribution in the erased state is the same as that in FIG. 2A, the illustration thereof is omitted.

従来のように各書込みループにおいて、ベリファイリード電圧が一定である場合、図2(C)および図2(D)を参照して説明したように、書込み完了メモリセルの閾値電圧は、書込み完了後の書込みループによって徐々に上昇して、書込みステージの終了時において、閾値電圧分布Dp3を広げてしまう。   When the verify read voltage is constant in each write loop as in the prior art, as described with reference to FIGS. 2C and 2D, the threshold voltage of the write completion memory cell is Gradually increases by the write loop, and the threshold voltage distribution Dp3 is widened at the end of the write stage.

これに対し、本実施形態によるメモリでは、書込みステージの初期において、低いベリファイリード電圧VREAD(1)を非選択ワード線に用いる。非選択メモリセルMC0〜MCk−1、MCk+1〜MCn、MCDD、MCDSは、リファイリード電圧VREAD(1)がゲートに印加されることによって導通状態になるものの、それらのオン抵抗はVREAD(2)と比較すると高い。このため、ビット線BLとソースSとの間の抵抗が見かけ上、高くなる。即ち、センスアンプ12から見たときに、選択メモリセルMCkの抵抗が高く見える。これは、ベリファイレベルVLが、見かけ上、低くなると換言してもよい。その結果、選択メモリセルは、ベリファイ動作において合格し易くなる。このときの見かけ上のベリファイレベルは、図5(A)においてVL0と表示されている。   On the other hand, in the memory according to the present embodiment, the low verify read voltage VREAD (1) is used for the non-selected word line at the initial stage of the write stage. Although the non-selected memory cells MC0 to MCk−1, MCk + 1 to MCn, MCDD, and MCDS are turned on by applying the refine read voltage VREAD (1) to the gates, their on-resistance is VREAD (2). High compared. For this reason, the resistance between the bit line BL and the source S is apparently increased. That is, when viewed from the sense amplifier 12, the resistance of the selected memory cell MCk looks high. In other words, the verify level VL is apparently lowered. As a result, the selected memory cell is likely to pass the verify operation. The apparent verify level at this time is displayed as VL0 in FIG.

図5(A)〜図5(C)の分布Dpai(i=1〜3)に属する書込みの速い選択メモリセルは、少ない書込み回数でベリファイに合格する。このとき、図5(B)に示すように分布Dpbiに属する書込みの遅い選択メモリセルの一部も、少ない書込み回数でベリファイに合格するが、分布Dpbiに属する選択メモリセルの多くは、依然としてベリファイに合格していない。   The selected memory cell with fast writing belonging to the distribution Dpai (i = 1 to 3) in FIGS. 5A to 5C passes the verification with a small number of writings. At this time, as shown in FIG. 5B, some of the selected memory cells with slow writing belonging to the distribution Dpbi also pass verification with a small number of writings, but many of the selected memory cells belonging to the distribution Dpbi are still verified. Has not passed.

ワード線ドライバ21は、書込みステージ中の或る時点で、ベリファイリード電圧を比較的高いVREAD(2)に上昇させる。これにより、非選択メモリセルMC0〜MCk−1、MCk+1〜MCn、MCDD、MCDSのオン抵抗が低くなる。このため、ビット線BLとソースSとの間の抵抗が見かけ上、低くなる。即ち、センスアンプ12から見たときに、選択メモリセルMCkの抵抗が比較的低く見える。これは、ベリファイレベルが、見かけ上、高くなると換言してもよい。その結果、選択メモリセルは、ベリファイ動作において合格し難くなる。このときの見かけ上のベリファイレベルは、図5(C)においてVL1と表示されている。   The word line driver 21 raises the verify read voltage to a relatively high VREAD (2) at some point during the write stage. As a result, the on-resistances of the unselected memory cells MC0 to MCk−1, MCk + 1 to MCn, MCDD, and MCDS are lowered. For this reason, the resistance between the bit line BL and the source S is apparently lowered. That is, when viewed from the sense amplifier 12, the resistance of the selected memory cell MCk looks relatively low. In other words, the verify level is apparently increased. As a result, the selected memory cell is difficult to pass in the verify operation. The apparent verify level at this time is displayed as VL1 in FIG.

図5(B)に示すように、分布Dpa2に属する書込みの速い選択メモリセルの多くは、ベリファイリード電圧VREAD(1)を用いた書込みループにおいて既にベリファイに合格している。これらの書込みの速い選択メモリセルは、見かけ上、低いベリファイレベルVL0によってベリファイをパスしている。従って、図5(B)の分布Dpa2は、比較例の図2(C)の分布Dpa2と比較して、閾値電圧の低い側へシフトしている。このように見かけ上のベリファイレベルが変更されても、一旦ベリファイをパスした選択メモリセルは、その後の書込みループにおいて書込みが禁止される。一方、上述のとおり、書込みが禁止されても、その後の書込みループにおけるワード線WLkの駆動によって、書込みの完了した選択メモリセルの閾値電圧は、若干上昇する。つまり、本実施形態では、ベリファイをパスした書込みの速い選択メモリセルの閾値電圧がもともと低電圧側にシフトしているので、書込みの完了後の閾値電圧の上昇は、書込みの速い選択メモリセルでは実質的にキャンセルされ得る。ここで、書込みの完了後の閾値電圧の上昇をキャンセルするために、ベリファイリード電圧VL0とVL1との差は、書込み完了後の書込みループによる閾値電圧のシフト量とほぼ同等であることが好ましい。   As shown in FIG. 5B, many of the fast-writing selected memory cells belonging to the distribution Dpa2 have already passed the verification in the write loop using the verify read voltage VREAD (1). These selected memory cells that are written quickly pass the verification with a low verification level VL0. Accordingly, the distribution Dpa2 in FIG. 5B is shifted to a lower threshold voltage side as compared with the distribution Dpa2 in FIG. 2C of the comparative example. Thus, even if the apparent verify level is changed, the selected memory cell that has once passed verification is prohibited from being written in the subsequent write loop. On the other hand, as described above, even if writing is prohibited, the threshold voltage of the selected memory cell in which writing has been completed slightly increases by driving the word line WLk in the subsequent writing loop. In other words, in the present embodiment, the threshold voltage of the selected memory cell with fast writing that has passed verification is originally shifted to the low voltage side. Can be substantially canceled. Here, in order to cancel the increase in the threshold voltage after the completion of writing, the difference between the verify read voltages VL0 and VL1 is preferably substantially equal to the shift amount of the threshold voltage by the writing loop after the writing is completed.

また、書込みステージ中の或る時点で、ベリファイリード電圧がVREAD(2)にステップアップすると、図5(C)に示すように、分布Dpb3に属する書込みの遅い選択メモリセルは、ベリファイリード電圧VREAD(2)を用いた書込みループにおいてベリファイを受ける。これらの書込みの遅い選択メモリセルは、見かけ上、高いベリファイレベルVL1を超えたときにベリファイをパスする。その結果、書込みの遅い選択メモリセルの閾値電圧分布Dpb3と書込みの速い選択メモリセルの閾値電圧分布Dpa3との重複領域が大きくなり、全体の閾値電圧分布Dp3の幅が狭くなる。   Further, when the verify read voltage is stepped up to VREAD (2) at a certain point in the write stage, as shown in FIG. 5C, the selected write memory cell belonging to the distribution Dpb3 has the verify read voltage VREAD. Verify is performed in the write loop using (2). These selected memory cells that are written slowly apparently pass verify when the high verify level VL1 is exceeded. As a result, an overlapping region between the threshold voltage distribution Dpb3 of the selected memory cell with slow writing and the threshold voltage distribution Dpa3 of the selected memory cell with fast writing becomes large, and the width of the entire threshold voltage distribution Dp3 becomes narrow.

このように本実施形態によるNAND型フラッシュメモリは、書込みステージの初期の書込みループにおいてベリファイレベルを見かけ上低くしておき、書込みステージの途中の書込みループにおいてベリファイレベルを上昇させることによって、書込み後のメモリセルの閾値電圧分布を狭くすることができる。書込み後のメモリセルの閾値電圧分布を狭くすることによって、本実施形態は、ECCの訂正能力を変更することなく、書込み電圧または読出し電圧の上昇を抑制することができる。従って、本実施形態は、チップサイズの増大を抑制することができる。   As described above, the NAND flash memory according to the present embodiment apparently lowers the verify level in the initial write loop of the write stage, and raises the verify level in the write loop in the middle of the write stage. The threshold voltage distribution of the memory cell can be narrowed. By narrowing the threshold voltage distribution of the memory cell after writing, this embodiment can suppress an increase in the writing voltage or the reading voltage without changing the ECC correction capability. Therefore, this embodiment can suppress an increase in chip size.

近年のメモリセルの微細化およびメモリ容量の増大化により、各NANDストリングNSに含まれるメモリセルMCの個数は増加している。このような状況において、NANDストリングNS全体のオン抵抗は、単一の選択メモリセルMCkに印加されるベリファイ電圧VCGよりも、多くの非選択メモリセルMC0〜MCk−1、MCk+1〜MCn、MCDD、MCDSに印加されるベリファイ電圧VREADによって大きく変動し得る。従って、書込みステージの途中においてベリファイ電圧VREADを変更することによって、閾値電圧分布Dp3の幅を効果的に狭めることができる。   With the recent miniaturization of memory cells and increase in memory capacity, the number of memory cells MC included in each NAND string NS is increasing. In such a situation, the on-resistance of the entire NAND string NS has more unselected memory cells MC0 to MCk−1, MCk + 1 to MCn, MCDD, MCV, than the verify voltage VCG applied to the single selected memory cell MCk. It can vary greatly depending on the verify voltage VREAD applied to the MCDS. Therefore, the threshold voltage distribution Dp3 can be effectively narrowed by changing the verify voltage VREAD in the middle of the write stage.

VREAD(1)とVREAD(2)との電圧差ΔVREADは、隣接するメモリセルMCのゲート間隔に依存する。例えば、隣接するゲート間の間隔が約30nmの世代において、電圧差ΔVREADは、0.4V〜0.6Vであることが好ましい。隣接するゲート間の間隔が約25nmの世代において、電圧差ΔVREADは、0.3V〜0.4Vであることが好ましい。隣接するゲート間の間隔が約20nmの世代において、電圧差ΔVREADは、0.2Vから0.3Vであることが好ましい。   The voltage difference ΔVREAD between VREAD (1) and VREAD (2) depends on the gate interval between adjacent memory cells MC. For example, in the generation in which the distance between adjacent gates is about 30 nm, the voltage difference ΔVREAD is preferably 0.4V to 0.6V. In the generation in which the distance between adjacent gates is about 25 nm, the voltage difference ΔVREAD is preferably 0.3V to 0.4V. In the generation in which the distance between adjacent gates is about 20 nm, the voltage difference ΔVREAD is preferably 0.2V to 0.3V.

ベリファイリード電圧VREADを変更する書込みループLoopj(1≦j≦M)は、全書込みループの中間の書込みループであることが好ましい。即ち、jは、M/2の前後の整数であることが好ましい。しかし、メモリセルにデータの書込みステージと消去とを繰り返すと、フローティングゲートFGとボディ領域との間のトンネル絶縁膜にトラップされる電荷が発生するので、書込みステージ内の書込みループ数は減少する傾向がある。この電荷トラップを考慮すると、ベリファイリード電圧VREADを変更する書込みループLoopjは、全書込みループの中間より少し前の書込みループであることが好ましい。即ち、jは、M/2より小さい整数であることが好ましい。   The write loop Loopj (1 ≦ j ≦ M) for changing the verify read voltage VREAD is preferably an intermediate write loop of all the write loops. That is, j is preferably an integer around M / 2. However, when the data writing stage and erasing are repeated in the memory cell, charges trapped in the tunnel insulating film between the floating gate FG and the body region are generated, so that the number of write loops in the write stage tends to decrease. There is. Considering this charge trap, it is preferable that the write loop Loopj for changing the verify read voltage VREAD is a write loop slightly before the middle of all the write loops. That is, j is preferably an integer smaller than M / 2.

また、本実施形態において、ワード線ドライバ21は、書込みステージの途中においてベリファイ電圧VREADを1回だけステップアップしている。しかし、各書込みステージ内においてリファイ電圧VREADを変更する回数は限定しない。ワード線ドライバ21は、書込みステージの途中においてベリファイ電圧VREADを2回以上増大させてもよい。例えば、ワード線ドライバ21は、各書込みループLoop1〜LoopMのそれぞれにおいてベリファイ電圧VREADを増大させてもよい。この場合、ベリファイ電圧VREADを細かく多段階に設定する必要があるが、閾値電圧分布Dp3の幅をより効果的に狭くし、閾値電圧のばらつきをさらに抑制することができる。ベリファイリード電圧VREADのステップアップ幅は、各書込みループにおいて等しいことが好ましい。例えば、或る書込みステージにおいて上昇するベリファイリード電圧を上記ΔVREADとすると、各書込みループLoop1〜LoopMにおけるベリファイリード電圧VREADのステップアップ幅は、ΔVREAD/(M−1)とすればよい。   In the present embodiment, the word line driver 21 steps up the verify voltage VREAD only once during the write stage. However, the number of times that the refinement voltage VREAD is changed in each write stage is not limited. The word line driver 21 may increase the verify voltage VREAD two or more times during the write stage. For example, the word line driver 21 may increase the verify voltage VREAD in each of the write loops Loop1 to LoopM. In this case, it is necessary to finely set the verify voltage VREAD in multiple stages, but the width of the threshold voltage distribution Dp3 can be narrowed more effectively and the variation in threshold voltage can be further suppressed. The step-up width of the verify read voltage VREAD is preferably equal in each write loop. For example, if the verify read voltage that rises in a certain write stage is ΔVREAD, the step-up width of the verify read voltage VREAD in each of the write loops Loop1 to LoopM may be ΔVREAD / (M−1).

(第2の実施形態)
図6は、本発明に係る第2の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線WL0〜WLn、WLDS、WLDD、並びに、選択トランジスタTsels、TseldのゲートSGS、SGDに印加されるベリファイ電圧を示す概念図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows word lines WL0 to WLn, WLDS, and WLDD of a NAND string NS of the NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention, and gates SGS and SGD of selection transistors Tsels and Tseld. It is a conceptual diagram which shows the verify voltage applied.

第1の実施形態では、ワード線ドライバ21は、選択ワード線WLk以外の非選択ワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLn、WLDS、WLDDに、等しいベリファイリード電圧VREADを印加している。これに対し、第2の実施形態では、ワード線ドライバ21は、NANDストリングNS内において選択ワード線WLkの両隣に隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKを、他の非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLnのベリファイリード電圧VREADと相違させている。   In the first embodiment, the word line driver 21 applies the same verify read voltage VREAD to unselected word lines WL0 to WLk-1, WLk + 1 to WLn, WLDS, and WLDD other than the selected word line WLk. On the other hand, in the second embodiment, the word line driver 21 applies the verify read voltage VREADK of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to both sides of the selected word line WLk in the NAND string NS to other non-selected word lines WLk + 1. This is different from the verify read voltage VREAD of the selected word lines WL0 to WLk-2 and WLk + 2 to WLn.

隣接するメモリセル間の間隔が狭くなるにつれ、近接効果が大きくなる。ベリファイリード動作では、選択ワード線WLkに隣接するワード線WLk−1、WLk+1に接続されるメモリセルMCk−1、MCk+1は導通状態になる必要がある。   The proximity effect increases as the spacing between adjacent memory cells decreases. In the verify read operation, the memory cells MCk−1 and MCk + 1 connected to the word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk need to be in a conductive state.

しかし、隣接するワード線間の間隔が狭くなると、ワード線間の容量、あるいは、ワード線と該ワード線に隣接するワード線に対応するフローティングゲートFGとの間の容量が大きくなる(以下、この現象を近接効果ともいう)。よって、メモリセルMCk−1、MCk+1のフローティングゲートFGは、近接効果により、選択ワード線WLkの電圧の影響を受けやすくなる。ベリファイリードでは、選択ワード線WLkにはVREADよりも低い電圧VCGが印加される。このため、非選択メモリセルMCk−1、MCk+1のフローティングゲートFGの電圧は、その他の非選択メモリセルMC0〜MCk−2、MCk+2〜MCnのフローティングゲートFGの電圧よりも上がり難い。すなわち、非選択メモリセルMCk−1、MCk+1の閾値電圧は、その他の非選択メモリセルMC0〜MCk−2、MCk+2〜MCnの閾値電圧よりも、見かけ上、高くなり、その結果、非選択メモリセルMCk−1、MCk+1は導通状態になり難くなる。   However, when the interval between adjacent word lines is reduced, the capacitance between the word lines or the capacitance between the word line and the floating gate FG corresponding to the word line adjacent to the word line is increased (hereinafter referred to as this). The phenomenon is also called proximity effect). Therefore, the floating gates FG of the memory cells MCk−1 and MCk + 1 are easily affected by the voltage of the selected word line WLk due to the proximity effect. In the verify read, a voltage VCG lower than VREAD is applied to the selected word line WLk. For this reason, the voltage of the floating gate FG of the non-selected memory cells MCk−1 and MCk + 1 is less likely to rise than the voltage of the floating gate FG of the other non-selected memory cells MC0 to MCk−2 and MCk + 2 to MCn. That is, the threshold voltages of the unselected memory cells MCk−1 and MCk + 1 are apparently higher than the threshold voltages of the other unselected memory cells MC0 to MCk−2 and MCk + 2 to MCn. As a result, the unselected memory cells MCk-1 and MCk + 1 are unlikely to become conductive.

このため、選択ワード線WLkに隣接するワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKは、他の非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLnのベリファイリード電圧VREADよりも高く設定されている。これにより、選択ワード線WLkの電圧VCGがワード線WLk−1、WLk+1に与える影響を可及的にキャンセルしている。   Therefore, the verify read voltage VREADK of the word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk is set higher than the verify read voltages VREAD of the other non-selected word lines WL0 to WLk−2 and WLk + 2 to WLn. Yes. As a result, the influence of the voltage VCG of the selected word line WLk on the word lines WLk−1 and WLk + 1 is canceled as much as possible.

さらに、第2の実施形態では、ワード線ドライバ21は、選択ワード線WLkの両隣に隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKのみを書込みステージの途中で上昇させる。ワード線ドライバ21は、非選択ワード線WLk−1、WLk+1以外の非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧VREADを一定のまま維持する。第2の実施形態のその他の動作は、第1の実施形態の対応する動作と同じでよい。また第2の実施形態の構成も、第1の実施形態の構成と同様でよい。   Furthermore, in the second embodiment, the word line driver 21 increases only the verify read voltage VREADK of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to both sides of the selected word line WLk in the middle of the write stage. The word line driver 21 maintains the verify read voltage VREAD of the unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD, and WLDS other than the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1. Other operations in the second embodiment may be the same as the corresponding operations in the first embodiment. The configuration of the second embodiment may be the same as the configuration of the first embodiment.

図7(A)〜図7(C)は、第2の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフである。   FIG. 7A to FIG. 7C are graphs showing the transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to the second embodiment.

図7(A)に示すように、選択ワード線WLkに隣接しない非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧VREADは、書込みステージ内の全書込みループLoop1〜LoopMにおいて一定である。   As shown in FIG. 7A, verify read voltages VREAD of unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD and WLDS not adjacent to the selected word line WLk are set to all write loops Loop1 to Loop1 in the write stage. Constant in LoopM.

図7(B)に示すように、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧は、書込みステージ途中の書込みループLoopjにおいてVREADK(1)からVREADK(2)へ変化している。   As shown in FIG. 7B, the verify read voltage of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk is changed from VREADK (1) to VREADK (2) in the write loop Loopj in the middle of the write stage. It has changed.

図7(C)に示すように、選択ワード線WLkのベリファイリード電圧VCGは、書込みステージ内の全書込みループLoop1〜LoopMにおいて一定である。   As shown in FIG. 7C, the verify read voltage VCG of the selected word line WLk is constant in all write loops Loop1 to LoopM in the write stage.

通常、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1が、近接効果により、非選択ワード線の中で選択メモリセルMCkに最も大きな影響を与えている。つまり、非選択ワード線WLk−1、WLk+1の電圧によって、選択メモリセルMCkの閾値電圧を或る程度制御することができる。従って、非選択ワード線WLk−1、WLk+1のみのベリファイリード電圧を変更するだけでも、図5(C)に示す閾値電圧分布Dp3の幅を効果的に狭めることができる。第2の実施形態は、さらに第1の実施形態の他の効果をも得ることができる。また、第2の実施形態は、2本の非選択ワード線WLk−1、WLk+1のみを上昇させれば足りるので、第1の実施形態よりも消費電力を低減させることができる。   Usually, the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk have the greatest influence on the selected memory cell MCk among the unselected word lines due to the proximity effect. That is, the threshold voltage of the selected memory cell MCk can be controlled to some extent by the voltages of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1. Therefore, the width of the threshold voltage distribution Dp3 shown in FIG. 5C can be effectively narrowed only by changing the verify read voltage of only the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1. The second embodiment can further obtain other effects of the first embodiment. In the second embodiment, it is sufficient to raise only the two non-selected word lines WLk−1 and WLk + 1. Therefore, the power consumption can be reduced as compared with the first embodiment.

第2の実施形態は、選択ワード線WLkの片側に隣接する非選択ワード線WLk+1またはWLk−1のいずれかのベリファイリード電圧VREADKのみをステップアップさせてもよい。この場合であっても第2の実施形態の効果は失われない。   In the second embodiment, only the verify read voltage VREADK of the unselected word line WLk + 1 or WLk−1 adjacent to one side of the selected word line WLk may be stepped up. Even in this case, the effect of the second embodiment is not lost.

ベリファイリード電圧VREADK(1)とベリファイリード電圧VREADK(2)との電圧差ΔVREADKは、第1の実施形態における電圧差ΔVREADと同程度でよい。   The voltage difference ΔVREADK between the verify read voltage VREADK (1) and the verify read voltage VREADK (2) may be approximately the same as the voltage difference ΔVREAD in the first embodiment.

また、非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧をステップアップさせる書込みループLoopjは、第1の実施形態と同様に、経時的に書込みステージ内の書込みループ数が減少する傾向を考慮して、全書込みループの中間以前の書込みループであることが好ましい。即ち、jは、M/2より小さい整数であることが好ましい。   In addition, the write loop Loopj that steps up the verify read voltage of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 takes into account the tendency that the number of write loops in the write stage decreases with time, as in the first embodiment. Thus, it is preferable that the write loop be in the middle of all the write loops. That is, j is preferably an integer smaller than M / 2.

非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧をステップアップさせる回数も、第1の実施形態と同様に限定しない。ワード線ドライバ21は、各書込みループLoop1〜LoopMのそれぞれにおいてベリファイ電圧VREADKを増大させてもよい。このとき、各書込みループLoop1〜LoopMにおけるベリファイリード電圧VREADKのステップアップ幅は、ΔVREADK/(M−1)とすればよい。   The number of times to step up the verify read voltage of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 is not limited as in the first embodiment. The word line driver 21 may increase the verify voltage VREADK in each of the write loops Loop1 to LoopM. At this time, the step-up width of the verify read voltage VREADK in each of the write loops Loop1 to LoopM may be ΔVREADK / (M−1).

(第3の実施形態)
図8は、本発明に係る第3の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線WL0〜WLn、WLDS、WLDD、並びに、選択トランジスタTsels、TseldのゲートSGS、SGDに印加されるベリファイ電圧を示す概念図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows word lines WL0 to WLn, WLDS and WLDD of a NAND string NS and gates SGS and SGD of selection transistors Tsels and Tseld in a NAND flash memory according to the third embodiment of the present invention. It is a conceptual diagram which shows the verify voltage applied.

第2の実施形態では、ワード線ドライバ21は、選択ワード線WLkの両隣に隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKのみを書込みステージの途中で上昇させている。ワード線ドライバ21は、非選択ワード線WLk−1、WLk+1以外の非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧VREADを一定のまま維持している。これに対し、第3の実施形態では、ワード線ドライバ21は、選択ワード線WLkの両隣に隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKを一定に維持する。そして、ワード線ドライバ21は、非選択ワード線WLk−1、WLk+1以外の非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧VREADを書込みステージの途中で上昇させている。第3の実施形態のその他の動作は、第2の実施形態の対応する動作と同じでよい。また第3の実施形態の構成は、第2の実施形態の構成と同様でよい。   In the second embodiment, the word line driver 21 increases only the verify read voltage VREADK of unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to both sides of the selected word line WLk in the middle of the write stage. The word line driver 21 maintains the verify read voltage VREAD of the unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD, and WLDS other than the unselected word lines WLk-1 and WLk + 1. On the other hand, in the third embodiment, the word line driver 21 maintains the verify read voltage VREADK of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to both sides of the selected word line WLk constant. Then, the word line driver 21 raises the verify read voltage VREAD of the unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD, and WLDS other than the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 in the middle of the write stage. Yes. Other operations in the third embodiment may be the same as the corresponding operations in the second embodiment. The configuration of the third embodiment may be the same as the configuration of the second embodiment.

図9(A)〜図9(C)は、第3の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフである。   FIG. 9A to FIG. 9C are graphs showing the transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to the third embodiment.

図9(A)に示すように、選択ワード線WLkに隣接しない非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧は、書込みステージ途中の書込みループLoopjにおいてVREAD(1)からVREAD(2)へ変化している。   As shown in FIG. 9A, verify read voltages of unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD, and WLDS that are not adjacent to the selected word line WLk are VREAD (in the write loop Loopj during the write stage). 1) to VREAD (2).

図9(B)に示すように、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKは、書込みステージ内の全書込みループLoop1〜LoopMにおいて一定である。   As shown in FIG. 9B, the verify read voltage VREADK of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk is constant in all the write loops Loop1 to LoopM in the write stage.

図9(C)に示すように、選択ワード線WLkのベリファイリード電圧VCGは、書込みステージ内の全書込みループLoop1〜LoopMにおいて一定である。   As shown in FIG. 9C, the verify read voltage VCG of the selected word line WLk is constant in all write loops Loop1 to LoopM in the write stage.

非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSは、選択ワード線WLkに隣接しないものの、その個数は非常に多い。このため、非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧をVREAD(1)からVREAD(2)へステップアップさせても、第3の実施形態は、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、第3の実施形態の消費電力は、第2の実施形態のそれよりも上昇する。   Although the unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD and WLDS are not adjacent to the selected word line WLk, the number thereof is very large. For this reason, even if the verify read voltage of the unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD and WLDS is stepped up from VREAD (1) to VREAD (2), the third embodiment The same effect as that of the embodiment can be obtained. However, the power consumption of the third embodiment is higher than that of the second embodiment.

ベリファイリード電圧VREAD(1)をVREAD(2)へステップアップさせる書込みループLoopjは、第1の実施形態と同様に経時的に書込みステージ内の書込みループ数が減少する傾向を考慮して、全書込みループの中間以前の書込みループであることが好ましい。即ち、jは、M/2より小さい整数であることが好ましい。   The write loop Loopj for stepping up the verify read voltage VREAD (1) to VREAD (2) takes into account the tendency that the number of write loops in the write stage decreases with time as in the first embodiment. Preferably, the write loop is before the middle of the loop. That is, j is preferably an integer smaller than M / 2.

ベリファイリード電圧をステップアップさせる回数も、第1の実施形態と同様に限定しない。ワード線ドライバ21は、各書込みループLoop1〜LoopMのそれぞれにおいてベリファイ電圧VREADを増大させてもよい。このとき、各書込みループLoop1〜LoopMにおけるベリファイリード電圧VREADのステップアップ幅は、ΔVREAD/(M−1)とすればよい。   The number of times to step up the verify read voltage is not limited as in the first embodiment. The word line driver 21 may increase the verify voltage VREAD in each of the write loops Loop1 to LoopM. At this time, the step-up width of the verify read voltage VREAD in each of the write loops Loop1 to LoopM may be ΔVREAD / (M−1).

(第4の実施形態)
図10は、本発明に係る第4の実施形態に従ったNAND型フラッシュメモリの或るNANDストリングNSのワード線WL0〜WLn、WLDS、WLDD、並びに、選択トランジスタTsels、TseldのゲートSGS、SGDに印加されるベリファイ電圧を示す概念図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 shows the word lines WL0 to WLn, WLDS, and WLDD of a NAND string NS of the NAND flash memory according to the fourth embodiment of the present invention, and the gates SGS and SGD of the selection transistors Tsels and Tseld. It is a conceptual diagram which shows the verify voltage applied.

第4の実施形態は、第2の実施形態および第3の実施形態の組合せの実施形態である。即ち、第4の実施形態では、ワード線ドライバ21は、選択ワード線WLkの両隣に隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧VREADKと非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧VREADとをともに書込みステージの途中で上昇させている。   The fourth embodiment is an embodiment of a combination of the second embodiment and the third embodiment. That is, in the fourth embodiment, the word line driver 21 uses the verify read voltage VREADK of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to both sides of the selected word line WLk and the unselected word lines WL0 to WLk−2 and WLk + 2. The verify read voltages VREAD of .about.WLn, WLDD and WLDS are all raised in the middle of the write stage.

第4の実施形態の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。   The configuration of the fourth embodiment may be the same as the configuration of the first embodiment.

図11(A)〜図11(C)は、第4の実施形態に従った或る書込みステージにおけるワード線の電圧の推移を示すグラフである。   FIG. 11A to FIG. 11C are graphs showing the transition of the voltage of the word line in a certain write stage according to the fourth embodiment.

図11(A)に示すように、選択ワード線WLkに隣接しない非選択ワード線WL0〜WLk−2、WLk+2〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧は、書込みステージ途中の書込みループLoopjにおいてVREAD(1)からVREAD(2)へ変化している。   As shown in FIG. 11A, verify read voltages of unselected word lines WL0 to WLk-2, WLk + 2 to WLn, WLDD, and WLDS that are not adjacent to the selected word line WLk are set to VREAD (in the write loop Loopj during the write stage). 1) to VREAD (2).

図11(B)に示すように、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1のベリファイリード電圧は、書込みステージ途中の書込みループLoopjにおいてVREADK(1)からVREADK(2)へ変化している。   As shown in FIG. 11B, the verify read voltage of the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk is changed from VREADK (1) to VREADK (2) in the write loop Loopj in the middle of the write stage. It has changed.

図11(C)に示すように、選択ワード線WLkのベリファイリード電圧VCGは、書込みステージ内の全書込みループLoop1〜LoopMにおいて一定である。   As shown in FIG. 11C, the verify read voltage VCG of the selected word line WLk is constant in all write loops Loop1 to LoopM in the write stage.

このように、非選択ワード線WL0〜WLn、WLDDおよびWLDSのベリファイリード電圧をステップアップさせることによって、第4の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, by stepping up the verify read voltages of the unselected word lines WL0 to WLn, WLDD, and WLDS, the fourth embodiment can obtain the same effect as the first embodiment.

ベリファイリード電圧VREAD(1)とベリファイリード電圧VREAD(2)との電圧差ΔVREADおよびベリファイリード電圧VREADK(1)とベリファイリード電圧VREADK(2)との電圧差ΔVREADKは、第1の実施形態における電圧差ΔVREAD以下でよい。電圧差ΔVREADおよび電圧差ΔVREADKを第1の実施形態における電圧差ΔVREADと同程度にすれば、第2、第3の実施形態の効果が同時に得られる。一方、電圧差ΔVREADおよび電圧差ΔVREADKを小さくすると、メモリセルセルへのストレスも低減でき、メモリセルの特性の信頼性を損なうことなく、閾値電圧分布の幅を狭くすることができる。   The voltage difference ΔVREAD between the verify read voltage VREAD (1) and the verify read voltage VREAD (2) and the voltage difference ΔVREADK between the verify read voltage VREADK (1) and the verify read voltage VREADK (2) are the voltages in the first embodiment. The difference may be equal to or less than ΔVREAD. If the voltage difference ΔVREAD and the voltage difference ΔVREADK are set to the same level as the voltage difference ΔVREAD in the first embodiment, the effects of the second and third embodiments can be obtained simultaneously. On the other hand, when the voltage difference ΔVREAD and the voltage difference ΔVREADK are reduced, stress on the memory cell can be reduced, and the width of the threshold voltage distribution can be narrowed without impairing the reliability of the memory cell characteristics.

また、ベリファイリード電圧VREADおよびVREADKをステップアップさせる書込みループLoopjは、第1の実施形態と同様に経時的に書込みステージ内の書込みループ数が減少する傾向を考慮して、全書込みループの中間以前の書込みループであることが好ましい。即ち、jは、M/2より小さい整数であることが好ましい。   In addition, the write loop Loopj for stepping up the verify read voltages VREAD and VREADK is performed before the middle of all the write loops in consideration of the tendency that the number of write loops in the write stage decreases with time as in the first embodiment. Preferably, the write loop is That is, j is preferably an integer smaller than M / 2.

ベリファイリード電圧VREADおよびVREADKをステップアップさせる回数も、第1の実施形態と同様に限定しない。ワード線ドライバ21は、各書込みループLoop1〜LoopMのそれぞれにおいてベリファイ電圧VREADおよびVREADKを増大させてもよい。このとき、各書込みループLoop1〜LoopMにおけるベリファイリード電圧VREADおよびVREADKのステップアップ幅は、それぞれΔVREAD/(M−1)およびΔVREADK/(M−1)とすればよい。   The number of times that the verify read voltages VREAD and VREADK are stepped up is not limited as in the first embodiment. The word line driver 21 may increase the verify voltages VREAD and VREADK in each of the write loops Loop1 to LoopM. At this time, the step-up widths of the verify read voltages VREAD and VREADK in each of the write loops Loop1 to LoopM may be ΔVREAD / (M−1) and ΔVREADK / (M−1), respectively.

(第5の実施形態)
図12(A)〜図12(C)は、本発明に係る第5の実施形態に従ったデータ書込み動作(プログラム動作)を、メモリセルの閾値電圧分布の遷移で表現したグラフである。グラフの横軸は、メモリセルの閾値電圧である。グラフの縦軸は、メモリセルの個数である。第5の実施形態では、各メモリセルMCが2ビットデータを格納する。即ち、第5の実施形態によるNAND型フラッシュメモリは、多値メモリである。
(Fifth embodiment)
FIGS. 12A to 12C are graphs representing a data write operation (program operation) according to the fifth embodiment of the present invention as transitions of threshold voltage distributions of memory cells. The horizontal axis of the graph is the threshold voltage of the memory cell. The vertical axis of the graph is the number of memory cells. In the fifth embodiment, each memory cell MC stores 2-bit data. That is, the NAND flash memory according to the fifth embodiment is a multi-level memory.

図12(A)は、消去状態の分布Deを示しており、総てのメモリセルが消去状態である。メモリセルMCに2ビットデータを格納するために、2回の書込みステージが必要となる。   FIG. 12A shows an erased state distribution De, and all memory cells are in an erased state. In order to store 2-bit data in the memory cell MC, two write stages are required.

最初の書込みステージでは、メモリは、図12(A)の分布De(データ“1”)のメモリセルMCにデータ“0”を書き込んで図12(B)の分布D0(データ“0”)を形成する(Lower Pageの書込み)。このとき、上記第1の実施形態から第4の実施形態のいずれかの実施形態を用いて、メモリセルMCにデータ“0”を書き込めばよい。これにより、分布D0の幅を狭くすることができる。最初の書込みステージにおいて、ベリファイレベルはVA1である。   In the first write stage, the memory writes data “0” to the memory cells MC of the distribution De (data “1”) in FIG. 12A, and the distribution D0 (data “0”) in FIG. Form (Write Lower Page). At this time, data “0” may be written into the memory cell MC using any one of the first to fourth embodiments. Thereby, the width of the distribution D0 can be narrowed. In the first write stage, the verify level is VA1.

2回目の書込みステージでは、メモリは、図12(B)の分布De(データ“1”)のメモリセルMCから図12(C)の分布Da(データ“10”)を形成し、図12(B)の分布D0(データ“0”)のメモリセルMCから図12(C)の分布Db(データ“00”)および分布Dc(データ“01”)を形成する(Upper Pageの書込み)。図12(C)において分布Deはデータ“11”となる。2回目の書込みステージにおいて、ベリファイレベルはVA2、VB2、VC2である。   In the second write stage, the memory forms the distribution Da (data “10”) in FIG. 12C from the memory cells MC in the distribution De (data “1”) in FIG. The distribution Db (data “00”) and the distribution Dc (data “01”) of FIG. 12C are formed from the memory cells MC of the distribution D0 (data “0”) of B) (Upper Page writing). In FIG. 12C, the distribution De is data “11”. In the second write stage, the verify levels are VA2, VB2, and VC2.

図13は、第5の実施形態に従った或る書込みステージにおける選択ワード線の電圧の推移を示すグラフである。非選択ワード線の電圧の推移は、第4の実施形態のいずれかにおける非選択ワード線の電圧の推移と同じでよいので、ここでは図示を省略している。各メモリセルMCに2ビットデータを書き込むため、各書込みループLoop1〜LoopMにおいて、ベリファイリード電圧が3段階に変更されている。ベリファイリード電圧VREAD(A)は、図12(C)の分布Daを読み出すときの選択ワード線WLkの電圧である。ベリファイリード電圧VREAD(B)は、分布Dbを読み出すときの選択ワード線WLkの電圧である。ベリファイリード電圧VREAD(C)は、分布Dcを読み出すときの選択ワード線WLkの電圧である。従って、ベリファイリード電圧は、VREAD(A)、VREAD(B)およびVREAD(C)の順番に大きくなる。   FIG. 13 is a graph showing the transition of the voltage of the selected word line in a certain write stage according to the fifth embodiment. Since the transition of the voltage of the unselected word line may be the same as the transition of the voltage of the unselected word line in any of the fourth embodiments, the illustration is omitted here. In order to write 2-bit data to each memory cell MC, the verify read voltage is changed in three stages in each of the write loops Loop1 to LoopM. The verify read voltage VREAD (A) is a voltage of the selected word line WLk when reading the distribution Da in FIG. The verify read voltage VREAD (B) is a voltage of the selected word line WLk when reading the distribution Db. The verify read voltage VREAD (C) is a voltage of the selected word line WLk when reading the distribution Dc. Therefore, the verify read voltage increases in the order of VREAD (A), VREAD (B), and VREAD (C).

各書込みループLoop1〜LoopMにおいて、ベリファイリード動作は、分布Da、DbおよびDcのそれぞれにおいて実行される。従って、図13に示すように、ベリファイリード動作では、ベリファイリード電圧VREAD(A)、VREAD(B)、VREAD(C)のそれぞれを用いて読出し動作が実行される。   In each of the write loops Loop1 to LoopM, the verify read operation is executed in each of the distributions Da, Db, and Dc. Therefore, as shown in FIG. 13, in the verify read operation, the read operation is executed using each of the verify read voltages VREAD (A), VREAD (B), and VREAD (C).

書込みステージの初期の段階では、プログラム電圧VPGMが低いので、閾値電圧の低いデータがメモリセルに書き込まれる。書込みループが繰り返し実行されてプログラム電圧VPGMが上昇すると、閾値電圧の高いデータがメモリセルに書き込まれる。即ち、書込み動作は、概略、分布Da、DbおよびDcの順番に実行される。   In the initial stage of the write stage, since the program voltage VPGM is low, data having a low threshold voltage is written into the memory cell. When the write loop is repeatedly executed and the program voltage VPGM increases, data having a high threshold voltage is written into the memory cell. That is, the write operation is executed roughly in the order of distributions Da, Db, and Dc.

尚、書込み動作は、分布Da、DbおよびDcの順番に実行されるので、書込みステージの初期の段階では、主に分布Daに対応するデータがメモリセルに書き込まれ、分布DbおよびDcに対応するデータは、まだメモリセルに書き込まれないと予測できる。従って、書込みステージの初期の書込みループでは、低いベリファイリード電圧VREAD(A)を用いたベリファイリードのみを実行し、VREAD(B)およびVREAD(C)を用いたベリファイリードは実行しなくてもよい。よって、VREAD(B)およびVREAD(C)を用いたベリファイリードは、スキップしてもよい。   Since the write operation is executed in the order of the distributions Da, Db, and Dc, data corresponding to the distribution Da is mainly written in the memory cells in the initial stage of the write stage, and the distributions correspond to the distributions Db and Dc. It can be predicted that the data has not yet been written to the memory cell. Therefore, in the initial write loop of the write stage, only the verify read using the low verify read voltage VREAD (A) is executed, and the verify read using VREAD (B) and VREAD (C) may not be executed. . Therefore, the verify read using VREAD (B) and VREAD (C) may be skipped.

書込みループの繰り返しが或る程度進んだ時点では、分布DaおよびDbに対応するデータがメモリセルに書き込まれ、分布Dcに対応するデータはまだメモリセルに書き込まれないと予測できる。従って、VREAD(A)を用いたベリファイリードおよびVREAD(B)を用いたベリファイリードを実行し、VREAD(C)を用いたベリファイリードをスキップしてよい。   When the repetition of the write loop proceeds to some extent, it can be predicted that the data corresponding to the distributions Da and Db are written to the memory cells, and the data corresponding to the distribution Dc is not yet written to the memory cells. Therefore, the verify read using VREAD (A) and the verify read using VREAD (B) may be executed, and the verify read using VREAD (C) may be skipped.

さらに書込みループの繰り返しが進んだ時点では、分布Dcのデータがメモリセルに書き込まれ、分布Daのデータはメモリセルが書込み完了すると予測できる。従って、VREAD(B)およびVREAD(C)を用いた各ベリファイリードを実行し、VREAD(A)を用いたベリファイリードをスキップしてよい。このように、ベリファイスキップを利用すれば、各書込みループの期間を短縮し、その結果、書込みステージを短時間で実行できる。   Further, when the repetition of the write loop proceeds, the data of the distribution Dc is written into the memory cells, and the data of the distribution Da can be predicted to be written into the memory cells. Therefore, each verify read using VREAD (B) and VREAD (C) may be executed, and the verify read using VREAD (A) may be skipped. Thus, if verify skip is used, the period of each write loop is shortened, and as a result, the write stage can be executed in a short time.

図12(C)を再度参照する。分布Da〜Dcのなかで分布Dcに属するメモリセルの閾値電圧は最も高く、分布Dcの上限によって読出し時における非選択ワード線に印加する電圧が決まる。分布Dcの幅が狭いと、閾値電圧の最高値が低くなるので、非選択ワード線に印加する電圧を低くすることができる。従って、少なくともデータ“01”の書込みにおいて、上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用することが好ましい。即ち、ワード線ドライバ21は、2ビットデータのうちメモリセルの閾値電圧が最も高くなるデータ“01”を書き込むステージの途中で、ベリファイ電圧を段階的に上昇させる。これにより、分布Dcの幅を狭くすることができ、読出し時の非選択ワード線電圧を低減することができる。その結果、書込み速度を高速化できる。   Reference is again made to FIG. Among the distributions Da to Dc, the threshold voltage of the memory cell belonging to the distribution Dc is the highest, and the voltage applied to the unselected word line at the time of reading is determined by the upper limit of the distribution Dc. When the width of the distribution Dc is narrow, the maximum value of the threshold voltage is lowered, so that the voltage applied to the unselected word line can be lowered. Therefore, it is preferable to apply any of the first to fourth embodiments at least in writing of data “01”. That is, the word line driver 21 increases the verify voltage stepwise during the stage of writing data “01” in which the threshold voltage of the memory cell is the highest among the 2-bit data. Thereby, the width of the distribution Dc can be narrowed, and the unselected word line voltage at the time of reading can be reduced. As a result, the writing speed can be increased.

例えば、2回目の書込みステージにおいて、メモリが閾値電圧の大きさに基づいて分布Da(データ“10”)、Db(データ“00”)、Dc(データ“01”)の順番に書き込む場合、閾値電圧が最も高い分布Dcの書込み時に上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用することが好ましい。   For example, when the memory writes data in the order of distribution Da (data “10”), Db (data “00”), and Dc (data “01”) based on the magnitude of the threshold voltage in the second write stage, It is preferable to apply any one of the first to fourth embodiments when writing the distribution Dc having the highest voltage.

分布Da,分布Db,分布Dcの順に書込みを行う場合には、分布Da〜Dcのなかで分布Daが最初に書込みが完了する。書込み完了後、分布Daのメモリセルは、その後に書込みが実行されるメモリセルから近接効果(セル間干渉ともいう)を受ける。このため、分布Daの幅は、他の分布Db、Dcに比べて広くなり易い。従って、データ“10”の書込みにおいても、上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用してもよい。これにより、分布DcおよびDaの両方の幅を狭くすることができる。分布DcおよびDaの幅を狭くすることによって、分布Deと分布Dcとの間の閾値電圧差がさらに小さくなる。これにより、読出し時の非選択ワード線電圧をさらに低減することができ、書込み速度を高速化できる。   When writing is performed in the order of the distribution Da, the distribution Db, and the distribution Dc, the writing of the distribution Da is completed first among the distributions Da to Dc. After the writing is completed, the memory cells in the distribution Da are subjected to a proximity effect (also referred to as inter-cell interference) from the memory cell to which writing is subsequently performed. For this reason, the width of the distribution Da is likely to be wider than the other distributions Db and Dc. Therefore, any one of the first to fourth embodiments may be applied to the writing of data “10”. Thereby, both the widths of the distributions Dc and Da can be narrowed. By narrowing the widths of the distributions Dc and Da, the threshold voltage difference between the distribution De and the distribution Dc is further reduced. Thereby, the unselected word line voltage at the time of reading can be further reduced, and the writing speed can be increased.

さらに、分布Da〜Dcの全部の書込みにおいて、上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用してもよい。これにより、分布Da〜Dcの幅を狭くすることができる。分布Da〜Dcの幅を狭くすることによって、分布Deと分布Dcとの間の閾値電圧差がさらに小さくなる。これにより、読出し時の非選択ワード線電圧をさらに低減することができ、書込み速度を高速化できる。   Furthermore, any of the first to fourth embodiments may be applied to writing all of the distributions Da to Dc. Thereby, the width | variety of distribution Da-Dc can be narrowed. By narrowing the width of the distributions Da to Dc, the threshold voltage difference between the distribution De and the distribution Dc is further reduced. Thereby, the unselected word line voltage at the time of reading can be further reduced, and the writing speed can be increased.

勿論、分布Da〜Dcのなかで特にばらつき易い分布がある場合には、メモリは、その分布に対応するデータを書き込むときに、上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用してもよい。これにより、分布Deと分布Dcとの間の閾値電圧差を効果的に小さくすることができる。これにより、読出し時の非選択ワード線電圧をさらに低減することができ、書込み速度を高速化できる。   Of course, if there is a distribution that is particularly likely to vary among the distributions Da to Dc, the memory can apply any of the first to fourth embodiments when writing data corresponding to the distribution. Good. Thereby, the threshold voltage difference between the distribution De and the distribution Dc can be effectively reduced. Thereby, the unselected word line voltage at the time of reading can be further reduced, and the writing speed can be increased.

ワード線ドライバ21は、複数ビットのデータのうち最後に書き込まれるデータを書き込むステージの途中で、ベリファイ電圧を上昇させてもよい。上記の例では、分布Dcに属するメモリセルMCが最後に書き込まれている。従って、分布Da(データ“10”)、Db(データ“00”)、Dc(データ“01”)の書込み順に基づいて、最後に書き込まれる分布Dcの書込み時に上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用することが好ましい。最後に書込みが実行される分布Dcの分布幅を狭くすると、書込み時におけるメモリセルの閾値電圧の変動量が少なくて済む。メモリセルの閾値電圧の変動量が少ないと、最後に書込みが実行される分布Dcに属するメモリセルが、それ以前に書込みが完了しているメモリセルに与える近接効果(セル間干渉)が小さくなる。その結果、最後に書込みが実行される分布Dcだけでなく、他の分布DaおよびDbが最後の書込みによって広がることを抑制することができる。   The word line driver 21 may increase the verify voltage in the middle of the stage of writing the last written data among the plurality of bits of data. In the above example, the memory cell MC belonging to the distribution Dc is written last. Therefore, the first to fourth embodiments described above are performed at the time of writing the distribution Dc written last, based on the writing order of the distributions Da (data “10”), Db (data “00”), and Dc (data “01”). It is preferable to apply any of the above. When the distribution width of the distribution Dc in which writing is finally performed is narrowed, the amount of change in the threshold voltage of the memory cell during writing can be reduced. When the amount of variation in the threshold voltage of the memory cell is small, the proximity effect (inter-cell interference) that the memory cell belonging to the distribution Dc to which writing is executed last gives to the memory cell that has been written before is small. . As a result, it is possible to suppress not only the distribution Dc in which writing is executed last but also the other distributions Da and Db from spreading by the last writing.

例えば、2回目の書込みステージにおいて、メモリが分布Dc(データ“01”)を形成した後、Da(データ“10”)、Db(データ“00”)の順番に書き込む場合、閾値電圧が最も高い分布Dcの書込み時に上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用することが好ましい。尚且つ、最後に書込みが実行される分布Dbの書込み時に上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用することが好ましい。   For example, in the second write stage, when the memory forms the distribution Dc (data “01”) and then writes in the order of Da (data “10”) and Db (data “00”), the threshold voltage is the highest. It is preferable to apply any of the first to fourth embodiments when writing the distribution Dc. In addition, it is preferable to apply any one of the first to fourth embodiments when writing the distribution Db in which writing is finally performed.

第5の実施形態では、メモリは、2ビットデータをメモリセルMCに書き込んでいる。しかし、3ビット以上のデータを各メモリセルMCに書き込むときに、上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用してもよい。   In the fifth embodiment, the memory writes 2-bit data in the memory cell MC. However, when writing data of 3 bits or more into each memory cell MC, any of the first to fourth embodiments may be applied.

図14は、3ビットデータをメモリセルMCに書き込んだときの閾値電圧分布のグラフである。グラフの横軸は、メモリセルの閾値電圧である。グラフの縦軸は、メモリセルの個数である。   FIG. 14 is a graph of the threshold voltage distribution when 3-bit data is written in the memory cell MC. The horizontal axis of the graph is the threshold voltage of the memory cell. The vertical axis of the graph is the number of memory cells.

3ビットメモリであっても、2ビットメモリと同様に、上記第1から第4の実施形態のいずれかを適用することができる。例えば、ワード線ドライバ21は、3ビットデータのうちメモリセルの閾値電圧が最も高くなる分布D7に対応するデータを書き込むステージの途中で、ベリファイ電圧を段階的に上昇させる。これにより、分布D7の幅を狭くすることができる。分布D7の幅を狭くすることによって、分布Deと分布D7との間の閾値電圧差が小さくなる。これにより、読出し時の非選択ワード線電圧を低減することができ、書込み速度を高速化できる。   Even in the case of a 3-bit memory, as in the case of a 2-bit memory, any one of the first to fourth embodiments can be applied. For example, the word line driver 21 increases the verify voltage stepwise during the stage of writing data corresponding to the distribution D7 in which the threshold voltage of the memory cell is the highest among the 3-bit data. Thereby, the width | variety of distribution D7 can be narrowed. By reducing the width of the distribution D7, the threshold voltage difference between the distribution De and the distribution D7 is reduced. Thereby, the unselected word line voltage at the time of reading can be reduced, and the writing speed can be increased.

尚、閾値電圧の最も高くなる2つの分布D6およびD7に対応するデータを書き込むステージの途中で,ベリファイ電圧を段階的に上昇させてもよい。これにより、さらに、分布Deと分布D7との間の閾値電圧差が小さくなり、書込みまたは読出し時のワード線電圧をさらに低減することができる。   Note that the verify voltage may be increased stepwise during the stage of writing data corresponding to the two distributions D6 and D7 having the highest threshold voltage. Thereby, the threshold voltage difference between the distribution De and the distribution D7 is further reduced, and the word line voltage at the time of writing or reading can be further reduced.

また、例えば、ワード線ドライバ21は、3ビットデータのうち最後に書き込まれるデータを書き込むステージの途中で、ベリファイ電圧を上昇させてもよい。分布Dm(1≦m≦7)に対応するデータが最後に書き込まれる場合には、分布Dmに対応するデータを書き込むステージの途中で、ベリファイ電圧を段階的に上昇させる。これにより、分布Dmの幅を狭くすることができ、かつ、それ以前に書込みが完了したメモリセルへ与える近接効果(セル間干渉)を低減することができる。その結果、分布Dmだけでなく、分布Dm以外の分布幅も狭くすることができる。   For example, the word line driver 21 may increase the verify voltage in the middle of the stage of writing the last written data among the 3-bit data. When data corresponding to the distribution Dm (1 ≦ m ≦ 7) is written last, the verify voltage is increased stepwise in the middle of the stage of writing data corresponding to the distribution Dm. As a result, the width of the distribution Dm can be narrowed, and the proximity effect (inter-cell interference) applied to the memory cell that has been written before can be reduced. As a result, not only the distribution Dm but also the distribution width other than the distribution Dm can be narrowed.

尚、図14に示す3ビットメモリにおいても、各書込みループにおいてベリファイスキップを利用することができる。これにより、各書込みループの期間を短縮し、その結果、書込みステージを短時間で実行できる。   In the 3-bit memory shown in FIG. 14, verify skip can be used in each write loop. Thereby, the period of each write loop is shortened, and as a result, the write stage can be executed in a short time.

(変形例)
図15は、上記第1の実施形態の変形例によるNANDストリングNSのワード線WL0〜WLn、WLDS、WLDD、並びに、選択トランジスタTsels、TseldのゲートSGS、SGDに印加されるベリファイ電圧を示す概念図である。本変形例では、選択トランジスタTselsおよびTseldに隣接するメモリセルMCdsおよびMCddのベリファイリード電圧がそれぞれVrdsおよびVrddに固定されている。VrdsおよびVrddは、選択トランジスタのゲート電圧VSGよりも高く、かつ、他のワード線のベリファイリード電圧VREAD(1)より低い電圧である。
(Modification)
FIG. 15 is a conceptual diagram showing verify voltages applied to the word lines WL0 to WLn, WLDS, and WLDD of the NAND string NS and the gates SGS and SGD of the selection transistors Tsels and Tseld according to the modification of the first embodiment. It is. In this modification, verify read voltages of the memory cells MCds and MCdd adjacent to the selection transistors Tsels and Tseld are fixed to Vrds and Vrdd, respectively. Vrds and Vrdd are higher than the gate voltage VSG of the selection transistor and lower than the verify read voltage VREAD (1) of other word lines.

ワード線ドライバ21は、NANDストリングNSの両端にある非選択メモリセルMCdsおよびMCddに接続されたワード線WLDS、WLDDのベリファイ電圧をVrdsおよびVrddに固定し、それら以外の非選択メモリセルMC0〜MCk−1、MCk+1〜MCnに接続されたワード線WL0〜WLk−1、WLk+1〜WLnのベリファイ電圧VREAD(1)を上昇させる。図15等のWLDSおよびWLDDは、ダミーワード線である。ダミーワード線は、書込みを行わないワード線である。このため、ダミーワード線に接続されたダミーセルMCdd、MCdsの閾値電圧は低くてよい。従って、ワード線WLDS、WLDDのベリファイ電圧は、VREAD(1)、VREAD(2)よりも低い電圧VrdsおよびVrddに固定してもよい。これにより、ダミーセルMCdsおよびMCddのゲートに過剰なストレスを印加することを回避できる。   The word line driver 21 fixes the verify voltages of the word lines WLDS and WLDD connected to the unselected memory cells MCds and MCdd at both ends of the NAND string NS to Vrds and Vrdd, and other unselected memory cells MC0 to MCk. −1, the verify voltage VREAD (1) of the word lines WL0 to WLk−1 and WLk + 1 to WLn connected to MCk + 1 to MCn is increased. WLDS and WLDD in FIG. 15 and the like are dummy word lines. The dummy word line is a word line to which no writing is performed. For this reason, the threshold voltage of the dummy cells MCdd and MCds connected to the dummy word line may be low. Therefore, the verify voltages of the word lines WLDS and WLDD may be fixed to voltages Vrds and Vrdd lower than VREAD (1) and VREAD (2). Thereby, it is possible to avoid applying excessive stress to the gates of the dummy cells MCds and MCdd.

本変形例によるメモリのその他の動作は、第1の実施形態のメモリの動作と同様である。従って、本変形例は、第1の実施形態の効果を得ることができる。また、本変形例は、第2〜第5の実施形態に容易に適用することができる。   Other operations of the memory according to this modification are the same as those of the memory according to the first embodiment. Therefore, this modification can obtain the effect of the first embodiment. Moreover, this modification can be easily applied to the second to fifth embodiments.

本変形例を第2から第5の実施形態に適用した場合、ワード線ドライバ21は、NANDストリングNS内において、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1に最も高い電圧を印加し、選択ワード線WLkから最も遠い非選択ワード線WLDS、WLDDに最も低い電圧を印加する。これにより、ダミーセルMCdsおよびMCddのゲートに過剰なストレスを印加することを回避することができる。   When this modification is applied to the second to fifth embodiments, the word line driver 21 applies the highest voltage to the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk in the NAND string NS. The lowest voltage is applied to the unselected word lines WLDS and WLDD farthest from the selected word line WLk. Thereby, it is possible to avoid applying excessive stress to the gates of the dummy cells MCds and MCdd.

また、選択メモリセルMCkに隣接する非選択メモリセルMCk+1およびMCk−1は、選択ワード線WLkによる近接効果により、導通し難くなっている。しかし、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1に高い電圧を印加することによって、非選択メモリセルMCk+1およびMCk−1を充分に導通状態にすることができる。即ち、選択ワード線WLkに隣接する非選択ワード線WLk−1、WLk+1に高い電圧を印加することによって、選択メモリセルMCkに隣接する非選択メモリセルMCk+1およびMCk−1の閾値電圧を見かけ上低くすることができる。   Further, the non-selected memory cells MCk + 1 and MCk−1 adjacent to the selected memory cell MCk are difficult to conduct due to the proximity effect by the selected word line WLk. However, by applying a high voltage to unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk, the unselected memory cells MCk + 1 and MCk−1 can be made sufficiently conductive. That is, by applying a high voltage to the unselected word lines WLk−1 and WLk + 1 adjacent to the selected word line WLk, the threshold voltages of the unselected memory cells MCk + 1 and MCk−1 adjacent to the selected memory cell MCk are apparently lowered. can do.

BL…ビット線、WL…ワード線、MC…メモリセル、12…センスアンプ、21…ワード線ドライバ、VREAD…非選択ワード線のベリファイリード電圧、VCG…選択ワード線のベリファイリード電圧、VPASS…非選択ワード線の書込み時電圧、VPGM…選択ワード線の書込み電圧、Tsels,Tseld…選択トランジスタ、Loop1〜LoopM…書込みループ、VL0、VL1…閾値電圧、Dp1、Dp2、Dp3…閾値電圧分布 BL ... bit line, WL ... word line, MC ... memory cell, 12 ... sense amplifier, 21 ... word line driver, VREAD ... verify read voltage of unselected word line, VCG ... verify read voltage of selected word line, VPASS ... non Selected word line write voltage, VPGM ... selected word line write voltage, Tsels, Tsel ... selected transistor, Loop1 to LoopM ... write loop, VL0, VL1 ... threshold voltage, Dp1, Dp2, Dp3 ... threshold voltage distribution

Claims (6)

複数のワード線と、
複数のビット線と、
ゲートが前記ワード線のいずれかに接続された複数のメモリセルと、
前記複数のワード線の電圧を駆動するワード線ドライバと、
前記複数のビット線を介して前記メモリセルのデータを検出するセンスアンプとを備え、
複数の前記メモリセルは、前記ビット線とソースとの間に直列に接続されてセルストリングを構成し、
前記セルストリングのうち選択メモリセルにデータを書き込む書込み動作と該選択メモリセルにデータが書き込まれたことを検証するベリファイ動作とからなる書込みループを複数回繰り返す書込みステージ中の或る書込みループでのベリファイ動作時点で、前記ワード線ドライバは、前記ワード線のうち、前記セルストリング内の前記選択メモリセル以外の非選択メモリセルに接続されたいずれかの非選択ワード線のベリファイ時の電圧を上昇させることを特徴とする半導体記憶装置。
Multiple word lines,
Multiple bit lines,
A plurality of memory cells having gates connected to any of the word lines;
A word line driver for driving voltages of the plurality of word lines;
A sense amplifier that detects data of the memory cell via the plurality of bit lines;
A plurality of the memory cells are connected in series between the bit line and the source to form a cell string,
In a certain write loop in a write stage, a write loop consisting of a write operation for writing data to a selected memory cell in the cell string and a verify operation for verifying that data has been written to the selected memory cell is repeated a plurality of times. At the time of verify operation, the word line driver increases the voltage at the time of verifying any non-selected word line connected to non-selected memory cells other than the selected memory cell in the cell string. A semiconductor memory device.
前記ワード線ドライバは、前記書込みステージ中の或る書込みループでのベリファイ動作時点で、前記選択メモリセルの両側または片側に隣接する非選択メモリセルに接続された非選択ワード線のベリファイ時の電圧を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。   The word line driver is configured to verify a non-selected word line connected to a non-selected memory cell adjacent to both sides or one side of the selected memory cell at the time of a verify operation in a certain write loop in the write stage. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is raised. 前記ワード線ドライバは、前記書込みステージ中の或る書込みループでのベリファイ動作時点で、前記選択メモリセルの両側に隣接する非選択メモリセル以外の非選択メモリセルに接続された非選択ワード線のベリファイ時の電圧を上昇させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。   The word line driver is configured to detect unselected word lines connected to unselected memory cells other than unselected memory cells adjacent to both sides of the selected memory cell at a verify operation time in a certain write loop in the write stage. 3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a voltage at the time of verification is increased. 前記ワード線ドライバは、前記セルストリングのうち該セルストリングの両端または一端にある非選択メモリセル以外の非選択メモリセルに接続された非選択ワード線のベリファイ時の電圧を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。   The word line driver increases a voltage at the time of verifying a non-selected word line connected to a non-selected memory cell other than a non-selected memory cell at both ends or one end of the cell string. The semiconductor memory device according to claim 1. 前記ワード線ドライバは、前記書込みループごとに、前記非選択メモリセルに接続された前記ワード線のいずれかのベリファイ時の電圧を段階的に上昇させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。   5. The word line driver increases the voltage at the time of verifying any one of the word lines connected to the non-selected memory cells for each write loop in a stepwise manner. The semiconductor memory device according to any one of the above. 前記メモリセルは、それぞれ複数ビットのデータを格納することができ、
前記ワード線ドライバは、前記複数ビットのデータうち前記メモリセルの閾値電圧が最も高くなるデータを書き込む期間の途中で、ベリファイ時の電圧を段階的に上昇させることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
Each of the memory cells can store a plurality of bits of data,
2. The word line driver according to claim 1, wherein the voltage at the time of verification is increased stepwise during a period of writing data in which the threshold voltage of the memory cell is highest among the plurality of bits of data. 6. The semiconductor memory device according to any one of items 5.
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