JP2012027966A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】セル間干渉効果を低減する。
【解決手段】不揮発性半導体記憶装置1は、閾値電圧により決まるデータを不揮発に記憶する複数のメモリセルと、複数のメモリセルに接続され、かつ第1のワード線と、前記第1のワード線から数えてn(nは1以上の整数)番目の第2のワード線とを含む複数のワード線と、ワード線の電圧を制御してメモリセルにデータを書き込み、かつ第1のワード線から前記第2のワード線に向かって順に書き込む制御回路11とを含む。制御回路11は、第1のワード線に接続されたメモリセルへの書き込みシーケンスにおいて、第1のワード線に接続されたメモリセルに書き込む前に、第2のワード線に書き込み電圧を印加する。
【選択図】 図6
【解決手段】不揮発性半導体記憶装置1は、閾値電圧により決まるデータを不揮発に記憶する複数のメモリセルと、複数のメモリセルに接続され、かつ第1のワード線と、前記第1のワード線から数えてn(nは1以上の整数)番目の第2のワード線とを含む複数のワード線と、ワード線の電圧を制御してメモリセルにデータを書き込み、かつ第1のワード線から前記第2のワード線に向かって順に書き込む制御回路11とを含む。制御回路11は、第1のワード線に接続されたメモリセルへの書き込みシーケンスにおいて、第1のワード線に接続されたメモリセルに書き込む前に、第2のワード線に書き込み電圧を印加する。
【選択図】 図6
Description
本発明の実施形態は、不揮発性半導体記憶装置に関する。
電気的に書き換えが可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)の一つとして、NAND型フラッシュメモリが知られている。このNAND型フラッシュメモリのデータ記憶容量を大きくするための技術として、メモリセルの閾値分布を細分化し、メモリセルが複数ビットデータ(多値データ)を記憶可能とする多値記憶方式が用いられる。
NAND型フラッシュメモリ内のあるメモリセルに対して電荷蓄積層に電荷を注入すると、このメモリセル以前に書き込まれた隣接メモリセルの電荷蓄積層の電位が変動するおそれがある(セル間干渉効果)。その結果、元々書き込まれていた隣接メモリセルの閾値がする場合がある。これは、書き込みデータごとの閾値分布が狭い多値メモリにおいてより深刻である。
実施形態は、セル間干渉効果を低減することが可能な不揮発性半導体記憶装置を提供する。
実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、データを不揮発に記憶する複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルに接続され、かつ第1のワード線と、前記第1のワード線から数えてn(nは1以上の整数)番目の第2のワード線とを含む複数のワード線と、前記ワード線の電圧を制御して前記メモリセルにデータを書き込み、かつ前記第1のワード線から前記第2のワード線に向かって順に書き込む制御回路とを具備する。前記制御回路は、前記第1のワード線に接続されたメモリセルへの書き込みシーケンスにおいて、前記第1のワード線に接続されたメモリセルに書き込む前に、前記第2のワード線に書き込み電圧を印加することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
[1]第1の実施形態
[1−1]回路構成
不揮発性半導体記憶装置としてNAND型フラッシュメモリを例に挙げて、図1の要部ブック図と図2の回路図を用いて説明する。メモリセルアレイ10は、電気的に書き換えが可能なフラッシュメモリセルがマトリクス状に配置されて構成されている。図2に示すように、メモリセルアレイ10には、X方向に延在する複数のワード線WL、X方向と交差するY方向に延在する複数のビット線BL、及びX方向に延在するソース線SRCが配設される。メモリセルアレイ10の具体的な構成については後述する。
[1−1]回路構成
不揮発性半導体記憶装置としてNAND型フラッシュメモリを例に挙げて、図1の要部ブック図と図2の回路図を用いて説明する。メモリセルアレイ10は、電気的に書き換えが可能なフラッシュメモリセルがマトリクス状に配置されて構成されている。図2に示すように、メモリセルアレイ10には、X方向に延在する複数のワード線WL、X方向と交差するY方向に延在する複数のビット線BL、及びX方向に延在するソース線SRCが配設される。メモリセルアレイ10の具体的な構成については後述する。
ワード線WLには、ワード線制御回路11が接続されている。ワード線制御回路11は、ワード線WLを選択し、また、データの消去、書き込み及び読み出しに必要な各種電圧をワード線WLに印加する。ワード線制御回路11は、ロウデコーダ、ワード線ドライバなどを含んでいる。
ビット線BLには、ビット線制御回路12が接続されている。ビット線制御回路12は、ビット線BLを選択し、ビット線BLの電圧を制御し、メモリセルのデータ消去、メモリセルへのデータ書き込み、及びメモリセルからのデータ読み出しを行う。ビット線制御回路12の具体的な構成については後述する。
カラムデコーダ13は、アドレスデコーダ14の出力信号に応じて、ビット線BLを選択するカラム選択信号SELを生成する。このカラム選択信号SELは、ビット線制御回路12に送られる。
入出力制御回路15は、外部との間で各種データの入出力を制御する。具体的には、入出力制御回路15は、外部から供給される各種コマンド、アドレス信号、及び入力データを受け、また、出力データを外部に出力する。データ書き込み時、入力データ(書き込みデータ)は、入出力制御回路15からデータ入出力バッファ16を介してビット線制御回路12に送られる。データ読み出し時、ビット線制御回路12によって読み出された出力データ(読み出しデータ)は、データ入出力バッファ16を介して入出力制御回路15に送られ、入出力制御回路15から外部に出力される。
入出力制御回路15からデータ入出力バッファ16に一時的に格納されたアドレス信号は、アドレスデコーダ14に送られる。このアドレスデコーダ14によりデコードされた信号は、ワード線制御回路11、及びカラムデコーダ13に送られる。
入出力制御回路15からデータ入出力バッファ16に一時的に格納されたコマンドは、制御信号発生回路17に送られる。制御信号発生回路17には、外部からチップイネーブル信号/CE、書き込みイネーブル信号/WE、読み出しイネーブル信号/RE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、及びコマンドラッチイネーブル信号CLE等の外部制御信号が供給される。また、制御信号発生回路17は、外部にレディ/ビジー信号R/Bを供給する。
制御信号発生回路17は、動作モードに応じて外部から供給される外部制御信号及びコマンドに基づいて、データ書き込み及び消去のシーケンスを制御する制御信号、及びデータ読み出しを制御する制御信号を発生する。この制御信号は、ワード線制御回路11、ビット線制御回路12、及び制御電圧生成回路18に送られる。
制御電圧生成回路18は、制御信号発生回路17から送られる各種制御信号に応じて、メモリセルアレイ10、ワード線制御回路11、及びビット線制御回路12の各種動作に必要な電圧、例えば、読み出し電圧、書き込み電圧、ベリファイ電圧、消去電圧等を生成する。
[1−1A]メモリセルアレイ10及びビット線制御回路12の構成
メモリセルアレイ10は、1個又は複数個のブロックBLKを備えている。ブロックBLKは、データ消去の最小単位である。
メモリセルアレイ10は、1個又は複数個のブロックBLKを備えている。ブロックBLKは、データ消去の最小単位である。
各ブロックBLKは、X方向に沿って順に配列された(i+1)個のNANDストリングを備えている(iは、0以上の整数)。NANDストリングに含まれる選択ゲートトランジスタS1は、ドレインがビット線BLに接続され、ゲートが選択ゲート線SGDに共通接続されている。NANDストリングに含まれる選択ゲートトランジスタS2は、ソースがソース線SRCに共通接続され、ゲートが選択ゲート線SGSに共通接続されている。
各メモリセルMCは、p型ウェル上に形成された積層ゲート構造を備えたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)により構成されている。積層ゲート構造は、p型ウェル上にゲート絶縁膜を介在して形成された電荷蓄積層、及び電荷蓄積層上にゲート間絶縁膜を介在して形成された制御ゲート電極を含んでいる。メモリセルMCは、電荷蓄積層に蓄えられる電子の数に応じて閾値電圧が変化し、この閾値電圧の違いに応じてデータを記憶する。第1の実施形態では、メモリセルMCは、1ビットデータ(2値データ)を記憶するように構成されている。
各NANDストリングにおいて、(j+1)個(jは、0以上の整数)のメモリセルMCは、選択ゲートトランジスタS1のソースと選択ゲートトランジスタS2のドレインとの間に、それぞれの電流経路が直列接続されるように配置されている。すなわち、(j+1)個のメモリセルMCは、隣接するもの同士で拡散領域(ソース領域若しくはドレイン領域)を共有するような形でY方向に直列接続される。
各NANDストリングにおいて、最もソース側に位置するメモリセルMCから順に、制御ゲート電極がワード線WL0〜WLjにそれぞれ接続されている。従って、ワード線WLjに接続されたメモリセルMCのドレインは選択ゲートトランジスタS1のソースに接続され、ワード線WL0に接続されたメモリセルMCのソースは選択ゲートトランジスタS2のドレインに接続されている。
ワード線WL0〜WLjは、ブロックBLK内の各NANDストリング間で、メモリセルMCの制御ゲート電極を共通接続している。つまり、ブロックBLK内において同一行にあるメモリセルMCの制御ゲート電極は、同一のワード線WLに接続される。同一のワード線WLに接続されるメモリセルMCは、ページという単位を構成する。ページは、書き込み及び読み出しの最小単位である。
ビット線BL0〜BLiは、ブロックBLK間で、選択ゲートトランジスタS1のドレインを共通接続している。つまり、複数個のブロックBLK内において同一列にあるNANDストリングは、同一のビット線BLに接続される。
ビット線制御回路12は、センスアンプ回路12A、データ制御回路12B、及びビット線BLに対応する数のカラム選択ゲートCT0〜CTiを備えている。センスアンプ回路12Aは、ビット線BLに対応する数のセンスアンプユニットSAUを備えている。各センスアンプユニットSAUは、1本のビット線BLに接続されている。データ制御回路12Bは、ビット線BLに対応する数のデータ制御ユニットDCUを備えている。各データ制御ユニットDCUは、1個のセンスアンプユニットSAUに接続されている。
センスアンプユニットSAUは、データ読み出し時、メモリセルMCからビット線BLに読み出されたデータを検知し、保持する。データ制御ユニットDCUは、カラム選択ゲートCTを介してデータ入出力バッファ16に接続されている。カラム選択ゲートCTは、カラムデコーダ13から送られるカラム選択信号SEL0〜SELiに基づいて動作する。
書き込み動作(プログラム動作ともいう)、読み出し動作、及びプログラムベリファイ動作(ベリファイ動作ともいう)において、センスアンプユニットSAUに接続されたビット線BLが選択されるとともに、1本のワード線WLが選択される。この選択されたワード線WLに接続される1ページ分のメモリセルMCに、書き込み電圧(プログラム電圧ともいう)、ベリファイ電圧又は読み出し電圧を印加することにより一斉にプログラム動作、読み出し動作又はベリファイ動作が行われる。
[1−1B]センスアンプユニットSAUの構成
図3は、センスアンプユニットSAUの構成例を示す回路図である。センスアンプユニットSAUは、4個のPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSと記す)21〜24と、7個のNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSと記す)31〜37と、例えばクロックドインバータ回路により構成されたラッチ回路LAT1とを備えている。
図3は、センスアンプユニットSAUの構成例を示す回路図である。センスアンプユニットSAUは、4個のPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSと記す)21〜24と、7個のNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSと記す)31〜37と、例えばクロックドインバータ回路により構成されたラッチ回路LAT1とを備えている。
PMOS21のソースは電源電圧Vddが供給されるノードに接続され、ドレインはPMOS22、NMOS31、及びNMOS32を介してデータ制御ユニットDCUに接続されている。PMOS21のゲートは、後述するラッチ回路LAT1のノードINVに接続されている。PMOS22のゲートには信号BLC1が供給され、NMOS31、32のゲートには信号BLC2、BLC3がそれぞれ供給されている。NMOS31とNMOS32との接続ノードN2は、ビット線BLに接続されるとともに、NMOS33、及びNMOS34を介して接地されている(すなわち、接地電圧Vssが供給されるノードに接続されている)。NMOS33のゲートはラッチ回路LAT1のノードINVに接続され、NMOS33はラッチ回路LAT1に保持されたデータにより制御される。NMOS34のゲートには、信号DISが供給されている。
PMOS23のソースは電源電圧Vddが供給されるノードに接続され、ドレインはPMOS24、NMOS36、NMOS37を介してデータ制御ユニットDCUに接続されている。PMOS23のゲートには信号BLC4が供給されている。PMOS24のゲートは、NMOS35を介してPMOS22とNMOS31との接続ノードN1に接続されている。NMOS35のゲートには、信号XXLが供給されている。NMOS36のゲートには、リセット信号RSTが供給されている。NMOS37のゲートには、信号BLC5が供給されている。ラッチ回路LAT1は、NMOS36に並列接続されている。
次に、センスアンプユニットSAUの動作について説明する。
(プログラム動作)
メモリセルMCにデータをプログラムする場合、先ず、リセット信号RSTが一旦ハイレベル(以下、Hレベルと記す)とされ、ラッチ回路LAT1がリセットされる。すなわち、ラッチ回路LAT1のノードINVがローレベル(以下、Lレベルと記す)に設定される。この後、信号BLC1、BLC4、DISがLレベルとされる。
(プログラム動作)
メモリセルMCにデータをプログラムする場合、先ず、リセット信号RSTが一旦ハイレベル(以下、Hレベルと記す)とされ、ラッチ回路LAT1がリセットされる。すなわち、ラッチ回路LAT1のノードINVがローレベル(以下、Lレベルと記す)に設定される。この後、信号BLC1、BLC4、DISがLレベルとされる。
続いて、信号BLC2、BLC3、XXLがHレベルとされ、信号BLC4がLレベルとされて、データ制御ユニットDCUからセンスアンプユニットSAUにデータが取り込まれる。このデータが書き込みを示すLレベル“0”である場合、PMOS24のゲートがLレベルとなり、PMOS24はオンする。このため、ラッチ回路LAT1にはHレベル“1”がセットされる。また、データ制御ユニットDCUから取り込まれたデータが非書き込みを示すHレベル“1”である場合、PMOS24がオフする。このため、ラッチ回路LAT1にはLレベル“0”がセットされる。すなわち、データを書き込む場合、ラッチ回路LAT1のノードINVはHレベルに設定され、非書き込みの場合、ノードINVはLレベルに設定される。
続いて、信号BLC1、BLC3、DIS、XXLがLレベル、信号BLC2がHレベルとされ、ビット線BLがHレベルに充電される。この後、信号DISがHレベルに設定される。すると、ラッチ回路LAT1のノードINVが書き込みを示すHレベルの場合、NMOS33がオンし、NMOS33、NMOS34を介してビット線BLの電荷が放電される。また、ラッチ回路LAT1のノードINVが非書き込みを示すLレベルの場合、NMOS33がオフするため、ビット線BLの電位はHレベルに保持される。
この後、図2に示すビット線BLとメモリセルMCとを接続する選択ゲートトランジスタS1の選択ゲート線SGDがHレベルとされると、ビット線BLの電位がメモリセルMCのチャネルに転送される。これと同時に、選択されたメモリセルMCのワード線WL(選択ワード線WL)にプログラム電圧Vpgmが印加される。このため、書き込みセルの場合、チャネルがLレベル(Vss)、選択ワード線WLがプログラム電圧Vpgmとなり、プログラムが行われる。また、非書き込みセルの場合、チャネルがHレベル(Vdd−Vt:Vtは選択ゲートトランジスタの閾値電圧)、選択ワード線WLがプログラム電圧Vpgmとなるため、プログラムが行われない。
(読み出し動作)
メモリセルMCからデータを読み出す場合、先ず、リセット信号RSTが一旦Hレベルとされ、ラッチ回路LAT1がリセットされる。この後、信号BLC1、BLC3、DIS、XXLがLレベル、信号BLC2がHレベルとされ、ビット線BLがHレベルに充電される。
メモリセルMCからデータを読み出す場合、先ず、リセット信号RSTが一旦Hレベルとされ、ラッチ回路LAT1がリセットされる。この後、信号BLC1、BLC3、DIS、XXLがLレベル、信号BLC2がHレベルとされ、ビット線BLがHレベルに充電される。
続いて、信号BLC2をLレベルとして選択ワード線WLに読み出し電圧が印加される。メモリセルMCの閾値電圧が読み出し電圧より高い場合、メモリセルMCはオフ状態であり、ビット線BLはHレベルに保持される。また、メモリセルMCの閾値電圧が読み出し電圧より低い場合、メモリセルMCはオン状態となり、ビット線BLの電荷が放電され、ビット線はLレベルとなる。そして、信号BLC3がHレベルとされ、ビット線BLの電圧がデータ制御ユニットDCUに転送される。このようにして、メモリセルのデータが判定できる。
(プログラムベリファイ動作)
プログラム動作後にメモリセルMCの閾値電圧を検証するプログラムベリファイ動作は、読み出し動作とほぼ同様である。この場合、ビット線BLをHレベルに充電した後、選択ワード線WLに所定のベリファイ電圧が印加される。メモリセルMCの閾値電圧がベリファイ電圧に達している場合、メモリセルMCはオフ状態となる。このため、ビット線BLの電圧はHレベルに保持される。また、メモリセルMCの閾値電圧がベリファイ電圧に達していない場合、メモリセルはオン状態となる。このため、ビット線BLの電圧はLレベルとなる。
プログラム動作後にメモリセルMCの閾値電圧を検証するプログラムベリファイ動作は、読み出し動作とほぼ同様である。この場合、ビット線BLをHレベルに充電した後、選択ワード線WLに所定のベリファイ電圧が印加される。メモリセルMCの閾値電圧がベリファイ電圧に達している場合、メモリセルMCはオフ状態となる。このため、ビット線BLの電圧はHレベルに保持される。また、メモリセルMCの閾値電圧がベリファイ電圧に達していない場合、メモリセルはオン状態となる。このため、ビット線BLの電圧はLレベルとなる。
この状態において、信号BLC1、BLC2、XXLがHレベル、信号BLC4、BLC3、DIS、RSTがLレベルとされ、ビット線BLの電圧がラッチ回路LAT1に保持される。メモリセルMCの閾値電圧がベリファイ電圧に達しており、ビット線BLの電圧がHレベルの場合、PMOS24がオフ状態となる。このため、ラッチ回路LAT1にはLレベルが保持される。また、メモリセルMCの閾値電圧がベリファイ電圧に達しておらず、ビット線BLの電圧がLレベルの場合、PMOS24がオン状態となる。このため、ラッチ回路LAT1にはHレベルが保持される。すなわち、ベリファイをパスした場合、ラッチ回路LAT1のノードINVの電圧はLレベルとなり、ベリファイをパスしない場合、ノードINVの電圧はHレベルとなる。
また、ラッチ回路LAT1の反転ノードINVnのデータは、信号BLC5をHレベルとしてNMOS37をオンさせることで、データ制御ユニットDCUに転送される。
[1−1C]データ制御ユニットDCUの構成
図4は、データ制御ユニットDCUの構成例を示す回路図である。データ制御ユニットDCUは、例えば5個のデータラッチ回路0DL、1DL、2DL、3DL、4DLと、バス41と、データ形成回路42とを備えている。バス41の一端は、センスアンプユニットSAUに接続され、他端はカラム選択ゲート(図示せず)を介してデータ入出力バッファ16に接続されている。
図4は、データ制御ユニットDCUの構成例を示す回路図である。データ制御ユニットDCUは、例えば5個のデータラッチ回路0DL、1DL、2DL、3DL、4DLと、バス41と、データ形成回路42とを備えている。バス41の一端は、センスアンプユニットSAUに接続され、他端はカラム選択ゲート(図示せず)を介してデータ入出力バッファ16に接続されている。
データラッチ回路0DLは、ラッチ回路LAT2と、トランスファーゲート43とにより構成されている。ラッチ回路LAT2は、トランスファーゲート43を介してバス41に接続されている。トランスファーゲート43は、信号φ0及びその反転信号φ0nにより制御される。データラッチ回路1DL、2DL、3DL、4DLは、データラッチ回路0DLと同一構成であり、各データラッチ回路のトランスファーゲートに供給される信号がそれぞれ相違している。従って、データラッチ回路0DL、1DL、2DL、3DL、4DLは、選択的にバス41に接続可能とされている。なお、データラッチ回路DLの数は、実施形態に応じて増減する。
データ形成回路42は、ラッチ回路LAT3と、PMOS51〜56と、NMOS61〜70と、インバータ回路71とにより構成されている。PMOS51のソースは電源電圧Vddが供給されるノードに接続されている。このPMOS51のゲートにはセット信号SET1が供給され、ドレインはラッチ回路LAT3に接続されている。また、PMOS51のドレインはNMOS61を介して接地されるとともに、NMOS62、63を介して接地されている。NMOS61のゲートにはリセット信号RST2が供給され、NMOS62のゲートには、信号LATHが供給されている。NMOS63のゲートは、入力端がバス41に接続されたインバータ回路71の出力端に接続されている。さらに、PMOS51のドレインは、NMOS64、65を介して接地されている。NMOS64のゲートには信号LATLが供給され、NMOS65のゲートは、バス41に接続されている。
電源電圧Vddが供給されるノードとバス41との間には、PMOS52、53の直列回路と、PMOS54、55の直列回路と、PMOS56とがそれぞれ接続されている。PMOS52のゲートには信号BUSH2が供給され、PMOS53のゲートはラッチ回路LAT3のノードLATnに接続されている。PMOS52、53は、信号BUSH2とラッチ回路LAT3のノードLATnの電位とに応じてバス41をHレベルに充電する。
PMOS54のゲートには信号BUSL2が供給され、PMOS55のゲートはラッチ回路LAT3のノードLATに接続されている。PMOS54、55は、信号BUSL2とラッチ回路LAT3のノードLATの電位とに応じてバス41をHレベルに充電する。
PMOS56のゲートには、セット信号SET2が供給されている。PMOS56は、セット信号SET2に応じてバス41をHレベルに充電する。
バス41及び接地端子間には、NMOS66、67の直列回路と、NMOS68、69の直列回路と、NMOS70とがそれぞれ接続されている。
NMOS66のゲートには信号BUSH1が供給され、NMOS67のゲートはラッチ回路LAT3のノードLATnに接続されている。NMOS66、67は、信号BUSH1とラッチ回路LAT3のノードLATnの電位とに応じてバス41をLレベルに放電する。
NMOS68のゲートには信号BUSL1が供給され、NMOS69のゲートはラッチ回路LAT3のノードLATに接続されている。NMOS68、69は、信号BUSL1とラッチ回路LAT3のノードLATの電位とに応じてバス41をLレベルに放電する。
NMOS70のゲートには、リセット信号RST2が供給されている。NMOS70は、リセット信号RST2に応じてバス41をLレベルに放電する。
次に、データ制御ユニットDCUの動作について説明する。データ制御ユニットDCUは、データラッチ回路0DL、1DL、2DL、3DL、4DLにデータを保持するとともに、保持したデータを加工することが可能である。つまり、データ制御ユニットDCUは、後述するように、保持したデータの例えば論理積“AND”、“NAND”、論理和“OR”、反転に相当する動作が可能である。
(データ制御ユニットDCUの基本動作)
データ制御ユニットDCUの基本動作について説明する。データ入出力バッファ16から供給された2ビットの書き込みデータは、データラッチ回路1DL、2DLに1ビットずつラッチされる。ここで、データラッチ回路1DL、2DLは、例えば、下位ページ、上位ページのデータをそれぞれ保持する。データラッチ回路0DL、1DL、2DL、3DL、4DLのデータは、トランスファーゲート43を介してバス41に転送可能である。
データ制御ユニットDCUの基本動作について説明する。データ入出力バッファ16から供給された2ビットの書き込みデータは、データラッチ回路1DL、2DLに1ビットずつラッチされる。ここで、データラッチ回路1DL、2DLは、例えば、下位ページ、上位ページのデータをそれぞれ保持する。データラッチ回路0DL、1DL、2DL、3DL、4DLのデータは、トランスファーゲート43を介してバス41に転送可能である。
バス41のデータをラッチ回路LAT3に取り込む場合、先ず、リセット信号RST2をHレベルとしてNMOS61、70をオンさせ、バス41、及びラッチ回路LAT3をLレベルにリセットする。
続いて、セット信号SET1をLレベルとしてPMOS51をオンさせ、ラッチ回路LAT3をHレベルにセットする。ラッチ回路LAT3にデータを取り込む場合、ラッチ回路LAT3は、最初に、Hレベルにセットされる。この後、例えばデータラッチ回路0DL〜4DLのいずれかより、バス41にデータを転送する。この状態において、信号LATHをHレベルとする。バス41のデータがHレベルの場合、インバータ回路71の出力信号がローレベルとなり、NMOS63はオフ状態のままである。このため、ラッチ回路LAT3はHレベルのままである。
また、バス41がLレベルの場合、インバータ回路71の出力信号がHレベルとなり、NMOS63がオンとなる。このため、ラッチ回路LAT3は、NMOS62、63を介して放電され、Lレベルを保持する。
次に、バス41のデータを反転してラッチ回路LAT3に取り込む動作について説明する。ラッチ回路LAT3をHレベルにセットした状態で、データラッチ回路0DL〜4DLのいずれかより、バス41にデータを転送する。この後、信号LATLをHレベルとする。バス41のデータがHレベルの場合、NMOS65はオンとなる。このため、ラッチ回路LAT3は、NMOS64、65を介して放電され、Lレベルを保持する。
また、バス41がLレベルの場合、NMOS65はオフ状態のままである。このため、ラッチ回路LAT3はHレベルのままである。
このようにして、ラッチ回路LAT3に保持されたデータを、データラッチ回路0DL〜4DLに転送することにより、データラッチ回路0DL〜4DLのデータを操作することができる。
(データラッチ回路に保持されたデータの反転動作)
次に、データラッチ回路0DL〜4DLのデータを反転させる反転動作について説明する。先ず、前述した動作によりバス41を充電し、データラッチ回路0DL〜4DLのいずれかのトランスファーゲート43が開けられる。例えばデータラッチ回路0DLのトランスファーゲート43が開けられた場合において、データラッチ回路0DLのノードDTがHレベルである場合、データラッチ回路0DLのクロックドインバータ回路を介してバス41が放電され、ノードDTの反転データがバス41へ転送されたこととなる。
次に、データラッチ回路0DL〜4DLのデータを反転させる反転動作について説明する。先ず、前述した動作によりバス41を充電し、データラッチ回路0DL〜4DLのいずれかのトランスファーゲート43が開けられる。例えばデータラッチ回路0DLのトランスファーゲート43が開けられた場合において、データラッチ回路0DLのノードDTがHレベルである場合、データラッチ回路0DLのクロックドインバータ回路を介してバス41が放電され、ノードDTの反転データがバス41へ転送されたこととなる。
続いて、上記のようにして、LAT3リセットした後、信号SET1をLレベルとしてLAT3のノードLATをHレベルとする。
続いて、信号LATLをHレベルとすると、バス41がデータラッチ回路のデータによって放電されている場合、ノードLATはHレベルを維持し、バス41が充電状態を維持したままの場合、NMOS65がオンするため、ノードLATはLレベルに放電される。
続いて、前述した動作によりバス41を充電し、信号BUSH1をHレベルとすると、ラッチ回路LAT3のノードLATがHレベル(ノードLATnがLレベル)の場合、バス41はHレベルを維持し、ノードLATがLレベル(ノードLATnがHレベル)の場合、バス41はLレベルとなる。
最後に、データラッチ回路0DLのラッチ回路LAT2をリセットした後、トランスファーゲート43を開けることにより、バス41のデータがトランスファーゲート43を介してラッチ回路LAT2に取り込まれる。この結果、バス41のデータがHレベルの場合、ラッチ回路LAT2のノードDTはLレベルとなり、バス41のデータがLレベルの場合、ノードDTはHレベルとなる。
上記一連の動作をまとめると、ラッチ回路LAT2のノードDTの反転データがバス41へ転送され、その反転データがラッチ回路LAT3へ転送される。続いて、ラッチ回路LAT3のデータがバス41に転送され、バス41の反転データがラッチ回路LAT2に保持される。このようにして、データラッチ回路0DL〜4DLのノードDTが反転される。
なお、データ制御ユニットDCUの基本動作は、これに限定されるものではなく、他の動作によっても可能である。この動作を基本としてデータの“AND”、“NAND”、“OR”動作を行うことが可能である。
[1−2]NAND型フラッシュメモリ1の動作
第1の実施形態は、1個のメモリセルMCが1ビットデータ(2値データ)を記憶可能なNAND型フラッシュメモリの例である。2値書き込みにも有効なセル間干渉効果を低減する書き込み方法が望まれる。ソース側から数えてn(nは0以上の整数)番目の選択ワード線WLnに接続されたメモリセルに書き込んだ(以下、「ワード線WLnに書き込んだ」ともいう。)後、WLnのドレイン側の隣接ワード線WLn+1を書き込むと、WLnはWLn+1からのセル間干渉効果を多く受けて閾値分布が広がってしまう。これを低減させるために、第1の実施形態では、2値書き込みでWLnを書き込む際、WLn+1にプログラム電圧を印加してから、WLnの書き込み(プログラム)を行うようにしている。
第1の実施形態は、1個のメモリセルMCが1ビットデータ(2値データ)を記憶可能なNAND型フラッシュメモリの例である。2値書き込みにも有効なセル間干渉効果を低減する書き込み方法が望まれる。ソース側から数えてn(nは0以上の整数)番目の選択ワード線WLnに接続されたメモリセルに書き込んだ(以下、「ワード線WLnに書き込んだ」ともいう。)後、WLnのドレイン側の隣接ワード線WLn+1を書き込むと、WLnはWLn+1からのセル間干渉効果を多く受けて閾値分布が広がってしまう。これを低減させるために、第1の実施形態では、2値書き込みでWLnを書き込む際、WLn+1にプログラム電圧を印加してから、WLnの書き込み(プログラム)を行うようにしている。
図5は、2値記憶方式におけるメモリセルMCの閾値分布を説明する図である。メモリセルMCの閾値電圧Vthは、“E”レベル及び“L”レベルに設定可能である。E=1、L=0のようにデータが割り付けられる。“E”レベルは、メモリセルMCの閾値電圧の最も低い(例えば、負の閾値電圧)消去状態である。“L”レベルは、電荷蓄積層に電子を注入することで、メモリセルMCの閾値電圧が“E”レベルより高くなった“0”書き込み状態である。
データ消去は、ブロック単位で行われる。選択ブロックの全ワード線を0Vとし、メモリセルアレイが形成されたp型ウェルに消去電圧Vera(例えば20V)を印加する。これにより、選択ブロック内の全メモリセルは、電荷蓄積層の電子が放出されて、負の閾値電圧(“E”レベル)になる。
センスアンプユニットSAUのラッチ回路LAT1にロードする書き込みデータは、データ“0”(書き込み)、又は“1”(書き込み禁止)である。この書き込みデータに応じて、ビット線を介してNANDストリングのチャネル電圧が、“0”、“1”書き込みに応じて、Vss、Vdd−Vt(Vtは選択ゲートトランジスタの閾値電圧)に設定される。そして、選択ワード線にプログラム電圧Vpgmを印加することにより、書き込みセルでは電子注入が生じ、書き込み禁止セルでは電子注入が生じない。これにより、同じページ内で選択的にメモリセルの閾値電圧を上昇させることができる。
図6は、プログラム時にワード線に印加する電圧関係を説明する図である。図6には、選択ワード線WLnと、WLnのドレイン側の隣接ワード線WLn+1とを示している。
図6に示すように、選択ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、選択ワード線WLnに一回目のプログラム電圧を印加する直前に、ワード線WLn+1にプログラム電圧を一回だけ(1パルスだけ)印加する。その後、選択ワード線WLnに対してプログラム動作を実行する。具体的には、プログラム電圧の印加と、メモリセルMCの閾値電圧を検証するベリファイ動作とを、ベリファイがパスするまで繰り返す。この際、プログラム電圧は、順次ステップアップされる。このような制御をすることで、ワード線WLnをプログラムする前に、ワード線WLn+1に接続されたメモリセルの閾値分布は、最終的にプログラム動作後の閾値電圧のある程度近くに設定される。これにより、WLnの閾値分布を広げる要因であるワード線WLn+1からのセル間干渉効果が低減できる。本実施形態で「選択ワード線WLnのプログラムシーケンス」という場合、選択ワード線WLnの書き込みが完了する一連の動作を含んでおり、具体的には、隣接ワード線WLn+1へのパルス印加と、選択ワード線WLnへの複数回のプログラム電圧の印加と、これに対応するベリファイ動作とを含む。
なお、プログラム動作時、プログラム対象のワード線にはプログラム電圧を印加し、それ以外のワード線にはプログラムを禁止するプログラムパス電圧を印加する。また、ベリファイ動作時、ベリファイ対象のワード線にはベリファイ電圧を印加し、それ以外のワード線には、閾値電圧によらずメモリセルがオンするベリファイパス電圧を印加する。
図7は、第1の実施形態に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図8及び図9は、ワード線のレベル(“E”レベル及び“L”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
先ず、選択ワード線WLnにプログラムするデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS100)。データラッチ回路0DLは、キャッシュ(バッファ)として用いられる。
続いて、ワード線WLnのドレイン側の隣接ワード線WLn+1にプログラムするデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路2DLに転送する(ステップS101)。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ここまでで、選択ワード線WLnをプログラムするために必要なデータが用意できており、ラッチデータは、図8(1)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1のデータをデータラッチ回路2DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1にプログラム電圧を1パルス印加する(ステップS102)。この状態で、ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。ステップS102におけるラッチデータは、図8(2)のようになっている。プログラム電圧印加時、ビット線制御回路12は、ビット線を選択的に充電している状態である。
続いて、ワード線WLnのデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLnをプログラムする(ステップS103)。ステップS103におけるラッチデータは、図8(3)のようになっている。ステップS103は、図6に示すように、ベリファイ動作を含んでおり、ベリファイがパスするまでプログラム電圧をステップアップ電圧分順次上げながら、プログラム電圧の印加とベリファイ動作とが繰り返される。ここまでで、ワード線WLnをプログラムする際に、ワード線WLn+1にプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLnのプログラムを行うことが実現できている。
ステップS104〜S107は、選択ワード線WLn+1をプログラムする際に、ワード線WLn+1のドレイン側の隣接ワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加する動作である。先ず、ワード線WLn+1のデータをデータラッチ回路2DLからデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS104)。ステップS104において、ワード線WLn+1のデータはワード線WLnをプログラムする際にすでにロードされているので、再度ロードする必要はない。
続いて、ワード線WLn+2にプログラムするデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路2DLに転送する(ステップS105)。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ここまでで、選択ワード線WLn+1をプログラムするために必要なデータが用意できており、ラッチデータは、図9(1)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+2のデータをデータラッチ回路2DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加する(ステップS106)。この状態で、ワード線WLn+2の閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。ステップS106におけるラッチデータは、図9(2)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1のデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLnをプログラムする(ステップS107)。ステップS107におけるラッチデータは、図9(3)のようになっている。ここまでで、ワード線WLn+1をプログラムする際に、ワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLn+1のプログラムを行うことが実現できている。
同様にして、ワード線WLn+1以降のプログラムは、ステップS104〜S107のフローを繰り返し用いることで実現できる。なお、他の動作にデータラッチ回路0DLを用いないのであれば、ワード線WLnのデータ用とワード線WLn+1のデータ用との2個のデータラッチ回路を用意すればよいので、データラッチ回路の数は最低2個で十分である。この場合には、データラッチ回路を2個まで削減できる。その結果、データラッチ回路が3個以上ある場合と比べて、回路面積を縮小できる。
[1−3]変形例
選択ワード線のプログラムと、データのロード動作とを並行して行うようにしてもよい。図10は、第1の実施形態の変形例に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。
選択ワード線のプログラムと、データのロード動作とを並行して行うようにしてもよい。図10は、第1の実施形態の変形例に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。
ステップS103のプログラム動作と並行して、ステップS104〜S105のデータロード動作を行う。この変形例の場合、データラッチ回路は3個必要である。
なお、データラッチ回路を余分に必要とする機能は、データラッチ回路が3個である場合、同時に使えない。よって、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合は、データラッチ回路の数を増やすことになる。
図11は、第1の実施形態の変形例に係るプログラムシーケンスを示すタイミングチャートである。レディ状態、すなわちレディ/ビジー信号R/Bがハイレベルである場合に、入出力制御回路(I/O)15はデータロードを行う。そして、プログラムシーケンスとデータロードとが並列に行われる。このようなフローを実現することで、プログラム動作を高速化することができる。
[1−4]効果
以上詳述したように第1の実施形態では、選択ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、先ず、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1に書き込み電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。その後、選択ワード線WLnにプログラム電圧の印加動作とベリファイ動作とを繰り返すことで、選択ワード線WLnをプログラムするようにしている。
以上詳述したように第1の実施形態では、選択ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、先ず、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1に書き込み電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。その後、選択ワード線WLnにプログラム電圧の印加動作とベリファイ動作とを繰り返すことで、選択ワード線WLnをプログラムするようにしている。
従って第1の実施形態によれば、隣接ワード線WLn+1からセル間干渉効果を受けている状態で選択ワード線WLnをプログラムすることができる。これにより、最終的にプログラムが完了した時点で、選択ワード線WLnが隣接ワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果を低減することができ、ひいては誤読み出しを低減することができる。
また、選択ワード線WLnの閾値分布をより狭くすることができる。これにより、誤読み出しを低減することができるため、記録されたデータの信頼性が高いNAND型フラッシュメモリを実現することができる。
また、メモリの微細化が進むにつれ、隣接ビット線間やメモリセル間の寄生容量が大きくなった場合でも、記録されたデータの信頼性が高いNAND型フラッシュメモリを実現することができる。
第1の実施形態では、隣接ワード線WLn+1に書き込み電圧を1パルス印加した後、隣接ワード線WLn+1のベリファイをしていない。このため、ベリファイ用のデータの再入力が必要ない。よって、選択ワード線WLnのプログラム時間が大きく増えることはない。例えば、隣接ワード線WLn+1のベリファイを行うと、プログラム電圧の印加動作を複数回行わなければならない。この場合は、書き込み時間が大幅に長くなる。
なお、第1の実施形態の説明では、選択ワード線WLnに隣接するワード線WLn+1にプログラム電圧を印加している。しかしこれに限らず、ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、ワード線WLnから1本以上離れたワード線にプログラム電圧を印加するようにしてもよい。
[2]第2の実施形態
第2の実施形態は、例えば2ビットデータ以上の多値データを記憶可能なメモリセルを備えたNAND型フラッシュメモリに対するセル間干渉効果を低減するためのプログラム方法である。
第2の実施形態は、例えば2ビットデータ以上の多値データを記憶可能なメモリセルを備えたNAND型フラッシュメモリに対するセル間干渉効果を低減するためのプログラム方法である。
第2の実施形態は、多値データとして2ビットデータ(4値データ)を記憶可能なメモリセルを一例として説明する。図12は、4値記憶方式におけるメモリセルMCの閾値分布を説明する図である。
4値データは、上位ページデータ“x”と下位ページデータ“y”とにより“xy”で表され、ここでは、例えば、E=11、A=01,B=00,C=10のようにデータが割り付けられる。
図12(1)において、“E”レベルは、メモリセルMCの閾値電圧の最も低い(例えば、負の閾値電圧)消去状態である。図12(2)は、下位ページをプログラムした場合の閾値分布であり、メモリセルMCの閾値電圧Vthは、“E”レベル及び“L”レベルのいずれかに設定される。
4値記憶方式の場合、データのプログラムは、下位ページプログラムと上位ページプログラムとを必要とする。下位ページプログラムは、“E”レベルのメモリセルを選択的に“L”レベルにする動作である。上位ページプログラムは、“E”レベルのメモリセルを選択的に“A”レベルにする第1の上位ページプログラムと、“L”レベルのメモリセルを選択的に“B”レベル及び“C”レベルにする第2の上位ページプログラムとを含む。これら2種の上位ページ書き込みは、一つのシーケンス内で、選択ページに対して、選択的に“0”,“1”書き込みデータを与えて同時にプログラム電圧の印加が行われる。
次に、多値プログラムにおけるプログラム順序について説明する。図13は、プログラム順序を説明する図である。図13の数字は、プログラムの順番を表している。
図13に示すように、(1)ワード線WL0の下位ページをプログラム、(2)ワード線WL1の下位ページをプログラム、(3)ワード線WL0の上位ページをプログラム、(4)ワード線WL2の下位ページをプログラム、という順にプログラムを行う。このようなプログラムを行った場合、下位ページデータに起因するセル間干渉効果を低減することができる。以後のプログラム順序は、図13を踏まえて考える。
[2−1]NAND型フラッシュメモリ1の動作
図14は、プログラム時にワード線に印加する電圧関係を説明する図である。図14には、選択ワード線WLnと、ワード線WLnのドレイン側の隣接ワード線WLn+1とを示している。
図14は、プログラム時にワード線に印加する電圧関係を説明する図である。図14には、選択ワード線WLnと、ワード線WLnのドレイン側の隣接ワード線WLn+1とを示している。
ワード線WLn+1のメモリセルを“A”レベルや“C”レベルにプログラムする場合、これらメモリセルの閾値電圧が大きく変化するため、ワード線WLnのメモリセルは大きなセル間干渉効果を受けてしまう。第2の実施形態では、ワード線WLnのプログラム時にワード線WLn+1にも多値データ用のプログラム電圧を印加することで、ワード線WLnがワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果を低減する。
図14に示すように、ワード線WLnの上位ページをプログラムする直前に、ワード線WLn+1の下位データ及び上位データを用いて、ワード線WLn+1にプログラム電圧を1パルス印加し、ワード線WLn+1に接続されるメモリセルのうち“A”レベル及び“C”レベルに設定すべきメモリセルに対してプログラムを行う。この“A”レベル及び“C”レベルのセルのみに行う選択的なプログラムは、ビット線制御回路12によって制御される。その後、ワード線WLnの上位ページプログラム(ベリファイを含む)を行う。このような動作により、ワード線WLnのプログラムが完了した後に、ワード線WLnのメモリセルが、ワード線WLn+1の“A”レベルや“C”レベルにプログラムされたメモリセルから受けるはずであったセル間干渉効果を低減することが可能になる。
図15は、第2の実施形態に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図16は、ワード線のレベル(“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
先ず、ワード線WLn+1に対して、通常の下位ページプログラムを行う。すなわち、ワード線WLn+1にプログラムする下位ページデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS200)。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ステップS200におけるラッチデータは、図16(1)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1の下位ページデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする(ステップS201)。ステップS201におけるラッチデータは、図16(2)のようになっている。
続いて、ワード線WLnの上位ページをプログラムするためのデータの準備をする。すなわち、ワード線WLn+1にプログラムする上位ページデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路4DLに転送する(ステップS202)。続いて、ワード線WLn+1にプログラムする下位ページデータを再ロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路2DLに転送する(ステップS203)。ステップS203では、ワード線WLn+1の下位ページデータは既にプログラムされているため、ワード線WLn+1のデータをセンスアンプユニットSAUに読み出し、このデータをデータラッチ回路2DLに転送してもよい。
続いて、ワード線WLnにプログラムする上位ページデータを再ロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路3DLに転送する(ステップS204)。ステップS204で再ロードとしているのは、ワード線WLn−1のプログラム時に一度データをロードしているためである。なお、ステップS202において、前段のプログラムデータがデータラッチ回路4DLに残っているので、データラッチ回路4DLのデータをデータラッチ回路3DLに転送してもよい。
続いて、ワード線WLnにプログラムする下位ページデータを再ロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS205)。なお、ステップS205では、ワード線WLnの下位ページデータは既にプログラムされているため、ワード線WLnのデータをセンスアンプユニットSAUに読み出し、このデータをデータラッチ回路1DLに転送してもよい。又は、前段のプログラムデータがデータラッチ回路2DLに残っているので、データラッチ回路2DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送してもよい。
ここまでで、ワード線WLnの上位ページをプログラムするためのデータが準備できている。ワード線WLn+1の下位ページプログラムが終われば、図13の書き込み順で次はワード線WLnの上位ページプログラムに移るが、その前に、ワード線WLn+1の書き込みデータが“A”レベル又は“C”レベルであるメモリセルにプログラム電圧を印加したいのでそのための書き込みデータを準備する。このためには2DLと4DLのXNORを演算すればよい(ステップS206)。XNORを演算するには、前述したようなラッチ動作では一度にXNORを演算することができず、一旦データラッチに演算途中のデータを逃がしておく必要がある。そのために、今回はデータラッチ回路0DLを用いる。なお、この時点でデータラッチ回路0DLを他の用途にも用いたい場合には、データラッチ回路DLをもう一つ増やす必要がある。XNOR演算の結果は、センスアンプユニットSAUに転送される。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。
ワード線WLn+1のうち“A”レベル又は“C”レベルに設定するべきメモリセルの書き込みデータがセンスアンプユニットSAUに準備された状態が図16(3)である。センスアンプユニットSAUのデータを用いて、ワード線WLn+1のうち“A”レベル又は“C”レベルに設定するべきメモリセルに、プログラム電圧を1パルス印加する(ステップS207)。この状態で、ワード線WLn+1のうち“A”レベル又は“C”レベルのメモリセルの閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。
続いて、ワード線WLnの上位ページデータを1DLと3DLのANDを演算して生成し、この演算結果をセンスアンプユニットSAUに転送する(ステップS208)。ステップS208におけるラッチデータは、図16(4)のようになっている。続いて、ワード線WLnの上位ページをプログラム(ベリファイを含む)する(ステップS209)。ここまでで、ワード線WLnの上位ページをプログラムする際に、ワード線WLn+1のうち“A”レベル又は“C”レベルのメモリセルにプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLnの上位ページプログラムを行うことが実現できている。同様にして、ワード線WLn+1以降の上位ページプログラムは、図15のフローを繰り返し用いることで実現できる。
なお、第2の実施形態のように多値のプログラム方式を実装する場合には、実際の書き込み特性に関する情報を用いる方式と組み合わせて、最初に印加するプログラム電圧を無理のない範囲で大きめに選んでおくことで、より良い効果が期待できる。
[2−2]変形例
多値において、ワード線WLn-1のプログラムが完了した後、ワード線WLnのプログラムに移ったときを考えると、ワード線WLnのプログラムには、ワード線WLn-1がプログラムされたことによるセル間干渉効果と、ワード線WLn+1の書き込みデータが“A”レベル又は“C”レベルであるメモリセルによるセル間干渉効果との2つが加わるので、ワード線WLnが書き込まれ過ぎてしまう可能性もある。
多値において、ワード線WLn-1のプログラムが完了した後、ワード線WLnのプログラムに移ったときを考えると、ワード線WLnのプログラムには、ワード線WLn-1がプログラムされたことによるセル間干渉効果と、ワード線WLn+1の書き込みデータが“A”レベル又は“C”レベルであるメモリセルによるセル間干渉効果との2つが加わるので、ワード線WLnが書き込まれ過ぎてしまう可能性もある。
これを防ぐための手法として、図17に示すように、ワード線WLnにプログラム電圧を印加する前に、ワード線WLnのベリファイを行う。これにより、最初のベリファイがパスしたメモリセルにはプログラムが行われないので、ワード線WLnが書き込まれ過ぎてしまうのを防ぐことができる。
[2−3]効果
以上詳述したように第2の実施形態では、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムするシーケンスにおいて、先ず、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1に上位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧に近い値に設定されている。その後、プログラム電圧の印加動作とベリファイ動作とを繰り返すことで、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムするようにしている。
以上詳述したように第2の実施形態では、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムするシーケンスにおいて、先ず、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1に上位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的にプログラムされる閾値電圧に近い値に設定されている。その後、プログラム電圧の印加動作とベリファイ動作とを繰り返すことで、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムするようにしている。
従って第2の実施形態によれば、隣接ワード線WLn+1からセル間干渉効果を受けている状態で選択ワード線WLnの上位ページをプログラムすることができる。これにより、多値データを記憶可能なNAND型フラッシュメモリにおいて、最終的にプログラムが完了した時点で、選択ワード線WLnが隣接ワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果を低減することができる。その他の効果は、第1の実施形態と同じである。
プログラム時にベリファイを行うと、プログラムに使用されたデータは壊れてしまう。第2の実施形態では、ワード線WLn+1に書き込み電圧を1パルス印加する動作ではベリファイを行っていないので、データラッチ回路DLにラッチされたワード線WLn+1の下位ページデータ及び上位ページデータは壊れていない。よって、次のプログラムシーケンスにおいてワード線WLn+1をプログラムする際には、データラッチ回路DLにラットされたデータを使用することが可能となる。よって、外部から再度データをロードする場合に比べて、データ転送時間を短縮することができ、ひいてはプログラム時間を短縮することができる。また、ロードするデータが既にプログラムされたデータである場合、メモリセルアレイから読み出せばよい。この場合も、外部から再度データをロードする場合に比べて、データ転送時間を短縮することができる。
なお、第2の実施形態の説明では、選択ワード線WLnに隣接するワード線WLn+1にプログラム電圧を印加している。しかしこれに限らず、ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、ワード線WLnから1本以上離れたワード線にプログラム電圧を印加するようにしてもよい。
[3]第3の実施形態
第3の実施形態は、選択ワード線WLnが、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する2本のワード線WLn+1及びWLn+2から受けるセル間干渉効果を低減するようにしている。
第3の実施形態は、選択ワード線WLnが、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する2本のワード線WLn+1及びWLn+2から受けるセル間干渉効果を低減するようにしている。
[3−1]NAND型フラッシュメモリ1の動作
図18は、プログラム時にワード線に印加する電圧関係を説明する図である。図18には、ワード線WLnのドレイン側に隣接する2本のワード線WLn+1,WLn+2を示している。
図18は、プログラム時にワード線に印加する電圧関係を説明する図である。図18には、ワード線WLnのドレイン側に隣接する2本のワード線WLn+1,WLn+2を示している。
図18に示すように、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする直前に、ワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加する。続いて、ワード線WLn+1の下位ページをプログラム(ベリファイを含む)する。その後、ワード線WLnの上位ページをプログラム(ベリファイを含む)する。このような動作により、ワード線WLnのプログラムが完了した後に、ワード線WLnのメモリセルが、下位ページがプログラムされたワード線WLn+2から受けるはずであったセル間干渉効果を低減することが可能になる。
図19は、第3の実施形態に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図20は、ワード線のレベル(“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
先ず、ワード線WLn+1にプログラムする下位ページデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS300)。ステップS300において、前段のプログラムシーケンスにおいて、ワード線WLn+1の下位ページデータがデータラッチ回路3DLに残っているので、データラッチ回路3DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送してもよい。
続いて、ワード線WLn+2にプログラムする下位ページデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路3DLに転送する(ステップS301)。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ここまでで、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムするためのデータが準備できている。ステップS301におけるラッチデータは、図20(1)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+2の下位ページデータをデータラッチ回路3DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+2に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加する(ステップS302)。ステップS302におけるラッチデータは、図20(2)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1の下位ページデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1の下位ページをプログラム(ベリファイを含む)する(ステップS303)。ステップS303におけるラッチデータは、図20(3)のようになっている。ここまでで、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする際に、ワード線WLn+2に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLn+1の下位ページプログラムを行うことが実現できている。
続いて、ワード線WLnにプログラムする上位ページデータをロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路2DLに転送する(ステップS304)。続いて、ワード線WLnにプログラムする下位ページデータを再ロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS305)。なお、ステップS305では、ワード線WLnの下位ページデータは既にプログラムされているため、ワード線WLnのデータをセンスアンプユニットSAUに読み出し、このデータをデータラッチ回路1DLに転送してもよい。
ここまでで、ワード線WLnの上位ページをプログラムするためのデータが準備できている。続いて、ワード線WLnの上位ページデータを2DLと1DLのANDを演算して生成し、この演算結果をセンスアンプユニットSAUに転送する(ステップS306)。続いて、ワード線WLnの上位ページをプログラム(ベリファイを含む)する(ステップS307)。これにより、ワード線WLnがワード線WLn+2から受けるセル間干渉効果の一部が低減できる。
また、第3の実施形態では、ワード線WLn+2の下位ページデータだけを使用しているが、ワード線WLn+2の上位ページデータも用いて、ワード線WLn+2のうち“A”レベル又は“C”レベルのメモリセルにプログラム電圧を1パルス印加した後、ワード線WLnのプログラムを行ってもよい。この場合は、ワード線WLnの上位ページ、ワード線WLn+1の下位ページ、ワード線WLn+1の上位ページ、ワード線WLn+2の下位ページ、及びワード線WLn+2の上位ページ分のデータラッチ回路を用意する必要がある。
[3−2]変形例1
図19のフローチャートでは、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする直前にワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加しているが、ワード線WLnの上位ページをプログラムする直前にワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加するようにしてもよい。
図19のフローチャートでは、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする直前にワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加しているが、ワード線WLnの上位ページをプログラムする直前にワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加するようにしてもよい。
図21は、第3の実施形態の変形例1に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図22及び図23は、ワード線のレベル(“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
ステップS400は、図19のステップS300と同じである。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ステップS400におけるラッチデータは、図22(1)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1の下位ページデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする(ステップS401)。ステップS401におけるラッチデータは、図22(2)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+2の下位ページデータをデータラッチ回路3DLに転送し(ステップS402)、ワード線WLnの上位ページデータをデータラッチ回路2DLに転送し(ステップS403)、ワード線WLnの下位ページデータをデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS404)。これらのステップは、図19のステップS301、S304及びS305と同じである。
続いて、ワード線WLn+2の下位ページデータをデータラッチ回路3DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+2に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加する(ステップS405)。ステップS405におけるラッチデータは、図23(1)のようになっている。
続いて、図19のステップS306及びS307と同様に、ワード線WLnの上位ページをプログラムする(ステップS406及びS407)。これにより、ワード線WLnの上位ページをプログラムする直前に、ワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加することが実現できている。
[3−3]変形例2
ワード線WLnの上位ページをプログラムする際に、第2の実施形態のプログラム方式を用いることも可能である。図24は、第3の実施形態の変形例2に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図25〜図27は、ワード線のレベル(“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
ワード線WLnの上位ページをプログラムする際に、第2の実施形態のプログラム方式を用いることも可能である。図24は、第3の実施形態の変形例2に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図25〜図27は、ワード線のレベル(“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
ステップS500及び501は、図19のステップS300及びS301と同じである。ただし、ワード線WLn+2の下位ページは、データラッチ回路4DLにラッチされている。ステップS501におけるラッチデータは、図25(1)のようになっている。この時、データラッチ回路2DLには、前段のプログラム時に使用したワード線WLnの下位ページデータが残っており、データラッチ回路5DLには、前段のプログラム時に使用したワード線WLnの上位ページデータが残っている。
続いて、ワード線WLn+2の下位ページデータをデータラッチ回路4DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+2に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加する(ステップS502)。ステップS502におけるラッチデータは、図25(2)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1の下位ページデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする(ステップS503)。ステップS503におけるラッチデータは、図26(1)のようになっている。ここまでで、ワード線WLn+1の下位ページをプログラムする際に、ワード線WLn+2に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLn+1の下位ページプログラムを行うことが実現できている。
続いて、ワード線WLn+1にプログラムする上位ページデータをロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路5DLに転送する(ステップS504)。続いて、ワード線WLn+1にプログラムする下位ページデータを再ロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路2DLに転送する(ステップS505)。なお、ステップS505では、ワード線WLn+1の下位ページデータは既にプログラムされているため、ワード線WLn+1のデータをセンスアンプユニットSAUに読み出し、このデータをデータラッチ回路2DLに転送してもよい。
続いて、ステップS304及びS305と同様に、ワード線WLnの上位ページデータ及び下位ページデータをロードする(ステップS506及びS507)。ただし、ワード線WLnの上位ページデータは、データラッチ回路3DLにラッチされる。
続いて、ステップS206と同様に、2DLと5DLのXNORを演算し、演算結果をセンスアンプユニットSAUに転送する(ステップS508)。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ステップS508におけるラッチデータは、図26(2)のようになっている。続いて、ステップS207と同様に、センスアンプユニットSAUのデータを用いて、ワード線WLn+1のうち“A”レベル又は“C”レベルに設定するべきメモリセルに、プログラム電圧を1パルス印加する(ステップS509)。
その後のステップS510及びS511は、第2の実施形態と同じである。これにより、ワード線WLnがワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果を低減できるとともに、ワード線WLnがワード線WLn+2から受けるセル間干渉効果の一部を低減できる。
[3−4]効果
以上詳述したように第3の実施形態では、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムする前に、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+2に書き込み電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+2の閾値電圧は、最終的に下位ページがプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。さらに、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムする前に、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1のプログラムを完了させる。その後、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムするようにしている。
以上詳述したように第3の実施形態では、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムする前に、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+2に書き込み電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+2の閾値電圧は、最終的に下位ページがプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。さらに、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムする前に、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1のプログラムを完了させる。その後、選択ワード線WLnの上位ページをプログラムするようにしている。
従って第3の実施形態によれば、隣接ワード線の隣のワード線WLn+2からセル間干渉効果を受けている状態で選択ワード線WLnの上位ページをプログラムすることができる。これにより、最終的にプログラムが完了した時点で、選択ワード線WLnが隣接ワード線の隣のワード線WLn+2から受けるセル間干渉効果を低減することができる。その他の効果は、第1の実施形態と同じである。
[4]第4の実施形態
多値プログラムにおけるプログラム順序は、図13に限定されるものではない。第4の実施形態は、WLnの下位ページ→WLnの上位ページ→WLn+1の下位ページ→WLn+1の上位ページというように、昇順にプログラムを行うようにしている。
多値プログラムにおけるプログラム順序は、図13に限定されるものではない。第4の実施形態は、WLnの下位ページ→WLnの上位ページ→WLn+1の下位ページ→WLn+1の上位ページというように、昇順にプログラムを行うようにしている。
図28は、第4の実施形態に係るプログラムシーケンスを示すフローチャートである。図29は、ワード線のレベル(“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル)と、データラッチ回路DL及びセンスアンプユニットSAUのラッチデータとの対応関係を示す図である。
先ず、ワード線WLnにプログラムする下位ページデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS600)。又は、前段のプログラムデータがデータラッチ回路3DLに残っているので、データラッチ回路3DLのデータをデータラッチ回路1DLに転送してもよい。
続いて、ワード線WLn+1にプログラムする下位ページデータを入出力制御回路15を介して外部からロードし、一旦データラッチ回路0DLにラッチする。そして、データラッチ回路0DLのデータをデータラッチ回路3DLに転送する(ステップS601)。必要ならば、データラッチ回路0DLを他の動作に使用する場合を考えてリセットしておく。ステップS601におけるラッチデータは、図29(1)のようになっている。
続いて、ワード線WLn+1の下位ページデータをデータラッチ回路3DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加する(ステップS602)。ステップS602におけるラッチデータは、図29(2)のようになっている。
続いて、ワード線WLnの下位ページデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLnの下位ページをプログラム(ベリファイを含む)する(ステップS603)。ステップS603におけるラッチデータは、図29(3)のようになっている。ここまでで、ワード線WLnの下位ページをプログラムする際に、ワード線WLn+1に下位ページ用のプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLnの下位ページプログラムを行うことが実現できている。
続いて、ワード線WLnにプログラムする上位ページデータをロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路2DLに転送する(ステップS604)。続いて、ワード線WLnにプログラムする下位ページデータを再ロードし、データラッチ回路0DLを介してデータラッチ回路1DLに転送する(ステップS605)。なお、ステップS605では、ワード線WLnの下位ページデータは既にプログラムされているため、ワード線WLnのデータをセンスアンプユニットSAUに読み出し、このデータをデータラッチ回路1DLに転送してもよい。
ここまでで、ワード線WLnの上位ページをプログラムするためのデータが準備できている。続いて、ワード線WLnの上位ページデータを2DLと1DLのANDを演算して生成し、この演算結果をセンスアンプユニットSAUに転送する(ステップS606)。続いて、ワード線WLnの上位ページをプログラム(ベリファイを含む)する(ステップS607)。これにより、ワード線WLnがワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果の一部が低減できる。
(効果)
以上詳述したように第4の実施形態では、ワード線を昇順にプログラムする方式において、選択ワード線WLnをプログラムする直前に、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1に書き込み電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的に下位ページがプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。その後、選択ワード線WLnをプログラムするようにしている。
以上詳述したように第4の実施形態では、ワード線を昇順にプログラムする方式において、選択ワード線WLnをプログラムする直前に、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接する隣接ワード線WLn+1に書き込み電圧を1パルス印加する。この状態で、隣接ワード線WLn+1の閾値電圧は、最終的に下位ページがプログラムされる閾値電圧にある程度近い値に設定されている。その後、選択ワード線WLnをプログラムするようにしている。
従って第4の実施形態によれば、隣接ワード線WLn+1からセル間干渉効果を受けている状態で選択ワード線WLnをプログラムすることができる。これにより、最終的にプログラムが完了した時点で、選択ワード線WLnが隣接ワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果を低減することができる。その他の効果は、第1の実施形態と同じである。
なお、第4に実施形態に第3の実施形態を適用することも可能である。
[5]第5の実施形態
例えば上記第2の実施形態では、選択ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、隣接ワード線WLn+1にプログラム電圧を1パルスのみ印加している。しかし、これに限らず、WLn+1に2回以上のプログラム電圧、すなわち2パルス以上のプログラム電圧を印加するようにしてもよい。
例えば上記第2の実施形態では、選択ワード線WLnのプログラムシーケンスにおいて、隣接ワード線WLn+1にプログラム電圧を1パルスのみ印加している。しかし、これに限らず、WLn+1に2回以上のプログラム電圧、すなわち2パルス以上のプログラム電圧を印加するようにしてもよい。
図30は、第5の実施形態に係るプログラム時にワード線に印加する電圧関係を説明する図である。図30には、選択ワード線WLnと、選択ワード線WLnのドレイン側に隣接するワード線WLn+1を示している。
図30に示すように、WLnのプログラムシーケンスにおいて、ワード線WLnをプログラムする直前に、ワード線WLn+1にプログラム電圧を印加する。この際、ワード線WLn+1にプログラム電圧を2パルス印加している。2パルス目は、1パルス目よりステップアップ電圧分高くする。また、ワード線WLn+1にプログラム電圧を1パルス印加した後、ベリファイを行う。
これにより、ワード線WLn+1をより高い閾値電圧に設定した後にワード線WLnをプログラムできるため、ワード線WLnがワード線WLn+1から受けるセル間干渉効果をより低減することができる。
また、図30では、ワード線WLnのプログラムにおいて、ワード線WLnにプログラム電圧を印加する前に、ワード線WLnのベリファイを行う。これにより、最初のベリファイがパスしたメモリセルにはプログラム電圧が印加されないので、ワード線WLnが書き込まれ過ぎてしまうのを防ぐことができる。
なお、図30では、プログラム電圧を2パルス印加しているが、勿論2パルス以上であってもよい。また、第5の実施形態は、上記第1乃至第4の実施形態に適用することが可能である。
また、ベリファイを行った場合には、データがロードしたものと異なってしまう。よって、前段でパルスを印加するためにロードしたデータは、プログラムの際に同じものが必要になったときには、再度ロードするか、プログラムされたデータであれば読み出すかして、再度準備しなおす必要がある。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、1つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。
1…NAND型フラッシュメモリ、10…メモリセルアレイ、11…ワード線制御回路、12…ビット線制御回路、12A…センスアンプ回路、12B…データ制御回路、13…カラムデコーダ、14…アドレスデコーダ、15…入出力制御回路、16…データ入出力バッファ、17…制御信号発生回路、18…制御電圧生成回路、SAU…センスアンプユニット、DCU…データ制御ユニット、MC…メモリセル、WL…ワード線、BL…ビット線、SRC…ソース線、S1,S2…選択ゲートトランジスタ、SGD,SGS…選択ゲート線、CT…カラム選択ゲート。
続いて、ワード線WLn+1のデータをデータラッチ回路1DLからセンスアンプユニットSAUへ転送し、ワード線WLn+1をプログラムする(ステップS107)。ステップS107におけるラッチデータは、図9(3)のようになっている。ここまでで、ワード線WLn+1をプログラムする際に、ワード線WLn+2にプログラム電圧を1パルス印加してから、ワード線WLn+1のプログラムを行うことが実現できている。
Claims (6)
- データを不揮発に記憶する複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルに接続され、かつ第1のワード線と、前記第1のワード線から数えてn(nは1以上の整数)番目の第2のワード線とを含む複数のワード線と、
前記ワード線の電圧を制御して前記メモリセルにデータを書き込み、かつ前記第1のワード線から前記第2のワード線に向かって順に書き込む制御回路と、
を具備し、
前記制御回路は、前記第1のワード線に接続されたメモリセルへの書き込みシーケンスにおいて、前記第1のワード線に接続されたメモリセルに書き込む前に、前記第2のワード線に書き込み電圧を印加することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記第1のワード線への書き込みシーケンスは、ステップアップする書き込み電圧の印加と、書き込みベリファイとの繰り返しにより行われることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記メモリセルは、下位ビットデータと上位ビットデータとを含み閾値電圧で定まる2ビット以上のデータを記憶可能であり、
前記制御回路は、前記第2のワード線に接続されたメモリセルのうち下位ビット書き込み状態から上位ビット書き込み状態に移る際に閾値電圧の変動が大きいメモリセルに書き込み電圧を印加することを特徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記制御回路は、前記第1のワード線に書き込み電圧を印加する前に、前記第1のワード線への書き込みベリファイを行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記制御回路は、前記第2のワード線に書き込み電圧を印加する前に、前記第2のワード線への書き込みベリファイを行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記第1のワード線の書き込みデータを保持する第1のラッチ回路と、
前記第2のワード線の書き込みデータを保持する第2のラッチ回路と、
をさらに具備し、
前記制御回路は、前記第1及び第2のラッチ回路のデータを用いて、前記第1のワード線への書き込みシーケンスを行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置。
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