JP2012069198A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012069198A
JP2012069198A JP2010212716A JP2010212716A JP2012069198A JP 2012069198 A JP2012069198 A JP 2012069198A JP 2010212716 A JP2010212716 A JP 2010212716A JP 2010212716 A JP2010212716 A JP 2010212716A JP 2012069198 A JP2012069198 A JP 2012069198A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
line
voltage
signal line
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010212716A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Maejima
洋 前嶋
Mikihiko Ito
幹彦 伊東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2010212716A priority Critical patent/JP2012069198A/ja
Priority to US13/240,248 priority patent/US8472253B2/en
Publication of JP2012069198A publication Critical patent/JP2012069198A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/30Power supply circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/32Timing circuits

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】電源線等への電圧供給源であるポンプの面積を削減でき、電源線等に電圧を転送するスイッチ回路のストレスを緩和できる不揮発性半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】第1領域と第2領域との間に配置されたセルアレイ11と、第1領域に配置された第1,第2ローデコーダ12−0と、第1領域に配置され、第1ローデコーダに電圧を伝送する第1電源線VRDEC_T<0>、第2ローデコーダに電圧を伝送する第2電源線VRDEC_B<0>と、第1,第2電源線に電圧を供給するロー系周辺回路17と、第1電源線と回路17との間を接続または遮断状態に切り換える第1スイッチ回路SWV_T<0>と、第2電源線と回路17との間を接続または遮断状態に切り換える第2スイッチ回路SWV_B<0>とを備える。書き込み動作時に、第1スイッチ回路は第1電源線と回路17との間を接続状態にし、第2スイッチ回路は第2電源線と回路17との間を遮断状態にする。
【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、不揮発性半導体記憶装置に関し、例えばNAND型フラッシュメモリに関するものである。
不揮発性半導体記憶装置などのメモリ設計においては、面積縮小、スピード向上、及び消費電流削減は普遍的な課題である。例えば、NAND型フラッシュメモリにおけるロー系の回路設計においては、ロー系単体回路のみならず、ロー系への電圧供給源であるポンプを含めたシステムとして最適解を探していく必要がある。
従来、NAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイの片側に配置されたローデコーダ列においては、ローデコーダにブロックデコード用の電圧を供給する電源線や、ワード線に電圧を供給する信号線が配置されている。これら電源線及び信号線は、メモリセルアレイの片側で分割されることなく、メモリセルアレイの片側に配置された全てのローデコーダで共有されている。
しかし、全てのローデコーダで電源線及び信号線を共有すると、電源線及び信号線への電圧供給源であるポンプの負荷容量が増大し、さらに電源線及び信号線に電圧を転送するスイッチ回路(ドライバ)のストレスが大きくなるという問題が生じる。
特開2005−10053号公報
電源線等への電圧供給源であるポンプの面積を削減でき、さらに電源線等に電圧を転送するスイッチ回路のストレスを緩和することができる不揮発性半導体記憶装置を提供する。
実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、基板上の第1領域と第2領域との間に配置され、複数のワード線に接続された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記第1領域に配置され、前記複数のワード線からワード線を選択する第1、第2のローデコーダと、前記第1領域に配置され、前記第1のローデコーダに第1電圧を伝送する第1電源線と、前記第1領域に配置され、前記第2のローデコーダに前記第1電圧を伝送する第2電源線と、前記第1電源線及び前記第2電源線に前記第1電圧を供給するための第1電源回路と、前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態または遮断状態のいずれかの状態に切り換える第1スイッチ回路と、前記第2電源線と前記第1電源回路との間を接続状態または遮断状態のいずれかの状態に切り換える第2スイッチ回路とを具備する。書き込み動作時において、前記第1スイッチ回路は前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態にし、前記第2スイッチ回路は前記第2電源線と前記第1電源回路との間を遮断状態にする。
第1実施形態のNAND型フラッシュメモリの全体構成を示すブロック図である。 第1実施形態のNAND型フラッシュメモリのローデコーダに接続される電源線及び信号線を模式的に示す図である。 図2中にAで示した部分を拡大した図である。 第1実施形態の変形例のローデコーダに接続される電源線及び信号線を模式的に示す図である。 第1実施形態の他の変形例のローデコーダに接続される電源線及び信号線を模式的に示す図である。 第2実施形態の電源線VRDEC_T,VRDEC_Bへのチャージ及びディスチャージを示す図である。 第2実施形態の書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクルを示すタイミングチャートである。 第2実施形態の電源線VRDEC_T,VRDEC_Bへのチャージ及びディスチャージを示す図である。 第2実施形態の書き込みから次の書き込みへの遷移時におけるチャージリサイクルを示すタイミングチャートである。 第2実施形態の信号線CG_T,CG_Bへのチャージ及びディスチャージを示す図である。 第2実施形態の書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクルを示すタイミングチャートである。 第1,第2実施形態のポンプ及びドライバの構成を示す回路図である。 第1,第2実施形態のドライバの構成を示す回路図である。 第1,第2実施形態におけるローカルドライバとローデコーダを示す図である。 第1,第2実施形態における信号線及びスイッチ回路のレイアウト図である。 BiCS技術を用いたNANDフラッシュメモリの鳥瞰図である。
以下、図面を参照して実施形態の不揮発性半導体記憶装置について説明する。ここでは、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取る。説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
[1]第1実施形態
まず、第1実施形態のNAND型フラッシュメモリについて説明する。
[1−1]全体構成
図1は、第1実施形態のNAND型フラッシュメモリの全体構成を示すブロック図である。
図に示すように、NAND型フラッシュメモリ10は、半導体基板上に形成され、メモリセルアレイ11、ローデコーダ12、カラムデコーダ13、センスアンプ14、制御回路15、及び外部端子16を備える。
メモリセルアレイ11は、複数のメモリセルが行列状に配列されたブロックを複数有する。メモリセルアレイ11は2つのローデコーダ12の間に挟まれるように配置される。
ローデコーダ12は、メモリセルアレイ11内の複数のブロックから、アドレスに基づいて特定のブロックを選択する。言い換えると、ローデコーダ12は、複数のワード線から、アドレスに基づいて特定のブロック内のワード線を選択する。カラムデコーダ13は、メモリセルアレイ11内のメモリセルに接続された複数のビット線から、アドレスに基づいて特定のビット線を選択する。
センスアンプ14は、リード/ライトバッファを有し、メモリセルに記憶されたデータをリードバッファを介して読み出す。さらに、メモリセルにライトバッファを介してデータを書き込む。制御回路15は、コアコントロール回路及びシーケンサ等を含み、ローデコーダ12、カラムデコーダ13、及びセンスアンプ14の動作を制御する。
制御回路15からは、アドレスやコントロール信号がローデコーダ12、カラムデコーダ13、及びセンスアンプ14に出力される。書き込みデータは、外部端子16に入力され、制御回路15、カラムデコーダ13、センスアンプ14を介してメモリセルに記憶される。また、センスアンプ14によりメモリセルから読み出したデータは、リードバッファ、カラムデコーダ13、及び制御回路15を介して外部端子16から出力される。
[1−2]ローデコーダに接続される電源線/信号線の構成
図2は、第1実施形態のNAND型フラッシュメモリのローデコーダに接続される電源線及び信号線を模式的に示す図である。
図に示すように、メモリセルアレイ11は複数のプレーンを有する。ここでは、2つのプレーンP0,P1を示す。プレーンP0,P1の各々は複数のブロックを有している。ブロックの各々は、ワード線WLとビット線との交差位置に行列状に配列された複数のメモリセルを含む。メモリセルの各々は、浮遊ゲートと、浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介して配置された制御ゲートとを持つ不揮発性のメモリセルトランジスタからなる。
プレーンP0の一端(ここでは左端)には、近接して複数のローデコーダ12−0が配置され、プレーンP0の他端(ここでは右端)には近接して複数のローデコーダ12−1が配置されている。複数のローデコーダ12−0の各々は、プレーンP0が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。複数のローデコーダ12−1の各々も、プレーンP0が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。なお、ローデコーダ12−0とローデコーダ12−1は、プレーンP0の一端側と他端側から複数のブロックの各々に交互に接続される。
同様に、プレーンP1の一端(ここでは左端)には、近接して複数のローデコーダ12−2が配置され、プレーンP1の他端(ここでは右端)には近接して複数のローデコーダ12−3が配置されている。複数のローデコーダ12−2の各々は、プレーンP1が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。複数のローデコーダ12−3の各々も、プレーンP1が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。なお、ローデコーダ12−2とローデコーダ12−3は、プレーンP1の一端側と他端側から複数のブロックの各々に交互に接続される。
以下に、ローデコーダに書き込み電圧より高い電圧VPGMHを供給する電源線VRDECの構成を述べる。
プレーンP0の一端側には、電源線VRDEC_T<0>と電源線VRDEC_B<0>が配置されている。電源線VRDEC_T<0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_B<0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
プレーンP0,P1には、ロー系周辺回路17が近接して配置されている。ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_T<0>と電源線VRDEC_B<0>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<0>との間にはスイッチ回路SWV_T<0>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<0>との間にはスイッチ回路SWV_B<0>が接続される。
ローデコーダ12−0には、電源線VRDEC_T<0>及びVRDEC_B<0>により、書き込み電圧VPGMより高い電圧VPGMHが伝送される。スイッチ回路SWV_T<0>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。スイッチ回路SWV_B<0>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。
また、プレーンP0の他端側には、電源線VRDEC_T<1>と電源線VRDEC_B<1>が配置されている。電源線VRDEC_T<1>は、複数のローデコーダ12−1のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_B<1>は、複数のローデコーダ12−1のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_T<1>と電源線VRDEC_B<1>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<1>との間にはスイッチ回路SWV_T<1>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<1>との間にはスイッチ回路SWV_B<1>が接続される。
ローデコーダ12−1には、電源線VRDEC_T<1>及びVRDEC_B<1>により、書き込み電圧VPGMより高い電圧VPGMHが伝送される。スイッチ回路SWV_T<1>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<1>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。スイッチ回路SWV_B<1>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<1>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。
また、プレーンP1の一端側には、電源線VRDEC_T<2>と電源線VRDEC_B<2>が配置されている。電源線VRDEC_T<2>は、複数のローデコーダ12−2のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_B<2>は、複数のローデコーダ12−2のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_T<2>と電源線VRDEC_B<2>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<2>との間にはスイッチ回路SWV_T<2>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<2>との間にはスイッチ回路SWV_B<2>が接続される。
ローデコーダ12−2には、電源線VRDEC_T<2>及びVRDEC_B<2>により、書き込み電圧VPGMより高い電圧VPGMHが伝送される。スイッチ回路SWV_T<2>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<2>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。スイッチ回路SWV_B<2>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<2>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。
また、プレーンP1の他端側には、電源線VRDEC_T<3>と電源線VRDEC_B<3>が配置されている。電源線VRDEC_T<3>は、複数のローデコーダ12−3のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_B<3>は、複数のローデコーダ12−3のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_T<3>と電源線VRDEC_B<3>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<3>との間にはスイッチ回路SWV_T<3>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<3>との間にはスイッチ回路SWV_B<3>が接続される。
ローデコーダ12−3には、電源線VRDEC_T<3>及びVRDEC_B<3>により、書き込み電圧VPGMより高い電圧VPGMHが伝送される。スイッチ回路SWV_T<3>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_T<3>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。スイッチ回路SWV_B<3>は、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_B<3>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への電圧VPGMHの供給を制御する。
次に、ワード線に書き込み電圧を供給する信号線CGの構成を述べる。
プレーンP0の一端側には、信号線CG_T0<63:0>と信号線CG_B0<63:0>が配置されている。ここでは、1つのブロックがワード線を64本含み、これらのワード線に64本の信号線がそれぞれ接続されるものとする。信号線CG_T0<63:0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。信号線CG_B0<63:0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_T0<63:0>と信号線CG_B0<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_T0<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_T<0>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_B0<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_B<0>が接続される。
ローデコーダ12−0には、信号線CG_T0<63:0>及び信号線CG_B0<63:0>により、ワード線に印加する書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSが伝送される。スイッチ回路SWC_T<0>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_T0<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。スイッチ回路SWC_B<0>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_B0<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。
また、プレーンP0の他端側には、信号線CG_T1<63:0>と信号線CG_B1<63:0>が配置されている。信号線CG_T1<63:0>は、複数のローデコーダ12−1のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。信号線CG_B1<63:0>は、複数のローデコーダ12−1のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_T1<63:0>と信号線CG_B1<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_T1<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_T<1>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_B1<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_B<1>が接続される。
ローデコーダ12−1には、信号線CG_T1<63:0>及び信号線CG_B1<63:0>により、ワード線に印加する書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSが伝送される。スイッチ回路SWC_T<1>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_T1<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。スイッチ回路SWC_B<1>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_B1<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。
また、プレーンP1の一端側には、信号線CG_T2<63:0>と信号線CG_B2<63:0>が配置されている。信号線CG_T2<63:0>は、複数のローデコーダ12−2のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。信号線CG_B2<63:0>は、複数のローデコーダ12−2のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_T2<63:0>と信号線CG_B2<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_T2<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_T<2>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_B2<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_B<2>が接続される。
ローデコーダ12−2には、信号線CG_T2<63:0>及び信号線CG_B2<63:0>により、ワード線に印加する書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSが伝送される。スイッチ回路SWC_T<2>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_T2<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。スイッチ回路SWC_B<2>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_B2<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。
また、プレーンP1の他端側には、信号線CG_T3<63:0>と信号線CG_B3<63:0>が配置されている。信号線CG_T3<63:0>は、複数のローデコーダ12−3のうち、上部側のローデコーダ群に接続される。信号線CG_B3<63:0>は、複数のローデコーダ12−3のうち、下部側のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_T3<63:0>と信号線CG_B3<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_T3<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_T<3>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_B3<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_B<3>が接続される。
ローデコーダ12−3には、信号線CG_T3<63:0>及び信号線CG_B3<63:0>により、ワード線に印加する書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSが伝送される。スイッチ回路SWC_T<3>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_T3<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、上部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。スイッチ回路SWC_B<3>は、ロー系周辺回路17と信号線CG_B3<63:0>との間を接続状態あるいは遮断状態にすることにより、下部側のローデコーダ群への書き込み電圧VPGMまたは中間電圧VPASSの供給を制御する。
次に、書き込み及び書き込みベリファイまたは読み出しにおける動作を述べる。
書き込み及び書き込みベリファイまたは読み出し時に、入力されたアドレスに基づいてローデコーダによりブロックが選択される。そして、選択されたブロック(選択ブロック)に対応するローデコーダを含むローデコーダ群(以下、選択ブロックに対応するローデコーダ群)に接続された電源線VRDEC及び信号線CGと、ロー系周辺回路17との間がスイッチ回路により接続状態となり、選択ブロックに対応するローデコーダ群に、電圧VPGMH、書き込み電圧VPGM(または中間電圧VPASS)または電圧VREADH、読み出し電圧VREAD(または中間電圧VCGRV)が供給される。
一方、選択ブロックに対応しないローデコーダ群(以下、非選択ブロックに対応するローデコーダ群)に接続された電源線VRDEC及び信号線CGと、ロー系周辺回路17との間がスイッチ回路により遮断状態となり、前記ローデコーダ群に、電圧VPGMH、書き込み電圧VPGM(または中間電圧VPASS)または電圧VREADH、読み出し電圧VREAD(または中間電圧VCGRV)は供給されない。
また、プレーンP0,P1の上端及び下端には、センスアンプ(S/A)14が配置されている。さらに、ロー系周辺回路17からは、コントロール信号及びアドレスがローデコーダ及びセンスアンプに出力されている。
なお、ここでは、メモリセルアレイの片側に配置された電源線VRDEC及び信号線CGを2つに分割する例を示したが、これに限るわけではなく、3つあるいは4つあるいはそれ以上の複数に分割してもよい。
[1−3]ローデコーダ及び電源線/信号線の詳細
図3は、図2中にAで示した部分を拡大した図であり、ローデコーダ、電源線、及び信号線の詳細を示す。
図に示すように、プレーンP0内にはブロックB0,B1が配置されている。ブロックB0に対応するように、ブロックB0に隣接してローデコーダR0が配置される。同様に、ブロックB1に対応するように、ブロックB1に隣接してローデコーダR1が配置される。
ローデコーダR0,R1の各々は、論理積回路A1、トランジスタT1,T2,T3,T4,T5,T6,T7、及びインバータI1を含み構成される。論理積回路A1の入力端にはアドレスADDが入力され、論理積回路A1の出力端はトランジスタT1,T2の電流通路及びノードN1を介してトランジスタT3のドレイン、及びトランジスタT4〜T7のゲートに接続される。さらに、論理積回路A1の出力端は、インバータI1を介してトランジスタTR3のゲートに接続される。
電源線VRDEC_Tは、トランジスタT4を介してトランジスタT3のソースに接続される。信号線CG_Tは、トランジスタT6を介してブロックB0内のワード線に接続される。信号線SGD、SGSは、トランジスタT5,T7をそれぞれ介してブロックB0内の選択トランジスタにそれぞれ接続される。さらに、起動信号BSTONは、トランジスタT1,T2のゲートに接続されている。
書き込みにおけるローデコーダの動作は以下のようになる。
アドレスADDに基づき論理積回路A1から“H”が出力され、起動信号BSTONによりトランジスタT1,T2がオンすると、電源線VRDEC_TからトランジスタT4、T3を介してノードN1に電流が流れ、ノードN1は徐々に電圧VPGMHに昇圧される。これにより、トランジスタT5,T6,T7がオンし、信号線CG_T0の電圧がブロックB0内のメモリセルに供給され、また信号線SGD,SGSの電圧がフロックB0内の選択トランジスタに供給される。そして、ブロックB0内のメモリセルに書き込みが行われる。
[1−4]第1実施形態の変形例
図4Aは、第1実施形態の変形例のローデコーダに接続される電源線及び信号線を模式的に示す図である。
前述した図2では、電源線VRDEC及び信号線CGを、ビット線方向、すなわち上部側と下部側に分割する例を示したが、図4Aに示すように、ビット線方向に伸びる電源線及び信号線をワード線方向に平行に複数本配置し、これらの電源線及び信号線にローデコーダを交互に接続するようにしてもよい。
図4Aに示すように、メモリセルアレイ11は複数のプレーン、ここでは2つのプレーンP0,P1を有する。プレーンP0,P1の各々は複数のブロックを有している。ブロックの各々は、ワード線WLとビット線との交差位置に行列状に配列された複数のメモリセルを含む。
プレーンP0の一端には、近接して複数のローデコーダ12−0が配置され、プレーンP0の他端には近接して複数のローデコーダ12−1が配置されている。複数のローデコーダ12−0の各々は、プレーンP0が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。複数のローデコーダ12−1の各々も、プレーンP0が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。なお、ローデコーダ12−0とローデコーダ12−1は、プレーンP0の一端側と他端側から複数のブロックの各々に交互に接続される。
同様に、プレーンP1の一端には、近接して複数のローデコーダ12−2が配置され、プレーンP1の他端には近接して複数のローデコーダ12−3が配置されている。複数のローデコーダ12−2の各々は、プレーンP1が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。複数のローデコーダ12−3の各々も、プレーンP1が含む複数のブロックの各々に対応するように配置されている。なお、ローデコーダ12−2とローデコーダ12−3は、プレーンP1の一端側と他端側から複数のブロックの各々に交互に接続される。
プレーンP0の一端側には、電源線VRDEC_E<0>と電源線VRDEC_O<0>が配置されている。電源線VRDEC_E<0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_O<0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
プレーンP0,P1には、ロー系周辺回路17が近接して配置されている。ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_E<0>と電源線VRDEC_O<0>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_E<0>との間にはスイッチ回路SWV_E<0>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_O<0>との間にはスイッチ回路SWV_O<0>が接続される。
また、プレーンP0の他端側には、電源線VRDEC_E<1>と電源線VRDEC_O<1>が配置されている。電源線VRDEC_E<1>は、複数のローデコーダ12−1のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_O<1>は、複数のローデコーダ12−1のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_E<1>と電源線VRDEC_O<1>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_E<1>との間にはスイッチ回路SWV_E<1>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_O<1>との間にはスイッチ回路SWV_O<1>が接続される。
また、プレーンP1の一端側には、電源線VRDEC_E<2>と電源線VRDEC_O<2>が配置されている。電源線VRDEC_E<2>は、複数のローデコーダ12−2のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_O<2>は、複数のローデコーダ12−2のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_E<2>と電源線VRDEC_O<2>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_E<2>との間にはスイッチ回路SWV_E<2>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_O<2>との間にはスイッチ回路SWV_O<2>が接続される。
また、プレーンP1の他端側には、電源線VRDEC_E<3>と電源線VRDEC_O<3>が配置されている。電源線VRDEC_E<3>は、複数のローデコーダ12−3のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。電源線VRDEC_O<3>は、複数のローデコーダ12−3のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、電源線VRDEC_E<3>と電源線VRDEC_O<3>が接続される。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_E<3>との間にはスイッチ回路SWV_E<3>が接続され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_O<3>との間にはスイッチ回路SWV_O<3>が接続される。
次に、ワード線に書き込み電圧を供給する信号線CGの構成を述べる。
プレーンP0の一端側には、信号線CG_E0<63:0>と信号線CG_O0<63:0>が配置されている。ここでは、1つのブロックがワード線を64本含み、これらのワード線に64本の信号線がそれぞれ接続されるものとする。信号線CG_E0<63:0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。信号線CG_O0<63:0>は、複数のローデコーダ12−0のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_E0<63:0>と信号線CG_O0<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_E0<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_E<0>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_O0<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_O<0>が接続される。
また、プレーンP0の他端側には、信号線CG_E1<63:0>と信号線CG_O1<63:0>が配置されている。信号線CG_E1<63:0>は、複数のローデコーダ12−1のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。信号線CG_O1<63:0>は、複数のローデコーダ12−1のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_E1<63:0>と信号線CG_O1<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_E1<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_E<1>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_O1<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_O<1>が接続される。
また、プレーンP1の一端側には、信号線CG_E2<63:0>と信号線CG_O2<63:0>が配置されている。信号線CG_E2<63:0>は、複数のローデコーダ12−2のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。信号線CG_O2<63:0>は、複数のローデコーダ12−2のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_E2<63:0>と信号線CG_O2<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_E2<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_E<2>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_O2<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_O<2>が接続される。
また、プレーンP1の他端側には、信号線CG_E3<63:0>と信号線CG_O3<63:0>が配置されている。信号線CG_E3<63:0>は、複数のローデコーダ12−3のうち、偶数番目のローデコーダ群に接続される。信号線CG_O3<63:0>は、複数のローデコーダ12−3のうち、奇数番目のローデコーダ群に接続される。
ロー系周辺回路17の出力端には、信号線CG_E3<63:0>と信号線CG_O3<63:0>が接続される。ロー系周辺回路17と信号線CG_E3<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_E<3>が接続され、ロー系周辺回路17と信号線CG_O3<63:0>との間にはスイッチ回路SWC_O<3>が接続される。
その他の構成及び動作は、図2に示した第1実施形態と同様である。
図4Bは、第1実施形態の他の変形例のローデコーダに接続される電源線及び信号線を模式的に示す図である。
前述した図2では、ローデコーダをプレーンP0,P1のワード線方向の一端及び他端(左端及び右端)に配置し、センスアンプをプレーンP0,P1のビット線方向の一端及び他端(上端及び下端)に配置したが、図4に示すように、ローデコーダをプレーンP0,P1の下端に配置し、センスアンプをプレーンP0,P1の左端及び右端に配置してもよい。その他の構成は、図2に示した第1実施形態と同様である。
[1−5]第1実施形態の効果
第1実施形態では、メモリセルアレイの一端側に配置され、複数のローデコーダに接続された電源線VRDEC及び信号線CGを複数に分割している。すなわち、メモリセルアレイの一端側に、複数の電源線VRDEC及び複数の信号線CGを配置している。そして、複数の電源線VRDEC及び信号線CGのうち、選択ブロックに対応するローデコーダを含まないローデコーダ群に接続された電源線VRDEC及び信号線CGをフローティング状態にする。
これにより、電源線VRDEC及び信号線CGにそれぞれ電圧を供給するポンプから見た負荷容量を低減することができる。これに伴い、電源線VRDEC及び信号線CGにそれぞれ電圧を供給するポンプの面積を小さくすることができる。なお、負荷容量は、主に電源線VRDECまたは信号線CGに接続された非選択状態の回路(トランジスタ)のジャンクション容量である。
また、複数の電源線VRDEC及び複数の信号線CGを配置することにより、電源線VRDECの個々及び信号線CGの個々に接続されるローデコーダ及びブロックの数を減らすことができる。これにより、電源線VRDEC及び信号線CGに電圧を供給するスイッチ回路(ドライバ)にかかるストレスを緩和することができる。さらに、列選択スイッチ(Row decoder block switch)のストレスも減らすことができる。
第1実施形態によれば、電源線等への電圧供給源であるポンプの面積を削減でき、さらに電源線等に電圧を転送するスイッチ回路のストレスを緩和することができる不揮発性半導体記憶装置を提供できる。
[2]第2実施形態
次に、第2実施形態のNAND型フラッシュメモリについて説明する。
前述した第1実施形態では、メモリセルアレイの一端側に配置された電源線及び信号線を複数に分割し、非選択ブロックに対応するローデコーダ群に接続された電源線及び信号線を電源回路から遮断状態にする構成について説明したが、第2実施形態は第1実施形態の構成に加えて、電源線及び信号線に充電した電荷を再利用する構成(チャージリサイクル)を備える。このチャージリサイクルの動作は、制御回路15によって制御される。なお、NAND型フラッシュメモリの全体構成は、前記第1実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
[2−1]電源線VRDECのチャージリサイクル
(1)書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクル
図5(a)〜図5(f)は、分割された2つの電源線VRDEC_T,VRDEC_Bへのチャージ及びディスチャージを示す図である。図5(a)〜図5(c)は書き込み時におけるチャージ及びディスチャージを示し、図5(d)〜図5(f)は書き込み後に行われる書き込みベリファイ時におけるチャージ及びディスチャージを示す。
図5(a)〜図5(f)において、ロー系周辺回路17は、電源線VRDEC_Tと電源線VRDEC_Bに電圧VPGMH及び電圧VREADHを供給するドライバをそれぞれ有する。ロー系周辺回路17には、電源線VRDEC_Tと電源線VRDEC_Bがそれぞれ接続されている。ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_Tとの間にはスイッチ回路SWV_Tが配置され、ロー系周辺回路17と電源線VRDEC_Bとの間にはスイッチ回路SWV_Bが配置されている。
ここでは、電源線VRDEC_Tが選択ブロックに対応するローデコーダ群に接続され、電源線VRDEC_Bが非選択のブロックに対応するローデコーダ群に接続されているものとする。また、スイッチ回路SWV_T,SWV_Bとロー系周辺回路17との間の配線容量をC1とする。さらに、スイッチ回路SWV_Tよりローデコーダ側の回路のジャンクション容量と電源線VRDEC_Tの配線容量を合わせた容量をC2とし、スイッチ回路SWV_Bよりローデコーダ側の回路のジャンクション容量と電源線VRDEC_Bの配線容量を合わせた容量も同様にC2とする。
書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクルの概要は以下のようになる。
書き込みから書き込みベリファイへの遷移時に、選択ブロック側のローデコーダ群に接続された電源線VRDEC_Tに充電されていた電荷(電圧VPGMH)を、非選択ブロック側のローデコーダ群に接続された電源線VRDEC_Bに一旦移す。そして、ベリファイ動作を開始するときに、電源線VRDEC_Bに一旦蓄積されていた電荷を電源線VRDEC_Tに再度移す。続いて、電源線VRDEC_Tを読み出し電圧VREADより高い電圧VREADHに充電し、書き込みベリファイを実行する。
このように、書き込み時に電源線VRDEC_Tに充電されていた電荷を、書き込み終了後に電源線VRDEC_Bに一旦移す。その後、電源線VRDEC_Bに移した電荷を、書き込みベリファイ開始時に電源線VRDEC_Tに再び戻して、電源線VRDEC_Tの充電に利用する。
以下に、前述したチャージリサイクルの詳細を説明する。
図6は、書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクルを示すタイミングチャートである。
書き込みにおけるプリチャージでは、図6中の時刻T1に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオン、スイッチ回路SWV_Bがオフとなる。そして、ロー系周辺回路17から電源線VRDEC_Tに電荷が供給され、電源線VRDEC_Tは電圧VPGMHに昇圧される(図5(a)参照)。そして、書き込みが実行される。
次に、書き込み終了後、電源線VRDEC_Tに蓄積されていた電荷を放電する前に、図6中の時刻T2に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオンのまま、スイッチ回路SWV_Bがオンとなる。これにより、電源線VRDEC_Tに蓄積されていた電荷を、電源線VRDEC_Bに移す。このとき、電源線VRDEC_T及び電源線VRDEC_Bの電圧は、イコライズされて、VPGMH×(C1+C2)/(C1+2×C2)となる(図5(b)(charge share)参照)。
次に、書き込み終了後の放電では、図6中の時刻T3に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオンのまま、スイッチ回路SWV_Bがオフとなる。そして、電源線VRDEC_Tの電荷が放電され、電源線VRDEC_Tの電圧は電圧VDDになる(図5(c)参照)。
次に、書き込み終了後の書き込みベリファイでは、読み出しのためのプリチャージを行う前に、図6中の時刻T4に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオンのまま、スイッチ回路SWV_Bがオンとなる。これにより、電源線VRDEC_Bに蓄積されていた電荷を、電源線VRDEC_Tに戻す。このとき、電源線VRDEC_T及び電源線VRDEC_Bの電圧は、イコライズされて、VPGMH×(C1+C2)/(C1+2×C2)×C2/(C1+2×C2)となる(図5(d)(charge share)参照)。
次に、書き込みベリファイのためのプリチャージでは、図6中の時刻T5に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオンのまま、スイッチ回路SWV_Bがオフとなる。そして、ロー系周辺回路17から電源線VRDEC_Tに電荷が供給され、電源線VRDEC_Tは電圧VREADHに昇圧される。そして、書き込みベリファイ、すなわち読み出しが実行される(図5(e)参照)。
次に、書き込みベリファイ終了後の放電では、図6中の時刻T6に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオン、スイッチ回路SWV_Bがオフのままで、電源線VRDEC_Tの電荷が放電され、電源線VRDEC_Tの電圧は電圧VDDになる(図5(f)参照)。
その後、再度、書き込みが行われるときは、図5(a)に戻り、図5(a)〜図5(f)に示した動作が繰り返される。
図5(a)〜図5(f)に示した例では、書き込みのためのプリチャージ後に電源線VRDEC_Tから電源線VRDEC_Bに移された電荷が、書き込みベリファイのためのプリチャージ前に電源線VRDEC_Bから電源線VRDEC_Tに戻される。これにより、書き込みベリファイのためのプリチャージにおいて、ロー系周辺回路17から供給される電荷量を削減することができる。すなわち、消費電流を削減することができる。
(2)書き込みから次の書き込みへの遷移時におけるチャージリサイクル
図7(a)〜図7(f)は、分割された2つの電源線VRDEC_T,VRDEC_Bへのチャージ及びディスチャージを示す図である。図7(a)〜図7(c)は書き込み時におけるチャージ及びディスチャージを示し、図7(d)〜図7(f)は書き込み後に行われる書き込みベリファイ時におけるチャージ及びディスチャージを示す。図8は、書き込みから次の書き込みへの遷移時におけるチャージリサイクルを示すタイミングチャートである。
図7(a)〜図7(c)(図8中の時刻T11〜T13)に示す書き込み時の動作は、図5(a)〜図5(c)(図6中の時刻T1〜T3)に示した動作と同様である。
次に、図7(c)に続く、書き込み終了後の書き込みベリファイでは、読み出しのためのプリチャージが行われる。図8中の時刻T14に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオン、スイッチ回路SWV_Bがオフのままで、ロー系周辺回路17から電源線VRDEC_Tに電荷が供給され、電源線VRDEC_Tは電圧VREADHに昇圧される。そして、書き込みベリファイ、すなわち読み出しが実行される(図7(d)参照)。
次に、書き込みベリファイ終了後の放電では、図8中の時刻T15に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオン、スイッチ回路SWV_Bがオフのままで、電源線VRDEC_Tの電荷が放電され、電源線VRDEC_Tの電圧は電圧VDDになる(図7(e)参照)。
続いて、次の書き込みのためのプリチャージを行う前に、図8中の時刻T16に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオンのまま、スイッチ回路SWV_Bがオンとなる。これにより、電源線VRDEC_Bに蓄積されていた電荷を、電源線VRDEC_Tに移す。このとき、電源線VRDEC_T及び電源線VRDEC_Bの電圧は、イコライズされて、VPGMH×(C1+C2)/(C1+2×C2)×C2/(C1+2×C2)となる(図7(f)(charge share)参照)。
次に、次の書き込みにおけるプリチャージでは、図8中の時刻T11に示すように、スイッチ回路SWV_Tがオン、スイッチ回路SWV_Bがオフとなる。そして、ロー系周辺回路17から電源線VRDEC_Tに電荷が供給され、電源線VRDEC_Tは電圧VPGMHに昇圧される。そして、書き込みが実行される(図7(a)参照)。以降、図7(b)〜図7(f)が繰り返される。
図7(a)〜図7(f)に示した例では、書き込みのためのプリチャージ後に電源線VRDEC_Tから電源線VRDEC_Bに移された電荷が、次の書き込みのためのプリチャージ前に電源線VRDEC_Bから電源線VRDEC_Tに戻される。これにより、次の書き込みのためのプリチャージにおいて、ロー系周辺回路17から供給される電荷量を削減することができる。すなわち、消費電流を削減することができる。
[2−2]信号線CGのチャージリサイクル
(1)書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクル
図9(a)〜図9(f)は、分割された2つの信号線CG_T,CG_Bへのチャージ及びディスチャージを示す図である。図9(a)〜図9(c)は書き込み時におけるチャージ及びディスチャージを示し、図9(d)〜図9(f)は書き込み後に行われる書き込みベリファイ時におけるチャージ及びディスチャージを示す。
図9(a)〜図9(f)において、ロー系周辺回路17は、信号線CG_Tと信号線CG_Bに電圧VPGM、電圧VPASS、電圧VREAD、及び電圧VCGRVを供給するドライバを有する。ロー系周辺回路17には、信号線CG_Tと信号線CG_Bがそれぞれ接続されている。ロー系周辺回路17と信号線CG_Tとの間にはスイッチ回路SWC_Tが配置され、ロー系周辺回路17と信号線CG_Bとの間にはスイッチ回路SWC_Bが配置されている。
ここでは、信号線CG_Tが選択ブロックに対応するローデコーダ群に接続され、信号線CG_Bが非選択のブロックに対応するローデコーダ群に接続されているものとする。また、スイッチ回路SWC_T,SWC_Bとロー系周辺回路17との間の配線容量をC3とする。さらに、スイッチ回路SWC_Tよりローデコーダ側の回路のジャンクション容量と信号線CG_Tの配線容量を合わせた容量をC4とし、スイッチ回路SWC_Bよりローデコーダ側の回路のジャンクション容量と信号線CG_Bの配線容量を合わせた容量も同様にC4とする。
以下に、チャージリサイクルの詳細を説明する。
図10は、第2実施形態の書き込みから書き込みベリファイへの遷移時におけるチャージリサイクルを示すタイミングチャートである。
書き込みにおけるプリチャージでは、図10中の時刻T31に示すように、スイッチ回路SWC_Tがオン、スイッチ回路SWC_Bがオフとなる。そして、ロー系周辺回路17から信号線CG_Tに電荷が供給され、信号線CG_Tは電圧VPGMまたは電圧VPASSに昇圧される(図9(a)参照)。そして、電圧VPGMは選択されたワード線に供給され、電圧VPASSは非選択のワード線に供給されて、書き込みが実行される。
次に、書き込み終了後、信号線CG_Tに蓄積されていた電荷を放電する前に、図10中の時刻T32に示すように、スイッチ回路SWC_Tがオンのまま、スイッチ回路SWC_Bがオンとなる。これにより、信号線CG_Tに蓄積されていた電荷を、信号線CG_Bに移す。このとき、信号線CG_T及び信号線CG_Bの電圧はイコライズされる(図9(b)(charge share)参照)。
次に、書き込み終了後の放電では、図10中の時刻T33に示すように、スイッチ回路SWC_Tがオンのまま、スイッチ回路SWC_Bがオフとなる。そして、信号線CG_Tの電荷が放電され、信号線CG_Tの電圧は基準電圧(例えば、接地電位)Vssになる(図9(c)参照)。
次に、書き込み終了後の書き込みベリファイでは、読み出しのためのプリチャージを行う前に、図10中の時刻T34に示すように、スイッチ回路SWC_Tがオンのまま、スイッチ回路SWC_Bがオンとなる。これにより、信号線CG_Bに蓄積されていた電荷を、信号線CG_Tに戻す。このとき、信号線CG_T及び信号線CG_Bの電圧はイコライズされる(図9(d)(charge share)参照)。
次に、書き込みベリファイのためのプリチャージでは、図10中の時刻T35に示すように、スイッチ回路SWC_Tがオンのまま、スイッチ回路SWC_Bがオフとなる。そして、ロー系周辺回路17から信号線CG_Tに電荷が供給され、信号線CG_Tは電圧VREADまたは電圧VCGRVに昇圧される。そして、電圧VREADは選択されたワード線に供給され、電圧VCGRVは非選択のワード線に供給されて書き込みベリファイ、すなわち読み出しが実行される(図9(e)参照)。
次に、書き込みベリファイ終了後の放電では、図10中の時刻T36に示すように、スイッチ回路SWC_Tがオン、スイッチ回路SWC_Bがオフのままで、信号線CG_Tの電荷が放電され、信号線CG_Tの電圧は基準電圧Vssになる(図9(f)参照)。
その後、再度、書き込みが行われるときは、図9(a)に戻り、図9(a)〜図9(f)に示した動作が繰り返される。
図9(a)〜図9(f)に示した例では、書き込みのためのプリチャージ後に信号線CG_Tから信号線CG_Bに移された電荷が、書き込みベリファイのためのプリチャージ前に信号線CG_Bから信号線CG_Tに戻される。これにより、書き込みベリファイのためのプリチャージにおいて、ロー系周辺回路17から供給される電荷量を削減することができる。すなわち、消費電流を削減することができる。
(2)書き込みから次の書き込みへの遷移時におけるチャージリサイクル
書き込みから次の書き込みへ遷移する場合も、書き込みのためのプリチャージ後に信号線CG_Tから信号線CG_Bに移された電荷が、次の書き込みのためのプリチャージ前に信号線CG_Bから信号線CG_Tに戻される。これにより、次の書き込みのためのプリチャージにおいて、ロー系周辺回路17から供給される電荷量を削減することができる。すなわち、消費電流を削減することができる。
[2−3]第2実施形態の効果
第2実施形態では、書き込み時に、選択ブロックに対応する電源線及び信号線に充電されていた電荷を、書き込み終了後に非選択ブロックに対応する電源線及び信号線に一旦移す。その後、非選択ブロックに対応する電源線及び信号線に移した電荷を、書き込みベリファイ開始時に選択ブロックに対応する電源線及び信号線に再び戻して、これら電源線及び信号線の充電に利用する。
これにより、書き込み後の書き込みベリファイのためのプリチャージにおいて、電源回路(ポンプ)から供給される電荷量を減らすことができ、消費電流を削減することができる。
また、書き込み時に、選択ブロックに対応する電源線及び信号線に充電されていた電荷を、書き込み終了後に非選択ブロックに対応する電源線及び信号線に一旦移す。その後、非選択ブロックに対応する電源線及び信号線に移した電荷を、次の書き込み開始時に選択ブロックに対応する電源線及び信号線に再び戻して、これら電源線及び信号線の充電に利用する。
これにより、書き込み後の次の書き込みのためのプリチャージにおいて、電源回路(ポンプ)から供給される電荷量を減らすことができ、消費電流を削減することができる。
その他の効果は、第1実施形態と同様である。
[3]実施形態のロー系周辺回路
次に、第1,第2実施形態におけるロー系周辺回路の回路構成について説明する。ロー系周辺回路17は、各種ポンプ、電源線及び信号線のドライバ、及びそのローカルドライバを備える。
[3−1]VPPポンプ/VPASSポンプ
VPPポンプは、書き込み電圧VPGM及び電圧VPGMHを発生する。VPASSポンプは、中間電圧VUSEL,VUSELLを発生する。中間電圧VUSEL,VUSELLは、選択ブロック内の非選択のワード線に供給される。
図11(a)は、書き込み電圧VPGM及び電圧VPGMHを発生するVPPポンプの構成を示す図である。
図に示すように、VPPポンプ20は、ポンプ21、リミッタ22、及びトランジスタ23を有する。VPPポンプ20では、ポンプ21から電流が供給され、電圧VPGMHが発生する。電圧VPGMHの配線にはトランジスタ23が接続されており、トランジスタ23のソースからは電圧VPGMHよりトランジスタ23のしきい値電圧分低い電圧VPGMが発生する。そして、電圧VPGMがリミッタ22によってモニタされ、リミッタ22は電圧VPGMが所定の電圧になるように、ポンプ21のオン/オフを制御する。これにより、VPPポンプ20は、電圧VPGMHと電圧VPGMを発生する。
図11(b)は、中間電圧VUSEL,VUSELLを発生するVPASSポンプの構成を示す図である。
図に示すように、VPASSポンプ30は、ポンプ31,33、及びリミッタ32,34を有する。VPPポンプ30では、ポンプ31から電流が供給され、電圧VUSELが発生する。そして、リミッタ32によって、電圧VUSELがモニタされ、電圧VUSELが所定の電圧になるようにポンプ31のオン/オフが制御される。
また、ポンプ33から電流が供給され、電圧VUSELLが発生する。そして、リミッタ34によって、電圧VUSELLがモニタされ、電圧VUSELLが所定の電圧になるようにポンプ33のオン/オフが制御される。これにより、VPASSポンプ30は、電圧VUSELと電圧VUSELLを発生する。
[3−2]電源線/信号線のドライバ
図11(c)は、電源線VRDEC及び信号線CGに各種電圧を転送するドライバの構成を示す図である。
図11(c)に示す回路は、電圧VBSTを転送するドライバ40、電源線VRDECに電圧VRDEC_Globalを転送するドライバ50、電圧VCGSELを転送するドライバ60を備える。
ドライバ40には、電圧VPGMHと電圧VREADHが入力される。スイッチ回路SWVPP及びスイッチ回路SWVPASSにより、電圧VPGMHまたは電圧VREADHのいずれかの電圧が選択されて、電圧VBSTとして出力される。
ドライバ50には、電圧VPGMHと電圧VREADHが入力される。スイッチ回路SWVPP及びスイッチ回路SWVPASSにより、電圧VPGMHまたは電圧VREADHが選択されて、電圧VRDEC_Globalとして出力される。
さらに、ドライバ60には、電圧VPGM、電圧VUSEL、電圧VCGRV、電圧VBST、及び電圧VREADHが入力される。そして、スイッチ回路SWVPP、スイッチ回路SWVPASS、スイッチ回路LSTP、及びスイッチ回路LSHVXにより、電圧VPGM、または電圧VUSEL、電圧VCGRVのいずれかの電圧が選択されて、電圧VCGSELとして出力される。
図12(a)は信号線CGに電圧を転送するドライバであり、図12(b)は選択線SGDに電圧を転送するドライバであり、さらに図12(c)は選択線SGSに電圧を転送するドライバである。
図12(a)に示すように、CGドライバ70には、電圧VREADH、電圧VBST、電圧VCGSEL、電圧VUSEL、電圧VUSELL、電圧VGP、及び電圧VISOが入力される。そして、スイッチ回路LSTP、スイッチ回路SWVPASS、及びスイッチ回路LSHVXにより、いずれかの電圧が選択されて、電圧CG_Globalとして出力される。
図12(b)に示すように、SGDドライバ80には、電圧VREADH、電圧VSG、電圧VSGD、及び電圧SGDVDDが入力される。そして、スイッチ回路LSHVXにより、いずれかの電圧が選択されて、電圧SGD_Globalとして出力される。
さらに、図12(c)に示すように、SGSドライバ90には、電圧VREADH、及び電圧VSGが入力される。そして、スイッチ回路LSHVXにより、いずれかの電圧が選択されて、電圧SGS_Globalとして出力される。
[3−3]ローカルドライバ/ローデコーダ
次に、図11(c)、図12(a)〜図12(c)に示したドライバに接続されるローカルドライバとローデコーダを説明する。
図13は、実施形態におけるローカルドライバとローデコーダを示す図である。
図に示すように、VRDECローカルドライバ100には、電圧VRDEC_Globalが入力される。スイッチ回路SWVPPには、ローデコーダのブロック選択信号が入力される。ブロック選択信号がブロックの選択を示すとき、スイッチ回路SWVPPはオン状態となり、電圧VRDEC_Globalを電源線VRDEC_Tに出力する。一方、ブロック選択信号がブロックの選択を示さないとき、スイッチ回路SWVPPはオフ状態となり、一方、VRDECVDDの回路がオンして電圧VDDを電源線VRDEC_Tに出力する。
また、SGDローカルドライバ110には、電圧SGD_Global及び電圧VREADHが入力される。スイッチ回路LSHVXには、電圧VREADH及びローデコーダのブロック選択信号が入力される。ブロック選択信号がブロックの選択を示すとき、スイッチ回路LSHVXはオン状態となり、電圧SGD_Globalを信号線SGD_Tに出力する。一方、ブロック選択信号がブロックの選択を示さないとき、スイッチ回路LSHVXはオフ状態となる。
CGローカルドライバ120には、電圧CG_Global、電圧VBSTが入力される。スイッチ回路LSTPには、電圧VBST及びローデコーダのブロック選択信号が入力される。ブロック選択信号がブロックの選択を示すとき、スイッチ回路LSTPはオン状態となり、電圧CG_Globalを信号線CG_Tに出力する。一方、ブロック選択信号がブロックの選択を示さないとき、スイッチ回路LSTPはオフ状態となり、一方、SGDISの回路がオンして電圧Vssを信号線CG_Tに出力する。
SGSローカルドライバ130には、電圧SGS_Global及び電圧VREADHが入力される。スイッチ回路LSHVXには、電圧VREADH及びローデコーダのブロック選択信号が入力される。ブロック選択信号がブロックの選択を示すとき、スイッチ回路LSHVXはオン状態となり、電圧SGS_Globalを信号線SGS_Tに出力する。一方、ブロック選択信号がブロックの選択を示さないとき、スイッチ回路LSHVXはオフ状態となる。
ここで、電源線VRDEC_T、信号線CG_T,SGD_T,SGS_Tが選択ブロックに対応するローデコーダ群に接続され、電源線VRDEC_B、信号線CG_B,SGD_B,SGS_Bが非選択ブロックに対応するローデコーダ群に接続されるものとする。なお図13には、電源線VRDEC_B、信号線CG_B,SGD_B,SGS_B、これらのローカルドライバ、及びメモリセルアレイは、図示していない。
電源線VRDEC_T、信号線CG_T,SGD_T,SGS_Tは、複数のローデコーダR0,R1,…に接続されている。図3にて説明したように、選択ブロックに対応するローデコーダR0では、トランジスタT5〜T7がオン状態となり、電源線VRDEC_T、信号線CG_T,SGD_T,SGS_Tに供給された電圧がメモリセルアレイ11内のブロックを構成するメモリセル及び選択トランジスタに入力される。
一方、非選択ブロックに対応するローデコーダ群に接続される電源線VRDEC_B、信号線CG_B,SGD_B,SGS_Bは、ローカルドライバ内のスイッチ回路がオフ状態となり、電源線VRDEC_T,CG_T、信号線SGD_T,SGS_Tが遮断状態、すなわちフローティング状態になる。
[3−4]信号線/スイッチ回路のレイアウト
図14(a)は実施形態における信号線CGのレイアウトを示す図である。図14(b)及び図14(c)は電源線及び信号線に接続されるスイッチ回路のレイアウトを示す図である。
図14(a)に示すように、信号線CG_T<i>と信号線CG_B<i>との間は、間隔を狭くする(0≦i≦63、iは自然数)。一方、信号線CG_B<i>と信号線CG_T<i+1>との間は、信号線CG_T<i>と信号線CG_B<i>との間隔より間隔を広くする。すなわち、同一アドレスにて選択される信号線CG_T<i>と信号線CG_B<i>とは近づけ、異なるアドレスにて選択される信号線CG_B<i>と信号線CG_T<i+1>とは離して配置する。これにより、隣接する信号線間のカップリング容量を小さくすることができる。
また、図14(b)に示すように、電源線VRDEC_blobalはスイッチ回路(トランジスタ)T11,T12を介して電源線VRDEC_T、電源線VRDEC_Bにそれぞれ接続されている。トランジスタT11,T12は、電流通路の一端を共有するように基板上に形成される。
同様に、図14(c)に示すように、信号線CG_blobalはスイッチ回路(トランジスタ)T13,T14を介して信号線CG_T、信号線CG_Bにそれぞれ接続されている。トランジスタT13,T14は、電流通路の一端を共有するように基板上に形成される。
これにより、スイッチ回路を形成するトランジスタの面積を低減することができ、さらにポンプから見た負荷を減らすことができる。
以上説明したように実施形態によれば、電源線等への電圧供給源であるポンプの面積を削減でき、さらに電源線等に電圧を転送するスイッチ回路のストレスを緩和することができる不揮発性半導体記憶装置を提供できる。
なお、前記実施形態では、NAND型フラッシュメモリを例に取り説明したが、電源線を備える他のメモリ装置、例えば、抵抗ランダムアクセスメモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)、またはBiCS(Bit Cost Scalable)技術を用いた不揮発性半導体メモリ等にも適用することができる。
以下に、図15を参照して、BiCS技術を用いた不揮発性半導体メモリを簡単に説明する。図15は、BiCS技術を用いたNANDフラッシュメモリの鳥瞰図を示している。
NANDフラッシュメモリは、例えば、各々が消去の一単位となる複数のブロックから構成される。ここでは、二つのブロックBK<i>,BK<i+1>について図示する。
半導体基板内に形成されるソース拡散層24は、例えば、全てのブロックに共通に1つ設けられる。ソース拡散層24は、コンタクトプラグPSLを介して、ソース線SL・M1に接続される。また、ソース拡散層24上には、例えば、導電性ポリシリコンから構成される3以上の導電層が積層される(本例では6層構造)。
最上層を除く残りの5つの導電層は、1つのブロックBK<i+1>内でそれぞれプレート状に形成され、かつ、そのX方向の端部は、各々の導電層にコンタクトをとるために階段状に形成される。最下層は、ソース線側セレクトゲート線SGSとなり、最下層及び最上層を除く残りの4つの導電層は、ワード線WL<0>,WL<1>,WL<2>,WL<3>となる。
最上層は、X方向に延びるライン状の複数の導電線から構成される。1つのブロックBK<i+1>内には、例えば、6本の導電線が配置される。最上層の例えば6本の導電線は、ビット線側セレクトゲート線SGD<0>,…,SGD<5>となる。
そして、NANDセルユニットを構成するための複数の活性層(アクティブエリア)AAは、複数の導電層を突き抜けてソース拡散層24に達するように、Z方向(半導体基板の表面に対して垂直方向)に柱状に形成される。
複数の活性層AAの上端は、Y方向に延びる複数のビット線BL<0>,…,BL<m>に接続される。また、ソース線側セレクトゲート線SGSは、コンタクトプラグPSGSを介して、X方向に延びる引き出し線SGS・M1に接続され、ワード線WL<0>,WL<1>,WL<2>,WL<3>は、それぞれ、コンタクトプラグをPWL<0>,PWL<1>,PWL<2>,PWL<3>を介して、X方向に延びる引き出し線WL<0>・M1,WL<1>・M1,WL<2>・M1,WL<3>・M1に接続される。
さらに、ビット線側セレクトゲート線SGD<0>,…,SGD<5>は、それぞれ、コンタクトプラグPSGD<0>,…,PSGD<5>を介して、X方向に延びる引き出し線SGD<0>・M1,…SGD<5>・M1に接続される。
複数のビット線BL<0>,…,BL<m>及び引き出し線SGS・M1,WL<0>・M1,WL<1>・M1,WL<2>・M1,WL<3>・M1,SGD<0>・M1,…,SGD<5>・M1は、例えば金属から構成される。以上がBiCS技術を用いたNANDフラッシュメモリの構造である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…NAND型フラッシュメモリ、11…メモリセルアレイ、12,12−0,12−1,12−2,12−3…ローデコーダ、13…カラムデコーダ、14…センスアンプ、15…制御回路、16…外部端子、17…ロー系周辺回路、B0,B1…ブロック、P0,P1…プレーン。

Claims (6)

  1. 基板上の第1領域と第2領域との間に配置され、複数のワード線に接続された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
    前記第1領域に配置され、前記複数のワード線からワード線を選択する第1、第2のローデコーダと、
    前記第1領域に配置され、前記第1のローデコーダに第1電圧を伝送する第1電源線と、
    前記第1領域に配置され、前記第2のローデコーダに前記第1電圧を伝送する第2電源線と、
    前記第1電源線及び前記第2電源線に前記第1電圧を供給するための第1電源回路と、
    前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態または遮断状態のいずれかの状態に切り換える第1スイッチ回路と、
    前記第2電源線と前記第1電源回路との間を接続状態または遮断状態のいずれかの状態に切り換える第2スイッチ回路とを具備し、
    書き込み動作時において、前記第1スイッチ回路は前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態にし、前記第2スイッチ回路は前記第2電源線と前記第1電源回路との間を遮断状態にすることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  2. 前記第1領域に配置され、前記第1のローデコーダにより選択されたワード線に第2電圧を伝送する第1信号線と、
    前記第1領域に配置され、前記第2のローデコーダにより選択されたワード線に前記第2電圧を供給する第2信号線と、
    前記第1信号線及び前記第2信号線に前記第2電圧を供給するための第2電源回路と、
    前記第1信号線と前記第2電源回路との間を接続状態または遮断状態のいずれかの状態に切り換える第3スイッチ回路と、
    前記第2信号線と前記第2電源回路との間を接続状態または遮断状態のいずれかの状態に切り換える第4スイッチ回路とをさらに具備し、
    前記書き込み動作時において、前記第3スイッチ回路は前記第1信号線と前記第2電源回路との間を接続状態にし、前記第4スイッチ回路は前記第2信号線と前記第2電源回路との間を遮断状態にす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。
  3. 前記書き込み動作の後に行われる書き込みベリファイにおいて、
    第1時刻に、前記第1スイッチ回路は前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態にし、前記第2スイッチ回路は前記第2電源線と前記1電源回路との間を接続状態にして、前記第1電源線と前記第2電源線とを導通状態にし、
    前記第1時刻後の第2時刻に、前記第2スイッチ回路は前記第2電源線と前記第1電源回路との間を遮断状態にし、前記第1スイッチ回路は前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態のまま維持することを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  4. 前記書き込み動作において、
    前記第1時刻より前の第3時刻に、前記第1スイッチ回路は前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態にし、前記第2スイッチ回路は前記第2電源線と前記第1電源回路との間を遮断状態にし、
    第3時刻後の第4時刻に、前記第1スイッチ回路は前記第1電源線と前記第1電源回路との間を接続状態のまま維持し、前記第2スイッチ回路は前記第2電源線と前記第1電源回路との間を接続状態にする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。
  5. 前記書き込み動作から書き込みベリファイに移行する際、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、前記第1電源線と前記第2電源線との間を導通状態にして、前記第1電源線と前記第2電源線との間の電圧をイコライズし、
    前記書き込みベリファイでは、前記第2電源線に蓄積された電荷を前記第1電源線に移動させ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。
  6. 前記書き込み動作から書き込みベリファイに移行する際、前記第3スイッチ及び前記第4スイッチは、前記第1信号線と前記第2信号線との間を導通状態にして、前記第1信号線と前記第2信号線との間の電圧をイコライズし、
    前記書き込みベリファイでは、前記第2信号線に蓄積された電荷を前記第1信号線に移動させることを特徴とする請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。
JP2010212716A 2010-09-22 2010-09-22 不揮発性半導体記憶装置 Withdrawn JP2012069198A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010212716A JP2012069198A (ja) 2010-09-22 2010-09-22 不揮発性半導体記憶装置
US13/240,248 US8472253B2 (en) 2010-09-22 2011-09-22 Semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010212716A JP2012069198A (ja) 2010-09-22 2010-09-22 不揮発性半導体記憶装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012069198A true JP2012069198A (ja) 2012-04-05

Family

ID=45934044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010212716A Withdrawn JP2012069198A (ja) 2010-09-22 2010-09-22 不揮発性半導体記憶装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8472253B2 (ja)
JP (1) JP2012069198A (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5313420A (en) * 1987-04-24 1994-05-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Programmable semiconductor memory
JP4184104B2 (ja) * 2003-01-30 2008-11-19 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
JP2005100538A (ja) 2003-09-25 2005-04-14 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置及びこれを用いた電子装置
WO2008041303A1 (fr) * 2006-09-29 2008-04-10 Fujitsu Limited Appareil à mémoire à semi-conducteur non volatile, procédé de lecture associé, procédé d'écriture associé et procédé d'effacement associé
CN101512664B (zh) * 2006-09-29 2012-10-24 富士通半导体股份有限公司 非易失性半导体存储器件及其读取、写入和删除方法
US7898851B2 (en) 2007-12-19 2011-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which includes memory cell having charge accumulation layer and control gate
JP5591621B2 (ja) * 2010-08-04 2014-09-17 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置及びその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8472253B2 (en) 2013-06-25
US20120092928A1 (en) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11120875B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device with a plurality of memory blocks with memory strings and a shared block decoder to allow the number of selection signals to be reduced
US8830785B2 (en) Semiconductor memory apparatus
US6337807B2 (en) Electrically erasable and programmable semiconductor memory
KR101409776B1 (ko) 반도체 메모리 장치
JP7414411B2 (ja) 半導体記憶装置
US9263144B2 (en) Semiconductor memory device
JP2016162475A (ja) 半導体記憶装置
US9251878B2 (en) Nonvolatile memory device and related wordline driving method
JP4939971B2 (ja) 不揮発性半導体メモリ
JP6027665B1 (ja) 不揮発性半導体記憶装置
JP2013153382A (ja) 半導体装置
JP2013114701A (ja) 半導体記憶装置
US7646640B2 (en) Semiconductor memory device
US8929144B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US20150078077A1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US9013926B2 (en) Non-volatile semiconductor storage device capable of increasing operating speed
US8675407B2 (en) Semiconductor memory device
US8780667B2 (en) Semiconductor memory device
JP2012069198A (ja) 不揮発性半導体記憶装置
CN110853692A (zh) 存储器装置在编程期间的操作
WO2023053466A1 (ja) 半導体記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20131203