JP2012169008A - Semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
半導体記憶装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device.
例えば、NAND型フラッシュメモリでは、メモリセルに1ビットデータを記憶可能なSLC(Single level cell)や、メモリセルに多ビットデータを記憶可能なMLC(Multi level cell)等がある。 For example, the NAND flash memory includes an SLC (Single Level Cell) capable of storing 1-bit data in a memory cell, an MLC (Multi Level Cell) capable of storing multi-bit data in a memory cell, and the like.
ピーク電流を低減可能な半導体記憶装置を提供する。 A semiconductor memory device capable of reducing peak current is provided.
実施形態によれば、一態様に係る半導体記憶装置は、複数のメモリセルが行および列に配置されるメモリセルアレイと、偶数の前記列に配置される複数の偶数ビット線と、前記偶数の前記列に隣接する奇数の前記列に配置される複数の奇数ビット線と、各々が前記奇数ビット線および偶数ビット線に選択的に接続される複数のセンスアンプとを具備し、前記センスアンプのそれぞれは、第1,第2ノードにデータを保持するようにラッチ接続される第1,第2インバータ回路と、ゲートに電流制御信号が与えられ、電流経路の一端が第1電源電圧に接続され、電流経路の他端が前記第1,第2インバータ回路の制御端子にそれぞれ接続される第1,第2トランジスタとを有するセンス部を備える。 According to the embodiment, a semiconductor memory device according to an aspect includes a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in rows and columns, a plurality of even bit lines arranged in an even number of the columns, A plurality of odd bit lines arranged in odd columns adjacent to a column, and a plurality of sense amplifiers each selectively connected to the odd bit lines and even bit lines, each of the sense amplifiers The first and second inverter circuits latch-connected to hold data in the first and second nodes, a current control signal is applied to the gate, one end of the current path is connected to the first power supply voltage, A sense unit having first and second transistors connected to the control terminals of the first and second inverter circuits at the other end of the current path, respectively.
ここで、NAND型フラッシュメモリのセンスアンプにおいて、例えば、データ読み出し動作の際には、ビット線の電圧に応じてトランジスタ(例えば、NMOS)を強制的に導通させ、ラッチノードを放電させる(強制反転)場合がある。この場合、上記トランジスタ(NMOS)がオンするためのオン電流i(NMOS)と、上記ラッチノードを構成するトランジスタ(PMOS)のスイッチング電流i(PMOS)とを競合させる必要がある。そのため、上記電流i(NMOS)、i(PMOS)の値が大きくなる。同様に、ラッチノードを充電する電流値も大きくなる。 Here, in the sense amplifier of the NAND flash memory, for example, in a data read operation, a transistor (for example, NMOS) is forcibly turned on according to the voltage of the bit line and a latch node is discharged (forced inversion). ) There are cases. In this case, it is necessary to make the ON current i (NMOS) for turning on the transistor (NMOS) compete with the switching current i (PMOS) of the transistor (PMOS) constituting the latch node. For this reason, the values of the currents i (NMOS) and i (PMOS) increase. Similarly, the current value for charging the latch node also increases.
その結果、ピーク電流が増大し、電源電圧降下が発生する。 As a result, the peak current increases and a power supply voltage drop occurs.
ピーク電流が増大を防止し、安定動作させるために、上記スイッチングトランジスタ(NMOS)のゲート幅(W)を大きくし、また上記ラッチノードを構成するトランジスタ(PMOS)のゲート長(L)を大きくすることが考えられる。しかしながら、上記構成では、回路面積が増大する可能性がある。 In order to prevent the peak current from increasing and to ensure stable operation, the gate width (W) of the switching transistor (NMOS) is increased, and the gate length (L) of the transistor (PMOS) constituting the latch node is increased. It is possible. However, in the above configuration, the circuit area may increase.
そこで、以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明においては、半導体記憶装置として、NAND型フラッシュメモリを一例に挙げる。尚、この説明においては、全図にわたり共通の部分には共通の参照符号を付す。 Therefore, embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following description, a NAND flash memory is taken as an example of a semiconductor memory device. In this description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。
[First Embodiment]
A semiconductor memory device according to the first embodiment will be described.
<1.構成例>
1−1.全体構成例について
まず、図1を用い、第1の実施形態に係る半導体記憶装置の全体構成例について説明する。
<1. Configuration example>
1-1. Overall configuration example
First, an example of the overall configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図示するように、本実施形態に係る半導体記憶装置は、メモリセルアレイ1、ロウデコーダ2、ドライバ回路3、電圧発生回路4、nチャネル型MOSトランジスタ群6、データ入出力回路7、制御部8、ソース線SLドライバ9、及びセンスアンプ11を備える。
As shown in the figure, the semiconductor memory device according to this embodiment includes a
メモリセルアレイ1は、メモリセルアレイ1は複数の不揮発性のメモリセルトランジスタMTを含んだブロックBLK0乃至BLKsを備える(sは自然数)。ブロックBLK0乃至BLKsの各々は、不揮発性のメモリセルトランジスタMTが直列接続された複数のNANDストリング15を備えている。NANDストリング15の各々は、例えば64個のメモリセルトランジスタMTと、選択トランジスタST1、ST2とを含んでいる。
The
メモリセルトランジスタMTは、2値以上のデータを保持可能とする。このメモリセルトランジスタMTの構造は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介在して形成された電荷蓄積層(例えば絶縁膜)と、電荷蓄積層上に形成され、電荷蓄積層より誘電率の高い絶縁膜(以下、ブロック層と呼ぶ)と、更にブロック層上に形成された制御ゲートとを有するMONOS構造である。なお、メモリセルトランジスタMTの構造は、FG型であってもよい。FG型とは、p型半導体基板上にゲート絶縁膜を介在して形成された浮遊ゲート(導電層)と、浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介在して形成された制御ゲートとを含んだ構造である。 The memory cell transistor MT can hold data of two or more values. The structure of the memory cell transistor MT includes a charge storage layer (for example, an insulating film) formed on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, and an insulating layer formed on the charge storage layer and having a dielectric constant higher than that of the charge storage layer. This is a MONOS structure having a film (hereinafter referred to as a block layer) and a control gate formed on the block layer. The structure of the memory cell transistor MT may be FG type. The FG type includes a floating gate (conductive layer) formed on a p-type semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, and a control gate formed on the floating gate with an inter-gate insulating film interposed therebetween. Structure.
メモリセルトランジスタMTの制御ゲートはワード線に電気的に接続され、ドレインはビット線に電気的に接続され、ソースはソース線に電気的に接続される。またメモリセルトランジスタMTは、nチャネルMOSトランジスタである。なお、メモリセルトランジスタMTの個数は64個に限られず、128個や256個、512個等であってもよく、その数は限定されるものではない。 The control gate of the memory cell transistor MT is electrically connected to the word line, the drain is electrically connected to the bit line, and the source is electrically connected to the source line. Memory cell transistor MT is an n-channel MOS transistor. The number of memory cell transistors MT is not limited to 64, but may be 128, 256, 512, etc., and the number is not limited.
またメモリセルトランジスタMTは、隣接するもの同士でソース、ドレインを共有している。そして、選択トランジスタST1、ST2間に、その電流経路が直列接続されるようにして配置される。直列接続されたメモリセルトランジスタMTの一端側のドレイン領域は選択トランジスタST1のソース領域に接続され、他端側のソース領域は選択トランジスタST2のドレイン領域に接続される。 The adjacent memory cell transistors MT share the source and drain. And it arrange | positions so that the current path may be connected in series between selection transistor ST1, ST2. The drain region on one end side of the memory cell transistors MT connected in series is connected to the source region of the select transistor ST1, and the source region on the other end side is connected to the drain region of the select transistor ST2.
同一行にあるメモリセルトランジスタMTの制御ゲートはワード線WL0〜WL63のいずれかに共通接続され、同一行にあるメモリセルトランジスタMTの選択トランジスタST1、ST2のゲート電極は、それぞれセレクトゲート線SGD1、SGS1に共通接続される。なお説明の簡単化のため、以下ではワード線WL0〜WL63を区別しない場合には、単にワード線WLと呼ぶことがある。また、メモリセルアレイ1において同一列にある選択トランジスタST1のドレインは、いずれかのビット線BL0〜BLnに共通接続される。以下、ビット線BL0〜BLnについても、これらを区別しない場合には一括してビット線BLと呼ぶ(n:自然数)。選択トランジスタST2のソースはソース線SLに共通接続される。
The control gates of the memory cell transistors MT in the same row are commonly connected to any one of the word lines WL0 to WL63, and the gate electrodes of the select transistors ST1 and ST2 of the memory cell transistors MT in the same row are select gate lines SGD1, Commonly connected to SGS1. For simplification of description, the word lines WL0 to WL63 may be simply referred to as word lines WL in the following when they are not distinguished. Further, the drains of the select transistors ST1 in the same column in the
また、同一のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTには一括してデータが書き込まれ又は読み出され、この単位をページと称する。更に、複数のメモリセルトランジスタMTはブロックBLK単位で一括してデータが消去される。 In addition, data is written into or read from a plurality of memory cell transistors MT connected to the same word line WL, and this unit is referred to as a page. Further, data is erased from the plurality of memory cell transistors MT in a unit of block BLK.
ロウデコーダ2は、ブロックデコーダ20、及びnチャネル型MOSトランジスタ21乃至23を備える。ブロックデコーダ20は、データの書き込み動作時、読み出し動作時、及び消去時において、制御部8から与えられたブロックアドレスをデコードし、その結果に基づいてブロックBLKを選択する。すなわち、選択されたメモリセルトランジスタMTが含まれるブロックBLKに対応するMOSトランジスタ21乃至23が接続される制御線TGを選択して、該MOSトランジスタ21乃至23をオン状態とする。このとき、ブロックデコーダ20からは、ブロック選択信号が出力される。ブロック選択信号とは、データの読み出し、書き込み、消去など行う際に、ロウデコーダ2が複数あるメモリブロックBLK0乃至BLKsのうちいずれかを選択する信号である。またこれにより、ロウデコーダ2は、選択されたブロックBLKに対応するメモリセルアレイ1のロウ方向を選択する。つまり、ブロックデコーダ20から与えられる選択信号に基づいて、ロウデコーダ2はセレクトゲート線SGD1、SGS1、及びワード線WL0〜WL63に対し、ドライバ回路3から与えられた電圧をそれぞれ転送する。
The
ドライバ回路3は、セレクトゲート線SGD1、SGS1毎に設けられたセレクトゲート線ドライバ31、32、及びワード線WL毎に設けられたワード線ドライバ33を備える。本実施形態では、ブロックBLK0に対応したワード線ドライバ33、セレクトゲート線ドライバ31、32のみを図示する。しかし実際では、これらワード線ドライバ33、セレクトゲート線ドライバ31、及び32は、ブロックBLK0乃至ブロックBLKsに設けられた、例えば64本のワード線WL及びセレクトゲート線SGD1、SGS1に共通接続される。
The
制御部8から与えられるページアドレスのデコード結果に応じて、ブロックBLKが選択される。ワード線ドライバ33は電圧発生回路から得られた所望の電圧を選択ブロックBLK内に設けられたメモリセルトランジスタMTの制御ゲートに転送する。またセレクトゲート線ドライバ31は、電圧発生回路から得られた所望の電圧を選択トランジスタST1のゲートに転送する。この時、セレクトゲート線ドライバ31は選択トランジスタST1のゲートに信号sgdを転送する。具体的には、セレクトゲート線ドライバ31は、データの書き込み時、読み出し時、消去時、更にはデータのベリファイ時に、例えば信号sgdを選択トランジスタST1のゲートに転送する。なお、信号sgdは、その信号が‘L’レベルであった場合には接地電源電圧レベルVSS(例えば、0[V]程度)とされ、‘H’レベルであった場合には内部電源電圧レベルVDD(例えば、1.8[V]程度)する。
The block BLK is selected according to the decoding result of the page address given from the
また、セレクトゲート線ドライバ31と同様にセレクトゲート線ドライバ32は、データの書き込み時、読み出し時、データのベリファイ時に所望の電圧を選択トランジスタST2のゲートに転送する。この時、セレクトゲート線ドライバ32は選択トランジスタST2のゲートに信号sgsを転送する。信号sgsは、その信号が‘L’レベルであった場合0[V]とされ、‘H’レベルであった場合電圧VDDとする。
Similarly to the select
電圧発生回路4は、第1電圧発生回路41、第2電圧発生回路42、第3電圧発生回路43、及び第4電圧発生回路44、及び第5電圧発生回路45を備える。第1電圧発生回路41乃至第5電圧発生回路45については、後述する。
The
データ入出力回路7は、図示せぬI/O端子を介してホスト(host)から供給されたアドレス及びコマンドを制御部8へ出力する。またデータ入出力回路7は、書き込みデータを、データ線Dlineを介してセンスアンプ11へと出力する。また、データをホストに出力する際、制御部8の制御に基づき、データ入出力回路7は、センスアンプ11から、データ線Dlineを介して受け取ったデータを、I/O端子を介してホストへ出力する。
The data input / output circuit 7 outputs an address and a command supplied from a host via an I / O terminal (not shown) to the
制御部8は、このNAND型フラッシュメモリ全体の動作を制御する。すなわち、データ入出力回路7を介して、図示せぬホストから与えられた上記アドレス、及びコマンドに基づいて、データの書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作における動作シーケンスを実行する。制御部8はアドレス、及び動作シーケンスに基づき、ブロック選択信号/カラム選択信号を生成する。
The
制御部8は、前述したブロック選択信号をロウデコーダ3に出力する。また、制御部8はカラム選択信号をセンスアンプ11に出力する。カラム選択信号とは、センスアンプ11のカラム方向を選択する信号である。
The
また、制御部8には、図示せぬメモリコントローラから供給された制御信号が与えられる。制御部8は供給された制御信号により、図示せぬI/O端子を介してホスト(host)からデータ入出力回路7へと供給された信号がアドレスであるのか、データであるのかを区別する。
The
ソース線SLドライバ9は、MOSトランジスタ12、13を備える。MOSトランジスタ12の電流経路の一端はソース線SLに接続され、他端は接地され、ゲートには信号Clamp_S1が与えられる。またMOSトランジスタ13の電流経路の一端はMOSトランジスタ12の電流経路の一端に共通接続され、他端は電圧VDDが供給され、ゲートには信号Clamp_S2が与えられる。
The source
MOSトランジスタ12がオン状態とされると、ソース線SLの電位は0[V]とされ、MOSトランジスタ13がオン状態とされると、ソース線SLの電位は電圧VDDとされる。なお、MOSトランジスタ12、13のゲートに与えられる信号Clamp_S1、S2は制御部8により制御される。なお、MOSトランジスタ13がオン状態とされるのは、消去ベリファイを行う場合である。つまり、消去ベリファイの際MOSトランジスタ13をオン状態とすることで、ソース線SL側からビット線BLへと電圧VDDが転送される。
When the
1−2.第1電圧発生回路41乃至第5電圧発生回路45について
次に、図2を用い、第1電圧発生回路41乃至第5電圧発生回路45について説明する。
1-2. About the first
Next, the first
図示するように、第1電圧発生回路41乃至第5電圧発生回路45は、リミッタ回路50及びチャージポンプ回路51を備える。チャージポンプ51は、制御部8により例えばデータの書き込み動作、消去動作、及び読み出し動作に必要な電圧を発生する。上記各々の電圧は、ノードN1から出力され、ドライバ回路3を介してNAND型フラッシュメモリ内の例えば、ロウデコーダ2に供給される。リミッタ回路50はノードN1の電位を監視しつつ、このノードN1の電位に応じてチャージポンプ回路51を制御する。すなわち、リミット回路50はノードN1の電位が所定の値よりも高ければ、チャージポンプ回路51のポンピングを停止し、該ノードN1の電位を降圧させる。
As illustrated, the first
一方、ノードN1の電位が所定の値よりも低ければ、チャージポンプ回路51にポンピングさせ、このノードN1の電位を昇圧させる。
On the other hand, if the potential of the node N1 is lower than a predetermined value, the
第1電圧発生回路41は、データの書き込み時に電圧VPGMを発生させ、選択ワード線WLに該電圧VPGMを転送する。電圧VPGMとは、メモリセルトランジスタMTの直下に形成されたチャネルの電荷が電荷蓄積層に注入され、このメモリセルトランジスタMTの閾値が別レベルに遷移する程度の大きさの電圧である。
The first
第2電圧発生回路42は、電圧VPASSを発生させ、非選択ワード線WLに該電圧VPASSを転送する。電圧VPASSとはメモリセルトランジスタMTがオン状態とされる電圧である。
The second
第3電圧発生回路43は、電圧VERAを発生させ、ウェルドライバ7に転送する。電圧VERAは、例えば20[V]である。すなわち、データの消去時に、第3電圧発生回路43が発生した例えば20[V]の電圧がメモリセルトランジスタMTが形成されるウェル領域に印加される。
The third
第4電圧発生回路44は、電圧VCGRを発生させ、選択ワード線WLにこの電圧VCGRを転送する。電圧VCGRは、メモリセルトランジスタMTから読み出しそうとするデータに応じた電圧である。
The fourth
第5電圧発生回路45は、電圧VREADを発生させ、データの読み出し時において非選択ワード線WLにこの電圧VREADを転送する。電圧VREADは、メモリセルトランジスタMTが保持するデータに依存せず、このメモリセルトランジスタMTをオン状態とする電圧である。
The fifth
1−3.センスアンプ11について
次に、図3を用い、第1の実施形態に係るセンスアンプ11の構成例について説明する。図示するように、センスアンプ11は、例えばセンスブロックSB1〜SB16を備える。これらセンスブロックSB1〜SB16は、例えば2kbyte分のデータを保持可能とする。つまり、センスアンプ11はビット線BLを介して、1ページ当たり2kbyteのデータをメモリセルアレイ1とやり取り(読み出し、書き込み)可能とする。なお、センスブロックSB1〜センスブロックSB16までを区別しない場合には、単にセンスブロックSBと呼ぶ。なお、センスアンプ11の分割数については16個に限られず、いくつでも良い。
1-3. About
Next, a configuration example of the
各々のセンスブロックSBはセンスユニットSU1-1〜SU1-M、SU2-1〜SU2-M、…、SU16-1〜SU16-Mを備える。これらセンスユニットSU1-1〜SU1-M、SU2-1〜SU2-M、…、SU16-1〜SU16-Mは、それぞれ対応するメモリセルトランジスタMTのデータを保持する。なお、センスユニットSU1-1〜SU1-M、SU2-1〜SU2-M、…、SU16-1〜SU16-Mを区別しない場合は、単にセンスユニットSUと呼ぶ。 Each of sense blocks SB sense unit SU 1-1 ~SU 1-M, SU 2-1 ~SU 2-M, ..., includes a SU 16-1 ~SU 16-M. These sense units SU 1-1 to SU 1 -M , SU 2-1 to SU 2 -M ,..., SU 16-1 to SU 16-M each hold data of the corresponding memory cell transistor MT. Incidentally, the sense unit SU 1-1 ~SU 1-M, SU 2-1 ~SU 2-M, ..., if there is no need to distinguish between SU 16-1 ~SU 16-M, simply referred to as a sense unit SU.
センスユニットSUは1ビットのデータを保持できる。また、1つのセンスユニットSUに対し、2本のビット線BLが接続される。つまり、データの読み出し及び書き込みは、隣接する2本のビット線BLのうちの1本ずつ行われる。この構成についてセンスブロックSBの拡大図を用いて説明する。 The sense unit SU can hold 1-bit data. Further, two bit lines BL are connected to one sense unit SU. That is, data reading and writing are performed one by one of the two adjacent bit lines BL. This configuration will be described using an enlarged view of the sense block SB.
図示するように、センスユニットSU1−1乃至SU8−1において、隣接する2本のビット線BLの組は、それぞれビット線BL0、BL1の組、ビット線BL2、ビット線BL3の組、ビット線BL4、ビット線BL5の組であり、以下同様である。すなわち、n本のビット線BLのうち、n/2本のビット線BLに対して、一括して読み出し及び書き込みが行われる。以下では、ビット線BLの1組のうち、読み出しまたは書き込み対象となるビット線BLを選択ビット線BLと呼び、非対象となるビット線BLを非選択ビット線BLと呼ぶ。 As shown in the figure, in the sense units SU1-1 to SU8-1, a pair of two adjacent bit lines BL is a pair of bit lines BL0 and BL1, a pair of bit lines BL2, a bit line BL3, and a bit line BL4, respectively. , A set of bit lines BL5, and so on. That is, reading and writing are collectively performed on n / 2 bit lines BL among n bit lines BL. Hereinafter, the bit line BL to be read or written in the set of bit lines BL is referred to as a selected bit line BL, and the non-target bit line BL is referred to as a non-selected bit line BL.
これらセンスユニットSUは、データの読み出し時にメモリセルトランジスタMTからビット線BLに読み出されたデータをセンスして増幅する。より具体的には、センスユニットSUは電圧VDDをビット線BLにプリチャージし、ビット線BLの電圧(または電流)をセンスする。 These sense units SU sense and amplify data read from the memory cell transistor MT to the bit line BL when reading data. More specifically, the sense unit SU precharges the voltage VDD to the bit line BL and senses the voltage (or current) of the bit line BL.
また、センスユニットSU1−1乃至SU8−1は共通の信号線COMに接続される。センスユニットSU1−1乃至SU8−1が保持したデータはFail bit検知回路11−1で検知される。その後、このFail bit検知回路11−1で検知された結果が制御部8に転送される。
Further, the sense units SU 1-1 to SU 8-1 are connected to a common signal line COM. The data held by the sense units SU 1-1 to SU 8-1 is detected by the fail bit detection circuit 11-1. Thereafter, the result detected by the fail bit detection circuit 11-1 is transferred to the
1−4.センスユニットSUについて
次に、図4を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUの構成例について説明する。本実施形態に係るセンスユニットSUは、上記メモリセルトランジスタMTに記憶される2値データをセンス可能なセンスユニットである。
1-4. About Sense Unit SU
Next, a configuration example of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The sense unit SU according to the present embodiment is a sense unit capable of sensing binary data stored in the memory cell transistor MT.
図示するように、センスユニットSUは、プライマリデータキャッシュ(PDC,PDCn)、ダイナミックデータキャッシュ(DDC)、テンポラリデータキャッシュ(TDC)、及びMOSトランジスタ群6などを備える。
As shown in the figure, the sense unit SU includes a primary data cache (PDC, PDCn), a dynamic data cache (DDC), a temporary data cache (TDC), a
プライマリデータキャッシュ(PDC,PDCn)は、インバータ68,69とPMOSトランジスタP11,P12を備える。インバータ68,69は、図示しないPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタにより構成される。インバータ回路68の入力および出力は、インバータ69の出力および入力にそれぞれ接続されることにより、ラッチ接続される。PMOSトランジスタP11のソースは内部電源電圧VDDに接続され、ドレインはインバータ68の制御端子(インバータ68を構成するPMOSトランジスタのソース)に接続され、ゲートにはカレント電位信号SAPGが与えられる。PMOSトランジスタP12のソースは内部電源電圧VDDに接続され、ドレインはインバータ69の制御端子(インバータ69を構成するPMOSトランジスタのソース)に接続され、ゲートにはカレント電位信号SAPGが与えられる。
The primary data cache (PDC, PDCn) includes
カレント電位信号SAPGは、PMOSトランジスタのP11の飽和電流(ドレイン=VDD, ゲート=VSS, ソース=VSS)をIdo_P11 とすると、PMOSトランジスタP11のIdsをIdo_P11/n (n分の1)に抑えるためのカレントコピー手段により発生されるゲート電位信号、である。例えば、本例の場合、Ido_P11 は、数十μA程度である。このカレント電位信号SAPGにより、ピーク電流をおおよそ5分の1程度にまで抑えることが可能となる。詳細については、後述する。 The current potential signal SAPG is used to suppress the Ids of the PMOS transistor P11 to Ido_P11 / n (1 / n) where the saturation current (drain = VDD, gate = VSS, source = VSS) of the PMOS transistor P11 is Ido_P11. A gate potential signal generated by the current copy means. For example, in this example, Ido_P11 is about several tens of μA. With this current potential signal SAPG, the peak current can be suppressed to about 1/5. Details will be described later.
ダイナミックデータキャッシュ(DDC)は、PMOSトランジスタP75、NMOSトランジスタN75を備える。PMOSトランジスタP75の電流経路の一端はトランジスタN75の電流経路の一端と共通に接続される。また、PMOSトランジスタP75の電流経路の一端は、内部電源電圧VDDに接続される。トランジスタN75の電流経路の他端に接続され、ゲートはノードN1aに接続される。トランジスタN75のゲートはノードLAT1に接続される。 The dynamic data cache (DDC) includes a PMOS transistor P75 and an NMOS transistor N75. One end of the current path of the PMOS transistor P75 is connected in common with one end of the current path of the transistor N75. One end of the current path of the PMOS transistor P75 is connected to the internal power supply voltage VDD. The other end of the current path of transistor N75 is connected, and the gate is connected to node N1a. Transistor N75 has its gate connected to node LAT1.
テンポラリデータキャッシュ(TDC)には、データ読み出し時等のビット線BLのデータが保持され、トランジスタ81の一端、キャパシタC1の一端、トランジスタ74、79の一端が接続される。トランジスタ81の電流経路の他端はトランジスタ群6に接続され、ゲートには信号BLCCLAMPが与えられる。キャパシタC1の電極の他端にはブースト信号Boostが与えられる。トランジスタ74の電流経路の他端はダイナミックデータキャッシュ(DDC)に接続され、ゲートには信号REGが与えられる。トランジスタ79の電流経路の一端はダイナミックデータキャッシュ(DDC)に接続され、他端はトランジスタ80の電流経路に接続され、ゲートがテンポラリデータキャッシュ(TDC)に接続される。
In the temporary data cache (TDC), data of the bit line BL at the time of data reading or the like is held, and one end of the
MOSトランジスタ群6は、NMOSトランジスタ6a〜6bを備え、センスユニットSUのノードN12(TDC)と奇数または偶数ビット線BLのいずれかとを接続可能とするビット線選択回路として機能する。
The
MOSトランジスタ6a,6bの電流経路は、内部電源電圧VDDとセンスユニットSUのノードN12(TDC)との間に直列接続され、ゲートには信号BLS(i+1),BIAS(i+1)がそれぞれ与えられる。MOSトランジスタ6a,6bの電流経路の接続ノードは奇数ビット線BL(i+1)に接続される(iは偶数、i=0、2、4、…、n)。MOSトランジスタ6c,6dの電流経路は、内部電源電圧VDDとセンスユニットSUのノードN12(TDC)との間に直列接続され、ゲートには信号BLSi,BIASiがそれぞれ与えられる。MOSトランジスタ6c,6dの電流経路の接続ノードは偶数ビット線BLiに接続される。
The current paths of
MOSトランジスタ6b,6dは、信号BlAS(i+1)及び信号BlASiに応じてMOSトランジスタ6a,6cと相補的にオンとされ、非選択ビット線BLに電圧VDDを供給する。
The
MOSトランジスタ6b、6c、およびMOSトランジスタ84がオン状態とされると、センスユニットSUは偶数ビット線BLi(選択ビット線BL)と電気的に接続され、奇数ビット線BL(i+1)は非選択ビット線BLとされる。
When
これに対し、MOSトランジスタ6a、6d、及びMOSトランジスタ84がオン状態とされると、センスユニットSUは奇数ビット線BL(i+1)(選択ビット線BL)と接続され、偶数ビット線BLiが非選択ビット線BLとされる。このとき非選択ビット線BLとされた偶数または奇数ビット線BLの電位は、例えば電圧VDDで固定される。すなわち、MOSトランジスタ84はビット線BLを非選択電位に充電する非選択回路として機能する。
In contrast, when the
なお、MOSトランジスタ6a〜6dのゲートに、信号BLSi、信号BLS(i+1)、信号BIASi、及び信号BIAS(i+1)として‘H’レベルに相当する電圧(VDD+Vth)がゲートに供給されると、これらMOSトランジスタ6a〜6dはオン状態とされる。ここで電圧Vthは、MOSトランジスタ6a〜6dの閾値電圧である。 When the voltage (VDD + Vth) corresponding to the 'H' level is supplied to the gates of the MOS transistors 6a to 6d as the signal BLSi, the signal BLS (i + 1), the signal BIASi, and the signal BIAS (i + 1). MOS transistors 6a-6d are turned on. Here, the voltage Vth is a threshold voltage of the MOS transistors 6a to 6d.
一方、信号BLSi、信号BLS(i+1)、信号BIASi、及び信号BIAS(i+1)として‘L’レベルに相当する電圧、例えばゼロ電位がMOSトランジスタ群6のゲートに転送されるとMOSトランジスタ6a〜6dがオフ状態とされる。
On the other hand, when a signal corresponding to 'L' level, for example, zero potential, is transferred to the gate of the
その他、トランジスタ80の電流経路の他端は接地電源電圧VSSに接続され、ゲートには信号SEN1が与えられる。トランジスタ72の電流経路の一端はプライマリデータキャッシュに接続され、他端はノードN12(TDC)に接続され、ゲートには信号BLC1が与えられる。
In addition, the other end of the current path of the
信号線COMと接地電源電圧VSSとの間に、トランジスタ78,82が直列に接続される。トランジスタ78の電流経路の一端は接地され、ゲートには信号CHK1が与えられる。トランジスタ82の電流経路の一端はトランジスタ78の電流経路の他端に接続され、電流経路の他端は信号線COMに接続され、ゲートはノードN1bに接続される。
信号線COMは、センスユニットSUにおいて、例えば、書き込みベリファイ、消去ベリファイなどが完了したか否かのフェイル信号が出力される。信号線COMは、センスブロックにおけるカラム方向に沿って(例えば、センスブロックSB1〜SB8間)共通接続される。そのため、信号線COMには、書き込みベリファイにおいて、何ビットセンスユニットSUのデータ書き込みがフェイルしたのか否かに応じて、例えば’L’レベル→’H’レベルに反転した信号が検出される。 The signal line COM outputs a fail signal indicating whether, for example, write verify, erase verify, or the like has been completed in the sense unit SU. The signal line COM is commonly connected along the column direction in the sense block (for example, between the sense blocks SB 1 to SB 8 ). Therefore, a signal inverted from, for example, the “L” level to the “H” level is detected on the signal line COM in accordance with how many bit sense units SU have failed to write data in the write verify.
カラム選択MOSトランジスタ65の電流経路の一端はノードN1bに接続され、他端は入出力データ線Dline(信号線I/O)に接続される。入出力データ線DlineからこのMOSトランジスタ65を介して、‘L’または‘H’レベルの信号がPDCに入出力される。
One end of the current path of the column
カラム選択トランジスタ66の電流経路の一端はノードN1aに接続され、他端は入出力データ線Dline(信号線I/On)に接続される。入出力データ線DlineからこのMOSトランジスタ66を介して、‘L’または‘H’レベルの信号がPDCに入出力される。なお、信号線I/Oと信号線I/Onには互いに相補的な信号が入出力される。
One end of the current path of the
MOSトランジスタ65,66のゲートにはカラム選択信号CSLが供給される。信号CSLによりMOSトランジスタ65,66がオン状態とされることで、センスユニットSUは、入出力データ線Dlineを介してデータ入出力回路8とデータの入出力がされる。
A column selection signal CSL is supplied to the gates of the
<2.センスユニットSUの動作>
<2−1.データ読み出し動作(Read)>
次に、図5を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUのデータ読み出し動作について説明する。ここでは偶数ビット線BLiが選択ビット線BLとされた場合について一例として説明する。なお、この際、読み出し動作時において奇数ビット線BL(i+1)の電圧は、非選択電圧(電圧VDD)まで充電される。
<2. Operation of sense unit SU>
<2-1. Data read operation (Read)>
Next, the data read operation of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, a case where the even bit line BLi is the selected bit line BL will be described as an example. At this time, the voltage of the odd-numbered bit line BL (i + 1) is charged to the non-selection voltage (voltage VDD) during the read operation.
ステップS11−(1)(BL charge)
まず、トランジスタ76,81のゲートを選択し、トランジスタ76,81の電流経路を導通させ、図中のカレント電流I(1)により、ビット線BLの電位を充電する。ここで、トランジスタ71をオンして、ラッチノード1Nbの電位は’H’レベルとなる。
Step S11- (1) (BL charge)
First, the gates of the
ステップS11−(2)(BL 遷移wait)
続いて、トランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフとさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機する。
Step S11- (2) (BL transition wait)
Subsequently, the potential of the gate signal BLCCAMP of the
ステップS11−(3)(Charge share sense)
続いて、トランジスタ76のゲート信号BLPREの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を選択(Vsen)として、ノードN12(TDC)とビット線BLとを導通させる。
Step S11- (3) (Charge share sense)
Subsequently, the potential of the gate signal BLPRE of the
これにより、チャージトランスファが生じる。すなわち、NANDストリング15が導通状態である場合、偶数ビット線BLiの電荷がソース線SLに向かって放電される。この結果、ノードN12(TDC)は電圧VDDから、例えばゼロ電位(’L’)へと遷移する。この場合、ノードN12における電荷が、偶数ビット線BLiに移動する。これは、ノードN12の配線容量よりも、偶数ビット線BLi容量の方が大きいからである。
This causes charge transfer. That is, when the
一方、NANDストリング15が非導通状態である場合、偶数ビット線BLiの電位は電圧VDDを維持していることから、チャージトランスファは生じない。つまりノードN12の電位は電圧VDD(’H’)を維持する。
On the other hand, when the
ステップS11−(4)(PRST)
続いて、トランジスタ71のゲートを選択し、トランジスタ71の電流経路を導通させ、図中の電流I(4)を発生させ、ダイナミックデータキャッシュ(DDC)を充電する。なお、この際、電源電圧VDDが高い場合は、ダイナミックデータキャッシュ(DDC)中のPMOSトランジスタP75は不要である。
Step S11- (4) (PRST)
Subsequently, the gate of the
ステップS11−(5)(TDC=>PDC)
続いて、センス動作を行う。このセンス動作は、トランジスタ80のゲート信号SEN1を‘H’レベルとして、ビット線BL(TDC)の電位をプライマリデータキャッシュPDCに取り込む動作である。
Step S11- (5) (TDC => PDC)
Subsequently, a sensing operation is performed. This sense operation is an operation in which the gate signal SEN1 of the
NANDストリング15が導通した結果、ノードN12(TDC)の電位が例えばゼロ電位まで遷移するとMOSトランジスタ79はオフ状態とされる。このため、信号SEN1が‘H’レベルとされ、PDCのノードN1b(以下、PDC(ノードN1b)と表記する)は‘H’レベルを保持する。
As a result of the conduction of the
一方、NANDストリング15が非導通とされ、ノードN12(TDC)の電位が電圧VDDを維持した場合、MOSトランジスタ79はオン状態とされる。この状態において信号SEN1が‘H’レベルとされ、MOSトランジスタ80がオン状態とされると、ノードN1bから接地電源電位(例えば‘L’レベル=ゼロ電位)が導通され、図中の電流(5)が流れる。このため、PDCのノードN1bは‘H’レベルから‘L’レベルに反転する。このように、PDCは、偶数ビット線BLiの電位に応じた‘L’または‘H’レベルいずれかのデータを取り込んでラッチする。
On the other hand, when the
この際、ラッチ回路68,69にAND接続されるPMOSトランジスタP11,P12のゲートに、カレント電位信号SAPGを与え、インバータ69,68を構成するPMOSトランジスタのスイッチング電流i(PMOS)を制御することができる。その結果、このステップS11−(5)の際の電流(5)を構成する上記スイッチング電流i(PMOS)およびNMOSトランジスタ79のオン電流i(NMOS)を低減する。そのため、ラッチノードN1b充電の際のピーク電流を低減でき、電源ドロップを低減することができる。
At this time, the current potential signal SAPG is given to the gates of the PMOS transistors P11 and P12 that are AND-connected to the
ステップS11−(6)(IO転送)
続いて、信号CSLが’H’レベルとなると、トランジスタ65、66を介してPDCの保持データが信号線I/O及び信号線I/Onに転送される。
Step S11- (6) (IO transfer)
Subsequently, when the signal CSL becomes “H” level, the data held in the PDC is transferred to the signal line I / O and the signal line I / On via the
<2−2.データ書き込み動作(Program)>
次に、図6を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUのデータ書き込み動作について説明する。ここでは、同様に、偶数ビット線BLiが選択ビット線BLとされた場合について一例として説明する。
<2-2. Data write operation (Program)>
Next, the data write operation of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, similarly, a case where the even bit line BLi is the selected bit line BL will be described as an example.
ステップS12−(1)(80hrst)
まず、トランジスタ71のゲートを選択し、トランジスタ71の電流経路を導通させ、図中の電流I(1)を発生させる。この際、ラッチノード1Nbの電位は’H’レベルであるとする。
Step S12- (1) (80hrst)
First, the gate of the
ステップS12−(2)(Program data load)
続いて、書き込みデータをプライマリキャッシュPDCにロードする。
図中の電流(2)として示すように、ホストからコマンド(例えば、CMD1)が制御部8に与えられると、MOSトランジスタ65および66を介して、信号線I/O、I/Onから転送された書き込みデータ(‘H’または‘L’レベル)がPDCに格納される。
Step S12- (2) (Program data load)
Subsequently, the write data is loaded into the primary cache PDC.
As shown as current (2) in the figure, when a command (for example, CMD1) is given from the host to the
ステップS12−(3)(NOT)
続いて、PDCの保持データ(ノードN1b,N1a)を反転する。つまり、PDCのデータに対してNOT演算が行われる。この際、トランジスタ65,66のゲート信号CSLは、’L’レベルとされる。
Step S12- (3) (NOT)
Subsequently, the data held in the PDC (nodes N1b and N1a) is inverted. That is, a NOT operation is performed on the PDC data. At this time, the gate signal CSL of the
ステップS12−(4)(Program bias)
続いて、メモリセルトランジスタMTにデータを書き込む際、信号BLC1を‘H’レベルとし、MOSトランジスタ72をオン状態とする。更に信号BLCCLAMP(および信号BLSi)をそれぞれ‘H’レベルとし、MOSトランジスタ81(およびMOSトランジスタ6c)をそれぞれオン状態とする。これによって、図中の電流(5)が流れ、PDCが保持するデータが偶数ビット線BLiに転送され、所望のデータ書き込みが行われる。
Step S12- (4) (Program bias)
Subsequently, when writing data to the memory cell transistor MT, the signal BLC1 is set to the “H” level, and the
<2−3.書き込みベリファイ動作(PVFY)>
次に、図7を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUの書き込みベリファイ動作について説明する。書き込みベリファイ動作では、PDCの保持データに応じて、書き込み完了か否かを判断する。具体的には、PDCの保持データが‘L’レベルの場合には上記データ書き込みが完了と判断し、‘H’レベルである場合にはデータの書き込み動作が完了でないと判断され、完了と判断されるまで上記データの書き込み動作及び書き込みベリファイ動作が繰り返される。
<2-3. Write Verify Operation (PVFY)>
Next, the write verify operation of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In the write verify operation, it is determined whether or not the writing is completed according to the data held in the PDC. Specifically, when the data held in the PDC is at the “L” level, it is determined that the data writing is complete, and when it is at the “H” level, it is determined that the data writing operation is not complete, and is determined to be complete. The data write operation and write verify operation are repeated until the data is written.
ここでは、同様に、偶数ビット線BLiが選択ビット線BLとされた場合について一例として説明する。 Here, similarly, a case where the even bit line BLi is the selected bit line BL will be described as an example.
ステップS13−(1)(BL charge)
まず、トランジスタ76,81のゲートを選択し、トランジスタ76,81の電流経路を導通させ、図中のカレント電流I(1)を発生させ、ビット線BLの電位を充電する。この際、ラッチノード1Nbの電位は’L’レベル、ラッチノード1Naの電位は’H’レベルであるとする。
Step S13- (1) (BL charge)
First, the gates of the
ステップS13−(2)(BL 遷移 wait)
続いてトランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフとさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機する。
Step S13- (2) (BL transition wait)
Subsequently, the potential of the gate signal BLCCAMP of the
ステップS13−(3)(Charge share sense)
続いて、トランジスタ76のゲート信号BLPREの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を選択(Vsen)として、ノードN12(TDC)とビット線BLとを導通させる。これにより、上記チャージトランスファが生じさせる。
Step S13- (3) (Charge share sense)
Subsequently, the potential of the gate signal BLPRE of the
’1’データを書き込みベリファイする際のノードN12(TDC)に’L’レベルの電位がチャージされる。
’0’データを書き込みベリファイする際のノードN12(TDC)に’L’レベルの電位がチャージされる場合は、上記’0’データ書き込みは失敗(fail)と判定される。そのため、後述するステップS13−(5)における再プログラムの対象とされる。
’0’データを書き込みベリファイする際のノードN12(TDC)に’H’レベルの電位がチャージされる場合は、上記’0’データ書き込みは成功(pass)と判定される。そのため、後述するステップS13−(5)における再プログラムは行われない。
The node N12 (TDC) when writing and verifying the “1” data is charged with the “L” level potential.
When the potential of the “L” level is charged to the node N12 (TDC) when the “0” data is written and verified, the above “0” data writing is determined to be a failure. Therefore, it is a target of reprogramming in step S13- (5) described later.
If the node N12 (TDC) at the time of writing and verifying the “0” data is charged with the “H” level potential, it is determined that the “0” data writing is successful (pass). Therefore, reprogramming in step S13- (5) described later is not performed.
ステップS13−(4)(TDC=>PDC)
続いて、同様に、トランジスタ80のゲート信号SEN1を‘H’レベルとして、ビット線BL(TDC)の電位をプライマリデータキャッシュPDCに取り込む、センス動作を行う。上記ステップS13−(3)により、ノードN12(TDC)にチャージされたデータは、それぞれ次のような関係になる。
Step S13- (4) (TDC => PDC)
Subsequently, similarly, a sensing operation is performed in which the gate signal SEN1 of the
’1’データを書き込みベリファイする際にノードN12(TDC)に’L’レベルがチャージされた場合には、トランジスタ79が導通せず、PDCにデータが取り込まれない。そのため、ノードN1bにラッチされたデータは反転しない。
’0’データを書き込みベリファイする際にノードN12(TDC)に’L’レベルがチャージされた場合には、トランジスタ79が導通せず、PDCにデータが取り込まれない。そのため、ノードN1bにラッチされたデータは反転せず、’H’レベルのままであるため、上記’0’データ書き込みは失敗(fail)と判定される。
’0’データを書き込みベリファイする際にはノードN12(TDC)に’H’レベルがチャージされた場合には、トランジスタ79が導通する。そのため、トランジスタ80のゲート信号SEN1が’H’レベルとなると、図中の電流(5)が流れ、ノードN12(TDC)の’L’レベルのデータが、PDCにデータが取り込まれる。そのため、ノードN1bにラッチされたデータ’H’レベルから’L’レベルに反転し、上記’0’データ書き込みは成功(pass)と判定される。
ステップS13−(5)(再Program)
続いて、上記書き込みが失敗(fail)と判定された場合、上記ステップS12−(4)と同様の電圧関係により、信号BLC1を‘H’レベルとし、MOSトランジスタ72をオン状態とする。更に信号BLCCLAMPをH’レベルとし、MOSトランジスタ81をオン状態とする。これによって、図中の電流(5)が流れ、PDCが保持するデータが偶数ビット線BLiに転送され、所望のデータ書き込みが行われる。これらの動作が、データ書き込みが成功(pass)と判定されるまで、継続される。
When the node N12 (TDC) is charged with the “L” level when the “1” data is written and verified, the
When the node N12 (TDC) is charged with the “L” level when the “0” data is written and verified, the
When the “0” data is written and verified, the
Step S13- (5) (Re-Program)
Subsequently, when it is determined that the writing has failed (fail), the signal BLC1 is set to the “H” level and the
<2−4.データ消去/消去ベリファイ動作(ERASE/EVFY)>
次に、図8を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUのデータ消去/消去ベリファイ動作について説明する。
<2-4. Data Erase / Erase Verify Operation (ERASE / EVFY)>
Next, a data erase / erase verify operation of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
ステップS14−(1)(SABL=VDD)
まず、トランジスタ76、81のゲート信号BLPREおよび信号BLCCLAMPを‘H’レベルとし、電流(1)を流し、MOSトランジスタ81のソース端の電位を電圧VDDに設定する。
Step S14- (1) (SABL = VDD)
First, the gate signals BLPRE and the signal BLCCLAMP of the
ステップS14−(2)(TDC=VDD)
続いて、信号BLCCLAMP、信号BLPREを‘H’レベルとし、MOSトランジスタ76、81をオン状態とし、図中の電流(2)を流すことで、ノードN12(TDC)の電位を内部電源電圧VDDとする。
Step S14- (2) (TDC = VDD)
Subsequently, the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are set to the “H” level, the
ステップS14−(3)(TDC=>PDC)
続いて、ノードN12(TDC)の電位をプライマリデータキャッシュPDCに取り込む。信号SEN1を’H’レベルとし、図中の電流(3)を流し、ノードN1bを’L’レベル、ノードN1aを’H’レベルとするデータをラッチさせる。
Step S14- (3) (TDC => PDC)
Subsequently, the potential of the node N12 (TDC) is taken into the primary data cache PDC. The signal SEN1 is set to the “H” level, the current (3) in the figure is passed, and the data for setting the node N1b to the “L” level and the node N1a to the “H” level is latched.
<消去ベリファイ(even)>
次に、上記構成における消去ベリファイ動作について説明する。消去ベリファイ動作は、偶数ビット線BLiと奇数ビット線BL(i+1)とで交互に行い、これら偶数ビット線BLiと奇数ビット線BL(i+1)両方についてメモリセルトランジスタMTの書き込みデータを消去できたことを確認した時点で、消去ベリファイ動作が完了する。具体的には、消去ベリファイ後PDCの保持データが‘L’レベルである場合、Fail Bit検知回路11−1からの情報に基づき制御部8は消去ベリファイが完了したと判断する。
<Erase verification (even)>
Next, the erase verify operation in the above configuration will be described. The erase verify operation was alternately performed on the even bit line BLi and the odd bit line BL (i + 1), and the write data of the memory cell transistor MT could be erased on both the even bit line BLi and the odd bit line BL (i + 1). When confirming the above, the erase verify operation is completed. Specifically, when the data held in the PDC after the erase verify is at the “L” level, the
まず偶数ビット線BLi(even)の消去ベリファイ動作について説明する。 First, the erase verify operation of the even bit line BLi (even) will be described.
ステップS14−(4)(SABL charge)
信号BLCCLAMP,信号BLPREを‘H’レベルとし、MOSトランジスタ76,81をオン状態とすることで、電流(4)を流し、ビット線を充電する。
Step S14- (4) (SABL charge)
When the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are set to the “H” level and the
ステップS14−(5)(BL 遷移 wait & TDC充電)
続いて、ゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機し、信号BLPREを選択(Vsg)としてトランジスタ76をオンさせて、ノードN12(TDC)と内部電源電圧とを導通させて、ノードN12(TDC)を充電する。
Step S14- (5) (BL transition wait & TDC charge)
Subsequently, the potential of the gate signal BLCCAMP is deselected (VSS), the
ステップS14−(6)(Charge share sense (even))
続いて、ビット線BLの電位をノードN12(TDC)に転送する。信号BLPREを非選択(VSS)としてトランジスタ76をオフさせる。信号BLCCLAMPを選択(Vsenev)とし、偶数ビット線BLiとノードN12(TDC)とを電気的に接続する。もし、この偶数ビット線BLiに接続されたメモリセルトランジスタMTがすべて消去状態であれば、チャージシェア後であっても偶数ビット線BLiの電位は‘H’レベルに相当する電圧VDDとされる(消去ベリファイパス(pass))。一方、すべて消去状態でなければ、チャージシェア後であっても偶数ビット線BLiの電位は‘L’レベルに相当する(消去ベリファイフェイル(fail))。
Step S14- (6) (Charge share sense (even))
Subsequently, the potential of the bit line BL is transferred to the node N12 (TDC). The signal BLPRE is not selected (VSS), and the
ステップS14−(7)(REG=H)
続いて、信号REGを選択して、DDCをオフさせる。この際、PDCのノードN1bは’L’レベル、ノードN1aは’H’レベルであるとする。
Step S14- (7) (REG = H)
Subsequently, the signal REG is selected to turn off the DDC. At this time, it is assumed that the node N1b of the PDC is at the “L” level and the node N1a is at the “H” level.
ステップS14−(8)(PDC Reset)
続いて、ノードN1bを’H’レベル、ノードN1aを’L’レベルとしてラッチデータを反転させ、PDCのラッチデータをリセットする。
Step S14- (8) (PDC Reset)
Subsequently, the node N1b is set to the “H” level, the node N1a is set to the “L” level, the latch data is inverted, and the latch data of the PDC is reset.
ステップS14−(9)(Sense)
続いて、ノードN12(TDC)の電位をPDCに取り込むセンス動作を行う。
Step S14- (9) (Sense)
Subsequently, a sensing operation for capturing the potential of the node N12 (TDC) into the PDC is performed.
この際、ノードN12(TDC)が’H’レベルとして上記消去ベリファイパス(pass)する場合、MOSトランジスタ79がオン状態となり、信号REGを選択(‘H’レベル)とすることで、PDCの保持データは‘H’レベルから‘L’レベルへと遷移する。
At this time, when the node N12 (TDC) is set to the “H” level and the erase verify pass is performed, the
これに対し、ノードN12(TDC)が’L’レベルとして上記消去ベリファイフェイル(fail)する場合、MOSトランジスタ79はオフ状態とされる。従って、たとえ信号REGを選択(‘H’レベル)、PDCの保持データは‘H’レベルのままとなる。
On the other hand, when the node N12 (TDC) is set to the 'L' level and the erase verify fails (fail), the
奇数ビット線BLi(odd)の消去ベリファイ動作については、上記と同様に可能であるため、詳細な説明を省略する。 The erase verify operation of the odd-numbered bit line BLi (odd) can be performed in the same manner as described above, and thus detailed description thereof is omitted.
<消去ベリファイ演算>
次に、偶数、奇数ビット線の消去ベリファイについての演算について、説明する。
<Erase verify operation>
Next, calculation for erase verify of even and odd bit lines will be described.
ステップS14−(13)(EVFY even & odd 演算)
まず、信号BLCCLAMP、信号BLPREを非選択(VSS)として、トランジスタ76、81をオフさせる。信号REGを選択(VDD)し内部電源電圧(VSS)とすることで、DDCを介して、図中の電流(13)に流し、ノードN12(TDC)の電位を放電する。
Step S14- (13) (EVFY even & odd operation)
First, the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are not selected (VSS), and the
この際、ノードN12(TDC)の電位関係により、以下のように、演算できる。 At this time, the calculation can be performed as follows according to the potential relationship of the node N12 (TDC).
TDC電位が’H’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)である。 When the TDC potential is at the “H” level, the erase verify of the even bit line (even) is passed (“H” level) and the erase verify of the odd bit line (odd) is passed ( 'H' level).
TDC電位が’L’レベルである場合は、偶数ビット線(even)又は奇数ビット線(odd)の少なくとも一方はフェイル(fail)がある。 When the TDC potential is at the 'L' level, at least one of the even bit line (even) and the odd bit line (odd) is failed.
ステップS14−(14)(PDC Reset)
続いて、PRSTを選択(H)してトランジスタ71をオンさせて電流(14)を流し、ノードN1bを’H’レベル、ノードN1aを’L’レベルとしてラッチデータを反転させ、PDCのラッチデータをリセットする。
Step S14- (14) (PDC Reset)
Subsequently, PRST is selected (H), the
ステップS14−(15)(Sense)
続いて、SEN1を選択(H)してトランジスタ80をオンさせて電流(15)を流し、PDCの電位をセンスする。
Step S14- (15) (Sense)
Subsequently, SEN1 is selected (H), the
この際、PDCの電位関係は、TDCの電位関係とは逆の関係となる。 At this time, the PDC potential relationship is opposite to the TDC potential relationship.
ステップS14−(0)(一括検知(シリアルモード))
続いて、上記判断を行う一括検知(シリアルモード)について説明する。一括検知とは、消去状態か否かを判断する一括して検知する動作である。
Step S14- (0) (Batch detection (serial mode))
Subsequently, collective detection (serial mode) for making the above determination will be described. The batch detection is an operation for batch detection that determines whether or not an erased state is set.
まず、信号CSLを非選択(‘L’レベル)としてMOSトランジスタ65,66をオフさせる。
First, the signal CSL is not selected ('L' level), and the
続いて、信号CHK1を選択してトランジスタ78をオンさせ、図中の電流(0)を流しして、この際の端子COMの電圧関係により、メモリセルトランジスタMTが消去状態か否かを判断する。本例では、PDC(ノードN1b)が‘H’レベルである場合、消去ベリファイがフェイル(fail)であるとする。
Subsequently, the signal CHK1 is selected to turn on the
この際、端子COMが‘H’レベルを維持すれば、消去ベリファイパス(pass)である。一方、端子COMが‘H’レベルから‘L’レベルに遷移すれば、消去ベリファイフェイル(fail)である。 At this time, if the terminal COM is kept at the “H” level, an erase verify pass is made. On the other hand, if the terminal COM changes from the “H” level to the “L” level, an erase verify failure (fail) occurs.
次に、図9を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUのNOT演算動作について説明する。NOT演算動作は、PDCの保持データ(ノードN1b)が反転されることにより行う
ステップS15−(1)(TDC=>VSS)
まず、信号BLPREを選択(‘H’レベル)し、MOSトランジスタ76をオンさせ、ノードN12(TDC)と内部電源電圧(VSS)との間に図中の電流(1)を発生させる。このステップにより、ノードN12(TDC)が接地電源電圧VSSレベルとされる。
Next, the NOT calculation operation of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The NOT operation is performed by inverting the data held in the PDC (node N1b). Step S15- (1) (TDC => VSS)
First, the signal BLPRE is selected ('H' level), the
ステップS15−(2)(PDC=>TDC)
続いて、信号REGを選択(Vsg)しトランジスタ74をオンさせ、図中の電流(2)を発生させ、PDCに格納された‘0’または‘1’のデータを、ノードN12(TDC)に転送させる。
Step S15- (2) (PDC => TDC)
Subsequently, the signal REG is selected (Vsg), the
ステップS15−(3)(PDC reset (PRST ON))
続いて、PDCリセット動作を行うために、信号PRSTを選択(‘H’レベル)し、MOSトランジスタ71をオンさせ、図中の電流(3)を発生させ、PDCのノードN1bを電源電位(すなわち‘H’レベル)とする。
Step S15- (3) (PDC reset (PRST ON))
Subsequently, in order to perform the PDC reset operation, the signal PRST is selected ('H' level), the
ステップS15−(4)(Sense (PDC確定))
続いて、信号SEN1を選択(‘H’レベル)してMOSトランジスタ80をオンさせる。
Step S15- (4) (Sense (PDC confirmation))
Subsequently, the signal SEN1 is selected ('H' level) to turn on the
この際、ノードN12(TDC)から転送されたデータが‘0’データである場合、ノードN1bの電位は‘H’レベルを維持する。 At this time, if the data transferred from the node N12 (TDC) is '0' data, the potential of the node N1b maintains the 'H' level.
一方、ノードN12(TDC)から転送されたデータが‘1’データである場合、ノードN1bの電位は‘H’レベルから‘L’レベルへ遷移する。 On the other hand, when the data transferred from the node N12 (TDC) is '1' data, the potential of the node N1b changes from 'H' level to 'L' level.
<2−6.セル電流の測定(I cell Monitor)>
次に、図10を用い、第1の実施形態に係るセンスユニットSUのセル電流の測定動作(I cell Monitor)について説明する。
<2-6. Cell current measurement (I cell Monitor)>
Next, a cell current measurement operation (I cell monitor) of the sense unit SU according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
ステップS16−(1)(set)
まず、図中に示す電流(1)を流し、信号端COMにビット線BLに電流Icellを流し、全部選択をする。
Step S16- (1) (set)
First, the current (1) shown in the figure is supplied, the current Icell is supplied to the bit line BL through the signal terminal COM, and all are selected.
ステップS16−(2)(Icell (off))
続いて、トランジスタ75を非選択、トランジスタP75を選択し、セル電流Icell(Ioff)である電流(2)を流し、全部非選択とする。
Step S16- (2) (Icell (off))
Subsequently, the transistor 75 is not selected, the transistor P75 is selected, and the current (2) which is the cell current Icell (Ioff) is supplied, so that all are not selected.
ステップS16−(3)(Serial write data 1)
続いて、信号CSLを選択してトランジスタ65、66をオンさせてデータ線I/O、I/Onから書き込みデータ’H’、’L’をPDCに転送し、ノードN1bを’H’レベル、ノードN1aを’L’レベルの状態とさせる。
Step S16- (3) (Serial write data 1)
Subsequently, the signal CSL is selected and the
ステップS16−(4)(Icell Monitor)
続いて、PDCからノードN12(TDC)にラッチデータを転送し、セル電流を検出する。
Step S16- (4) (Icell Monitor)
Subsequently, the latch data is transferred from the PDC to the node N12 (TDC), and the cell current is detected.
まず、測定対象ビットの場合、トランジスタP75をオン、トランジスタ76をオフした状態で、信号REGを選択してトランジスタ74をオンさせ、図中の電流(4)を発生させる。この際、PDCのノードN1bは’H’レベル、ノードN1aは’L’レベルである。
First, in the case of the measurement target bit, with the transistor P75 turned on and the
一方、測定対象でないビットの場合、トランジスタP75、76をオフした状態で、信号REGを選択してトランジスタ74をオンさせるため上記電流(4)は発生しない。この際、PDCのノードN1bは’L’レベル、ノードN1aは’H’レベルである。
On the other hand, in the case of a bit not to be measured, the current (4) is not generated because the signal REG is selected and the
ステップS16−(5)(Serial write data 0)
続いて、信号CSLを選択してトランジスタ65、66をオンさせてデータ線I/O、I/Onから書き込みデータ’L’、’H’をPDCに転送し、ノードN1bを’L’レベル、ノードN1aを’H’レベルの状態とさせる。
Step S16- (5) (Serial write data 0)
Subsequently, the signal CSL is selected, the
以後、書き込みデータが’1’データの場合についても、上記と同様にセル電流の検出を行うことができる。 Thereafter, even when the write data is '1' data, the cell current can be detected in the same manner as described above.
<3.作用効果>
第1の実施形態に係る半導体記憶装置およびその動作によれば、少なくとも下記(1)の効果が得られる。
<3. Effect>
According to the semiconductor memory device and the operation thereof according to the first embodiment, at least the following effect (1) can be obtained.
(1)ピーク電流を低減可能である。
上記のように、第1の実施形態に係る半導体記憶装置のラッチ回路68,69には、PMOSトランジスタP11,P12がAND接続され、ゲートにカレント電位信号SAPGを与えられる。
(1) The peak current can be reduced.
As described above, the PMOS transistors P11 and P12 are AND-connected to the
そのため、データ読み出し動作の際などに、インバータ69,68を構成するPMOSトランジスタのスイッチング電流i(PMOS)を制御して、スイッチング電流i(PMOS)およびNMOSトランジスタ79のオン電流i(NMOS)を低減できる。その結果、ラッチノードN1b充電の際のピーク電流を低減可能である。例えば、カレント電位信号SAPGにより、ピーク電流をおおよそ5分の1程度にまで抑えることが可能となる。さらに、電源ドロップを低減することができる。
Therefore, during the data read operation, the switching current i (PMOS) of the PMOS transistor constituting the
例えば、図5に示すように、電流(5)を発生させると、PDCのノードN1bは‘H’レベルから‘L’レベルに反転する。このように、PDCは、偶数ビット線BLiの電位に応じた‘L’または‘H’レベルいずれかのデータを取り込んでラッチする。この際、ラッチ回路68,69にAND接続されるPMOSトランジスタP11,P12のゲートに、カレント電位信号SAPGを与え、インバータ69,68を構成するPMOSトランジスタのスイッチング電流i(PMOS)を制御することができる。
For example, as shown in FIG. 5, when the current (5) is generated, the node N1b of the PDC is inverted from the ‘H’ level to the ‘L’ level. In this way, the PDC takes in and latches data at either the ‘L’ level or the ‘H’ level corresponding to the potential of the even bit line BLi. At this time, the current potential signal SAPG is given to the gates of the PMOS transistors P11 and P12 that are AND-connected to the
(2)占有面積を低減でき、微細化に対して有利である。
加えて、上記PMOSトランジスタP11,P12によるカレント制御により、スイッチング電流i(PMOS)を低減することができるので、PMOSトランジスタP11,P12のゲート長(L)およびNMOSトランジスタ79のゲート幅(W)を細めることも可能である。
(2) The occupied area can be reduced, which is advantageous for miniaturization.
In addition, since the switching current i (PMOS) can be reduced by the current control by the PMOS transistors P11 and P12, the gate length (L) of the PMOS transistors P11 and P12 and the gate width (W) of the
そのため、占有面積を低減でき、微細化に対して有利である。 Therefore, the occupied area can be reduced, which is advantageous for miniaturization.
[第2の実施形態(キャッシュ部を更に備える一例)]
次に、第2の実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。第2の実施形態は、キャッシュ部を更に備える一例に関するものである。この説明において、上記第1の実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment (an example further including a cache unit)]
Next, a semiconductor memory device according to the second embodiment will be described. The second embodiment relates to an example further including a cache unit. In this description, detailed description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
<構成例>
まず、図11を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUの構成例について説明する。
<Configuration example>
First, a configuration example of the sense unit SU according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図示するように、第2の実施形態に係るセンスユニットSUは、上記センス部11Aに加え、キャッシュ部11Bを更に備える点で、上記第1の実施形態と相違する。 As shown in the figure, the sense unit SU according to the second embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a cache unit 11B in addition to the sense unit 11A.
キャッシュ部11Bは、データキャッシュ(SDC、SDCn)、トランジスタ71−2,72−2,N22を備える。 The cache unit 11B includes a data cache (SDC, SDCn) and transistors 71-2, 72-2, and N22.
データキャッシュ(SDC、SDCn)は、インバータ68−2,69−2とPMOSトランジスタP21,P22を備える。インバータ68−2,69−2は、図示しないPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタにより構成される。インバータ回路68−2の入力および出力は、インバータ69−2の出力および入力にそれぞれ接続されることにより、ラッチ接続される。PMOSトランジスタP21のソースは内部電源電圧VDDに接続され、ドレインはインバータ68−2の制御端子(インバータ68−2を構成するPMOSトランジスタのソース)に接続され、ゲートにはカレント電位信号LAT2nが与えられる。PMOSトランジスタP22のソースは内部電源電圧VDDに接続され、ドレインはインバータ69−2の制御端子(インバータ69−2を構成するPMOSトランジスタのソース)に接続され、ゲートにはカレント電位信号SEN2nが与えられる。 The data cache (SDC, SDCn) includes inverters 68-2 and 69-2 and PMOS transistors P21 and P22. Inverters 68-2 and 69-2 are constituted by PMOS transistors and NMOS transistors not shown. The input and output of the inverter circuit 68-2 are latch-connected by being connected to the output and input of the inverter 69-2, respectively. The source of the PMOS transistor P21 is connected to the internal power supply voltage VDD, the drain is connected to the control terminal of the inverter 68-2 (the source of the PMOS transistor constituting the inverter 68-2), and the current potential signal LAT2n is applied to the gate. . The source of the PMOS transistor P22 is connected to the internal power supply voltage VDD, the drain is connected to the control terminal of the inverter 69-2 (the source of the PMOS transistor constituting the inverter 69-2), and the current potential signal SEN2n is applied to the gate. .
トランジスタ71−2の電流経路の一端は接地電源電圧に接続され、電流経路の他端はデータキャッシュのノードN2aに接続され、ゲートには信号PRST2が与えられる。 One end of the current path of the transistor 71-2 is connected to the ground power supply voltage, the other end of the current path is connected to the node N2a of the data cache, and a signal PRST2 is applied to the gate.
トランジスタ72−2の電流経路の一端はデータキャッシュのノードN2bに接続され、電流経路の他端はノードN12(TDC)に接続され、ゲートには信号BLC2が与えられる。 One end of the current path of the transistor 72-2 is connected to the node N2b of the data cache, the other end of the current path is connected to the node N12 (TDC), and the signal BLC2 is supplied to the gate.
トランジスタN22の電流経路の一端はセンス部11AのPDCに接続され、他端はキャッシュ部11BのSDCに接続され、ゲートに与えられる信号P2Sに応じて、センス部11A、キャッシュ部11Bを切り替えて接続する。 One end of the current path of the transistor N22 is connected to the PDC of the sense unit 11A, the other end is connected to the SDC of the cache unit 11B, and the sense unit 11A and the cache unit 11B are switched and connected according to the signal P2S applied to the gate. To do.
<センスユニットSUの動作>
次に、第2の実施形態に係るセンスユニットSUのそれぞれ動作について説明するが、本例では上記のように、更にキャッシュ部11Aを備えるものである。そのため、センス部11Aにおいて重複する動作の説明については、省略する。
<Operation of Sense Unit SU>
Next, each operation of the sense unit SU according to the second embodiment will be described. In this example, the cache unit 11A is further provided as described above. Therefore, the description of the overlapping operation in the sense unit 11A is omitted.
<データ読み出し動作(Read)>
まず、図12を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUのデータ読み出し動作について説明する。ここでは偶数ビット線BLiが選択ビット線BLとされた場合について一例として説明する。なお、この際、読み出し動作時において奇数ビット線BL(i+1)の電圧は、非選択電圧(電圧VDD)まで充電される。
<Data read operation (Read)>
First, the data read operation of the sense unit SU according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Here, a case where the even bit line BLi is the selected bit line BL will be described as an example. At this time, the voltage of the odd-numbered bit line BL (i + 1) is charged to the non-selection voltage (voltage VDD) during the read operation.
ステップS21−(1)(BL charge)
まず、同様に、図中のカレント電流I(1)を発生させ、ビット線BLの電位を充電する。この際、ラッチノード1Nbの電位は’H’レベルであるとする。
Step S21- (1) (BL charge)
First, similarly, a current I (1) in the figure is generated to charge the potential of the bit line BL. At this time, it is assumed that the potential of the latch node 1Nb is at the “H” level.
ステップS21−(2)(BL 遷移wait)
続いて、同様に、トランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフとさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機する。
Step S21- (2) (BL transition wait)
Subsequently, similarly, the potential of the gate signal BLCCAMP of the
ステップS21−(3)(Charge share sense)
続いて、同様に、ノードN12(TDC)とビット線BLとを導通させ、チャージトランスファが生じさせる。
Step S21- (3) (Charge share sense)
Subsequently, similarly, the node N12 (TDC) and the bit line BL are brought into conduction to cause charge transfer.
すなわち、NANDストリング15が導通状態である場合、ノードN12(TDC)は電圧VDDから、例えばゼロ電位(’L’)へと遷移する。一方、NANDストリング15が非導通状態である場合、ノードN12の電位は電圧VDD(’H’)を維持する。
That is, when the
ステップS21−(4)(SDCn HiZ)
続いて、トランジスタ71−2のゲートを選択し、トランジスタ71−2の電流経路を導通させ、図中のカレント電流I(4)を発生させる。
Step S21- (4) (SDCn HiZ)
Subsequently, the gate of the transistor 71-2 is selected, the current path of the transistor 71-2 is made conductive, and the current current I (4) in the figure is generated.
この際、PDC、SDC中のPMOSトランジスタP11、P12、P21、P22のゲート信号を制御し、PDC、SDC中の電流i(PMOS)を制御する。また、SDC中のPMOSトランジスタP21、P22のゲート信号を選択し、SDCのノードN2bをHレベルにする。 At this time, the gate signals of the PMOS transistors P11, P12, P21, and P22 in the PDC and SDC are controlled, and the current i (PMOS) in the PDC and SDC is controlled. Further, the gate signals of the PMOS transistors P21 and P22 in the SDC are selected, and the node N2b of the SDC is set to the H level.
ステップS21−(5)(PRST)
続いて、同様に、図中の電流I(5)を発生させ、ダイナミックデータキャッシュ(DDC)を充電する。なお、この際も同様に、PDC、SDC中のPMOSトランジスタP11、P12、P21、P22のゲート信号を制御し、PDC、SDC中の電流i(PMOS)を制御する。
Step S21- (5) (PRST)
Subsequently, similarly, the current I (5) in the figure is generated to charge the dynamic data cache (DDC). In this case, similarly, the gate signals of the PMOS transistors P11, P12, P21, and P22 in the PDC and SDC are controlled, and the current i (PMOS) in the PDC and SDC is controlled.
ステップS21−(6)(TDC=>PDC)
続いて、同様のセンス動作を行い、ノードN12(TDC)の電位をPDCに取り込む動作である。この際も同様に、PDC、SDC中のPMOSトランジスタP11、P12、P21、P22のゲート信号を制御し、PDC、SDC中の電流i(PMOS)を制御する。
Step S21- (6) (TDC => PDC)
Subsequently, a similar sensing operation is performed, and the potential of the node N12 (TDC) is taken into the PDC. In this case as well, the gate signals of the PMOS transistors P11, P12, P21, and P22 in the PDC and SDC are controlled, and the current i (PMOS) in the PDC and SDC is controlled.
ステップS21−(7)(P2S gate open)
続いて、信号P2Sを選択(VSG)してトランジスタN22を選択し、電流(7)発生させ、PDCのラッチデータをSDCに転送する。この際、PDC、SDC中のPMOSトランジスタP11、P12、P21、P22のゲート信号を制御し、PDC、SDC中の電流i(PMOS)を制御する。
Step S21- (7) (P2S gate open)
Subsequently, the signal P2S is selected (VSG) to select the transistor N22, the current (7) is generated, and the latch data of the PDC is transferred to the SDC. At this time, the gate signals of the PMOS transistors P11, P12, P21, and P22 in the PDC and SDC are controlled, and the current i (PMOS) in the PDC and SDC is controlled.
結果、例えば、PDCのノードN1bにラッチされた’H’レベル、ノードN1aにラッチされた’L’レベルのラッチデータが、SDCのノードN2bに’H’レベル、ノードN2aに’L’レベルのラッチデータとして転送される。 As a result, for example, 'H' level latched at the node N1b of the PDC and 'L' level latch data latched at the node N1a become 'H' level at the node N2b and 'L' level at the node N2a. Transferred as latch data.
ステップS21−(8)(SDC, SDCn確定)
続いて、ゲート信号LAT2n,SEN2n,PRST2を非選択(Lレベル)とする一方、ゲート信号SAPGを選択(Hレベル)として、PDC中の電流i(PMOS)を制御することで、SDCのラッチデータを確定させる。
Step S21- (8) (SDC, SDCn determination)
Subsequently, the gate signals LAT2n, SEN2n, and PRST2 are not selected (L level), while the gate signal SAPG is selected (H level) and the current i (PMOS) in the PDC is controlled, thereby latching the SDC latch data. To confirm.
ステップS21−(9)(IO転送)
続いて、信号CSLが選択とされると、電流(9)が発生し、トランジスタ65、66を介してPDCの保持データが信号線I/O及び信号線I/Onに転送される。
Step S21- (9) (IO transfer)
Subsequently, when the signal CSL is selected, a current (9) is generated, and data held in the PDC is transferred to the signal line I / O and the signal line I / On via the
<データ書き込み動作(Program)>
次に、図13を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUのデータ書き込み動作について説明する。ここでは、同様に、偶数ビット線BLiが選択ビット線BLとされた場合について一例として説明する。
<Data write operation (Program)>
Next, the data write operation of the sense unit SU according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Here, similarly, a case where the even bit line BLi is the selected bit line BL will be described as an example.
ステップS22−(1)(80hrst)
まず、トランジスタ71−2のゲートを選択し、トランジスタ71−2の電流経路を導通させ、図中の電流I(1)を発生させる。この際、ラッチノード1Nbの電位は’H’レベルであるとする。
Step S22- (1) (80hrst)
First, the gate of the transistor 71-2 is selected, the current path of the transistor 71-2 is made conductive, and the current I (1) in the figure is generated. At this time, it is assumed that the potential of the latch node 1Nb is at the “H” level.
ステップS22−(2)(Program data load)
続いて、データ線I/O、I/Onから書き込みデータをキャッシュSDCにロードする。
図中の電流(2)として示すように、ホストからコマンド(例えば、CMD85h)が制御部9に与えられると、ゲート信号CSLが選択されMOSトランジスタ65および66を介して、信号線I/O、I/Onから転送された書き込みデータ(‘H’または‘L’レベル)がSDCに格納される。
Step S22- (2) (Program data load)
Subsequently, write data is loaded into the cache SDC from the data lines I / O and I / On.
As shown as current (2) in the drawing, when a command (for example, CMD85h) is given from the host to the
ステップS22−(3)(Program data TDS set / PDC reset)
続いて、PDCの保持させたデータを、ノード12(TDC)にセットさせる。図示するように、ゲート信号PRST1,BLC2を選択してトランジスタ72−1,71−2をオンさせ、電流(3)を発生させ、書き込みデータをノード12(TDC)にセットさせる。
Step S22- (3) (Program data TDS set / PDC reset)
Subsequently, the data held in the PDC is set in the node 12 (TDC). As shown in the figure, the gate signals PRST1 and BLC2 are selected to turn on the transistors 72-1 and 71-2, generate a current (3), and set write data to the node 12 (TDC).
この際、PDC中のPMOSトランジスタP11、P12のゲート信号SAPGを制御し、PDC中の電流i(PMOS)を制御する。 At this time, the gate signal SAPG of the PMOS transistors P11 and P12 in the PDC is controlled, and the current i (PMOS) in the PDC is controlled.
ステップS22−(4)(Program data PDC set)
続いて、ゲート信号SEN1を選択(Hレベル)し、電流(4)を発生させ、ノード12(TDC)の書き込みデータをPDCにセットさせる。
Step S22- (4) (Program data PDC set)
Subsequently, the gate signal SEN1 is selected (H level), the current (4) is generated, and the write data of the node 12 (TDC) is set in the PDC.
<書き込みベリファイ動作(PVFY)>
次に、図14を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUの書き込みベリファイ動作について説明する。書き込みベリファイ動作では、PDCの保持データに応じて、書き込み完了か否かを判断する。具体的には、PDCの保持データが‘L’レベルの場合には上記データ書き込みが完了と判断し、‘H’レベルである場合にはデータの書き込み動作が完了でないと判断され、完了と判断されるまで上記データの書き込み動作及び書き込みベリファイ動作が繰り返される。
<Write verify operation (PVFY)>
Next, a write verify operation of the sense unit SU according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the write verify operation, it is determined whether or not the writing is completed according to the data held in the PDC. Specifically, when the data held in the PDC is at the “L” level, it is determined that the data writing is complete, and when it is at the “H” level, it is determined that the data writing operation is not complete, and is determined to be complete. The data write operation and write verify operation are repeated until the data is written.
ここでは、同様に、偶数ビット線BLiが選択ビット線BLとされた場合について一例として説明する。 Here, similarly, a case where the even bit line BLi is the selected bit line BL will be described as an example.
ステップS23−(1)(Program bias)
まず、メモリセルトランジスタMTへデータを書き込む際、信号BLC1、BLCCLAMPを選択(‘H’レベル)とし、トランジスタ72−1、81オン状態とする。これによって、図中の電流(1)が流れ、PDCが保持するデータが偶数ビット線BLiに転送され、所望のデータ書き込みが行われる。
Step S23- (1) (Program bias)
First, when writing data to the memory cell transistor MT, the signals BLC1 and BLCCLAMP are selected ('H' level) to turn on the transistors 72-1 and 81. As a result, the current (1) in the drawing flows, the data held in the PDC is transferred to the even bit line BLi, and desired data writing is performed.
ステップS23−(2)(BL charge)
まず、同様に、図中の電流(2)を発生させ、ビット線BLの電位を充電する。この際、ラッチノード1Nbの電位は’L’レベル、ラッチノード1Naの電位は’H’レベルであるとする。
Step S23- (2) (BL charge)
First, similarly, the current (2) in the figure is generated to charge the potential of the bit line BL. At this time, the potential of the latch node 1Nb is assumed to be 'L' level, and the potential of the latch node 1Na is assumed to be 'H' level.
ステップS23−(3)(BL 遷移 wait)
続いてトランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフとさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機する。
Step S23- (3) (BL transition wait)
Subsequently, the potential of the gate signal BLCCAMP of the
ステップS23−(4)(Charge share sense)
続いて、トランジスタ76のゲート信号BLPREの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81のゲート信号BLCCAMPの電位を選択(Vsen)として、ノードN12(TDC)とビット線BLとを導通させる。これにより、上記チャージトランスファが生じさせる。
Step S23- (4) (Charge share sense)
Subsequently, the potential of the gate signal BLPRE of the
’1’データを書き込みベリファイする際のノードN12(TDC)に’L’レベルの電位がチャージされる。
’0’データを書き込みベリファイする際のノードN12(TDC)に’L’レベルの電位がチャージされる場合は、上記’0’データ書き込みは失敗(fail)と判定される。そのため、再び上記ステップS21−(1)における再プログラムを行う。
’0’データを書き込みベリファイする際のノードN12(TDC)に’H’レベルの電位がチャージされる場合は、上記’0’データ書き込みは成功(pass)と判定される。そのため、上記ステップS21−(1)における再プログラムを行わない。
ステップS23−(4)(TDC=>PDC)
続いて、同様に、トランジスタ80のゲート信号SEN1を‘H’レベルとして、ビット線BL(TDC)の電位をプライマリデータキャッシュPDCに取り込むセンス動作を行う。上記ステップS23−(3)により、ノードN12(TDC)にチャージされたデータは、同様に、それぞれ次のような関係になる。
The node N12 (TDC) when writing and verifying the “1” data is charged with the “L” level potential.
When the potential of the “L” level is charged to the node N12 (TDC) when the “0” data is written and verified, the above “0” data writing is determined to be a failure. Therefore, the reprogramming in step S21- (1) is performed again.
If the node N12 (TDC) at the time of writing and verifying the “0” data is charged with the “H” level potential, it is determined that the “0” data writing is successful (pass). Therefore, the reprogramming in step S21- (1) is not performed.
Step S23- (4) (TDC => PDC)
Subsequently, similarly, the gate signal SEN1 of the
’1’データを書き込みベリファイする際にノードN12(TDC)に’L’レベルがチャージされた場合には、トランジスタ79が導通せず、PDCにデータが取り込まれない。そのため、ノードN1bにラッチされたデータは反転しない。
’0’データを書き込みベリファイする際にノードN12(TDC)に’L’レベルがチャージされた場合には、トランジスタ79が導通せず、PDCにデータが取り込まれない。そのため、ノードN1bにラッチされたデータは反転せず、’H’レベルのままであるため、上記’0’データ書き込みは失敗(fail)と判定される。そのため、再プログラムの対象とされる。
’0’データを書き込みベリファイする際にはノードN12(TDC)に’L’レベルがチャージされた場合には、トランジスタ79が導通する。そのため、トランジスタ80のゲート信号SEN1が選択されると、図中の電流(4)が流れ、ノードN12(TDC)の’L’レベルのデータが、PDCにデータが取り込まれる。そのため、ノードN1bにラッチされたデータ’H’レベルから’L’レベルに反転し、上記’0’データ書き込みは成功(pass)と判定される。この場合は、再書き込みは行われない。
これらの動作が、データ書き込みが成功(pass)と判定されるまで、継続される。
When the node N12 (TDC) is charged with the “L” level when the “1” data is written and verified, the
When the node N12 (TDC) is charged with the “L” level when the “0” data is written and verified, the
When the “0” data is written and verified, if the “L” level is charged in the node N12 (TDC), the
These operations are continued until it is determined that the data writing is successful (pass).
<データ消去/消去ベリファイ動作(ERASE/EVFY)>
次に、図15を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUのデータ消去/消去ベリファイ動作について説明する。
<Data erase / erase verify operation (ERASE / EVFY)>
Next, a data erase / erase verify operation of the sense unit SU according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
ステップS24−(1)(SABL=VDD)
まず、同様に、データ消去に係る20Vの高電圧がセンスユニットSU内に伝わらないように、MOSトランジスタ6a、6cのカットオフ特性を向上させるために、トランジスタ76、81のゲート信号BLPREおよび信号BLCCLAMPを‘H’レベルとし、電流(1)を流し、MOSトランジスタ81のソース端の電位を電圧VDDに設定する。
Step S24- (1) (SABL = VDD)
First, similarly, in order to improve the cut-off characteristics of the MOS transistors 6a and 6c so that the high voltage of 20V related to the data erasure is not transmitted to the sense unit SU, the gate signals BLPRE and the signals BLCCLAMP of the
ステップS24−(2)(TDC=VDD)
続いて、信号BLCCLAMP、信号BLPREを選択(‘H’レベル)とし、MOSトランジスタ76、81をオン状態とし、図中の電流(2)を流すことで、ノードN12(TDC)の電位を内部電源電圧VDDとする。
Step S24- (2) (TDC = VDD)
Subsequently, the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are selected ('H' level), the
ステップS24−(3)(TDC=>PDC)
続いて、ノードN12(TDC)の電位をプライマリデータキャッシュPDCに取り込む。信号SEN1を’H’レベルとし、図中の電流(3)を流し、ノードN1bを’H’レベル、ノードN1aを’L’レベルとするデータをラッチさせる。
Step S24- (3) (TDC => PDC)
Subsequently, the potential of the node N12 (TDC) is taken into the primary data cache PDC. The signal SEN1 is set to the “H” level, the current (3) in the figure is supplied, and the data for setting the node N1b to the “H” level and the node N1a to the “L” level is latched.
<消去ベリファイ(even)>
次に、上記構成における消去ベリファイ動作について説明する。消去ベリファイ動作は、偶数ビット線BLiと奇数ビット線BL(i+1)とで交互に行い、これら偶数ビット線BLiと奇数ビット線BL(i+1)両方についてメモリセルトランジスタMTの書き込みデータを消去できたことを確認した時点で、消去ベリファイ動作が完了する。具体的には、消去ベリファイ後PDCの保持データが‘L’レベルである場合、Fail Bit検知回路11−1からの情報に基づき制御部8は消去ベリファイが完了したと判断する。
<Erase verification (even)>
Next, the erase verify operation in the above configuration will be described. The erase verify operation was alternately performed on the even bit line BLi and the odd bit line BL (i + 1), and the write data of the memory cell transistor MT could be erased on both the even bit line BLi and the odd bit line BL (i + 1). When confirming the above, the erase verify operation is completed. Specifically, when the data held in the PDC after the erase verify is at the “L” level, the
まず偶数ビット線BLi(even)の消去ベリファイ動作について説明する。 First, the erase verify operation of the even bit line BLi (even) will be described.
ステップS24−(4)(SABL charge)
信号BLCCLAMP,信号BLPREを選択(‘H’レベル)とし、MOSトランジスタ76,81をオン状態とすることで、電流(4)を流し、ノードN12(TDC)の電位を電圧VDDとする。
Step S24- (4) (SABL charge)
When the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are selected ('H' level) and the
ステップS24−(5)(BL 遷移 wait & TDC充電)
続いて、ゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機し、信号BLPREを選択(Vsg)としてトランジスタ76をオンさせて、ノードN12(TDC)と内部電源電圧とを導通させて、ノードN12(TDC)を充電させる。
Step S24- (5) (BL transition wait & TDC charge)
Subsequently, the potential of the gate signal BLCCAMP is deselected (VSS), the
ステップS24−(6)(Charge share sense (even))
続いて、ビット線BLの電位をノードN12(TDC)に転送する。信号BLPREを非選択(VSS)としてトランジスタ76をオフさせる。信号BLCCLAMPを選択(Vsenev)とし、偶数ビット線BLiとノードN12(TDC)とを電気的に接続する。もし、この偶数ビット線BLiに接続されたメモリセルトランジスタMTがすべて消去状態であれば、チャージシェア後であっても偶数ビット線BLiの電位は‘H’レベルに相当する電圧VDDとされる(消去ベリファイパス(pass))。一方、すべて消去状態でなければ、チャージシェア後であっても偶数ビット線BLiの電位は‘L’レベルに相当する(消去ベリファイフェイル(fail))。
Step S24- (6) (Charge share sense (even))
Subsequently, the potential of the bit line BL is transferred to the node N12 (TDC). The signal BLPRE is not selected (VSS), and the
ステップS24−(7)(REG=H)
続いて、信号REGを選択して、DDCをオフさせる。この際、PDCのノードN1bは’L’レベル、ノードN1aは’H’レベルであるとする。
Step S24- (7) (REG = H)
Subsequently, the signal REG is selected to turn off the DDC. At this time, it is assumed that the node N1b of the PDC is at the “L” level and the node N1a is at the “H” level.
ステップS24−(8)(PDC Reset)
続いて、信号PRST1を選択して電流(8)を発生させ、ノードN1bを’H’レベル、ノードN1aを’L’レベルとしてラッチデータを反転させ、PDCのラッチデータをリセットする。
Step S24- (8) (PDC Reset)
Subsequently, the signal PRST1 is selected to generate a current (8), the node N1b is set to the “H” level, the node N1a is set to the “L” level, the latch data is inverted, and the latch data of the PDC is reset.
ステップS24−(9)(SEN=H (Sense))
続いて、信号SEN1を選択(Hレベル)してトランジスタ80をオンとして、ノードN12(TDC)の電位をPDCに取り込むセンス動作を行う。
Step S24- (9) (SEN = H (Sense))
Subsequently, the signal SEN1 is selected (H level), the
この際、ノードN12(TDC)が’H’レベルとして上記消去ベリファイパス(pass)する場合、MOSトランジスタ79がオン状態となり、信号REGを選択(‘H’レベル)とすることで、PDCの保持データは‘H’レベルから‘L’レベルへと遷移する。
At this time, when the node N12 (TDC) is set to the “H” level and the erase verify pass is performed, the
これに対し、ノードN12(TDC)が’L’レベルとして上記消去ベリファイフェイル(fail)する場合、MOSトランジスタ79はオフ状態とされる。従って、たとえ信号REGを選択(‘H’レベル)、PDCの保持データは‘H’レベルのままとなる。
On the other hand, when the node N12 (TDC) is set to the 'L' level and the erase verify fails (fail), the
<消去ベリファイ(odd)>
次に、奇数ビット線BLi(odd)の消去ベリファイ動作について説明する。
<Erase verification (odd)>
Next, the erase verify operation of the odd bit line BLi (odd) will be described.
ステップS24−(10)(SABL charge)
まず、信号BLCCLAMP、信号BLPREを選択して、MOSトランジスタ76,81をオン状態とし、電流(10)を流し、ノードN12(TDC)の電位を電圧VDDとする。
Step S24- (10) (SABL charge)
First, the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are selected, the
ステップS24−(11)(BL 遷移 wait & TDC充電)
続いて、ゲート信号BLCCAMPの電位を非選択(VSS)とし、トランジスタ81をオフさせ、ビット線BLの電位が遷移するまで待機し、信号BLPREを選択(Vsg)としてトランジスタ76をオンさせて、ノードN12(TDC)と内部電源電圧とを導通させて、ノードN12(TDC)を内部電源電圧VDDに充電させる。
Step S24- (11) (BL transition wait & TDC charge)
Subsequently, the potential of the gate signal BLCCAMP is deselected (VSS), the
ステップS24−(12)(Charge share sense (even))
続いて、ノードN12(TDC)の電位をPDCに取り込むセンス動作を行う。
Step S24- (12) (Charge share sense (even))
Subsequently, a sensing operation for capturing the potential of the node N12 (TDC) into the PDC is performed.
この際、ノードN12(TDC)が’H’レベルとして消去ベリファイパス(pass)する場合、MOSトランジスタ79がオン状態となり、PDCの保持データは‘H’レベルから‘L’レベルへと遷移する。
At this time, when the node N12 (TDC) is set to the 'H' level and the erase verify pass is performed, the
これに対し、ノードN12(TDC)が’L’レベルとして上記消去ベリファイフェイル(fail)する場合、MOSトランジスタ79はオフ状態とされる。従って、PDCの保持データは‘H’レベルのままとなる。
On the other hand, when the node N12 (TDC) is set to the 'L' level and the erase verify fails (fail), the
<消去ベリファイ演算>
次に、偶数、奇数ビット線の消去ベリファイについての演算について、説明する。
<Erase verify operation>
Next, calculation for erase verify of even and odd bit lines will be described.
ステップS24−(13)(EVFY even & odd 演算)
まず、信号BLCCLAMP、信号BLPREを非選択(VSS)として、トランジスタ76、81をオフさせる。信号REGを選択(VDD)し内部電源電圧(VSS)とすることで、DDCを介して、図中の電流(13)に流し、ノードN12(TDC)の電位を放電する。
Step S24- (13) (EVFY even & odd calculation)
First, the signal BLCCLAMP and the signal BLPRE are not selected (VSS), and the
この際、ノードN12(TDC)の電位関係により、以下のように、演算できる。 At this time, the calculation can be performed as follows according to the potential relationship of the node N12 (TDC).
’H’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)である。 In the case of the 'H' level, the erase verify of the even bit line (even) is passed ('H' level), and the erase verify of the odd bit line (odd) is passed ('H'). Level).
’L’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)である可能性がある。 In the case of the 'L' level, even bit line (even) erase verify passes ('H' level) and odd bit line (odd) erase verify fails ('L'). Level).
’L’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)である可能性がある。 In the case of the “L” level, the erase verify of the even bit line (even) fails (“L” level), and the erase verify of the odd bit line (odd) passes (“H”). Level).
’L’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)である可能性がある。 In the case of the “L” level, the erase verify of the even bit line (even) fails (“L” level), and the erase verify of the odd bit line (odd) fails (“L”). Level).
ステップS24−(14)(PDC Reset)
続いて、PRSTを選択(H)してトランジスタ71をオンさせて電流(14)を流し、ノードN1bを’H’レベル、ノードN1aを’L’レベルとしてラッチデータを反転させ、PDCのラッチデータをリセットする。
Step S24- (14) (PDC Reset)
Subsequently, PRST is selected (H), the
ステップS24−(15)(Sense)
続いて、SEN1を選択(H)してトランジスタ80をオンさせて電流(15)を流し、PDCの電位をセンスする。
Step S24- (15) (Sense)
Subsequently, SEN1 is selected (H), the
この際、PDCの電位関係により、以下のように、演算できる。 At this time, the calculation can be performed as follows according to the potential relationship of the PDC.
’L’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)である。 In the case of the 'L' level, even bit line (even) erase verify is passed ('H' level) and odd bit line (odd) erase verify is passed ('H'). Level).
’H’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)である可能性がある。 In the case of “H” level, even bit line (even) erase verify passes (“H” level) and odd bit line (odd) erase verify fails (“L”). Level).
’H’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはパス(pass)し(’H’レベル)である可能性がある。 In the case of the “H” level, the erase verify of the even bit line (even) fails (“L” level), and the erase verify of the odd bit line (odd) passes (“H”). Level).
’H’レベルである場合は、偶数ビット線(even)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)、奇数ビット線(odd)の消去ベリファイはフェイル(fail)し(’L’レベル)である可能性がある。 In the case of the “H” level, the erase verify of the even bit line (even) fails (“L” level), and the erase verify of the odd bit line (odd) fails (“L”). Level).
ステップS24−(0)(一括検知(シリアルモード))
続いて、上記判断を行う一括検知(シリアルモード)について説明する。一括検知とは、消去状態か否かを判断する一括して検知する動作である。
Step S24- (0) (Batch detection (serial mode))
Subsequently, collective detection (serial mode) for making the above determination will be described. The batch detection is an operation for batch detection that determines whether or not an erased state is set.
まず、信号CSLを非選択(‘L’レベル)としてMOSトランジスタ65,66をオフさせる。
First, the signal CSL is not selected ('L' level), and the
続いて、信号CHK1を選択してトランジスタ78をオンさせ、図中の電流(0)を流しして、この際の端子COMの電圧関係により、メモリセルトランジスタMTが消去状態か否かを判断する。本例では、PDC(ノードN1b)が‘H’レベルである場合、消去ベリファイがフェイル(fail)であるとする。
Subsequently, the signal CHK1 is selected to turn on the
この際、端子COMが‘H’レベルを維持すれば、消去ベリファイパス(pass)である。一方、端子COMが‘H’レベルから‘L’レベルに遷移すれば、消去ベリファイフェイル(fail)である。 At this time, if the terminal COM is kept at the “H” level, an erase verify pass is made. On the other hand, if the terminal COM changes from the “H” level to the “L” level, an erase verify failure (fail) occurs.
<2−5.NOT演算>
次に、図15を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUのNOT演算動作について説明する。NOT演算動作は、PDCの保持データ(ノードN1b)が反転されることにより行う
ステップS25−(1)(TDC=>VSS)
まず、信号BLPREを選択(‘H’レベル)し、MOSトランジスタ76をオンさせ、ノードN12(TDC)と内部電源電圧(VSS)との間に図中の電流(1)を発生させる。このステップにより、ノードN12(TDC)が接地電源電圧VSSレベルとされる。
<2-5. NOT operation>
Next, the NOT operation of the sense unit SU according to the second embodiment will be described using FIG. The NOT operation is performed by inverting the data held in the PDC (node N1b). Step S25- (1) (TDC => VSS)
First, the signal BLPRE is selected ('H' level), the
ステップS25−(2)(PDC=>TDC)
続いて、信号REGを選択(Vsg)しトランジスタ74をオンさせ、図中の電流(2)を発生させ、PDCに格納された‘0’または‘1’のデータを、ノードN12(TDC)に転送させる。
Step S25- (2) (PDC => TDC)
Subsequently, the signal REG is selected (Vsg), the
ステップS25−(3)(PDC reset (PRST ON))
続いて、PDCリセット動作を行うために、信号PRSTを選択(‘H’レベル)し、MOSトランジスタ71をオンさせ、図中の電流(3)を発生させ、PDCのノードN1bを電源電位(すなわち‘H’レベル)とする。
Step S25- (3) (PDC reset (PRST ON))
Subsequently, in order to perform the PDC reset operation, the signal PRST is selected ('H' level), the
ステップS25−(4)(Sense (PDC確定))
続いて、信号SEN1を選択(‘H’レベル)してMOSトランジスタ80をオンさせる。
Step S25- (4) (Sense (PDC confirmation))
Subsequently, the signal SEN1 is selected ('H' level) to turn on the
この際、ノードN12(TDC)から転送されたデータが‘0’データである場合、ノードN1bの電位は‘H’レベルを維持する。 At this time, if the data transferred from the node N12 (TDC) is '0' data, the potential of the node N1b maintains the 'H' level.
一方、ノードN12(TDC)から転送されたデータが‘1’データである場合、ノードN1bの電位は‘H’レベルから‘L’レベルへ遷移する。 On the other hand, when the data transferred from the node N12 (TDC) is '1' data, the potential of the node N1b changes from 'H' level to 'L' level.
<PDCからSDCへのデータ転送動作>
次に、図17および図18を用い、第2の実施形態に係るセンスユニットSUのPDCからSDCへのデータ転送動作について説明する。この説明においては、図17に示すタイミングチャートに則して説明する。ここでは、PDCのノードN1bにラッチされた’H’レベルのデータを、SDCのノードN2bに転送する経路(Read 転送経路、ProgData転送経路)について説明する。
<Data transfer operation from PDC to SDC>
Next, the data transfer operation from the PDC to the SDC of the sense unit SU according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. This description will be made according to the timing chart shown in FIG. Here, a path (Read transfer path, ProgData transfer path) for transferring the data at the “H” level latched at the node N1b of the PDC to the node N2b of the SDC will be described.
<Read 転送経路>
ステップS26−(1)
まず、時刻t1の際、信号LAT2n、SEN2を選択(Lレベル)とし、SDCのノードN2bに’H’レベルのデータをセットさせる。
<Read transfer path>
Step S26- (1)
First, at time t1, the signals LAT2n and SEN2 are selected (L level), and 'H' level data is set in the node N2b of the SDC.
ステップS26−(2)
続いて、時刻t2の際、信号PRSTを選択し、電流(1)を発生させる。
Step S26- (2)
Subsequently, at time t2, the signal PRST is selected and a current (1) is generated.
ステップS26−(3)
続いて、時刻t3の際、信号P2Sを選択してトランジスタN22をオンさせ、PDCのノードN1bにラッチされた’H’レベルのデータを、SDCのノードN2bに転送するデータ読み出し(Read)経路を形成する。
Step S26- (3)
Subsequently, at time t3, the signal P2S is selected to turn on the transistor N22, and a data read (Read) path for transferring the data at the “H” level latched at the node N1b of the PDC to the node N2b of the SDC. Form.
<ProgData転送経路>
ステップS26−(4)
まず、信号SEN1を選択してトランジスタ80をオンさせる。
<ProgData transfer path>
Step S26- (4)
First, the signal SEN1 is selected to turn on the
ステップS26−(5)
続いて、時刻t5の際、信号PRST2を非選択(Lレベル)としてトランジスタ71−2をオフさせる。
Step S26- (5)
Subsequently, at time t5, the signal PRST2 is not selected (L level), and the transistor 71-2 is turned off.
ステップS26−(6)
続いて、オフされたトランジスタ71−2により’H’レベルが転送され、SDC、SDCn中のNMOSトランジスタがオンするため、電流(6)が発生し、’L’レベルが固定される。
Step S26- (6)
Subsequently, the “H” level is transferred by the turned off transistor 71-2, and the NMOS transistor in SDC and SDCn is turned on, so that a current (6) is generated and the “L” level is fixed.
ステップS26−(7)
続いて、時刻t7の際、信号SEN2を非選択(’H’レベル)としてトランジスタP22をオフさせ、ProgData転送経路を形成し、SDCに転送データをラッチさせる。
Step S26- (7)
Subsequently, at time t7, the signal SEN2 is not selected ('H' level), the transistor P22 is turned off, a ProgData transfer path is formed, and the transfer data is latched by the SDC.
ステップS26−(8)
続いて、時刻t8の際、信号LAT2nを非選択(’H’レベル)としてトランジスタP21をオフさせ、ラッチさせたデータをセットする。
Step S26- (8)
Subsequently, at time t8, the signal LAT2n is not selected ('H' level), the transistor P21 is turned off, and the latched data is set.
ステップS26−(9)
続いて、時刻t9の際、信号P2Sを非選択(’L’レベル)としてトランジスタN22をオフさせ、形成したProgData転送経路を閉じる。
Step S26- (9)
Subsequently, at time t9, the signal P2S is not selected ('L' level), the transistor N22 is turned off, and the formed ProgData transfer path is closed.
<作用効果>
上記のように、第2の実施形態に係る半導体記憶装置によれば、少なくとも上記(1)と同様の効果が得られる。
<Effect>
As described above, according to the semiconductor memory device of the second embodiment, at least the same effect as the above (1) can be obtained.
さらに、第2の実施形態に係るセンスユニットSUは、上記センス部11Aに加え、PMOSトランジスタP21,P22がAND接続されるインバータ68−2,69−2を有するキャッシュ部11Bを更に備える。 In addition to the sense unit 11A, the sense unit SU according to the second embodiment further includes a cache unit 11B having inverters 68-2 and 69-2 to which PMOS transistors P21 and P22 are AND-connected.
PMOSトランジスタP21のソースは内部電源電圧VDDに接続され、ドレインはインバータ68−2の制御端子(インバータ68−2を構成するPMOSトランジスタのソース)に接続され、ゲートにはカレント電位信号LAT2nが与えられる。PMOSトランジスタP22のソースは内部電源電圧VDDに接続され、ドレインはインバータ69−2の制御端子(インバータ69−2を構成するPMOSトランジスタのソース)に接続され、ゲートにはカレント電位信号SEN2nが与えられる。 The source of the PMOS transistor P21 is connected to the internal power supply voltage VDD, the drain is connected to the control terminal of the inverter 68-2 (the source of the PMOS transistor constituting the inverter 68-2), and the current potential signal LAT2n is applied to the gate. . The source of the PMOS transistor P22 is connected to the internal power supply voltage VDD, the drain is connected to the control terminal of the inverter 69-2 (the source of the PMOS transistor constituting the inverter 69-2), and the current potential signal SEN2n is applied to the gate. .
そのため、別個独立にカレント電位信号SEN2N,LAT2nを制御することで、SDCを構成するトランジスタ(PMOS)のスイッチング電流i(PMOS)を制限して、SDCの充電を鈍らせることができる。 Therefore, by separately controlling the current potential signals SEN2N and LAT2n, the switching current i (PMOS) of the transistor (PMOS) constituting the SDC can be limited, and the charging of the SDC can be blunted.
より具体的には、図19、図20の上段示すように、例えば、データ読み出し動作において上記ステップS21−(4)の際などに、SDC中のカレント信号SEN2Nを制御して、SDC中の電流i(PMOS)を制御する。 More specifically, as shown in the upper part of FIG. 19 and FIG. 20, for example, at the time of step S21- (4) in the data read operation, the current signal SEN2N in the SDC is controlled to control the current in the SDC. i (PMOS) is controlled.
そのため、図19、図20の下段示すように、SDCを構成するトランジスタ(PMOS)のスイッチング電流i(PMOS:I2)をより低減して制限(I2<I1)することにより、SDCの充電を鈍らせることができる。 For this reason, as shown in the lower part of FIGS. 19 and 20, the switching current i (PMOS: I2) of the transistor (PMOS) constituting the SDC is further reduced and limited (I2 <I1), thereby slowing the charging of the SDC. Can be made.
結果、よりピーク電流を低減でき、電源電圧ドロップを低減できる点で、有利である。 As a result, it is advantageous in that the peak current can be further reduced and the power supply voltage drop can be reduced.
このように、必要に応じて、本例を適用することが可能である。 Thus, this example can be applied as necessary.
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11…センスアンプ、SU…センスユニット、6…MOSトランジスタ群、PDC,PDCn…プライマリデータキャッシュ、P11、P12…PMOSトランジスタ、DDC…ダイナミックデータキャッシュ、SDC…データキャッシュ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
偶数の前記列に配置される複数の偶数ビット線と、
前記偶数の前記列に隣接する奇数の前記列に配置される複数の奇数ビット線と、
各々が前記奇数ビット線および偶数ビット線に選択的に接続される複数のセンスアンプとを具備し、前記センスアンプのそれぞれは、
第1,第2ノードにデータを保持するようにラッチ接続される第1,第2インバータ回路と、
ゲートに電流制御信号が与えられ、電流経路の一端が第1電源電圧に接続され、電流経路の他端が前記第1,第2インバータ回路の制御端子にそれぞれ接続される第1,第2トランジスタとを有するセンス部を備える
半導体記憶装置。 A memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in rows and columns;
A plurality of even bit lines arranged in the even number of columns;
A plurality of odd bit lines arranged in the odd number of columns adjacent to the even number of columns;
A plurality of sense amplifiers, each of which is selectively connected to the odd bit lines and the even bit lines,
First and second inverter circuits latch-connected to hold data in the first and second nodes;
A current control signal is applied to the gate, one end of the current path is connected to the first power supply voltage, and the other end of the current path is connected to the control terminals of the first and second inverter circuits, respectively. A semiconductor memory device.
請求項1に記載の半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the sense amplifier further includes a cache unit that is electrically connected to the sense unit and latches data held by the first and second inverter circuits.
ゲートに電流制御信号が与えられ、電流経路の一端が第1電源電圧に接続され、電流経路の他端が前記第3,第4インバータ回路の制御端子にそれぞれ接続される第3,第4トランジスタとを有する
請求項2に記載の半導体記憶装置。 The cache unit includes third and fourth inverter circuits that are latch-connected to hold data in the first and second nodes;
A current control signal is applied to the gate, one end of the current path is connected to the first power supply voltage, and the other end of the current path is connected to the control terminals of the third and fourth inverter circuits, respectively. The semiconductor memory device according to claim 2.
前記センス部は、前記第2データ線と第2電源電圧との間に電流経路が直列接続される第5,第6トランジスタを更に有し、前記第5トランジスタのゲートは前記第1データ線に接続され、前記第6トランジスタのゲート信号を選択することにより、前記第5トランジスタの電流経路の一端に接続される端子によりベリファイ結果が検出される
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 The first and second nodes are electrically connected to complementary first and second data lines,
The sense unit further includes fifth and sixth transistors having current paths connected in series between the second data line and a second power supply voltage, and the gate of the fifth transistor is connected to the first data line. 4. The verification result is detected by a terminal connected to one end of a current path of the fifth transistor by selecting a gate signal of the sixth transistor connected thereto. 5. Semiconductor memory device.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein current control is performed to loosen a current control signal applied to the gates of the first and second transistors during a data read operation of the memory cell array.
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