JP2013025827A - Semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device capable of enhancing reliability of data.SOLUTION: A semiconductor memory device comprises: a memory cell array that includes m pages, where m is a natural number; and a controlling circuit for controlling writing operation. The controlling circuit performs the writing operation of a memory cell of an n-th page, where n is a natural number satisfying 1≤n≤m, and, in a case where memory cells of from (n+1)-th to m-th pages hold data that have threshold values different from those of erased states thereof, subsequently outputs a failure signal.

Description

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

複数のブロックを一括して消去可能なNAND型フラッシュメモリが知られている。NAND型フラッシュメモリは、一般的に、プログラム区間、検証区間を有するプログラムループを通じてプログラムされる。   There is known a NAND flash memory that can erase a plurality of blocks at once. The NAND flash memory is generally programmed through a program loop having a program section and a verification section.

特開2010−20891号公報JP 2010-20891 A

実施形態は、データの信頼性を向上可能な半導体記憶装置を提供する。   Embodiments provide a semiconductor memory device capable of improving data reliability.

本実施形態の半導体記憶装置によれば、m個のページ(mは自然数)を含むメモリセルアレイと、書き込み動作を制御する制御回路とを備え、n番目のページ(1≦n≦mを満たす自然数)のメモリセルに書き込み動作で、(n+1)番目からm番目のページのメモリセルが消去状態とは異なる閾値を有するデータを保持するとき、前記制御回路は、フェイルを出力することを特徴とする。   According to the semiconductor memory device of the present embodiment, a memory cell array including m pages (m is a natural number) and a control circuit for controlling a write operation are provided, and the nth page (a natural number satisfying 1 ≦ n ≦ m). ), When the memory cells of the (n + 1) th to mth pages hold data having a threshold value different from the erased state, the control circuit outputs a failure. .

第1実施形態の半導体記憶装置を示すブロック図。1 is a block diagram showing a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1実施形態のメモリセルの閾値分布を示す図。The figure which shows the threshold value distribution of the memory cell of 1st Embodiment. 第1実施形態の制御部の書き込み動作を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows the write-in operation | movement of the control part of 1st Embodiment. 第2実施形態の制御部の書き込み動作を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows the write-in operation | movement of the control part of 2nd Embodiment. 第3実施形態の制御部の書き込み動作を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows the write-in operation | movement of the control part of 3rd Embodiment.

(第1の実施形態)
次に、第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。この説明に際し、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。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
(First embodiment)
Next, a first embodiment will be described with reference to the drawings. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

[半導体記憶装置の構成]
第1の実施形態に係る半導体記憶装置について、図1のブロック図を用いて説明する。
[Configuration of Semiconductor Memory Device]
The semiconductor memory device according to the first embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.

1.全体構成
図1に示す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、ロウデータ2、ドライバ回路3、電圧発生回路4、データ入出力回路5、制御部6、ソース線ドライバ回路7、センスアンプ8を有する。
1. Overall Configuration As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device according to this embodiment includes a memory cell array 1, row data 2, a driver circuit 3, a voltage generation circuit 4, a data input / output circuit 5, a control unit 6, and a source line driver circuit 7. And a sense amplifier 8.

1−1.メモリセルアレイ1の構成例について
メモリセルアレイ1は、複数の不揮発性のメモリセル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MTが直列接続された複数のNANDストリング11を備えている。NANDストリング11の各々は、例えば64個のメモリセルMTと、選択トランジスタST1、ST2とを含んでいる。
1-1. Configuration example of the memory cell array 1
The memory cell array 1 includes blocks BLK0 to BLKs including a plurality of nonvolatile memory cells MT (s is a natural number). Each of the blocks BLK0 to BLKs includes a plurality of NAND strings 11 in which nonvolatile memory cells MT are connected in series. Each of the NAND strings 11 includes, for example, 64 memory cells MT and select transistors ST1 and ST2.

メモリセル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MTの構造は、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(電荷導電層)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FG構造である。なお、メモリセルMTの構造は、MONOS型であっても良い。MONOS型とは、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した構造である。   The memory cell MT can hold binary or higher data. The structure of the memory cell MT includes a floating gate (charge 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. FG structure including The structure of the memory cell MT may be a MONOS type. The MONOS type 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 film (hereinafter, referred to as a dielectric constant higher than the charge storage layer). And a control gate formed on the block layer.

メモリセルMTの制御ゲートはワード線WLに電気的に接続され、ドレインはビット線BLに電気的に接続され、ソースはソース線SLに電気的に接続されている。またメモリセルMTは、nチャネルMOSトランジスタである。なお、メモリセル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 MT is electrically connected to the word line WL, the drain is electrically connected to the bit line BL, and the source is electrically connected to the source line SL. Memory cell MT is an n-channel MOS transistor. The number of memory cells 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ている。直列接続されたメモリセル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ている。   The adjacent memory cells 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 cells 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に共通接続されている。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BL1〜BL(n+1)に共通接続される。以下、ビット線BL1〜BL(n+1)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 cells MT in the same row are commonly connected to any of the word lines WL0 to WL63, and the gate electrodes of the select transistors ST1 and ST2 of the memory cells MT in the same row are connected to the select gate lines SGD1 and SGS1, respectively. Commonly connected. 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 memory cell array 1 are commonly connected to any one of the bit lines BL1 to BL (n + 1). Hereinafter, the bit lines BL1 to BL (n + 1) are collectively referred to as a bit line BL (n: natural number) unless they are distinguished. The sources of the selection transistors ST2 are commonly connected to the source line SL.

また、同一のワード線WLに接続された複数のメモリセルMTには一括してデータが書き込まれ、この単位をページと呼ぶ。更に、複数のメモリセルMTはブロックBLK単位で一括してデータが消去される。   Data is collectively written in the plurality of memory cells MT connected to the same word line WL, and this unit is called a page. Further, data is erased collectively from the plurality of memory cells MT in units of blocks BLK.

1−2.メモリセルMTの閾値分布について
図2を用いて上記メモリセルMTの閾値分布について説明する。図2は、横軸に閾値分布(電圧)をとり、縦軸にメモリセルMTの数を示したグラフである。
1-2. About threshold distribution of memory cell MT
The threshold distribution of the memory cell MT will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph in which the horizontal axis represents the threshold distribution (voltage) and the vertical axis represents the number of memory cells MT.

図示するように、各々のメモリセルMTは、例えば2値(2-levels)のデータ(1ビットデータ)を保持できる。すなわち、メモリセルMTは、閾値電圧Vthの低い順に“1”、及び“0”の2種のデータを保持できる。   As shown in the drawing, each memory cell MT can hold, for example, binary (2-levels) data (1-bit data). That is, the memory cell MT can hold two types of data “1” and “0” in ascending order of the threshold voltage Vth.

メモリセルMTにおける“1” データの閾値電圧Vth0は、Vth0<V01である。“0”データの閾値電圧Vth1は、V01<Vth1である。このようにメモリセルMTは、閾値に応じて“0”データ、及び“1”データの1ビットデータを保持可能とされている。メモリセルMTは、消去状態において、“1”データ(例えば負電圧)に設定され、データを書き込み、電荷蓄積層に電荷を注入することによって正の閾値電圧に設定される。   The threshold voltage Vth0 of “1” data in the memory cell MT is Vth0 <V01. The threshold voltage Vth1 of “0” data is V01 <Vth1. Thus, the memory cell MT can hold 1-bit data of “0” data and “1” data according to the threshold value. The memory cell MT is set to “1” data (for example, negative voltage) in the erased state, and is set to a positive threshold voltage by writing data and injecting charge into the charge storage layer.

1−3.ロウデコーダ2について
図1に戻ってロウデコーダ2について説明する。ロウデコーダ2は、ブロックデコーダ20、及び転送トランジスタ(Nチャネル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6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。このブロックデコーダ20は、ブロックBLKごとに設けられる。図3に示すように、ブロックデコーダ20それぞれは、ラッチ回路を有する。このラッチ回路は、ブロックデコーダ20それぞれに対応するブロックBLKが不良ブロックであるか否かを示すデータを保持する。ブロックデコーダ20からブロック選択信号が転送トランジスタ21乃至23に転送される。これにより、転送トランジスタ21乃至23はオン状態となる。これにより、ブロックデコーダ20から与えられるブロック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。
1-3. About row decoder 2
Returning to FIG. 1, the row decoder 2 will be described. The row decoder 2 includes a block decoder 20 and transfer transistors (N channel MOS transistors) 21 to 23. The block decoder 20 decodes a block address given from the control unit 6 during a data write operation, a read operation, and an erase operation, and selects a block BLK based on the result. The block decoder 20 is provided for each block BLK. As shown in FIG. 3, each block decoder 20 has a latch circuit. This latch circuit holds data indicating whether or not the block BLK corresponding to each block decoder 20 is a defective block. A block selection signal is transferred from the block decoder 20 to the transfer transistors 21 to 23. As a result, the transfer transistors 21 to 23 are turned on. Thus, based on the block selection signal supplied from the block decoder 20, the row decoder 2 transfers the voltage supplied from the driver circuit 3 to the select gate lines SGD1 and SGS1 and the word lines WL0 to WL63, respectively.

また、ロウデコーダ2は、制御部6から与えられたロウアドレスをデコードして、その結果に基づいて、選択されたブロック内の複数のワード線WLのうち所望のワード線WLを選択する。   In addition, the row decoder 2 decodes the row address given from the control unit 6 and selects a desired word line WL among the plurality of word lines WL in the selected block based on the result.

1−4.ドライバ回路3について
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、ワード線ドライバ33、セレクトゲート線ドライバ31、32は、ブロックBLK0乃至ブロックBLKsに設けられる。
1-4. About Driver Circuit 3 The driver circuit 3 includes select gate line drivers 31 and 32 provided for the select gate lines SGD1 and SGS1, and a word line driver 33 provided for each word line WL. In the present embodiment, the word line driver 33 and the select gate line drivers 31 and 32 are provided in the blocks BLK0 to BLKs.

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、セレクトゲート線SGD1を介して、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、0[V]とされ、“H”レベルであった場合電圧VDD(例えば、1.8[V])する。   The select gate line driver 31 transfers, for example, a signal sgd to the gate of the select transistor ST1 via the select gate line SGD1 during data writing, reading, erasing, and data verification. The signal sgd is set to 0 [V] when the signal is at the “L” level, and is set to the voltage VDD (for example, 1.8 [V]) when the signal is at the “H” level.

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、選択
ブロックBLKのセレクトゲート線SGS1を介し、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、セレクトゲート線SGS1を介して、例えば信号sgsを選択トランジスタST2のゲートに転送する。なお、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 gate line driver 31, the select gate line driver 32 passes through the select gate line SGS1 of the selected block BLK, for example, through the select gate line SGS1 at the time of data writing, reading, and data verification. The signal sgs is transferred to the gate of the selection transistor ST2. The signal sgs is set to 0 [V] when the signal is at the “L” level, and is set to the voltage VDD when the signal is at the “H” level.

1−4.電圧発生回路4について
電圧発生回路4は、外部から与えられる電圧を昇圧または降圧することにより、データのプログラム、読み出し、及び消去に必要な電圧を発生する。そして発生した電圧を、ドライバ回路3に供給する。
1-4. Voltage Generation Circuit 4 The voltage generation circuit 4 generates a voltage required for data programming, reading, and erasing by boosting or stepping down an externally applied voltage. The generated voltage is supplied to the driver circuit 3.

1−5.データ入出力回路5について
データ入出力回路5は、図示せぬI/O端子を介して外部のホストから供給されたアドレス(ロウアドレス、カラムアドレス、ブロックアドレス;ロウアドレスとカラムアドレスを合わせてページアドレスとも呼ぶ)及びコマンドを制御部6に出力する。また、データ入出力回路5は、書き込みデータを、データ線Dlineを介してセンスアンプ8に出力する。
1-5. About the data input / output circuit 5 The data input / output circuit 5 is an address (row address, column address, block address; page including row address and column address) supplied from an external host via an I / O terminal (not shown). And the command are output to the control unit 6. The data input / output circuit 5 outputs write data to the sense amplifier 8 via the data line Dline.

また、メモリセルアレイ1から読み出されたデータをホストに出力する際、データ入出力回路5は、制御部6の制御に基づき、センスアンプ8によって増幅されたデータを、データ線Dlineを介して受け取った後、I/O端子を介してホストに出力する。   Further, when outputting the data read from the memory cell array 1 to the host, the data input / output circuit 5 receives the data amplified by the sense amplifier 8 through the data line Dline based on the control of the control unit 6. After that, the data is output to the host via the I / O terminal.

1−6.制御部6について
制御部6は、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5を介して、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6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、及びロウ選択信号を生成する。
1-6. About Control Unit 6 The control unit 6 controls the operation of the entire NAND flash memory. That is, the operation sequence in the data write operation, read operation, and erase operation is executed based on the address and command given from the host via the data input / output circuit 5. The control unit 6 generates a block selection signal, a column selection signal, and a row selection signal based on the address and the operation sequence.

制御部6は、前述したブロック選択信号、ロウ選択信号をロウデコーダ2に出力する。また、制御部6はカラム選択信号をカラムデコーダ(図示略)に出力する。カラム選択信号とは、センスアンプ8のカラム方向を選択する信号である。   The control unit 6 outputs the block selection signal and the row selection signal described above to the row decoder 2. Further, the control unit 6 outputs a column selection signal to a column decoder (not shown). The column selection signal is a signal for selecting the column direction of the sense amplifier 8.

また、制御部6には、半導体記憶装置に接続された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6は供給された制御信号により、I/O端子を介してホストからデータ入出力回路5に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 control unit 6 is given a control signal supplied from a memory controller connected to the semiconductor memory device. The control unit 6 distinguishes whether the signal supplied from the host to the data input / output circuit 5 via the I / O terminal is an address or data based on the supplied control signal.

1−7.センスアンプ8について
センスアンプ8は、データの読み出し時にメモリセル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。具体的には、ビット線BLを所定の電圧にプリチャージした後、ロウデコーダ2により選択されたNANDストリング11によってビット線BLを放電させ、そのビット線BLの放電状態をセンスする。つまり、センスアンプ8でビット線BLの電圧を増幅してメモリセルMTの有するデータをセンスする。
1-7. Sense Amplifier 8 The sense amplifier 8 senses and amplifies data read from the memory cell MT to the bit line BL when reading data. Specifically, after precharging the bit line BL to a predetermined voltage, the bit line BL is discharged by the NAND string 11 selected by the row decoder 2, and the discharge state of the bit line BL is sensed. That is, the sense amplifier 8 amplifies the voltage of the bit line BL and senses data stored in the memory cell MT.

また、データの書き込み時には、対応するビット線BLに書き込みデータを転送する。   At the time of data writing, write data is transferred to the corresponding bit line BL.

1−8.カラムデコーダついて
カラムデコーダ(図示略)は、制御部6から与えられたカラムアドレスをデコードして、カラム選択信号をセンスアンプ8に出力する。このカラム選択信号に基づいて、センスアンプ8内の所望のラッチ回路を選択する。
1-8. Column Decoder A column decoder (not shown) decodes a column address given from the control unit 6 and outputs a column selection signal to the sense amplifier 8. Based on this column selection signal, a desired latch circuit in the sense amplifier 8 is selected.

1−9.アドレスバッファについて
アドレスバッファ(図示略)は、制御部6に入力されたアドレスを保持する機能を有する。なお、本実施形態の半導体記憶装置では、アドレスバッファは制御部6を介してアドレスが供給されるが、これに限定されず、データ入出力回路5から直接アドレスが供給されるようにしてもよい。
1-9. Address Buffer An address buffer (not shown) has a function of holding an address input to the control unit 6. In the semiconductor memory device of this embodiment, the address is supplied to the address buffer via the control unit 6, but the present invention is not limited to this, and the address may be directly supplied from the data input / output circuit 5. .

[半導体記憶装置の動作方法]
次に、本実施形態の半導体記憶装置の書き込み動作について、図3を用いて説明する。
本実施形態では、制御部6が例えばn番目(nは自然数を示す)のページにデータを書き込む動作を実行したのちに、制御部6は、消去状態とは異なる閾値電圧を有するメモリセルがn番目以降のページに存在するか否かを検知する。
[Operation Method of Semiconductor Memory Device]
Next, the write operation of the semiconductor memory device of this embodiment will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, after the control unit 6 performs an operation of writing data to, for example, the nth page (n is a natural number), the control unit 6 includes n memory cells having a threshold voltage different from the erased state. It is detected whether it exists in the page after the th.

n番目以降のページに、消去状態と異なる閾値電圧を有するメモリセルが存在する場合に、制御部6は、ステータスフェイルを例えば外部のホストに出力し、書き込みができない不良セルであることを通知する。   When there is a memory cell having a threshold voltage different from the erased state in the nth page and after, the control unit 6 outputs a status fail to, for example, an external host to notify that it is a defective cell that cannot be written. .

具体的な本実施形態の書き込み動作について、図3に沿って説明する。図3では、説明の便宜上、n番目のページのメモリセルに“0”データを書き込む例を示したフローチャート図である。   A specific write operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an example in which “0” data is written in the memory cell of the nth page for convenience of explanation.

まず、ステップS1で、制御部6は、n番目のページのメモリセルに対して“0”データをプログラムする。具体的には、例えばn番目のページのメモリセルがワード線WL2に接続された複数のメモリセルMTであるとき、ドライバ回路33は、図1におけるワード線WL2にロウデコーダ2を介して書き込み電圧VPGMを印加する。ドライバ回路33は、その他のワード線WL0、WL1、WL3〜WL63にロウデコーダ2を介して書き込みパス電圧を印加する。制御部6は、センスアンプ8を制御して、ビット線BLにVss(“0”データを書き込む場合)を供給する。   First, in step S1, the control unit 6 programs “0” data to the memory cell of the nth page. Specifically, for example, when the memory cell of the nth page is a plurality of memory cells MT connected to the word line WL2, the driver circuit 33 applies the write voltage to the word line WL2 in FIG. Apply VPGM. The driver circuit 33 applies a write pass voltage to the other word lines WL0, WL1, WL3 to WL63 via the row decoder 2. The control unit 6 controls the sense amplifier 8 to supply Vss (when “0” data is written) to the bit line BL.

なお、書込み禁止の場合、すなわち“1”データを書き込む場合には、ビット線BLにVDDを供給する。   Note that VDD is supplied to the bit line BL when writing is prohibited, that is, when “1” data is written.

このステップS1で、制御部6は、例えばRAM(図示略)に、検知ページ番号m(mは自然数)として、n+1を保持する。この検知ページ番号mは、ステップS4、ステップS5で用いる、検知用のページ番号である。   In step S1, the control unit 6 holds n + 1 as a detection page number m (m is a natural number), for example, in a RAM (not shown). This detection page number m is a page number for detection used in steps S4 and S5.

ステップS2で、制御部6は、ステップS1でプログラムされたメモリセルに対して、“0”データを保持するかベリファイを実行する。具体的には、制御部6は、このメモリセルの閾値電圧が所望の規定値を超えているか否かを判定する。具体的には、ワード線WLに所定の電圧(例えば0V)を与え、NANDストリング11に電流が流れるか否かを検出する。   In step S2, the control unit 6 holds “0” data or verifies the memory cell programmed in step S1. Specifically, the control unit 6 determines whether or not the threshold voltage of the memory cell exceeds a desired specified value. Specifically, a predetermined voltage (for example, 0 V) is applied to the word line WL, and it is detected whether or not a current flows through the NAND string 11.

制御部6が、ステップS2のベリファイでフェイルと判定した場合であって(ステップS2、Fail)、プログラムの回数が半導体記憶装置内(例えば、メモリセルアレイ1のROMFUSE領域)に保持された最大ループ回数を超えないとき(ステップS3、No)、再度、ステップS2に戻り制御部6はプログラムを実行する。   When the control unit 6 determines that a failure has occurred in the verification in step S2 (step S2, Fail), the maximum number of loops in which the number of programs is held in the semiconductor memory device (for example, the ROMFUSE area of the memory cell array 1) If it does not exceed (No at Step S3), the control unit 6 returns to Step S2 again and executes the program.

他方、制御部6が、ステップS2のベリファイでフェイルと判定した場合であって(ステップS2、Fail)、プログラムの回数が半導体記憶装置内(例えば、メモリセルアレイ1のROMFUSE領域)に保持された最大ループ回数を超えるとき(ステップS3、Yes)、データ入出力回路5を介して、制御部6はステータスフェイルをホストに出力する。   On the other hand, in the case where the control unit 6 determines that the verify is failed in step S2 (step S2, Fail), the maximum number of times the program is held in the semiconductor memory device (for example, the ROMFUSE area of the memory cell array 1). When the number of loops is exceeded (step S3, Yes), the control unit 6 outputs a status fail to the host via the data input / output circuit 5.

制御部6が、ステップS2のベリファイでパスと判定した場合(ステップS2、Pass)、制御部6は、検知ページ番号mに対応するm番目のページのメモリセルに“1”データが保持されているかベリファイする(ステップS4)。具体的には、制御部6は、ワード線WLmに接続されたメモリセルMTに対して、 “1”データを保持するかベリファイを実行する。具体的には、ワード線WLに所定の電圧(例えば0V)を与え、NANDストリング11に電流が流れるか否かを検出する。   When the control unit 6 determines that the pass is determined by the verification in step S2 (step S2, Pass), the control unit 6 stores “1” data in the memory cell of the mth page corresponding to the detected page number m. Whether or not is verified (step S4). Specifically, the control unit 6 holds “1” data or performs verification on the memory cells MT connected to the word line WLm. Specifically, a predetermined voltage (for example, 0 V) is applied to the word line WL, and it is detected whether or not a current flows through the NAND string 11.

制御部6が、ステップS4のベリファイでフェイルと判定した場合(ステップS4、Fail)、データ入出力回路5を介して、制御部6はステータスフェイルをホストに出力する。   When the control unit 6 determines that the verification is failed in step S4 (step S4, Fail), the control unit 6 outputs a status fail to the host via the data input / output circuit 5.

他方で、制御部6が、ステップS4のベリファイでパスと判定した場合(ステップS4、Pass)、制御部6は、検知ページ番号mがブロック内の最大ページ番号と一致するかを判定する(ステップS5)。例えば、図1であれば、mが64かどうか(m番目のワード線WLは、ワード線WL63を意味する)を制御部6は判定する。   On the other hand, when the control unit 6 determines that the pass is verified in step S4 (step S4, Pass), the control unit 6 determines whether the detected page number m matches the maximum page number in the block (step S4). S5). For example, in FIG. 1, the control unit 6 determines whether m is 64 (m-th word line WL means word line WL63).

制御部6は、検知ページ番号mがブロック内の最大ページ番号と一致しないと判定したとき(ステップS5、No)、RAMに保持する検知データ番号mをインクリメントして(ステップS6)、再度、ステップS4に戻る。   When it is determined that the detected page number m does not match the maximum page number in the block (step S5, No), the control unit 6 increments the detected data number m held in the RAM (step S6), and the step again. Return to S4.

制御部6が、検知ページ番号mがブロック内の最大ページ番号と一致すると判定したとき(ステップS5、Yes)、そのまま終了する。   When the control unit 6 determines that the detected page number m matches the maximum page number in the block (step S5, Yes), the process ends.

[第1実施形態の効果]
実施形態は、データの信頼性を向上可能な半導体記憶装置を提供できる。
[Effect of the first embodiment]
The embodiment can provide a semiconductor memory device capable of improving data reliability.

例えばあるブロック内のページをランダムに選択して、データを書き込む半導体記憶装置を比較例として、本実施形態の半導体記憶装置の効果を説明する。   For example, the effect of the semiconductor memory device of this embodiment will be described using a semiconductor memory device in which data is written by selecting pages in a block at random.

比較例の半導体記憶装置では、ランダムにページを選択してデータを書き込むため、例えば選択されたページ(データを書き込むページ)と隣接するページに既に“0”データが書き込まれたメモリセルを有する場合がある。   In the semiconductor memory device of the comparative example, in order to write data by selecting a page at random, for example, when there is a memory cell in which “0” data has already been written on a page adjacent to the selected page (page to which data is written) There is.

このとき、選択されたページにデータを書き込む際に、隣接のページのメモリセルから
受ける寄生容量によって、誤書込みが生じたり、メモリセルの閾値電圧のばらつきが大きくなったり場合がある。その結果、データの信頼性が低下する可能性がある。
At this time, when data is written to the selected page, erroneous writing may occur or the threshold voltage of the memory cell may vary greatly due to the parasitic capacitance received from the memory cell of the adjacent page. As a result, the reliability of data may be reduced.

しかしながら、本実施形態の半導体記憶装置では、n番目のページにデータを書き込む動作を実行したのちに、制御部6は、消去状態とは異なる閾値電圧を有するメモリセルがn番目以降のページに存在するか否かを検知する。したがって、n番目以降のページに例えば“0”データを有するメモリセルは存在するか検知できる。   However, in the semiconductor memory device of the present embodiment, after executing the operation of writing data to the nth page, the control unit 6 has memory cells having threshold voltages different from the erased state in the nth and subsequent pages. Detect whether to do. Therefore, it is possible to detect whether there is a memory cell having, for example, “0” data in the nth and subsequent pages.

n番目以降のページに“0”データを有するメモリセルが存在するときは、ステータスフェイルを出力し、それ以外はステータスパスと検知することで、n番目以降のページに“0”データを有するメモリセルから受ける寄生容量をなくすことができる。   When there is a memory cell having “0” data in the nth and subsequent pages, a status fail is output, and by detecting a status path otherwise, a memory having “0” data in the nth and subsequent pages The parasitic capacitance received from the cell can be eliminated.

したがって、本実施形態の半導体記憶装置は、比較例の半導体記憶装置と比べて、データの信頼性を向上可能な半導体記憶装置を提供できる。   Therefore, the semiconductor memory device of this embodiment can provide a semiconductor memory device capable of improving data reliability as compared with the semiconductor memory device of the comparative example.

なお、ページ番号を昇降順にデータの書き込みをする場合には、ステップS4,S5はステータスパスをする。   If the page numbers are written in the ascending / descending order, steps S4 and S5 perform a status pass.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態の半導体記憶装置について、図4を用いて説明する。半導体記憶装置の構成は、第1実施形態と同様であり、説明の詳細を省略する。第2実施形態の半導体記憶装置は、第1実施形態と比較して、書き込み動作が相違する。
(Second Embodiment)
Next, the semiconductor memory device of the second embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the semiconductor memory device is the same as that of the first embodiment, and the detailed description is omitted. The semiconductor memory device of the second embodiment is different in write operation compared to the first embodiment.

[半導体記憶装置の動作方法]
具体的には、第1実施形態の書き込み動作において、ステップS4、ステップS5をステップS1〜ステップS3よりも先に行う。
[Operation Method of Semiconductor Memory Device]
Specifically, in the write operation of the first embodiment, steps S4 and S5 are performed before steps S1 to S3.

ステップS1で、制御部6は書き込む対象のページを規定するnと、検知ページ番号mをセットする。ここで、制御部6は、検知ページ番号mを、n+1に設定する。   In step S1, the control unit 6 sets n that defines the page to be written and the detection page number m. Here, the control unit 6 sets the detection page number m to n + 1.

ステップS2とステップS3は、第1実施形態のステップS4、ステップS5に対応する。   Step S2 and step S3 correspond to step S4 and step S5 of the first embodiment.

n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在しない場合には、ステップS4に進み、n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在する場合には、制御部6はステータスフェイルを出力する。   If there is no memory cell that holds “0” data in all the memory cells in the nth and subsequent pages, the process proceeds to step S4, and “0” data is held in all the memory cells in the nth and subsequent pages. If there is a memory cell, the control unit 6 outputs a status fail.

ステップ4からステップS6は、第1実施形態のステップS1からステップS3に対応する。   Steps 4 to S6 correspond to steps S1 to S3 of the first embodiment.

[第2実施形態の効果]
本実施形態の半導体記憶措置は、第1実施形態と同様の効果を奏する。
[Effects of Second Embodiment]
The semiconductor memory device of this embodiment has the same effect as that of the first embodiment.

本実施形態の半導体記憶装置は、n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在するか否か検知する工程を、プログラムする工程よりも先に実行する。   The semiconductor memory device of this embodiment executes the step of detecting whether or not there is a memory cell holding “0” data in all the memory cells of the nth and subsequent pages before the step of programming.

すなわち、n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在する場合には、プログラムする工程を経ずに、制御部6はステータスフェイルを出力する。その結果、第2実施形態の半導体記憶装置では、ステータスフェイルの場合の書き込み動作時間を、第1実施形態よりも短縮できる。   That is, when there is a memory cell that holds “0” data in all the memory cells of the nth and subsequent pages, the control unit 6 outputs a status fail without performing a programming process. As a result, in the semiconductor memory device of the second embodiment, the write operation time in the case of status failure can be shortened compared to the first embodiment.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態の半導体記憶装置について、図5を用いて説明する。半導体記憶装置の構成は、第1実施形態と同様であり、説明の詳細を省略する。第3実施形態の半導体記憶装置は、第1実施形態及び第2実施形態と比較して、書き込み動作が相違する。
(Third embodiment)
Next, a semiconductor memory device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the semiconductor memory device is the same as that of the first embodiment, and the detailed description is omitted. The semiconductor memory device of the third embodiment is different in write operation compared to the first and second embodiments.

[半導体記憶装置の動作方法]
本実施形態は、第2実施形態のステップS2、ステップS3のみ相違する。その他の工程は、第2実施形態と同様である。
[Operation Method of Semiconductor Memory Device]
This embodiment is different only in step S2 and step S3 of the second embodiment. Other processes are the same as those in the second embodiment.

第2実施形態のステップS2、ステップS3では、m番目のページのメモリセルは“0”データを保持するメモリセルを有するか検知したのち、ステップS3を経て、mをインクリメントして、n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在するか検知していた。   In step S2 and step S3 of the second embodiment, it is detected whether the memory cell of the mth page has a memory cell holding “0” data. Then, after step S3, m is incremented, and the nth and subsequent pages. It is detected whether there is a memory cell holding “0” data in all the memory cells of the page.

これに対して、本実施形態では、ステップS2で、n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在するかを一括して検知する。   On the other hand, in this embodiment, in step S2, it is collectively detected whether or not there is a memory cell holding “0” data in all the memory cells of the nth page and subsequent pages.

具体的には、n番目以降のページに対応する複数のワード線WL(例えば、図1において、書き込み対象のページが2番目のページ(ワード線WL1)であるとき、ワード線WL2からワード線WL63)に所望の電圧Vverifyを印加する。1番目のページからn番目のワード線WLには、読み出しパス電圧Vreadを印加する。   Specifically, when the page to be written is the second page (word line WL1 in FIG. 1) corresponding to the nth and subsequent pages, for example, the word line WL2 to the word line WL63. ) Is applied with a desired voltage Vverify. A read pass voltage Vread is applied to the nth word line WL from the first page.

この場合、n番目以降のページのメモリセルに1個でも“0”データを有するメモリセルが存在する場合には、ソース線SLに電流が流れなくなる。したがって、ビット線BLの電位が保持される。ビット線BLの電位を検知することで、n番目以降のページ全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在するかを一括して検知できる。   In this case, when there is even one memory cell having “0” data in the memory cells of the nth and subsequent pages, no current flows through the source line SL. Therefore, the potential of the bit line BL is held. By detecting the potential of the bit line BL, it is possible to collectively detect whether memory cells holding “0” data exist in all the memory cells in the nth and subsequent pages.

[第3実施形態の効果]
本実施形態の半導体記憶措置は、第1実施形態、第2実施形態と同様の効果を奏する。
[Effect of the third embodiment]
The semiconductor memory device of this embodiment has the same effects as those of the first and second embodiments.

本実施形態の半導体記憶装置は、n番目以降のページの全てのメモリセルに“0”データを保持するメモリセルが存在するかを一括して検知する。したがって、第2実施形態と比較して、書き込み動作の時間を短縮できる。   The semiconductor memory device of this embodiment collectively detects whether there is a memory cell holding “0” data in all the memory cells in the nth and subsequent pages. Therefore, the time for the write operation can be shortened as compared with the second embodiment.

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.

1…メモリセルアレイ
2…ロウデコーダ
3…ドライバ回路
4…電圧発生回路
5…データ入出力回路
6…制御部
7…ソース線ドライバ回路
8…センスアンプ
MT…メモリセル
ST1,ST2…選択トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array 2 ... Row decoder 3 ... Driver circuit 4 ... Voltage generation circuit 5 ... Data input / output circuit 6 ... Control part 7 ... Source line driver circuit 8 ... Sense amplifier MT ... Memory cell ST1, ST2 ... Selection transistor

Claims (4)

m個のページ(mは自然数)を含むメモリセルアレイと、
書き込み動作を制御する制御回路と
を備え、
n番目のページ(1≦n≦mを満たす自然数)のメモリセルに書き込み動作で、(n+1)番目からm番目のページのメモリセルが消去状態とは異なる閾値を有するデータを保持するとき、前記制御回路は、フェイルを出力することを特徴とする半導体記憶装置。
a memory cell array including m pages (m is a natural number);
A control circuit for controlling the write operation,
In a write operation to the memory cell of the nth page (natural number satisfying 1 ≦ n ≦ m), when the memory cells of the (n + 1) th to mth pages hold data having a threshold different from the erased state, A semiconductor memory device, wherein the control circuit outputs a failure.
前記制御回路は、前記書き込み動作前に、前記(n+1)番目から前記m番目のページのメモリセルが前記データを保持するか否かを検知する動作を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 2. The control circuit according to claim 1, wherein before the write operation, the control circuit performs an operation of detecting whether or not the memory cells of the (n + 1) th to mth pages hold the data. Semiconductor memory device. 前記n番目のページのメモリセルに前記書き込み動作で、前記(n+1)番目から前記m番目のページのメモリセルが前記データを保持しないとき、
前記制御回路は、前記n番目のページのメモリセルに前記書き込み動作を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体記憶装置。
When the memory cells of the (n + 1) th to mth pages do not hold the data in the write operation to the memory cells of the nth page,
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control circuit performs the write operation on the memory cell of the nth page.
前記制御回路は、前記(n+1)番目から前記m番目のページのうち複数のページを選択して、前記(n+1)番目から前記m番目のページのメモリセルが前記データを保持するか否かを一括して検知する動作を行うことを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。 The control circuit selects a plurality of pages from the (n + 1) th to the mth page, and determines whether the memory cells of the (n + 1) th to the mth page hold the data. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the operation of detecting in a lump is performed.
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