JP2013161487A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor storage device capable of narrowing the threshold distribution of memory cells.SOLUTION: According to an embodiment, a nonvolatile semiconductor storage device includes: a plurality of memory cells; a plurality of word lines and a plurality of bit lines that are used for controlling the memory cells. Furthermore, the device includes a control unit that applies a write voltage to a first word line out of the plurality of word line one or more times to write data to within the memory cells on the first word line; and after writing data to within the memory cells on the first word line, applies an additional voltage to the first word line one or more times. In writing to a second word line after writing to the first word line, the control unit writes data within the memory cells on the second word lines, sets the plurality of bit lines to a non-selected state or selected state, and then applies the additional voltage to the second word line.

Description

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

近年、不揮発性メモリでは、その微細化に伴い、セル間干渉効果が増大し、メモリセルの閾値分布が広くなっている。また、不揮発性メモリの微細化によりメモリセルの耐圧が低下しているため、書き込み電圧の上限が低下し、高電圧の閾値分布を得ることが難しくなっている。特に多値方式では、狭くなった閾値範囲の中に、広くなる傾向の閾値分布を複数作らなければならないため、書き込みの困難度が増大している。よって、閾値分布を狭くすることが課題となっている。   In recent years, with the miniaturization of non-volatile memories, the inter-cell interference effect has increased and the threshold distribution of memory cells has become wider. Further, since the withstand voltage of the memory cell is reduced due to the miniaturization of the nonvolatile memory, the upper limit of the write voltage is lowered, and it is difficult to obtain a high voltage threshold distribution. In particular, in the multi-value method, since it is necessary to create a plurality of threshold distributions that tend to increase within the narrowed threshold range, the difficulty of writing increases. Therefore, it is a problem to narrow the threshold distribution.

特開2007−207333号公報JP 2007-207333 A

メモリセルの閾値分布を狭くすることが可能な不揮発性半導体記憶装置を提供する。   A nonvolatile semiconductor memory device capable of narrowing the threshold distribution of memory cells is provided.

一の実施形態によれば、不揮発性半導体記憶装置は、複数のメモリセルと、前記メモリセルを制御するための複数のワード線および複数のビット線とを備える。さらに、前記装置は、前記複数のワード線のうちの第1のワード線に書き込み電圧を1回以上印加して、前記第1のワード線上の前記メモリセル内にデータを書き込み、前記第1のワード線上の前記メモリセル内に前記データを書き込んだ後に、前記第1のワード線に追加電圧を1回以上印加する制御部を備える。さらに、前記制御部は、前記第1のワード線への書き込み後に第2のワード線への書き込みを行う場合、前記第2のワード線上の前記メモリセル内にデータを書き込んだ後に、前記複数のビット線を非選択状態または選択状態にして、前記第2のワード線に前記追加電圧を印加する。   According to one embodiment, a nonvolatile semiconductor memory device includes a plurality of memory cells, and a plurality of word lines and a plurality of bit lines for controlling the memory cells. Furthermore, the device applies a write voltage to the first word line of the plurality of word lines one or more times to write data in the memory cells on the first word line, and And a controller that applies an additional voltage to the first word line one or more times after the data is written into the memory cell on the word line. Further, when writing to the second word line after writing to the first word line, the control unit writes the data in the memory cell on the second word line, and then The additional voltage is applied to the second word line with the bit line in a non-selected state or a selected state.

第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の構造を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a structure of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1実施形態のNANDセルユニットの構造を示す概略的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a NAND cell unit according to a first embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の制御方法を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for controlling the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1実施形態における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。4 is a graph showing a write voltage and an additional voltage in the first embodiment. 第1実施形態におけるメモリセルの閾値分布を示したグラフである。It is the graph which showed the threshold value distribution of the memory cell in 1st Embodiment. 第1実施形態における追加電圧印加回数と閾値分布幅との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the additional voltage application frequency in 1st Embodiment, and threshold value distribution width | variety. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の制御方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control method of the non-volatile semiconductor memory device of 2nd Embodiment. 第2実施形態における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。It is the graph which showed the write-in voltage and additional voltage in 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるメモリセルの閾値分布を示したグラフである。It is the graph which showed the threshold value distribution of the memory cell in 2nd Embodiment. 第2実施形態における追加電圧印加回数と閾値分布幅との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the frequency | count of additional voltage application in 2nd Embodiment, and threshold value distribution width | variety. 第3実施形態における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。It is the graph which showed the write-in voltage and additional voltage in 3rd Embodiment. 第1実施形態の変形例における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。It is the graph which showed the write-in voltage and additional voltage in the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態の変形例における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。It is the graph which showed the write voltage and additional voltage in the modification of 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の構造を示す回路図である。図1の不揮発性半導体記憶装置は、NAND型フラッシュメモリである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing the structure of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. The nonvolatile semiconductor memory device in FIG. 1 is a NAND flash memory.

図1の不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルアレイ1と、センスアンプ(SA)回路2と、ローデコーダ3と、入出力(I/O)バッファ4と、コントローラ5と、電圧発生回路6と、ROMフューズ7と、データ記憶回路8とを備えている。   The nonvolatile semiconductor memory device of FIG. 1 includes a memory cell array 1, a sense amplifier (SA) circuit 2, a row decoder 3, an input / output (I / O) buffer 4, a controller 5, a voltage generation circuit 6, A ROM fuse 7 and a data storage circuit 8 are provided.

メモリセルアレイ1は、同一のウェル上に形成された複数のメモリブロックBLK0〜BLKi(iは2以上の整数)を有している。また、各メモリブロックBLKは、図1に示すように、Y方向に延びる複数本のNANDセルユニット11をX方向に並べて構成されている。さらに、各NANDセルユニット11は、直列に接続された複数のメモリセルMC0〜MC63と、これらの両端に接続された選択トランジスタS1、S2とを含んでいる。   The memory cell array 1 has a plurality of memory blocks BLK0 to BLKi (i is an integer of 2 or more) formed on the same well. As shown in FIG. 1, each memory block BLK is configured by arranging a plurality of NAND cell units 11 extending in the Y direction in the X direction. Furthermore, each NAND cell unit 11 includes a plurality of memory cells MC0 to MC63 connected in series, and select transistors S1 and S2 connected to both ends thereof.

図1には、メモリブロックBLK0用のワード線WL0〜WL63および選択ゲート線SGS、SGDが示されている。ワード線WL0〜WL63は、それぞれメモリセルMC0〜MC63の制御ゲートに接続されており、いずれもX方向に延びている。また、選択ゲート線SGS、SGDは、それぞれ選択トランジスタS1、S2のゲートに接続されており、いずれもX方向に延びている。また、これらのワード線WL0〜WL63と選択ゲート線SGS、SGDは、X方向に隣接する複数本のNANDセルユニット11に共通されている。   FIG. 1 shows word lines WL0 to WL63 and select gate lines SGS and SGD for the memory block BLK0. The word lines WL0 to WL63 are connected to the control gates of the memory cells MC0 to MC63, respectively, and all extend in the X direction. The selection gate lines SGS and SGD are connected to the gates of the selection transistors S1 and S2, respectively, and both extend in the X direction. These word lines WL0 to WL63 and select gate lines SGS and SGD are common to a plurality of NAND cell units 11 adjacent in the X direction.

また、メモリブロックBLK0内の各選択トランジスタS1のソースは、同一のソース線SLに接続されている。また、メモリブロックBLK0内の各選択トランジスタS2のドレインは、対応するビット線BL0〜BLj(jは2以上の整数)に接続されている。図1に示すように、ソース線SLは、X方向に延びており、ビット線BL0〜BLjは、Y方向に延びている。   Further, the source of each selection transistor S1 in the memory block BLK0 is connected to the same source line SL. Further, the drain of each selection transistor S2 in the memory block BLK0 is connected to the corresponding bit lines BL0 to BLj (j is an integer of 2 or more). As shown in FIG. 1, the source line SL extends in the X direction, and the bit lines BL0 to BLj extend in the Y direction.

センスアンプ回路2は、メモリセルMCからビット線BL0〜BLjを通じてデータを読み出す回路であり、複数のセンスアンプ12を有している。ローデコーダ3は、ワード線および選択ゲート線のうちのいずれかを選択して駆動する回路である。入出力バッファ4は、センスアンプ回路2と外部入出力端子との間でのデータ授受や、コントローラ5からコマンドデータやアドレスデータの受け取りを行う回路である。   The sense amplifier circuit 2 is a circuit that reads data from the memory cell MC through the bit lines BL0 to BLj, and includes a plurality of sense amplifiers 12. The row decoder 3 is a circuit that selects and drives either a word line or a selection gate line. The input / output buffer 4 is a circuit that exchanges data between the sense amplifier circuit 2 and the external input / output terminals and receives command data and address data from the controller 5.

コントローラ5は、メモリセルアレイ1に対する種々の制御を行う制御部である。コントローラ5は例えば、ホストまたはメモリコントローラ(MH)から書き込みイネーブル信号WEn、読み出しイネーブル信号REn、アドレスラッチイネーブル信号ALE、コマンドラッチイネーブル信号CLEなどの外部制御信号を受けて、書き込み、読み出しなどの動作を制御する。   The controller 5 is a control unit that performs various controls on the memory cell array 1. For example, the controller 5 receives external control signals such as a write enable signal WEn, a read enable signal REn, an address latch enable signal ALE, and a command latch enable signal CLE from a host or a memory controller (MH), and performs operations such as writing and reading. Control.

電圧発生回路6は、複数の昇圧回路21と、パルス発生回路22とを有している。電圧発生回路6は、コントローラ5からの制御信号に基づいて、駆動する昇圧回路21の個数を切り替える。また、電圧発生回路6は、パルス発生回路22を制御することで、パルス電圧のパルス幅やパルス高さを調整する。   The voltage generation circuit 6 includes a plurality of booster circuits 21 and a pulse generation circuit 22. The voltage generation circuit 6 switches the number of boosting circuits 21 to be driven based on a control signal from the controller 5. The voltage generation circuit 6 controls the pulse generation circuit 22 to adjust the pulse width and pulse height of the pulse voltage.

ROMフューズ7は、書き込み時や消去時のパルス電圧のパルス幅やパルス高さの設定値を格納しておくための記憶部である。データ記憶回路8は、メモリセルアレイ1の制御用の種々のデータを保存しておくための書き換え可能な不揮発性記憶回路である。   The ROM fuse 7 is a storage unit for storing set values of the pulse width and pulse height of the pulse voltage at the time of writing and erasing. The data storage circuit 8 is a rewritable nonvolatile storage circuit for storing various data for control of the memory cell array 1.

図2は、図1のNANDセルユニット11の構造を示す概略的な断面図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the NAND cell unit 11 of FIG.

メモリセルMC0〜MC63と、選択トランジスタS1、S2は、半導体基板101内のウェル102上に形成されており、ウェル102内の拡散層103により直列に接続されている。これらのトランジスタは、層間絶縁膜121により覆われている。   Memory cells MC <b> 0 to MC <b> 63 and select transistors S <b> 1 and S <b> 2 are formed on well 102 in semiconductor substrate 101, and are connected in series by diffusion layer 103 in well 102. These transistors are covered with an interlayer insulating film 121.

各メモリセルMCは、半導体基板101上にゲート絶縁膜111を介して形成された電荷蓄積層(例えば浮遊ゲート)112と、電荷蓄積層112上にゲート間絶縁膜113を介して形成された制御電極(例えば制御ゲート)114とを有している。また、選択トランジスタS1、S2の各々は、半導体基板101上にゲート絶縁膜115を介して形成されたゲート電極116を有している。   Each memory cell MC includes a charge storage layer (for example, a floating gate) 112 formed on the semiconductor substrate 101 via a gate insulating film 111 and a control formed on the charge storage layer 112 via an inter-gate insulating film 113. And an electrode (for example, a control gate) 114. Each of the select transistors S1 and S2 has a gate electrode 116 formed on the semiconductor substrate 101 with a gate insulating film 115 interposed therebetween.

なお、電荷蓄積層112は、電荷蓄積機能を有する絶縁膜(例えばシリコン窒化膜)としてもよい。   Note that the charge storage layer 112 may be an insulating film (for example, a silicon nitride film) having a charge storage function.

(1)不揮発性半導体記憶装置の制御方法
以下、図3、図4を参照し、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の制御方法について説明する。
(1) Control Method of Nonvolatile Semiconductor Memory Device Hereinafter, a control method of the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図3は、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の制御方法を示すフローチャート図である。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the method for controlling the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.

図3は、ワード線WLn(nは0以上の整数)上の各メモリセルMC内にデータを書き込む際の制御方法を示している。図3の制御は、コントローラ5、センスアンプ2、およびローデコーダ3により行われる。コントローラ5、センスアンプ2、およびローデコーダ3は、制御部の例である。また、コントローラ5、センスアンプ2、およびローデコーダ3に電圧発生回路6を含めて制御部としてもよい。   FIG. 3 shows a control method when data is written in each memory cell MC on the word line WLn (n is an integer of 0 or more). The control in FIG. 3 is performed by the controller 5, the sense amplifier 2, and the row decoder 3. The controller 5, the sense amplifier 2, and the row decoder 3 are examples of control units. The controller 5, the sense amplifier 2, and the row decoder 3 may include the voltage generation circuit 6 as a control unit.

また、ワード線WLnは、第2のワード線の例であり、ワード線WLnよりも前に書き込みが行われるワード線は、第1のワード線の例である。通常、書き込みはワード線WL0、WL1、・・・WL62、WL63の順に行うことができ、この場合、ワード線WLnよりも前に書き込みが行われるワード線WLn−1は、第1のワード線の例である。   The word line WLn is an example of the second word line, and the word line to which writing is performed before the word line WLn is an example of the first word line. Normally, writing can be performed in the order of the word lines WL0, WL1,... WL62, WL63. In this case, the word line WLn−1 to be written before the word line WLn is the first word line. It is an example.

図4は、第1実施形態における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the write voltage and the additional voltage in the first embodiment.

書き込みの際には、ワード線WLnに書き込み電圧(Vpgm)や追加電圧(Vadd)が印加される。書き込み電圧の値は、図4に示すように、書き込み電圧の印加回数に応じて増加する。同様に、追加電圧の値は、追加電圧の印加回数に応じて増加する。この書き込み電圧、追加電圧が増加する動作を「ステップアップ動作」と称する場合がある。   At the time of writing, a write voltage (Vpgm) or an additional voltage (Vadd) is applied to the word line WLn. As shown in FIG. 4, the value of the write voltage increases according to the number of times of application of the write voltage. Similarly, the value of the additional voltage increases according to the number of times of application of the additional voltage. The operation in which the write voltage and the additional voltage increase may be referred to as “step-up operation”.

以下、図3のフローチャート図について説明する。図3の説明中では、図4のグラフも適宜参照する。   Hereinafter, the flowchart of FIG. 3 will be described. In the description of FIG. 3, the graph of FIG. 4 is also referred to as appropriate.

まず、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLのうち、書き込み対象の全ビット線BLを選択状態に設定し、その他のビット線BLを非選択状態に設定する(ステップS101)。ここで、選択状態とは、メモリセルMCにデータを書き込む(メモリセルMCの閾値電圧を上昇させる)状態であり、非選択状態とは、メモリセルMCにデータを書き込まない(メモリセルMCの閾値電圧をほとんど上昇させない)状態である。例えば、選択状態では、制御部がビット線BLに0Vを印加し、非選択状態では、制御部がビット線BLに電源電圧を印加する。次に、ワード線WLnに書き込み電圧Vpgmを印加する(ステップS102)。1回目の書き込みでは、書き込み電圧の値はVpgm1に設定される(図4参照)。   First, among all the bit lines BL in the memory cell array 1, all the bit lines BL to be written are set to a selected state, and the other bit lines BL are set to a non-selected state (step S101). Here, the selected state is a state in which data is written to the memory cell MC (the threshold voltage of the memory cell MC is increased), and the non-selected state is a state in which data is not written to the memory cell MC (the threshold value of the memory cell MC). The voltage is hardly increased. For example, in the selected state, the control unit applies 0 V to the bit line BL, and in the non-selected state, the control unit applies a power supply voltage to the bit line BL. Next, the write voltage Vpgm is applied to the word line WLn (step S102). In the first write, the write voltage value is set to Vpgm1 (see FIG. 4).

次に、ワード線WLn上のメモリセルMC内にデータが書き込まれたか否かを確認する書き込みベリファイを行う(ステップS103)。次に、書き込み未完了のメモリセルMCがN1個(N1は0以上の整数)以下であるか否かを判断する(ステップS104)。なお、等価的に、書き込み未完了のメモリセルMCに接続されたビット線BLの本数が、条件値であるN1本以下であるか否かを判断することもできる。 Next, write verify is performed to check whether data has been written in the memory cell MC on the word line WLn (step S103). Next, it is determined whether or not the number of uncompleted memory cells MC is N 1 (N 1 is an integer of 0 or more) (step S104). Incidentally, it can be determined whether or not the number of bit lines BL connected to the memory cell MC that has not been written is equal to or less than the condition value N 1 .

未完了メモリセル個数がN1個以下であれば、書き込み終了と判断し、ステップS111に進む。一方、未完了メモリセル個数がN1個よりも多い場合には、書き込み電圧VpgmをΔVpgmだけ増加させた後(ステップS105)、ステップS101〜S104の処理を繰り返す。図4は、5回の処理により書き込みが終了した例を示している。2回目〜5回目の処理では、書き込み電圧の値がそれぞれVpgm2〜Vpgm5(Vpgm1<Vpgm2<Vpgm3<Vpgm4<Vpgm5)に設定される(図4参照)。なお、個数N1は、書き込み予定のメモリセルMCの個数にしてもよいし、書き込み予定のメモリセルMCの個数にECC(Error-Correcting Code)で救済できる個数を考慮した個数にしてもよい。 If the number of incomplete memory cells is N 1 or less, it is determined that writing has been completed, and the process proceeds to step S111. On the other hand, when the incomplete memory cell number is greater than one N, after increasing the write voltage Vpgm by .DELTA.Vpgm (step S105), it repeats the processing of steps S101-S104. FIG. 4 shows an example in which writing is completed by five times of processing. In the second to fifth processing, the write voltage values are set to Vpgm2 to Vpgm5 (Vpgm1 <Vpgm2 <Vpgm3 <Vpgm4 <Vpgm5), respectively (see FIG. 4). The number N 1 may be the number of memory cells MC to be written, or may be a number in consideration of the number of memory cells MC to be written that can be relieved by ECC (Error-Correcting Code).

続いて、ワード線WLnへの書き込みが終了すると、追加電圧Vaddの初期値を、書き込み電圧Vpgmの最終値にΔVaddを加算した値に設定する(ステップS111)。すなわち、Vadd1の値がVpgm5+ΔVaddに設定される。   Subsequently, when the writing to the word line WLn is completed, the initial value of the additional voltage Vadd is set to a value obtained by adding ΔVadd to the final value of the write voltage Vpgm (step S111). That is, the value of Vadd1 is set to Vpgm5 + ΔVadd.

次に、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLを非選択状態に設定する(ステップS112)。次に、ワード線WLnに追加電圧Vaddを印加する(ステップS113)。1回目の追加電圧の印加では、追加電圧の値はVadd1に設定される(図4参照)。   Next, all the bit lines BL in the memory cell array 1 are set to a non-selected state (step S112). Next, an additional voltage Vadd is applied to the word line WLn (step S113). In the first application of the additional voltage, the value of the additional voltage is set to Vadd1 (see FIG. 4).

次に、追加電圧を指定回印加したか否かを確認する(ステップS114)。追加電圧の印加回数が指定回未満の場合には、追加電圧VaddをΔVaddだけ増加させた後(ステップS115)、ステップS112〜S114の処理を繰り返す。図4は、指定回が3回である例を示している。2回目、3回目の処理では、追加電圧の値がそれぞれVadd2、Vadd3に設定される(図4参照)。   Next, it is confirmed whether or not the additional voltage has been applied a specified number of times (step S114). If the number of times of application of the additional voltage is less than the designated number, the additional voltage Vadd is increased by ΔVadd (step S115), and then the processes of steps S112 to S114 are repeated. FIG. 4 shows an example in which the designated number of times is three. In the second and third processing, the value of the additional voltage is set to Vadd2 and Vadd3, respectively (see FIG. 4).

一方、追加電圧の印加回数が指定回に達した場合には、ワード線WLnへの追加電圧の印加が終了する。その後、次のワード線WLn+1に対し、ステップS101〜S115の処理を行うことができる。この処理において、ワード線WLn+1は、第2のワード線の例であり、すでに書き込みが行われたワード線WLnは、第1のワード線の例である。   On the other hand, when the number of times of application of the additional voltage reaches the designated number, application of the additional voltage to the word line WLn is completed. Thereafter, the processing of steps S101 to S115 can be performed on the next word line WLn + 1. In this processing, the word line WLn + 1 is an example of the second word line, and the word line WLn to which writing has already been performed is an example of the first word line.

なお、ΔVaddの値は、ΔVpgmと同じ値でもよいし異なる値でもよい。本実施形態では、ΔVpgm、ΔVaddの値や、上述の指定回を、例えばROMフューズ7内に設定しておく。なお、これらの数値は、ホストまたはメモリコントローラ(MH)から送付されてもよい。   Note that the value of ΔVadd may be the same as or different from ΔVpgm. In this embodiment, the values of ΔVpgm and ΔVadd and the above-mentioned designated times are set in the ROM fuse 7, for example. These numerical values may be sent from the host or the memory controller (MH).

また、追加電圧の初期値Vadd1の値は、Vpgm5+ΔVadd以外の値に設定してもよい。例えば、追加電圧の初期値Vadd1の値は、書き込み電圧の最終値Vpgm5よりも高い値に設定してもよいし、書き込み電圧の最終値Vpgm5よりも低い値に設定してもよい(あるいは、書き込み電圧の最終値Vpgm5と等しい値に設定してもよい)。ただし、追加電圧の印加回数を少なくする観点からは、追加電圧の初期値Vadd1の値は、書き込み電圧の最終値Vpgm5より高い値に設定することが望ましい。本実施形態では、Vadd1>Vpgm5と設定することで、追加電圧Vadd1〜Vadd3の値が、いずれも最終値Vpgm5より高い値に設定されている。   The initial value Vadd1 of the additional voltage may be set to a value other than Vpgm5 + ΔVadd. For example, the initial value Vadd1 of the additional voltage may be set to a value higher than the final value Vpgm5 of the write voltage, or may be set to a value lower than the final value Vpgm5 of the write voltage (or write) It may be set equal to the final voltage value Vpgm5). However, from the viewpoint of reducing the number of times of application of the additional voltage, it is desirable to set the initial value Vadd1 of the additional voltage higher than the final value Vpgm5 of the write voltage. In this embodiment, by setting Vadd1> Vpgm5, the values of the additional voltages Vadd1 to Vadd3 are all set higher than the final value Vpgm5.

(2)図3の書き込み制御の作用効果
次に、図5、図6を参照し、図3の書き込み制御の作用効果について説明する。
(2) Operational Effect of Write Control in FIG. 3 Next, the operational effect of the write control in FIG. 3 will be described with reference to FIGS.

図5は、第1実施形態におけるメモリセルMCの閾値分布を示したグラフである。図5は、8値方式のNAND型フラッシュメモリについての社内製シミュレータによるシミュレーション例を示す。図5(a)〜図5(d)の横軸は、メモリセルMCの閾値電圧を示し、縦軸は、ビット数(メモリセルMCの個数)をログスケールで示している。なお、図5では、8値方式(1つのメモリセルMCに3ビットのデータを記憶する。メモリセルMCの閾値分布の個数は8個になる)を例としてシミュレーションを行っている。   FIG. 5 is a graph showing the threshold distribution of the memory cells MC in the first embodiment. FIG. 5 shows an example of simulation by an in-house simulator for an 8-level NAND flash memory. 5A to 5D, the horizontal axis indicates the threshold voltage of the memory cell MC, and the vertical axis indicates the number of bits (the number of memory cells MC) on a log scale. In FIG. 5, simulation is performed using an 8-value method (3 bits of data are stored in one memory cell MC. The number of threshold distributions of the memory cells MC is 8) as an example.

図5(a)は、書き込み直後(すなわちS104−Yes直後)のワード線WLn上での閾値分布を示す。また、図5(b)は、追加電圧の印加直後(すなわちS114−Yes直後)のワード線WLn上での閾値分布を示す。   FIG. 5A shows a threshold distribution on the word line WLn immediately after writing (that is, immediately after S104-Yes). FIG. 5B shows a threshold distribution on the word line WLn immediately after application of the additional voltage (that is, immediately after S114-Yes).

図5(a)、図5(b)の矢印A、Bは、消去レベルの閾値分布を示す。図5(a)、図5(b)によれば、追加電圧の印加により、消去レベルの閾値分布が高電圧側に移動していることが分かる。このように、全ビット線BLを非選択状態にしてワード線WLnに追加電圧を印加すると、ワード線WLn上の消去レベルのメモリセルMCが選択的に追加書き込みされ、ワード線WLn上における消去レベルの閾値分布が高電圧側に移動する。   The arrows A and B in FIGS. 5A and 5B indicate the threshold level distribution of the erase level. According to FIGS. 5A and 5B, it can be seen that the threshold level distribution of the erasure level is shifted to the high voltage side due to the application of the additional voltage. As described above, when all the bit lines BL are deselected and an additional voltage is applied to the word line WLn, the memory cells MC at the erase level on the word line WLn are selectively additionally written, and the erase level on the word line WLn is selectively written. The threshold distribution moves to the high voltage side.

次に、ワード線WLnがワード線WLn−1に与える影響(セル間干渉効果)について説明する。   Next, the influence (inter-cell interference effect) that the word line WLn has on the word line WLn−1 will be described.

図5(c)は、ワード線WLnへの書き込み直後におけるワード線WLn−1上での閾値分布を示す。また、図5(d)は、ワード線WLnへの追加電圧の印加直後におけるワード線WLn−1上での閾値分布を示す。   FIG. 5C shows a threshold distribution on the word line WLn−1 immediately after writing to the word line WLn. FIG. 5D shows a threshold distribution on the word line WLn−1 immediately after application of the additional voltage to the word line WLn.

ワード線WLnへの書き込みは、隣接する書き込み済のワード線WLn−1上での閾値分布に影響を与える。この際、ワード線WLn−1上のメモリセルMCが受ける影響は、ワード線WLn上の隣接するメモリセルMCの閾値電圧により異なる。その結果、ワード線WLnへの書き込みにより、図5(c)に示すように、ワード線WLn−1上での閾値分布が広がってしまう。図5(c)の範囲Cは、こうして広がった消去レベルより高い書き込みレベルのメモリセルMCの書き込みレベルの閾値分布を示す。   Writing to the word line WLn affects the threshold distribution on the adjacent written word line WLn-1. At this time, the influence of the memory cell MC on the word line WLn−1 differs depending on the threshold voltage of the adjacent memory cell MC on the word line WLn. As a result, the threshold value distribution on the word line WLn−1 is expanded by writing to the word line WLn, as shown in FIG. A range C in FIG. 5C shows a threshold distribution of the write level of the memory cell MC having a write level higher than the erase level thus expanded.

一般に、広がった閾値分布内の高電圧側には、セル間干渉効果を多く受けたメモリセルMC、すなわち、隣接セルの閾値電圧が高いメモリセルMCが多く存在する。一方、広がった閾値分布内の低電圧側には、セル間干渉効果をあまり受けていないメモリセルMC、すなわち、隣接セルの閾値電圧が低いメモリセルMC(例えば、隣接セルの閾値電圧が消去レベルであるメモリセルMC)が多く存在する。   In general, on the high voltage side in the spread threshold distribution, there are many memory cells MC that have received many inter-cell interference effects, that is, memory cells MC having a high threshold voltage of adjacent cells. On the other hand, on the low voltage side in the spread threshold distribution, the memory cell MC that has not received much inter-cell interference effect, that is, the memory cell MC having a low threshold voltage of the adjacent cell (for example, the threshold voltage of the adjacent cell is at the erase level) There are many memory cells MC).

図5(d)の範囲Dは、範囲Cと同様に、消去レベルより高い書き込みレベルのメモリセルMCの閾値分布を示す。図5(d)によれば、ワード線WLn−1上における書き込みレベルの閾値分布の下裾が高電圧側に移動しており、ワード線WLn−1上での閾値分布が狭まっていることが分かる。これは、ワード線WLn上の消去レベルのメモリセルMCに追加書き込みが行われたことに相当する。追加書き込みの結果、下裾内のメモリセルMCの閾値電圧がセル間干渉効果で上昇したものと考えられる。   The range D in FIG. 5D shows the threshold distribution of the memory cells MC at the write level higher than the erase level, like the range C. According to FIG. 5D, the lower skirt of the threshold distribution of the write level on the word line WLn−1 is shifted to the high voltage side, and the threshold distribution on the word line WLn−1 is narrowed. I understand. This corresponds to the additional writing being performed on the memory cell MC at the erase level on the word line WLn. As a result of the additional writing, it is considered that the threshold voltage of the memory cell MC in the lower skirt has increased due to the inter-cell interference effect.

一方、消去レベルより高い書き込みレベルのメモリセルMCには追加書き込みの効果はほとんどない。書き込みレベルが高いため、非選択状態にしてワード線WLnに追加電圧を印加しても、メモリセルMCの閾値電圧はほとんど移動しないからである。その結果、閾値分布の上裾内のメモリセルMCの閾値電圧は、セル間干渉効果をほとんど受けず上昇しないと考えられる。すなわち、本実施形態の追加電圧の印加は、ワード線WLn上の消去レベルのメモリセルMCに選択的に追加書き込みを行うことに相当すると言える。   On the other hand, the memory cell MC having a write level higher than the erase level has little effect of additional writing. This is because since the write level is high, the threshold voltage of the memory cell MC hardly moves even if an additional voltage is applied to the word line WLn in the non-selected state. As a result, it is considered that the threshold voltage of the memory cell MC in the upper skirt of the threshold distribution hardly receives an inter-cell interference effect and does not increase. That is, it can be said that the application of the additional voltage in this embodiment corresponds to selectively performing additional writing on the memory cell MC at the erase level on the word line WLn.

このように、本実施形態によれば、全ビット線BLを非選択状態にしてワード線WLnに追加電圧を印加することで、ワード線WLn−1上のメモリセルMCの閾値分布を狭くすることができる。なお、本実施形態の書き込み制御は、2値方式や、8値方式以外の多値方式にも適用可能である。   Thus, according to the present embodiment, the threshold voltage distribution of the memory cells MC on the word line WLn−1 is narrowed by applying all the bit lines BL to the unselected state and applying the additional voltage to the word line WLn. Can do. Note that the write control of this embodiment can be applied to a binary method or a multi-value method other than the 8-value method.

図6は、第1実施形態における追加電圧印加回数と閾値分布幅との関係を示したグラフである。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of times of additional voltage application and the threshold distribution width in the first embodiment.

図6の横軸は、ワード線WLnへの追加電圧の印加回数を表す。印加回数が0回の状態が、書き込み直後の状態に相当する。また、図6の縦軸は、書き込み直後の幅が1となるよう規格化された、ワード線WLn−1上の書き込みレベルの閾値分布幅を表す。図6は、図5と同様、8値方式のNAND型フラッシュメモリについてのシミュレーション例を示す。   The horizontal axis in FIG. 6 represents the number of times of application of the additional voltage to the word line WLn. A state where the number of times of application is 0 corresponds to a state immediately after writing. Also, the vertical axis in FIG. 6 represents the threshold distribution width of the write level on the word line WLn−1 that has been normalized so that the width immediately after writing is 1. FIG. 6 shows a simulation example of an 8-level NAND flash memory, as in FIG.

図6によれば、追加電圧の印加回数を0回から増やしていくと、閾値分布幅が狭まっていき、ある印加回数で閾値分布幅が最小となることが分かる。図6の例では、この印加回数は8回である。そして、印加回数をさらに増やしていくと、閾値分布幅が逆に広がっていくことが分かる。これは、ワード線WLn上のメモリセルMCが追加的に受けるセル間干渉効果が大きくなりすぎるためと考えられる。   As can be seen from FIG. 6, when the number of times of application of the additional voltage is increased from 0, the threshold distribution width becomes narrower and the threshold distribution width becomes minimum after a certain number of times of application. In the example of FIG. 6, the number of times of application is eight. Then, it can be seen that as the number of times of application is further increased, the threshold distribution width is increased. This is considered because the inter-cell interference effect additionally received by the memory cell MC on the word line WLn becomes too large.

このように、追加電圧の印加回数には、最適値が存在する。そこで、本実施形態では、この最適値または最適値に近い値を、実験やシミュレーションにより決定し、決定した値を、上述の指定回としてROMフューズ7内に設定しておく。よって、本実施形態によれば、最適化された閾値分布幅を実現することが可能となる。なお、この指定回は、不揮発性半導体記憶装置のテスト時のトリミングにより決定してもよい。   Thus, there is an optimum value for the number of times of application of the additional voltage. Therefore, in the present embodiment, the optimum value or a value close to the optimum value is determined by experiment or simulation, and the determined value is set in the ROM fuse 7 as the designated time described above. Therefore, according to the present embodiment, an optimized threshold distribution width can be realized. The designated number of times may be determined by trimming at the time of testing the nonvolatile semiconductor memory device.

(3)第1実施形態の効果
最後に、第1実施形態の効果について説明する。
(3) Effects of First Embodiment Finally, effects of the first embodiment will be described.

以上のように、本実施形態では、ワード線WLnへの書き込みが終了すると、全ビット線BLを非選択状態に設定してワード線WLnに追加電圧を印加する。また、ワード線WLnへの追加電圧の印加は、ワード線WLn+1への書き込み開始前に行うことができる。よって、本実施形態によれば、隣接する書き込み済のワード線WLn−1上のメモリセルMCの閾値分布を狭くすることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, when the writing to the word line WLn is completed, all the bit lines BL are set to a non-selected state and an additional voltage is applied to the word line WLn. The application of the additional voltage to the word line WLn can be performed before the start of writing to the word line WLn + 1. Therefore, according to the present embodiment, the threshold distribution of the memory cells MC on the adjacent written word line WLn−1 can be narrowed.

また、本実施形態では、書き込み電圧と追加電圧を印加する処理が、ワード線WLnへの書き込み電圧の印加、ワード線WLnへの追加電圧の印加、ワード線WLn+1への書き込み電圧の印加、ワード線WLn+1への追加電圧の印加というように、同じワード線への書き込み電圧と追加電圧の印加が連続して行われる。よって、本実施形態によれば、これらの電圧の印加を高速で行うことが可能となる。   In this embodiment, the process of applying the write voltage and the additional voltage includes the application of the write voltage to the word line WLn, the application of the additional voltage to the word line WLn, the application of the write voltage to the word line WLn + 1, and the word line. Like the application of the additional voltage to WLn + 1, the writing voltage and the additional voltage are applied to the same word line in succession. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to apply these voltages at high speed.

また、本実施形態によれば、上限が低い書き込み電圧で、多値方式の不揮発性半導体記憶装置を動作させることができるため、耐圧条件が緩和され、メモリセルMCのさらなる微細化が可能となる。   In addition, according to the present embodiment, since the multi-level nonvolatile semiconductor memory device can be operated with a write voltage having a low upper limit, the withstand voltage condition is relaxed, and the memory cell MC can be further miniaturized. .

(第2実施形態)
第2実施形態では、追加電圧を印加する際、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLを選択状態に設定する。また、第2実施形態では、追加電圧Vadd1〜Vadd3の値を、いずれも書き込み電圧の初期値Vpgm1より低い値に設定する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, when an additional voltage is applied, all the bit lines BL in the memory cell array 1 are set to a selected state. In the second embodiment, the values of the additional voltages Vadd1 to Vadd3 are all set to values lower than the initial value Vpgm1 of the write voltage.

(1)不揮発性半導体記憶装置の制御方法
以下、図7、図8を参照し、第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の制御方法について説明する。
(1) Control Method of Nonvolatile Semiconductor Memory Device Hereinafter, a control method of the nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

図7は、第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の制御方法を示すフローチャート図である。図8は、第2実施形態における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。以下、図7のフローチャート図を、図8を適宜参照しながら説明する。   FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for controlling the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. FIG. 8 is a graph showing the write voltage and the additional voltage in the second embodiment. Hereinafter, the flowchart of FIG. 7 will be described with reference to FIG. 8 as appropriate.

まず、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLのうち、書き込み対象の全ビット線BLを選択状態に設定し、その他のビット線BLを非選択状態に設定する(ステップS201)。次に、ワード線WLnに書き込み電圧Vpgmを印加する(ステップS202)。   First, among all the bit lines BL in the memory cell array 1, all the bit lines BL to be written are set to a selected state, and the other bit lines BL are set to a non-selected state (step S201). Next, the write voltage Vpgm is applied to the word line WLn (step S202).

次に、ワード線WLn上のメモリセルMC内にデータが書き込まれたか否かを確認する書き込みベリファイを行う(ステップS203)。次に、書き込み未完了のメモリセルMCがN1個(N1は0以上の整数)以下であるか否かを判断する(ステップS204)。 Next, write verify is performed to check whether data has been written in the memory cell MC on the word line WLn (step S203). Next, it is determined whether or not the number of unwritten memory cells MC is N 1 (N 1 is an integer of 0 or more) (step S204).

未完了メモリセル個数がN1個以下であれば、書き込み終了と判断し、ステップS211に進む。一方、未完了メモリセル個数がN1個よりも多い場合には、書き込み電圧VpgmをΔVpgmだけ増加させた後(ステップS205)、ステップS201〜S204の処理を繰り返す。図8は、5回の処理により書き込みが終了した例を示している。 If the number of incomplete memory cells is N 1 or less, it is determined that writing has been completed, and the process proceeds to step S211. On the other hand, if the number of incomplete memory cells is greater than N 1 , the write voltage Vpgm is increased by ΔVpgm (step S205), and then the processes of steps S201 to S204 are repeated. FIG. 8 shows an example in which writing has been completed by five times of processing.

続いて、ワード線WLnへの書き込みが終了すると、追加電圧Vaddの初期値を、書き込み電圧Vpgmの初期値よりも低い値に設定する(ステップS211)。すなわち、Vadd1の値がVpgm1−Δ(Δ>0)となり、かつVadd1>0となるように設定される。   Subsequently, when the writing to the word line WLn is completed, the initial value of the additional voltage Vadd is set to a value lower than the initial value of the write voltage Vpgm (step S211). That is, the value of Vadd1 is set to Vpgm1−Δ (Δ> 0) and Vadd1> 0.

次に、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLを選択状態に設定する(ステップS212)。次に、ワード線WLnに追加電圧Vaddを印加する(ステップS213)。1回目の追加電圧の印加では、追加電圧の値はVadd1に設定される(図8参照)。   Next, all the bit lines BL in the memory cell array 1 are set to a selected state (step S212). Next, an additional voltage Vadd is applied to the word line WLn (step S213). In the first application of the additional voltage, the value of the additional voltage is set to Vadd1 (see FIG. 8).

次に、追加電圧を指定回印加したか否かを確認する(ステップS214)。追加電圧の印加回数が指定回未満の場合には、追加電圧VaddをΔVaddだけ増加させた後(ステップS215)、ステップS212〜S214の処理を繰り返す。図8は、指定回が3回である例を示している。2回目、3回目の処理では、追加電圧の値がそれぞれVadd2、Vadd3に設定される(図8参照)。   Next, it is confirmed whether or not an additional voltage has been applied a specified number of times (step S214). If the number of times of application of the additional voltage is less than the specified number, the additional voltage Vadd is increased by ΔVadd (step S215), and then the processes of steps S212 to S214 are repeated. FIG. 8 shows an example in which the designated number of times is three. In the second and third processing, the value of the additional voltage is set to Vadd2 and Vadd3, respectively (see FIG. 8).

一方、追加電圧の印加回数が指定回に達した場合には、ワード線WLnへの追加電圧の印加が終了する。その後、本実施形態では、次のワード線WLn+1に対し、ステップS201〜S215の処理が行われる。   On the other hand, when the number of times of application of the additional voltage reaches the designated number, application of the additional voltage to the word line WLn is completed. Thereafter, in the present embodiment, the processes of steps S201 to S215 are performed on the next word line WLn + 1.

(2)図7の書き込み制御の作用効果
次に、図9、図10を参照し、図7の書き込み制御の作用効果について説明する。
(2) Effects of Write Control in FIG. 7 Next, the effects of the write control in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9は、第2実施形態におけるメモリセルMCの閾値分布を示したグラフである。図9は、8値方式のNAND型フラッシュメモリについてのシミュレーション例を示す。   FIG. 9 is a graph showing the threshold distribution of the memory cells MC in the second embodiment. FIG. 9 shows a simulation example of an 8-value NAND flash memory.

第2実施形態における追加電圧の印加には、第1実施形態の場合と同様に、消去レベルの閾値分布を高電圧側に移動させる効果がある。すなわち、全ビット線BLを選択状態にしてワード線WLnに追加電圧を印加することで、ワード線WLn上の消去レベルのメモリセルMCに追加書き込みを行ったのと同等の効果が得られ、ワード線WLn上における消去レベルの閾値分布が高電圧側に移動する。その様子は、図5(a)、図5(b)と同様である。   As in the case of the first embodiment, the application of the additional voltage in the second embodiment has an effect of moving the threshold level distribution of the erase level to the high voltage side. That is, by applying an additional voltage to the word line WLn with all the bit lines BL in a selected state, an effect equivalent to that of performing additional writing to the memory cell MC at the erase level on the word line WLn can be obtained. The threshold level distribution of the erase level on the line WLn moves to the high voltage side. This is the same as in FIGS. 5 (a) and 5 (b).

次に、ワード線WLnがワード線WLn−1に与える影響(セル間干渉効果)について説明する。   Next, the influence (inter-cell interference effect) that the word line WLn has on the word line WLn−1 will be described.

図9(a)は、ワード線WLnへの書き込み直後におけるワード線WLn−1上での閾値分布を示す。また、図9(b)は、ワード線WLnへの追加電圧の印加直後におけるワード線WLn−1上での閾値分布を示す。   FIG. 9A shows a threshold distribution on the word line WLn−1 immediately after writing to the word line WLn. FIG. 9B shows a threshold distribution on the word line WLn−1 immediately after application of the additional voltage to the word line WLn.

第2実施形態では、第1実施形態の場合と同様の理由で、ワード線WLnへの書き込みにより、ワード線WLn−1上での閾値分布が広がってしまう(図9(a))。図9(a)の範囲Eは、こうして広がった消去レベルより高い書き込みレベルのメモリセルMCの書き込みレベルの閾値分布を示す。   In the second embodiment, for the same reason as in the first embodiment, the threshold distribution on the word line WLn−1 is widened by writing to the word line WLn (FIG. 9A). The range E in FIG. 9A shows the threshold distribution of the write level of the memory cell MC having a write level higher than the erase level thus expanded.

図9(b)の範囲Fは、範囲Eと同様に、消去レベルより高い書き込みレベルのメモリセルMCの閾値分布を示す。図9(b)によれば、ワード線WLn−1上における書き込みレベルの閾値分布の下裾が高電圧側に移動しており、ワード線WLn−1上での閾値分布が狭まっていることが分かる。これは、第1実施形態の場合と同様に、ワード線WLn上の消去レベルのメモリセルMCに選択的に追加書き込みを行ったことで、下裾内のメモリセルMCの閾値電圧がセル間干渉効果で上昇したためと考えられる。   The range F in FIG. 9B shows the threshold distribution of the memory cells MC at the write level higher than the erase level, like the range E. According to FIG. 9B, the lower tail of the threshold distribution of the write level on the word line WLn−1 has moved to the high voltage side, and the threshold distribution on the word line WLn−1 is narrowed. I understand. As in the case of the first embodiment, this is because selective write is selectively performed on the memory cell MC at the erase level on the word line WLn, so that the threshold voltage of the memory cell MC in the lower skirt causes inter-cell interference. This is thought to be due to the effect.

一方、消去レベルより高い書き込みレベルのメモリセルMCには追加書き込みの効果はほとんどない。書き込みレベルが高いため、選択状態にしてワード線WLnに追加電圧を印加しても、メモリセルMCの閾値電圧はほとんど移動しないからである。その結果、閾値分布の上裾内のメモリセルMCの閾値電圧は、セル間干渉効果をほとんど受けず上昇しないと考えられる。すなわち、本実施形態の追加電圧の印加は、ワード線WLn上の消去レベルのメモリセルMCに選択的に追加書き込みを行うことに相当すると言える。   On the other hand, the memory cell MC having a write level higher than the erase level has little effect of additional writing. This is because since the write level is high, the threshold voltage of the memory cell MC hardly moves even if an additional voltage is applied to the word line WLn in the selected state. As a result, it is considered that the threshold voltage of the memory cell MC in the upper skirt of the threshold distribution hardly receives an inter-cell interference effect and does not increase. That is, it can be said that the application of the additional voltage in this embodiment corresponds to selectively performing additional writing on the memory cell MC at the erase level on the word line WLn.

このように、本実施形態によれば、全ビット線BLを選択状態にしてワード線WLnに追加電圧を印加することで、ワード線WLn−1上のメモリセルMCの閾値分布を狭くすることができる。また、本実施形態では、ビット線を選択状態に設定するため、過剰な追加書き込みを防止すべく、すべての追加電圧Vadd1〜Vadd3の値を、書き込み電圧の初期値Vpgm1より低い値に設定する。   Thus, according to the present embodiment, the threshold voltage distribution of the memory cells MC on the word line WLn−1 can be narrowed by applying all the bit lines BL to the selected state and applying the additional voltage to the word line WLn. it can. In this embodiment, since the bit line is set to the selected state, the values of all the additional voltages Vadd1 to Vadd3 are set to values lower than the initial value Vpgm1 of the write voltage in order to prevent excessive additional writing.

図10は、第2実施形態における追加電圧印加回数と閾値分布幅との関係を示したグラフである。図10は、図9と同様、8値方式のNAND型フラッシュメモリについての社内製シミュレータによるシミュレーション例を示す。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the number of additional voltage applications and the threshold distribution width in the second embodiment. FIG. 10 shows an example of a simulation by an in-house simulator for an 8-level NAND flash memory, as in FIG.

図10に示すように、追加電圧の印加回数には、最適値が存在する。図10の例では、最適値は15回程度である。そこで、本実施形態では、この最適値または最適値に近い値を、実験やシミュレーションにより決定し、決定した値を、上述の指定回としてROMフューズ7内に設定しておく。よって、本実施形態によれば、最適化された閾値分布幅を実現することが可能となる。   As shown in FIG. 10, there is an optimum value for the number of times of application of the additional voltage. In the example of FIG. 10, the optimum value is about 15 times. Therefore, in the present embodiment, the optimum value or a value close to the optimum value is determined by experiment or simulation, and the determined value is set in the ROM fuse 7 as the designated time described above. Therefore, according to the present embodiment, an optimized threshold distribution width can be realized.

(3)第2実施形態の効果
最後に、第2実施形態の効果について説明する。
(3) Effects of Second Embodiment Finally, effects of the second embodiment will be described.

以上のように、本実施形態では、ワード線WLnへの書き込みが終了すると、全ビット線BLを選択状態に設定してワード線WLnに追加電圧を印加する。また、ワード線WLnへの追加電圧の印加は、ワード線WLn+1への書き込み開始前に行うことができる。よって、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、隣接する書き込み済のワード線WLn−1上のメモリセルMCの閾値分布を狭くすることが可能となる。   As described above, in this embodiment, when writing to the word line WLn is completed, all the bit lines BL are set to a selected state and an additional voltage is applied to the word line WLn. The application of the additional voltage to the word line WLn can be performed before the start of writing to the word line WLn + 1. Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the threshold distribution of the memory cells MC on the adjacent written word line WLn−1 can be narrowed.

(第3実施形態)
図11は、第3実施形態における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a graph showing the write voltage and the additional voltage in the third embodiment.

第1実施形態では、追加電圧を印加する際、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLを非選択状態に設定する。また、第2実施形態では、追加電圧を印加する際、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLを選択状態に設定する。これに対し、第3実施形態では、追加電圧を印加する際、追加電圧の値に応じて、メモリセルアレイ1内の全ビット線BLを選択状態または非選択状態に設定する。   In the first embodiment, when applying an additional voltage, all the bit lines BL in the memory cell array 1 are set to a non-selected state. In the second embodiment, when an additional voltage is applied, all the bit lines BL in the memory cell array 1 are set to a selected state. In contrast, in the third embodiment, when an additional voltage is applied, all the bit lines BL in the memory cell array 1 are set to a selected state or a non-selected state according to the value of the additional voltage.

具体的には、追加電圧Vaddの値を書き込み電圧の初期値Vpgm1よりも低い値に設定する場合には、全ビット線BLを選択状態に設定する。図11では、Vadd1、Vadd2がこの例に相当する。   Specifically, when the value of the additional voltage Vadd is set to a value lower than the initial value Vpgm1 of the write voltage, all the bit lines BL are set to the selected state. In FIG. 11, Vadd1 and Vadd2 correspond to this example.

一方、追加電圧Vaddの値を書き込み電圧の初期値Vpgm1よりも高い値に設定する場合には、全ビット線BLを非選択状態に設定する。図11では、Vadd3〜Vadd5がこの例に相当する。   On the other hand, when the value of the additional voltage Vadd is set to a value higher than the initial value Vpgm1 of the write voltage, all the bit lines BL are set to a non-selected state. In FIG. 11, Vadd3 to Vadd5 correspond to this example.

本実施形態によれば、追加電圧の値に制限がある第1、第2実施形態とは異なり、追加電圧の値を任意の値に設定することが可能となる。   According to the present embodiment, unlike the first and second embodiments, where the value of the additional voltage is limited, the value of the additional voltage can be set to an arbitrary value.

なお、全ビット線BLを選択状態にして追加電圧を印加することは、全ビット線BLを非選択状態にして追加電圧を印加するよりも、ビット線BLの電位の安定性の観点からは好ましい。一方、全ビットBLを選択状態に設定すると、上述のように、過剰な追加書き込みが発生し得る。しかしながら、本実施形態では、全ビット線BLを選択状態にするか非選択状態にするかを切り替えることができるため、選択状態の利点を享受しながら過剰な追加書き込みを防止することが可能となる。   Note that applying the additional voltage with all the bit lines BL selected is preferable from the viewpoint of the stability of the potential of the bit line BL than applying the additional voltage with all the bit lines BL not selected. . On the other hand, when all the bits BL are set to the selected state, excessive additional writing may occur as described above. However, in this embodiment, since all the bit lines BL can be switched between a selected state and a non-selected state, excessive additional writing can be prevented while enjoying the advantages of the selected state. .

以上、第1から第3実施形態について説明したが、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を意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。   The first to third embodiments have been described above. However, these embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms. Moreover, various modifications can be obtained by making various omissions, substitutions, and changes to these embodiments without departing from the scope of the invention.

例えば、追加電圧Vaddの印加方法を、複数の独立したパルスの印加から、単一の連続的に電圧が変化するパルスの印加に変更することもできる(図12、図13を参照)。図12、図13はそれぞれ、第1、第2実施形態の変形例における書き込み電圧と追加電圧を示したグラフである。このように、単一の電圧を連続的に変化させることにより、メモリセルMCのゲート絶縁膜111に加わるストレスを減らすことができる。また、独立したパルスを印加するよりも、電圧を立ち下げる時間が無い分、書き込み時間を減らすことができる。また、「単一の電圧の連続的な変化」には、図12、図13のように電圧が直線的に変化する場合だけでなく、電圧が曲線的、階段状に変化する場合も含まれる。このような電圧変化であっても、メモリセルMCのゲート絶縁膜111に加わるストレスを減らす効果や、書き込み時間を減らす効果が得られるからである。   For example, the method of applying the additional voltage Vadd can be changed from applying a plurality of independent pulses to applying a single pulse whose voltage continuously changes (see FIGS. 12 and 13). 12 and 13 are graphs showing the write voltage and the additional voltage in the modified examples of the first and second embodiments, respectively. Thus, by continuously changing a single voltage, the stress applied to the gate insulating film 111 of the memory cell MC can be reduced. In addition, the writing time can be reduced because there is no time for the voltage to fall, compared to when an independent pulse is applied. In addition, “continuous change of a single voltage” includes not only the case where the voltage changes linearly as shown in FIGS. 12 and 13, but also the case where the voltage changes in a curvilinear or stepwise manner. . This is because even with such a voltage change, the effect of reducing the stress applied to the gate insulating film 111 of the memory cell MC and the effect of reducing the writing time can be obtained.

これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。   These forms and modifications are included in the scope and gist of the invention, and these forms and modifications are included in the claims and the scope equivalent thereto.

1:メモリセルアレイ、2:センスアンプ回路、3:ローデコーダ、
4:入出力バッファ、5:コントローラ、6:電圧発生回路、
7:ROMフューズ、8:データ記憶回路、
11:NANDセルユニット、12:センスアンプ、
21:昇圧回路、22:パルス発生回路、
101:半導体基板、102:ウェル、103:拡散層、
111:ゲート絶縁膜、112:電荷蓄積層、
113:ゲート間絶縁膜、114:制御電極、
115:ゲート絶縁膜、116:ゲート電極、121:層間絶縁膜
1: memory cell array, 2: sense amplifier circuit, 3: row decoder,
4: input / output buffer, 5: controller, 6: voltage generation circuit,
7: ROM fuse, 8: Data storage circuit,
11: NAND cell unit, 12: sense amplifier,
21: Booster circuit, 22: Pulse generation circuit,
101: Semiconductor substrate, 102: Well, 103: Diffusion layer,
111: Gate insulating film, 112: Charge storage layer,
113: Inter-gate insulating film, 114: Control electrode,
115: Gate insulating film, 116: Gate electrode, 121: Interlayer insulating film

Claims (6)

複数のメモリセルと、
前記メモリセルを制御するための複数のワード線および複数のビット線と、
前記複数のワード線のうちの第1のワード線に書き込み電圧を1回以上印加して、前記第1のワード線上の前記メモリセル内にデータを書き込み、前記第1のワード線上の前記メモリセル内に前記データを書き込んだ後に、前記第1のワード線に追加電圧を1回以上印加する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第1のワード線への書き込み後に第2のワード線への書き込みを行う場合、前記第2のワード線上の前記メモリセル内にデータを書き込んだ後に、前記複数のビット線を非選択状態または選択状態にして、前記第2のワード線に前記追加電圧を印加する、不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of memory cells;
A plurality of word lines and a plurality of bit lines for controlling the memory cells;
A write voltage is applied to the first word line of the plurality of word lines at least once to write data into the memory cells on the first word line, and the memory cells on the first word line A controller for applying an additional voltage to the first word line one or more times after the data is written in,
When writing to the second word line after writing to the first word line, the control unit writes the data into the memory cell on the second word line, and then writes the plurality of bit lines. A non-volatile semiconductor memory device in which the additional voltage is applied to the second word line in a non-selected state or a selected state.
前記制御部は、前記追加電圧の値を、前記書き込み電圧の最終値よりも高い値に設定する、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control unit sets the value of the additional voltage to a value higher than a final value of the write voltage. 前記制御部は、前記追加電圧の初期値を、前記書き込み電圧の最終値よりも低い値に設定する、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control unit sets an initial value of the additional voltage to a value lower than a final value of the write voltage. 前記制御部は、前記追加電圧の値を、前記書き込み電圧の初期値よりも低い値に設定する、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control unit sets the value of the additional voltage to a value lower than an initial value of the write voltage. 前記制御部は、前記追加電圧の値に応じて、前記複数のビット線を選択状態または非選択状態に設定する、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control unit sets the plurality of bit lines to a selected state or a non-selected state according to a value of the additional voltage. 前記制御部は、
前記追加電圧の値を前記書き込み電圧の初期値よりも低い値に設定する場合には、前記複数のビット線を選択状態に設定し、
前記追加電圧の値を前記書き込み電圧の初期値よりも高い値に設定する場合には、前記複数のビット線を非選択状態に設定する、
請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The controller is
When setting the value of the additional voltage to a value lower than the initial value of the write voltage, set the plurality of bit lines in a selected state,
In the case where the value of the additional voltage is set to a value higher than the initial value of the write voltage, the plurality of bit lines are set to a non-selected state.
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5.
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