JP2014157650A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ソフトビットリードの時間を短縮することが可能な半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】センスアンプは、ビット線に接続され、ビット線の電圧を検出する。メモリセルに記憶された(k−1)レベル(k<=n)の読み出しにおいて、ワード線に一定の電圧を印加したとき、センスアンプによりビット線の電圧を第1のタイミングで読み出した第1のデータと、第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで読み出した第2のデータにより、読み出しデータを決定する。
【選択図】図14
Description
図1は、メモリセルに2値(1ビット)、又は4値(2ビット)を記憶する半導体記憶装置としてのNANDフラッシュメモリを示している。
メモリセルにデータを書き込む場合、先ず、信号STBがハイレベル(以下、Hレベルと記す)、リセット信号RSTが一旦Hレベルとされ、ラッチ回路32がリセットされてLATがHレベル、信号INVがローレベル(以下、Lレベルと記す)とされる。
メモリセルからデータを読み出す場合、先ず、セット信号RSTが一旦Hレベルとされ、ラッチ回路32がリセットされ、信号LATがHレベル、信号INVがLレベルとされる。この後、信号BLS、BLC、BLX、HLL、XXLが所定の電圧とされ、ビット線BLが充電される。これとともに、キャパシタ33のNodeがVddに充電される。ここで、メモリセルの閾値電圧が読み出しレベルより高い場合、メモリセルはオフ状態であり、ビット線はHレベルに保持される。つまり、NodeはHレベルに保持される。また、メモリセルの閾値電圧が読み出しレベルより低い場合、メモリセルはオン状態となり、ビット線BLの電荷が放電される。このため、ビット線BLはLレベルとなる。このため、NodeはLレベルとなる。
図9(a)(b)は、2ビット、4値における第1、第2ページ書き込み後のメモリセルのデータと、閾値電圧と、ベリファイレベルと、読み出しレベルを示している。
データの書き込みは、ソース線に近いメモリセルから順次書き込まれる。すなわち、図3に示すワード線WL0に接続されたメモリセルからワード線WL63に接続されたメモリセルが順次書き込まれる。
一方、上記のようにして、データが書き込まれたメモリセルからデータを読み出す場合、ソフトビットリードが実行される。本実施形態において、ソフトビットリードは、通常の読み出しにけるセンスタイミングを変えてデータを読み出す。
図11は、通常の読み出し動作と読み出されたデータとの関係を示している。第2ページの読み出しにおいて、ワード線の電位が“BR”に設定される。メモリセルの閾値電圧が“BR”より低い場合、データラッチ回路XDLは“L”となり、データ“1”が出力される。一方、メモリセルの閾値電圧が“BR”より高い場合、データラッチ回路XDLは“H”となり、データ“0”が出力される。
LDPC等のECCは、軟値と呼ばれる、通常の読み出しレベルで読み出された以外のデータが必要である。図12は、ソフトビットリード時の読み出しデータと読み出しレベルの関係を示している。
図13は、メモリセルに流れる電流とメモリセルの閾値電圧との関係を示している。メモリセルの閾値電圧が、例えば読み出しレベル“BR−d”に等しいメモリセルは、ワード線の電位を“BR”として読むと、メモリセルの電流は多くなる。したがって、図14に示すように、ビット線の放電が速いため、ビット線の放電時間を短くして、センス動作を行う。
図16に示すように、近時、最適な読み出しレベルを決めるため、ワード線の読み出しレベルを少しずつ変化させ、閾値電圧分布の端部を探索し、最適な読み出しレベルを決めた後、読み出し動作を行う方法が考案されている。しかし、この方法は、読み出しレベルを少しずつ変化させるため、時間が掛かる問題がある。
第2の実施形態では、センスタイミングを図14に示すように、複数回変えていたが、各センスタイミング間には安定するための時間が必要である。このため、タイミング間隔を短くすることが難しい場合がある。
図18はメモリセルと、第1ページ、第2ページ及びソフトビットリードにより読み出したデータの関係を示している。メモリセルの閾値レベル“a”〜“j”により、3ビットのデータが出力される。しかし、書き込まれたメモリセルの主分布は、“a”、“d”、“g”、“j”に存在している。このため、読み出し動作により、これらのデータが出力される場合が多い。そこで、“a”、“d”、“g”、“j”に対応するデータは、例えば主に2ビットで表し、これ以外のデータは3ビット又は4ビットとする。
Claims (9)
- ワード線、及びビット線に接続された複数のメモリセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイと、前記ビット線に接続され、前記ビット線の電圧を検出するセンスアンプと、前記ワード線、及びビット線の電位を制御する制御回路と、を有し、前記複数のメモリセルのうち、h個のメモリセルは前記メモリセルアレイより同時に読み出される半導体記憶装置において、前記メモリセルに記憶された(k−1)レベル(k<=n)(nは2以上の自然数)の読み出しにおいて、前記ワード線に一定の電圧を印加したとき、
前記センスアンプにより前記ビット線の電圧を第1のタイミングで読み出した第1のデータと、第2のタイミングで読み出した第2のデータと、第3のタイミングで読み出した第3のデータと、第k(kは自然数)のタイミングで読み出した第kのデータを求め、
前記第1のデータと前記第2のデータとの間に含まれる第1のメモリセルの数(h個以下)と、前記第2のデータと前記第3のデータとの間に含まれる第2のメモリセルの数(h個以下)と、前記第kのデータと前記第3のデータとの間に含まれる第(k-1)のメモリセルの数(h個以下)を求め、
前記第1、第2、…第(k-1)のメモリセルの数のうち、一番小さい値、又は前記一番小さい値にオフセットを加えた値を前記メモリセルの読み出しレベルとし、
前記h個のメモリセルの内のi個のメモリセルより前記第1のタイミングで読み出して第1のデータとし、
前記h個のメモリセルの内のi個のメモリセルより前記第2のタイミングで読み出して第2のデータとし、
前記h個のメモリセルの内のi個のメモリセルより前記第3のタイミングで読み出して第3のデータとし、
前記h個のメモリセルの内のi個のメモリセルより前記第k(kは自然数)のタイミングで読み出して第kのデータとすることを特徴とする半導体記憶装置。 - nレベル(nは2以上の自然数)を記憶するメモリセルと、
前記メモリセルに接続されたビット線と、
前記メモリセルに接続されたワード線と、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電圧を検出するセンスアンプと、を具備し、
前記メモリセルに記憶された(k−1)レベル(k<=n)の読み出しにおいて、前記ワード線に一定の電圧を印加したとき、前記センスアンプにより前記ビット線の電圧を第1のタイミングで読み出した第1のデータと、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで読み出した第2のデータにより、読み出しデータを決定することを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記読み出しにおいて、前記センスアンプは、第1、第2のクロック信号を受け、第1、第2のクロック信号に基づき、前記第1、第2のデータを検出することを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。
- 1レベル、2レベル、…(k−1)レベルの第1のタイミングの読み出しデータは、前記nレベルを記憶する前記メモリのhビット(2h=n)のデータとし、
前記1レベル、2レベル、…(k−1)レベルの第2のタイミングの読み出しデータは、前記hビットの読み出しデータの誤りを訂正するデータとして使用することを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。 - nレベル(nは2以上の自然数)を記憶するメモリセルと、
前記メモリセルに接続されたビット線と、
前記メモリセルに接続されたワード線と、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電圧を検出するセンスアンプと、を具備し、
前記メモリセルから第1のタイミングで読み出した第1のデータと、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで読み出した第2のデータと、前記第1及び前記第2のタイミングとは異なる第k(kは自然数)のタイミングで読み出した第kのデータにより、最適な読み出しレベルを設定することを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記読み出しにおいて、前記センスアンプは、第1、第2、第kのクロック信号を受け、第1、第2、第kのクロック信号に基づき、前記第1、第2、第kのデータを検出することを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。
- 1レベル、2レベル、…(k−1)レベルの第1のタイミングの読み出しデータは、前記nレベルを記憶する前記メモリのhビット(2h=n)のデータとし、
前記1レベル、2レベル、…(k−1)レベルの第2のタイミングの読み出しデータと第kのタイミングの読み出しデータは、前記hビットの読み出しデータの誤りを訂正するデータとして使用することを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。 - 前記読み出しデータは、閾値電圧分布の主分布に対応するデータが第1のビット数に設定され、前記主分布以外に対応するデータのビット数が前記第1のビット数より多い第2のビット数に設定されることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。
- ワード線、及びビット線に接続された複数のメモリセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイと、前記ビット線に接続され、前記ビット線の電圧を検出するセンスアンプと、前記ワード線、及びビット線の電位を制御する制御回路と、を有し、前記複数のメモリセルのうち、h個のメモリセルは前記メモリセルアレイより同時に読み出される半導体記憶装置において、前記メモリセルに記憶された(k−1)レベル(k<=n)の読み出しにおいて、前記ワード線に一定の電圧を印加したとき、
前記センスアンプにより前記ビット線の電圧を第1のタイミングで読み出した第1のデータと、第2のタイミングで読み出した第2のデータと、第3のタイミングで読み出した第3のデータと、第k(kは自然数)のタイミングで読み出した第kのデータを求め、
第1のデータと第2のデータとの間に含まれる第1のメモリセルの数(h個以下)と第2のデータと第3のデータとの間に含まれる第2のメモリセルの数(h個以下)と、第kのデータと第3のデータとの間に含まれる第(k-1)のメモリセルの数(h個以下)を求め、
前記第1、第2、…第(k-1)のメモリセルの数のうち、一番小さい値、又は前記一番小さい値にオフセットを加えた値を前記メモリセルの読み出しレベルとすることを特徴とする半導体記憶装置。
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