JP2015176620A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】動作性能を向上できる半導体記憶装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体記憶装置は、半導体基板の上方に積層された第1乃至第4メモリセルと、第1乃至第4メモリセルのゲートにそれぞれ接続された第1乃至第4ワード線と、第1乃至第4ワード線に電圧を印加するロウデコーダ112とを備える。ロウデコーダ112は、第1メモリセルへの書き込み動作時に、第1ワード線に第1プログラム電圧を印加し、第2メモリセルへの書き込み動作時に、第2ワード線に前記第1プログラム電圧を印加し、第3メモリセルへの書き込み動作時に、第3ワード線に第2プログラム電圧を印加し、第4メモリセルへの書き込み動作時に、第4ワード線に前記第2プログラム電圧を印加する。第2プログラム電圧は第1プログラム電圧より電圧が高い。【選択図】図13
Description
本発明の実施形態は、半導体記憶装置に関する。
メモリセルが三次元に配列されたNAND型フラッシュメモリが知られている。
動作性能を向上できる半導体記憶装置を提供する。
実施形態の半導体記憶装置は、半導体基板の上方に積層された第1及び第2メモリセルと、第1及び第2メモリセルの上方に積層された第3及び第4メモリセルと、第1乃至第4メモリセルのゲートにそれぞれ電気的に接続された第1乃至第4ワード線と、第1乃至第4ワード線に電圧を印加するロウデコーダとを具備する。ロウデコーダは、第1メモリセルへの書き込み動作時に、第1ワード線に第1プログラム電圧を印加し、第2メモリセルへの書き込み動作時に、第2ワード線に前記第1プログラム電圧を印加する。またロウデコーダは、第3メモリセルへの書き込み動作時に、第3ワード線に第2プログラム電圧を印加し、第4メモリセルへの書き込み動作時に、第4ワード線に第2プログラム電圧を印加する。そして、第2プログラム電圧は第1プログラム電圧より電圧が高い
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。
1.第1実施形態
第1実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置として、メモリセルが半導体基板の上方に積層された三次元積層型NAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
第1実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置として、メモリセルが半導体基板の上方に積層された三次元積層型NAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
1.1 構成
1.1.1 メモリシステムの構成
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。
1.1.1 メモリシステムの構成
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。
図示するようにメモリシステム1は、NAND型フラッシュメモリ100及びコントローラ200を備えている。コントローラ200とNAND型フラッシュメモリ100は、例えばそれらの組み合わせにより一つの半導体装置を構成しても良く、その例としてはSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。
NAND型フラッシュメモリ100は、複数のメモリセルを備え、データを不揮発に記憶する。NAND型フラッシュメモリ100の構成の詳細は後述する。
コントローラ200は、外部のホスト機器からの命令に応答して、NAND型フラッシュメモリ100に対して読み出し、書き込み、及び消去等を命令する。また、NAND型フラッシュメモリ100におけるメモリ空間を管理する。
コントローラ200は、ホストインターフェイス回路210、内蔵メモリ(RAM)220、プロセッサ(CPU)230、バッファメモリ240、NANDインターフェイス回路250、及びECC回路260を備えている。
ホストインターフェイス回路210は、コントローラバスを介してホスト機器と接続され、ホスト機器との通信を司る。そして、ホスト機器から受信した命令及びデータを、それぞれCPU230及びバッファメモリ240に転送する。またCPU230の命令に応答して、バッファメモリ240内のデータをホスト機器へ転送する。
NANDインターフェイス回路250は、NANDバスを介してNAND型フラッシュメモリ100と接続され、NAND型フラッシュメモリ100との通信を司る。そして、CPU230から受信した命令をNAND型フラッシュメモリ100に転送し、また書き込み時にはバッファメモリ240内の書き込みデータをNAND型フラッシュメモリ100へ転送する。更に読み出し時には、NAND型フラッシュメモリ100から読み出されたデータをバッファメモリ240へ転送する。
CPU230は、コントローラ200全体の動作を制御する。例えば、CPU230は、ホスト機器から書き込み命令を受信した際には、それに応答して、NANDインターフェイスに基づく書き込み命令を発行する。読み出し及び消去の際も同様である。またCPU230は、ウェアレベリング等、NAND型フラッシュメモリ100を管理するための様々な処理を実行する。更にCPU230は、各種の演算を実行する。例えば、データの暗号化処理やランダマイズ処理等を実行する。
ECC回路260は、データの誤り訂正(ECC:Error Checking and Correcting)処理を実行する。すなわちECC回路260は、データの書き込み時には書き込みデータに基づいてパリティを生成し、読み出し時にはパリティからシンドロームを生成して誤りを検出し、この誤りを訂正する。なお、CPU230がECC回路260の機能を有していても良い。
内蔵メモリ220は、例えばDRAM等の半導体メモリであり、CPU230の作業領域として使用される。そして内蔵メモリ220は、NAND型フラッシュメモリ100を管理するためのファームウェアや、各種の管理テーブル等を保持する。
1.1.2 半導体記憶装置の構成
次に、NAND型フラッシュメモリ100の構成について説明する。
次に、NAND型フラッシュメモリ100の構成について説明する。
1.1.2.1 半導体記憶装置の全体構成
図2は、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ100のブロック図である。図示するようにNAND型フラッシュメモリ100は、大まかにはコア部110及び周辺回路120を備えている。
図2は、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ100のブロック図である。図示するようにNAND型フラッシュメモリ100は、大まかにはコア部110及び周辺回路120を備えている。
コア部110は、メモリセルアレイ111、ロウデコーダ112、センスアンプ113、及びソース線制御回路114を備えている。
メモリセルアレイ111は、それぞれがワード線及びビット線に関連付けられた複数の不揮発性メモリセルの集合である複数のブロックBLK(BLK0、BLK1、BLK2、…)を備えている。ブロックBLKはデータの消去単位となり、同一ブロックBLK内のデータは一括して消去される。ブロックBLKの各々は、メモリセルが直列接続されたNANDストリング115の集合である複数のストリングユニットSU(SU0、SU1、SU2、…)を備えている。もちろん、メモリセルアレイ111内のブロック数や、1ブロックBLK内のストリングユニット数は任意である。
ロウデコーダ112は、ブロックアドレスやページアドレスをデコードして、対応するブロックのいずれかのワード線を選択する。そしてロウデコーダ112は、選択ワード線及び非選択ワード線に、適切な電圧を印加する。
センスアンプ113は、データの読み出し時には、メモリセルからビット線に読み出されたデータをセンス・増幅する。またデータの書き込み時には、書き込みデータをメモリセルに転送する。メモリセルアレイ111へのデータの読み出し及び書き込みは、複数のメモリセル単位で行われ、この単位がページとなる。
ソース線制御回路114は、データの読み出し時や消去時等に、ソース線に印加する。
周辺回路120は、シーケンサ121、チャージポンプ122、レジスタ123、及びドライバ124を備える。
ドライバ124は、データの書き込み、読み出し、及び消去に必要な電圧を、ロウデコーダ112、センスアンプ113、及びソース線制御回路114に供給する。これらの電圧が、ロウデコーダ112、センスアンプ113、及びソース線制御回路114によってメモリセル(後述するワード線、セレクトゲート線、バックゲート線、ビット線、及びソース線)に印加される。
チャージポンプ122は、外部から与えられる電源電圧を昇圧して、必要な電圧をドライバ124に供給する。
レジスタ123は、種々の信号を保持する。例えば、データの書き込みや消去動作のステータスを保持し、これによってコントローラに動作が正常に完了したか否かを通知する。あるいは、レジスタ123は、種々のテーブルを保持することも可能である。
シーケンサ121は、NAND型フラッシュメモリ100全体の動作を制御する。例えば、シーケンサ121は、書き込み時においてワード線に与えるプログラム電圧を制御する。すなわち、シーケンサ121は、コントローラ200からアドレス信号を受け取ると、アドレス信号に基づいて複数のプログラム電圧の中からいずれの電圧を供給するかを選択し、その選択信号をチャージポンプ122に出力する。チャージポンプ122は、複数のプログラム電圧の中から前記選択信号に応じたプログラム電圧をドライバ124に供給する。ドライバ124は、受け取ったプログラム電圧をロウデコーダ112に出力する。
1.1.2.2 メモリセルアレイ111
次に、上記メモリセルアレイ111の構成の詳細について説明する。図3はいずれかのブロックBLKの回路図であり、他のブロックBLKも同様の構成を有している。
次に、上記メモリセルアレイ111の構成の詳細について説明する。図3はいずれかのブロックBLKの回路図であり、他のブロックBLKも同様の構成を有している。
図示するように、ブロックBLKは例えば4つのストリングユニットSU(SU0〜SU3)を含む。また各々のストリングユニットSUは、複数のNANDストリング115を含む。
NANDストリング115の各々は、例えば8個のメモリセルトランジスタMT(MT0〜MT7)と、選択トランジスタST1、ST2と、バックゲートトランジスタBTとを含んでいる。メモリセルトランジスタMTは、制御ゲートと電荷蓄積層とを含む積層ゲートを備え、データを不揮発に保持する。なお、メモリセルトランジスタMTの個数は8個に限られず、16個や32個、64個、128個等であってもよく、その数は限定されるものではない。バックゲートトランジスタBTもメモリセルトランジスタMTと同様に、制御ゲートと電荷蓄積層とを含む積層ゲートを備える。但し、バックゲートトランジスタBTはデータを保持するためのものでは無く、データの書き込み、読み出し、及び消去時には単なる電流経路として機能する。メモリセルトランジスタMT及びバックゲートトランジスタBTは、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。なおバックゲートトランジスタBTは、メモリセルトランジスタMT3とMT4との間に設けられる。この直列接続の一端側のメモリセルトランジスタMT7の電流経路は選択トランジスタST1の電流経路の一端に接続され、他端側のメモリセルトランジスタMT0の電流経路は選択トランジスタST2の電流経路の一端に接続されている。
ストリングユニットSU0〜SU3の各々の選択トランジスタST1のゲートは、それぞれセレクトゲート線SGD0〜SGD3に共通接続され、選択トランジスタST2のゲートは、それぞれセレクトゲート線SGS0〜SGS3に共通接続される。これに対して、同一のブロックBLK0内にあるメモリセルトランジスタMT0〜MT7の制御ゲートはそれぞれワード線WL0〜WL7に共通接続され、バックゲートトランジスタBTの制御ゲートはバックゲート線BG(ブロックBLK0〜BLK2では、それぞれBG0〜BG2)に共通接続される。
すなわち、ワード線WL0〜WL7及びバックゲート線BGは同一ブロックBLK0内の複数のストリングユニットSU0〜SU3間で共通に接続されているのに対し、セレクトゲート線SGD、SGSは、同一ブロックBLK0内であってもストリングユニットSU0〜SU3毎に独立している。
また、メモリセルアレイ111内でマトリクス状に配置されたNANDストリング115のうち、同一行にあるNANDストリング115の選択トランジスタST1の電流経路の他端は、いずれかのビット線BL(BL0〜BL(L−1)、(L−1)は1以上の自然数)に共通接続される。すなわちビット線BLは、複数のブロックBLK間でNANDストリング115を共通に接続する。また、選択トランジスタST2の電流経路の他端はソース線SLに共通に接続されている。ソース線SLは、例えば複数のブロック間でNANDストリング115を共通に接続する。
前述の通り、同一のブロックBLK内にあるメモリセルトランジスタMTのデータは、一括して消去される。これに対してデータの読み出し及び書き込みは、いずれかのブロックBLKのいずれかのストリングユニットSUにおける、いずれかのワード線WLに共通に接続された複数のメモリセルトランジスタMTにつき、一括して行われる。この単位を「ページ」と呼ぶ。
メモリセルアレイ111の構成については、例えば、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
図4は、NANDストリング115の一構成例の断面図である。図4に示す構成は一例に過ぎず、その他の構成であっても良く、いくつかのバリエーションについては後述する実施形態で述べる。メモリセルアレイ111内では、図4に示す構造が、図4を記載した紙面の奥行き方向に複数配列され、且つそれらがワード線WL0〜WL7、セレクトゲート線SGD及びSGS、並びにバックゲート線BGを共有して、1つのストリングユニットSUを形成する。
半導体基板上には、例えばロウデコーダ112やセンスアンプ113等の周辺回路部が形成される。また半導体基板上には、この周辺回路部を被覆するようにして層間絶縁膜が形成され、この層間絶縁膜上にメモリセルアレイ111が形成される。すなわち、図4に示すように、半導体基板上方に、バックゲート線BGとして機能する導電層(例えば多結晶シリコン層)が形成される。さらに、バックゲート線BG上には、ワード線WL0〜WL7として機能する複数の導電層(例えば多結晶シリコン層)が形成される。ワード線WL0上には、セレクトゲート線SGSとして機能する導電層(例えば多結晶シリコン層)が形成される。さらに、ワード線WL7上には、セレクトゲート線SGDとして機能する導電層(例えば多結晶シリコン層)が形成される。
本例では、ワード線WL0とWL7とが同一のレイヤに形成され、ワード線WL1とWL6とが同一のレイヤに形成され、ワード線WL2とWL5とが同一のレイヤに形成され、ワード線WL3とWL4とが同一のレイヤに形成される。
そして、セレクトゲート線SGS及びワード線WL0〜WL3を貫通するようにメモリホールMHが形成され、またセレクトゲート線SGD及びワード線WL4〜WL7を貫通するように別のメモリホールMHが形成される。これらのメモリホールMH内には半導体層AAが埋め込まれ、2つのメモリホールMH内に埋め込まれた半導体層AAは、バックゲート線BG内に形成された半導体層によって接続される。この半導体層AAはNANDストリング115の電流経路として機能し、メモリセルトランジスタMTの動作時にチャネルが形成される領域である。さらに、半導体層AA上にはソース線SL及びビット線BLが形成される。
メモリホールMHの直径DMHは、バックゲート線BG上方において上層側から下層側に向かって徐々に小さくなっている。すなわち、ワード線WL7からWL4へ、及びワード線WL0からWL3へ向かって直径DMHが小さくなっている。このため、メモリホールMH内の半導体層AAは、上層側から下層側に向かって徐々に直径が小さくなるテーパー形状を有している。
図5は、本実施形態に係るメモリセルトランジスタMTの取りうる閾値分布を示す。図示するように、本例に係るメモリセルトランジスタMTは、その閾値に応じて1ビットのデータを保持可能である(SLC(Single-Level Cell))。1ビットデータは、閾値の低いものから順番に、例えば“E”レベル、“P”レベルである。“E”レベルは、データが消去された状態における閾値であり、例えば負の値を有し(正の値を有していても良い)、ベリファイ電圧EVよりも低い。“P”レベルは、電荷蓄積層内に電荷が注入された状態の閾値であり、“P”レベルは読み出しレベル“PR”よりも高い閾値を有する(PR>EV)。
1.1.2.3 センスアンプ113の構成について
次に、センスアンプ113の構成につき、図6を参照して説明する。図6は、いずれか1つのNANDストリング115(1本のビット線BL)に対応したセンスアンプ113及びソース線制御回路114の回路図である。センスアンプ113はビット線毎に図6に示す構成を有し、ソース線制御回路114は複数のソース線SLにつき図6に示す構成を有する。
次に、センスアンプ113の構成につき、図6を参照して説明する。図6は、いずれか1つのNANDストリング115(1本のビット線BL)に対応したセンスアンプ113及びソース線制御回路114の回路図である。センスアンプ113はビット線毎に図6に示す構成を有し、ソース線制御回路114は複数のソース線SLにつき図6に示す構成を有する。
図示するようにセンスアンプ113は、センスアンプユニット130、レギュレータ131、及びnチャネルMOSトランジスタ132〜134を備えている。
トランジスタ132は、ゲートに信号BLSが与えられ、電流経路の一端がビット線BLに接続され、他端がトランジスタ133の電流経路の一端に接続される。トランジスタ132は、トランジスタ133を介してビット線BLをセンスアンプユニット130に接続するスイッチとして機能する。従って、消去動作時以外であって、対応するビット線BLが選択される場合、信号BLSの電圧は例えば7〜8V程度(トランジスタ132を十分にオン状態と出来る電圧)に設定される。
トランジスタ134は、ゲートに信号BLPが印加され、ドレインにプリチャージ電圧VPREが印加される。そしてトランジスタ134はデータの読み出し時において、センスアンプユニット130並びにトランジスタ132及び133を介して、ビット線BLをプリチャージする。
レギュレータ131は、たとえば電源電圧をレギュレートして、所定の値の電圧を有する信号BLCを生成する。信号BLCの電圧値は、たとえばシーケンサ121の命令によって決定される。
トランジスタ133は、ゲートに信号BLCが与えられ、電流経路の一端がトランジスタ132を介してビット線BLに接続され、他端がセンスアンプユニット130を介してトランジスタ134のソースに接続される。トランジスタ133は、たとえば読み出し時において、ビット線BLの電圧を、信号BLCに応じた所望の値に設定する。
センスアンプユニット130は、データの読み出し時には、ビット線BLに流れる電流またはビット線BLの電圧変化を検知して、ビット線BLに読み出されたデータをセンスし、増幅する。増幅されたデータは、センスアンプユニット130内のラッチ回路に一時的に保持され、その後、図示せぬ入出力回路によって外部(メモリコントローラ200)へ出力される。またデータの書き込み時には、メモリコントローラ200から与えられた書き込みデータを一時的に保持し、書き込みデータに応じた電圧を、トランジスタ132及び133を介してビット線BLに印加する。
1.1.2.4 ソース線制御回路114の構成について
次にソース線制御回路114の構成につき、引き続き図6を参照して説明する。図示するようにソース線制御回路114は、レギュレータ140、及びnチャネルMOSトランジスタ141〜143を備えている。
次にソース線制御回路114の構成につき、引き続き図6を参照して説明する。図示するようにソース線制御回路114は、レギュレータ140、及びnチャネルMOSトランジスタ141〜143を備えている。
トランジスタ141は、ゲートに信号GSRCが与えられ、電流経路の一端がソース線SLに接続され、他端がトランジスタ142及び143の電流経路の一端に接続される。トランジスタ141は、ソース線SLをトランジスタ142及び143に接続するスイッチとして機能する。従って、ソース線SLが選択される場合、信号GSRCの電圧は例えば7〜8V程度(トランジスタ141を十分にオン状態と出来る電圧)に設定される。
トランジスタ143は、ゲートに信号SLPが印加され、電流経路の他端(ドレイン)に例えば電源電圧Vdd(例えば3V)が印加される。そしてトランジスタ143はデータの読み出し時や消去時等において、トランジスタ141を介してソース線SLに電圧を転送する。
レギュレータ140は、例えば電源電圧をレギュレートして、所定の値の電圧を有する信号SLGを生成する。信号SLGの電圧値は、例えばシーケンサ121の命令によって決定される。
トランジスタ142は、ゲートに信号SLGが与えられ、電流経路の他端が接地(0V)される。トランジスタ142は、例えば読み出し時において、ソース線SLを接地する。この際、トランジスタ142が電流駆動力は信号SLGによって決定される。従ってソース線SLの電位は、トランジスタ143がオンされる場合には、トランジスタ143によって転送される電源電圧Vddと、信号SLGに応じてソース線SLが接地される強さとの兼ね合いによって決まる。またトランジスタ143がオフされる場合には、トランジスタ142によってソース線SLには0Vが与えられる。
1.1.3 データの書き込み動作について
次に、本実施形態に係る書き込み動作について説明する。図7は、本実施形態に係る書き込み動作の流れを示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る書き込み動作について説明する。図7は、本実施形態に係る書き込み動作の流れを示すフローチャートである。
書き込み動作は、大まかには電荷を電荷蓄積層に注入して閾値を上昇させるプログラム動作と、プログラム動作の結果としての変化した閾値電圧を確認するプログラムベリファイ動作とを含む。そして、これらの動作の組(書き込みシーケンスと呼ぶ)を繰り返すことによって、データを書き込む。なお図7に示す処理は、主にシーケンサ121の制御によって実行される。
図示するように、まずNAND型フラッシュメモリ100は、コントローラ200からデータとアドレス信号をロードする。データはセンスアンプ113に保持され、アドレス信号はシーケンサ121に入力される(ステップS10)。
次に、シーケンサ121は、アドレス信号に基づいて適切なプログラム電圧VPGMを選択して、その選択結果をチャージポンプ122に命令する。チャージポンプ122は、シーケンサ121の命令に応答して、適切なプログラム電圧VPGMを生成し、これをドライバ124に供給する(ステップS11)。
次に、シーケンサ121の命令に応答して、ロウデコーダ112はワード線WLを選択し、選択ワード線WLにプログラム電圧VPGMを印加する。さらに、センスアンプ113がビット線BLに電圧を印加する。これにより、ステップS10でロードしたデータをメモリセルトランジスタにページ単位でプログラムする(ステップS12)。ステップS12の様子を図8に示す。図8はNANDストリング115の回路図である。図示するように、非選択ワード線には電圧VPASSが印加され、選択ワード線にはVPGMが印加される。電圧VPASSは、保持データに関わらずメモリセルトランジスタMTをオンさせる電圧であり、電圧VPGMは、FNトンネリングにより電荷を電荷蓄積層に注入するための高電圧である(VPGM>VPASS)。バックゲート線BGには、トランジスタBTをオンさせる電圧VBGが印加される。更にセレクトゲート線SGD及びSGSにはそれぞれ電圧VSGD及び0Vが印加される。電圧VSGDは、選択ビット線(0V)に対応する選択トランジスタST1をオンさせ、非選択ビット線(V1>0V)に対応する選択トランジスタST1をカットオフさせる電圧である。
次に、シーケンサ121の命令に応答して、チャージポンプ122がベリファイ電圧を発生する。そしてロウデコーダ112は、ベリファイ電圧を選択ワード線WLに印加して、プログラムベリファイ動作を実行する(ステップS13)。すなわち、例えばシーケンサ121の命令に従って、センスアンプ113が選択ページからデータを読み出す。そしてシーケンサ121は、メモリセルトランジスタMTの閾値が所望の値まで上昇しているか否かを、読み出しデータに基づいて確認する。以下、メモリセルトランジスタMTの閾値が所望の値まで上昇していた場合をベリファイに「パスした」、と呼び、上昇していなかった場合を「フェイルした」、と呼ぶ。ステップS13の様子を図9に示す。図9はNANDストリング115の回路図である。図示するように、非選択ワード線には電圧VREADが印加され、選択ワード線にはプログラムベリファイ電圧Vpvが印加される。電圧VREADは、保持データに関わらずメモリセルトランジスタMTをオンさせる電圧であり、電圧Vpvは、プログラムすべきデータに応じた電圧である(VREAD>Vpv)。バックゲート線BGには電圧VBGが印加される。更にセレクトゲート線SGD及びSGSには、それぞれ電圧VSGが印加される。電圧VSGは、選択トランジスタST1及びST2をオンさせる電圧である。
ページ内の規定数以上のメモリセルがベリファイにパスすれば(ステップS14、YES)、当該ページに対する書き込み動作は終了する。一方、パスしたメモリセルが規定数未満であれば、つまりフェイルしたメモリセル数が多ければ(ステップS14、NO)、シーケンサ121は、書き込みシーケンスの繰り返し回数が最大回数に達したか否かを判定する(ステップS15)。達していれば、プログラムフェイルで書き込み動作は終了する(ステップS16)。達していなければ、ステップS11の処理に戻る。この際、シーケンサ121はプログラム電圧VPGMをステップアップさせる(ステップS17)。
上記書き込み動作時における各配線の電圧変化の様子につき、図10を用いて説明する。図10は、各配線の電圧変化を示すタイミングチャートであり、1回の書き込みシーケンスを示している。
図示するように、時刻t0においてロウデコーダ112は選択ストリングユニットのセレクトゲート線SGDに電圧VSGD_prog(>VSGD)を印加する。電圧VSGD_progは、選択トランジスタST1をオンさせる電圧である。
センスアンプ113は、プログラムベリファイにまだパスしていないビット線BLに対しては0Vを印加し、既にパスしたビット線BL及び非選択のビット線BLに対しては電圧V1を印加する(図示せず)。選択トランジスタST1は、これらの電圧をドレインからソースへ転送する。
引き続き時刻t1において、ロウデコーダ112は、セレクトゲート線SGDの電位をVSGDに低下させる。これにより、既にベリファイにパスしたビット線BL及び非選択のビット線BLに対応する選択トランジスタST1はカットオフされる。
そして、ロウデコーダ112は、選択ワード線及び非選択ワード線並びにバックゲート線BGに電圧VPASSを印加する(時刻t2)。その後、選択ワード線の電位がVPGMに上昇されることで、プログラム動作が実行される。
他方で、既にベリファイにパスしたビット線BL及び非選択のビット線BLに対応するNANDストリングでは、選択トランジスタST1がカットオフ状態であるので、チャネルは電気的にフローティングとなる。その結果、チャネルの電位がワード線とのカップリングにより上昇し、プログラムが禁止される。
その後、シーケンサ121はプログラムベリファイ動作を実行する。すなわちロウデコーダ112は、ワード線WLの電位を0Vに低下させると共に、選択ストリングユニットSUにおけるセレクトゲート線SGD及びSGSに電圧VSGを印加して、選択トランジスタST1及びST2をオンさせる(時刻t6)。
引き続きロウデコーダ112は、選択ワード線にベリファイ電圧Vpvを印加し、非選択ワード線に電圧VREADを印加する。そして、センスアンプ113は、ビット線BLに読み出されたデータをセンス・増幅する。この読み出し結果に従ってシーケンサ121は、選択ページに対する書き込みが完了したか否か(つまりベリファイにパスしたか否か)を判定する。書き込みが完了していなければ、選択ページに対するプログラム動作が繰り返される。
1.1.4 プログラム電圧VPGMについて
次に、上記プログラム動作時に選択ワード線WLに印加されるプログラム電圧VPGMについて説明する。
次に、上記プログラム動作時に選択ワード線WLに印加されるプログラム電圧VPGMについて説明する。
本実施形態に係るプログラム電圧VPGMの初期値は、下層のワード線WLに印加されるものほど小さく、上層のワード線WLに印加されるものほど大きい。換言すれば、プログラム電圧VPGMは、貫通するメモリホール径が大きいワード線WLに印加されるものほど大きく、メモリホール径が小さいワード線WLに印加されるものほど小さい。
図11は、書き込み動作時に選択ワード線WLに印加されるプログラム電圧VPGM及びプログラムベリファイ電圧Vpvのタイミングチャートである。図示するように、下層のワード線WLに印加されるプログラム電圧VPGMの初期値はVPGM1であり、中間層のワード線WLに印加されるプログラム電圧VPGMの初期値はVPGM2(=VPGM1+ΔV)であり、上層のワード線WLに印加されるプログラム電圧VPGMの初期値はVPGM3(=VPGM2+ΔV)である。そしてプログラム電圧VPGMは、書き込みシーケンスを繰り返すたびに、ΔVPGMだけステップアップされる。従って、同じ書き込みシーケンス回数で比較すれば、常に上層のワード線WLに印加されるVPGM(例えば17〜20V程度)は、下層のワード線WLに印加されるVPGM(例えば13〜15V程度)よりも大きい。
次に、プログラム電圧VPGMの詳細な一例につき以下説明する。図12は、NANDストリング115のより詳細な断面図である。
図示するようにNANDストリング115は、ビット線BL側とソースSL線側にそれぞれ積層された(n+1)層のワード線を有する。nは1以上の自然数である。ビット線側のバックゲートBG上には、ダミーワード線WLDD0、ワード線WLD0、WLD1、…、WLDk-2、WLDk-1、WLDk、WLDk+1、WLDk+2、…、WLDn-3、WLDn-2、WLDn-1、WLDn、ダミーワード線WLDD1、WLDD2が順に積層されている。ダミーワード線WLDD2上には、セレクトゲート線SGDが例えば4本積層されている。これらの4層のセレクトゲート線SGDは電気的に共通に接続されており、1つの選択トランジスタST1と等価である。さらに、セレクトゲート線SGD上にはビット線BLが配置され、ビット線BLはメモリホールMH内の半導体層と電気的に接続されている。
ソース線側のバックゲートBG上には、ダミーワード線WLSD0、ワード線WLS0、WLS1、…、WLSk-2、WLSk-1、WLSk、WLSk+1、WLSk+2、…、WLSn-3、WLSn-2、WLSn-1、WLSn、ダミーワード線WLSD1、WLSD2が順に積層されている。ダミーワード線WLSD2上には、セレクトゲート線SGSが4本積層されている。これらの4層のセレクトゲート線SGSは電気的に共通に接続されており、1つの選択トランジスタST2と等価である。さらに、セレクトゲート線SGS上にはソース線SLが配置され、ソース線SLはメモリホールMH内の半導体層と電気的に接続されている。
図12において、(n+1)層のワード線WLは、下層から順番に領域A1、A2、及びA3に属する。そして各領域A1、A2、及びA3に含まれるワード線WLの層数は、それぞれ、a1、a2、及びa2であり、いずれも2以上の自然数である(a1+a2+a3=(n+1))。
図13は、ワード線WLの位置(領域A1〜A3)に対するメモリホール径とプログラム電圧VPGMの初期値の関係を示すグラフである。
前述のように、メモリホールの直径DMHは上層のワード線WLを貫通するものほど大きく、下層のワード線WLを貫通するものほど小さい。そしてロウデコーダ112は、領域A1、A2、及びA3のワード線WLに印加するプログラム電圧VPGMの初期値を、それぞれVPGM1、VPGM2、及びVPGM3とする。そして、これらの初期値の間には、VPGM1>VPGM2>VPGM3なる関係がある。すなわちロウデコーダ112は、上層側のワード線ほど、プログラム電圧VPGMの初期値を高く設定し、下層側のワード線ほど低く設定する。換言すればロウデコーダ112は、メモリホールの直径DMHの大きいワード線には大きなプログラム電圧VPGMを印加し、メモリホールの直径DMHの小さいワード線には小さいプログラム電圧VPGMを印加する。メモリホールの直径DMHは、メモリセルのトランジスタサイズ、と読み替えても良い。
1.3 第1実施形態に係る効果
図4及び図12で説明したように、メモリホールMHの直径DMHは、上層から下層へ向かって徐々に小さくなるテーパー状になっている。すなわち、下層のメモリホールMHの直径は上層のメモリホールMHの直径より小さい。
図4及び図12で説明したように、メモリホールMHの直径DMHは、上層から下層へ向かって徐々に小さくなるテーパー状になっている。すなわち、下層のメモリホールMHの直径は上層のメモリホールMHの直径より小さい。
この理由は、複数層に積層されたワード線WLを一括してエッチングすることによりメモリホールが形成されるからであり、メモリホールMHが深くなるほど、その傾向は顕著になる。
すると、同一の電圧を各ワード線に供給したとき、メモリホールMHの直径が大きい位置の半導体層では、メモリホールMHの直径が小さい位置の半導体層に比べて、印加される電界が弱くなる。このため、メモリホールMHの直径が大きい位置に配置されたメモリセルトランジスタは、メモリホールMHの直径が小さい位置のメモリセルトランジスタに比べて、チャネルが形成されにくい。言い換えれば、上層のメモリセルトランジスタほどデータはプログラムされ難く、下層のメモリセルトランジスタほどデータはプログラムされ易い。
このようなメモリセルトランジスタのレイヤ依存性を考慮し、本実施形態では、上層側から下層側に向かって、すなわちメモリホールMHの直径が小さくなるのに従って、選択ワード線に印加するプログラム電圧VPGMの初期値を徐々に低くする。すなわち、下層のメモリセルに印加するプログラム電圧VPGMの初期値を、上層のメモリセルに印加する初期値よりも低くする。これにより、上層側及び下層側のメモリセルに対して、適切なプログラム電圧VPGMで書き込み動作を実行することが可能となり、書き込み動作を高速化することができる。
なお、プログラム電圧VPGMの初期値は図13の関係に限られるものでは無い。図14は、ワード線WLの位置(レイヤ)とVPGMの初期値との関係を示すグラフである。図示するように、領域A3における最上層のワード線WLDn及びWLSnに印加されるVPGMの初期値は、領域A3内のそれ以外のワード線に印加されるVPGMの初期値と異なっていても良い(図14の例では大きくされているが(VPGM4)、これに限られない)。同様に、領域A1における最下層のワード線WLD0、WLS0に印加されるVPGMの初期値は、領域A1内のそれ以外のワード線に印加されるVPGMの初期値と異なっていても良い(図14の例では小さくされている(VPGM0)が、これに限られない)。
更に、図12乃至図14ではNANDストリングが3つの領域A1〜A3に分割される例を説明したが、2つの領域に分割される場合であっても良いし、あるいは4つ以上の領域に分割される場合であっても良く、限定されない。
2.第2実施形態
次に、第2実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1実施形態において、1つのメモリセルトランジスタが2ビット以上のデータを保持可能な場合(MLC(Multi-Level Cell))に関するものである。以下では、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第2実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1実施形態において、1つのメモリセルトランジスタが2ビット以上のデータを保持可能な場合(MLC(Multi-Level Cell))に関するものである。以下では、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
2.1 メモリセルトランジスタの閾値分布について
本実施形態に係るメモリセルトランジスタの閾値分布を図15に示す。図示するように、本実施形態に係るメモリセルトランジスタMTは、その閾値に応じて例えば2ビットのデータを保持可能である。この2ビットデータは、閾値の低いものから順番に、例えば“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルである。“A”〜“C”レベルは、電荷蓄積層内に電荷が注入された状態の閾値であり、“A”レベルは読み出しレベル“AR”よりも高く、且つ読み出しレベル“BR”より低い閾値を有する。“B”レベルは、読み出しレベル“BR”よりも高く、且つ読み出しレベル“CR”より低い閾値を有する。“C”レベルは、読み出しレベル“CR”よりも高い閾値を有する。
本実施形態に係るメモリセルトランジスタの閾値分布を図15に示す。図示するように、本実施形態に係るメモリセルトランジスタMTは、その閾値に応じて例えば2ビットのデータを保持可能である。この2ビットデータは、閾値の低いものから順番に、例えば“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルである。“A”〜“C”レベルは、電荷蓄積層内に電荷が注入された状態の閾値であり、“A”レベルは読み出しレベル“AR”よりも高く、且つ読み出しレベル“BR”より低い閾値を有する。“B”レベルは、読み出しレベル“BR”よりも高く、且つ読み出しレベル“CR”より低い閾値を有する。“C”レベルは、読み出しレベル“CR”よりも高い閾値を有する。
このように、4つの閾値レベルを取り得ることにより、個々のメモリセルトランジスタMTは2ビットのデータ(4-level data)を記憶できる。
図16は、データ書き込み時における閾値分布の変化を示すグラフである。消去状態にあるメモリセルトランジスタに対して、始めに2ビットデータのうちの下位ビットがプログラムされる(Lower program)。これにより、“B”レベルまたは“C”レベルデータを書き込むべきメモリセルトランジスタMTの閾値は、“M”レベルまで上昇する。“M”レベルは、電圧VMより大きな閾値を有し、例えば“AR”より高く“CR”よりも低い範囲の値である。
次に、上位ビットデータがプログラムされる(Upper program)。これにより、各メモリセルトランジスタMTの閾値は所望の値に設定される。なお、下位ビットプログラムも上位ビットプログラムも、共にページ単位で行われる。
2.2 データの書き込み動作について
次に、本実施形態に係る書き込み動作について説明する。図17は、本実施形態に係る2ビットデータの書き込み動作の流れを示すフローチャートであり、第1実施形態で説明した図7に対応する。
次に、本実施形態に係る書き込み動作について説明する。図17は、本実施形態に係る2ビットデータの書き込み動作の流れを示すフローチャートであり、第1実施形態で説明した図7に対応する。
書き込み動作は、大まかには、下位ページプログラムとそのプログラムベリファイとの組の繰り返しと、下位ページプログラムに基づくセル特性の検知動作と、その後の上位ページプログラムとそのプログラムベリファイとの組の繰り返し、である。なお、図17に示す処理も主にシーケンサ121の制御によって実行される。
図示するように、ステップS10及びS11の後、下位ページプログラムが行われる(ステップS20)。下位ページプログラムで使用されるVPGMは、上記第1実施形態で説明したようにレイヤ依存性を持ち、上層のワード線ほど高い値に設定される。
引き続きステップS13〜S16が実行される。ステップS13で使用されるベリファイレベルVpvは、例えば図16で説明した電圧VMである。最大繰り返し回数に達してもベリファイにパスしなければ、プログラムフェイルで書き込みは終了する。
最大繰り返し回数に達していない場合(ステップS15、NO)、シーケンサ121は、繰り返し回数が所定の回数に達したか否かを判定する(ステップS21)。達していなければ(ステップS21、NO)、ステップS17に進み、再び下位ページ書き込みを繰り返す。
所定の回数に達していれば(ステップS21、YES)、シーケンサ121は検知動作を実行する(ステップS22)。検知動作では、ステップS13におけるベリファイ電圧よりも低い検知電圧VL1を用いたプログラムベリファイ動作が行われる。そしてシーケンサ121は、このプログラムベリファイ動作の結果に基づいて、検知電圧VL1以上の閾値を有するメモリセルトランジスタ数をカウントし、それが所定の数に達しているか否かを判定する。そして、所定の数に達していた場合、シーケンサ121はその時点でのプログラム回数を例えばレジスタ123等に保持させる。
検知動作の後、ステップS17に進む。
ステップS14において、規定数以上のメモリセルトランジスタがベリファイにパスすれば(ステップS14、YES)、シーケンサ121は下位ページデータの書き込みを完了し、次に上位ページデータの書き込みを実行する。
すなわち、シーケンサ121は、ステップS22で得られた検知結果に基づいてプログラム電圧VPGMを選択し、その選択結果をチャージポンプ122に命令する。チャージポンプ122は、シーケンサ121の命令に応答して、適切なプログラム電圧VPGMを生成し、これをドライバ124に供給する(ステップS23)。
次に、シーケンサ121の命令に応答して、ロウデコーダ112はワード線WLを選択し、選択ワード線WLにプログラム電圧VPGMを印加する。さらに、センスアンプ113がビット線BLに電圧を印加する。これにより上位ページデータがプログラムされる(ステップS24)。
その後は下位ページ書き込みと同様であり、上位ページプログラムベリファイを行い(ステップS26)、パスすれば(ステップS26、YES)、書き込み動作は完了する。他方で、フェイルした場合は(ステップS26、NO)、上位ページプログラムを繰り返し(ステップS24)、プログラム回数が最大繰り返し回数に達した場合には、書き込み動作はプログラムフェイルで終了する。
下位ページ書き込み時の各配線の電圧は、第1実施形態で説明した図10の通りであり、ベリファイ電圧Vpvとして例えば電圧VMが使用される。プログラム電圧VPGMにレイヤ依存性がある点も、第1実施形態と同様である。
図18は、上位ページ書き込み時の各配線の電圧を図18に示す。下位ページ書き込みと異なる点は、プログラム電圧VPGMがレイヤに依存するのでは無く、検知動作結果に依存する点と、ベリファイ電圧として、Vpv1、Vpv2、及びVpv3が用いられる点である。ベリファイ電圧Vpv1、Vpv2、及びVpv3は、例えば図15における“AR”、“BR”、及び“CR”に相当する。
図19は、下位ページ書き込み時における選択ワード線WLの電位変化を示すタイミングチャートであり、一例として下層(領域A1)に位置するワード線WLが選択された場合を示している。
図示するように、最初のプログラム時にはVPGM1を用いて下位ページプログラムが行われ、次に電圧VMを用いてプログラムベリファイが行われる(第1ループ)。その後、同様の動作が、プログラム電圧がステップアップされつつ繰り返される。そして、図17のステップS21における所定の繰り返し回数が“3回”であったとすると、図19に示すように第3ループの直後に検知動作が行われる。すなわち、検知電圧VL1を用いてプログラムベリファイ動作が実行される。その後は、引き続き下位ページ書き込みが繰り返される。
検知動作を行う意味につき、図20を用いて説明する。図20は、検知動作において、検知電圧VL1以上の閾値を有するメモリセルトランジスタ数が規定数以上になった書き込みループ回数と、この回数に応じたメモリセルトランジスタの特性と、上位ページプログラム時に使用するプログラム電圧VPGMの初期値とを示す表である。
図示するように、少ない書き込みループ数で多くのメモリセルトランジスタの閾値がVL1に達したということは、当該ページ内のメモリセルトランジスタは、プログラムし易い(閾値が上昇し易い、またはプログラム速度が速い)という特性を持つことを意味する。逆に、多数回にわたって書き込みループを実行しなければ、規定数のメモリセルトランジスタの閾値がVL1に達しなかったということは、当該ページ内のメモリセルトランジスタは、プログラムし難い(閾値が上昇し難い、またはプログラム速度が遅い)という特性を持つことを意味する。
従って、上位ページプログラムの際には、上記セル特性に基づいてプログラム電圧VPGMの初期値を選択する。すなわち、プログラムし易いページに対しては、比較的低い電圧VPGM1’を用い、プログラムし難いページに対しては比較的高い電圧VPGM3’(>VPGM1’)を用い、通常のプログラム速度のページに対しては、中間電圧VPGM2’(但しVPGM1’<VPGM2’<VPGM3’)を用いる。
そしてシーケンサ121またはレジスタ123は、図20における少なくとも書き込みループ数とVPGMの初期値との関係を保持する。
2.3 検知電圧VL1について
次に、上記検知動作時に選択ワード線WLに印加される検知電圧VL1について説明する。
次に、上記検知動作時に選択ワード線WLに印加される検知電圧VL1について説明する。
本実施形態に係る検知電圧VL1の初期値は、下層のワード線WLに印加されるものほど小さく、上層のワード線WLに印加されるものほど大きい。換言すれば、検知電圧VL1は、貫通するメモリホール径が大きいワード線WLに印加されるものほど大きく、メモリホール径が小さいワード線WLに印加されるものほど小さい。すなわち、プログラム電圧VPGMとワード線レイヤとの関係と同様の関係を有している。
図21は、図12で説明した領域A1〜A3に対するメモリホール径と検知電圧VL1との関係を示すグラフである。
図示するようにロウデコーダ112は、領域A1、A2、及びA3のワード線WLに印加する検知電圧VL1の値を、それぞれVL1−1、VL1−2、及びVL1−3とする。そして、これらの間には、VL1−1>VL1−2>VL1−3なる関係がある。但し、VL1−1〜VL1−3はいずれもVMよりも小さい電圧である。
2.4 第2実施形態に係る効果
本実施形態によれば、下位ページ書き込み時に、メモリセルトランジスタMTの特性を判断する検知動作を行っている。そして、この検知動作の結果に基づき、各ページがプログラムし易いページか否かを判断し、この判断結果に基づいて上位ページ書き込み時のプログラム電圧VPGMの大きさを決定している。つまり、プログラムし易いページには低いプログラム電圧VPGMを使用し、プログラムし難いページには高いプログラム電圧VPGMを使用する。これにより、書き込み動作を高速化出来る。
本実施形態によれば、下位ページ書き込み時に、メモリセルトランジスタMTの特性を判断する検知動作を行っている。そして、この検知動作の結果に基づき、各ページがプログラムし易いページか否かを判断し、この判断結果に基づいて上位ページ書き込み時のプログラム電圧VPGMの大きさを決定している。つまり、プログラムし易いページには低いプログラム電圧VPGMを使用し、プログラムし難いページには高いプログラム電圧VPGMを使用する。これにより、書き込み動作を高速化出来る。
この際、本実施形態によれば、検知動作を行う際に選択ワード線WLに印加する検知電圧にレイヤ依存性を持たせている。第1実施形態で説明した通り、メモリホールはテーパー形状を有するため、レイヤによってメモリセルトランジスタの特性(プログラムしやすさ)が異なる。
そこで、本実施形態では、この特性に合わせて検知電圧VL1を適切に設定している。従って、メモリセル特性を正確に求めることが可能となる。
なお、検知動作の方法は上記実施形態で説明したものに限らず、種々の変形が可能である。
図22は選択ワード線WLの電位変化を示すタイミングチャートであり、第3ループから第4ループまでの様子を示している。図22では下層のワード線の例を示しているが、中間層や上層のワード線についても同様である。
(a)図は、上記実施形態で説明した図19と同様である。これに対して(b)図のように、検知動作と、第3ループのベリファイ動作の順序を入れ替えても良い。また(c)図に示すように、検知動作とベリファイ動作とを連続して行っても良い。また(c)図において、検知動作とベリファイ動作の順序を逆にしても構わない。
図23は、また別の例を示すタイミングチャートであり、(a)図は上層のワード線が選択された場合を示し、(b)図は下層のワード線が選択された場合を示す。
図示するように、検知動作を行う頻度にレイヤ依存性を持たせても良い。より具体的には、上層のワード線に関しては検知動作の頻度を低めに設定し、下層のワード線に関しては検知動作の頻度を高めに設定しても良い。図23の例であると、(a)図に示すように上層のワード線は、4回の書き込み動作につき1回、検知動作が行われる。他方で(b)図に示すように下層のワード線は、2回の書き込み動作につき1回、検知動作が行われる。
前述のように、下層のメモリセルトランジスタほど書き込み易い。換言すれば、メモリホールの小さいメモリセルトランジスタほど書き込み速度が速い。すると、上層のメモリセルトランジスタが検知動作にパスするには比較的多くの書き込みループ回数が必要であり、下層のメモリセルトランジスタは比較的少ない書き込みループ回数で検知動作にパスすることが分かる。
従って、上層のメモリセルトランジスタの検知動作の頻度を低めにすることで、無駄な検知動作を省くことが出来、書き込み速度を向上出来る。
もちろん、図23において、例えば中間層に位置するワード線に対しては、3回の書き込み動作につき1回、検知動作を行っても良い。これらの回数は任意であり、上層ほど頻度が低くされれば良い。
また本実施形態では検知電圧VL1に関して、ワード線を下層、中間層、及び上層の3つの領域A1〜A3に分けて説明したが、2つの領域や4つ以上の領域であっても良く、また領域の分割の仕方は、電圧VPGMを設定するための図12とは異なっていても良い。そして、電圧VPGMに関する領域数と、検知電圧VL1に関する領域数が互いに異なっていても良い。
3.第3実施形態
次に、第3実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1または第2実施形態において、更に電圧VPASSにもレイヤ依存性を持たせたものである。以下では、第1、第2実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第3実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1または第2実施形態において、更に電圧VPASSにもレイヤ依存性を持たせたものである。以下では、第1、第2実施形態と異なる点についてのみ説明する。
3.1 電圧VPASSのレイヤ依存性について
図24は、ワード線の位置に対するメモリホール径と電圧VPASSの関係を示すグラフである。
図24は、ワード線の位置に対するメモリホール径と電圧VPASSの関係を示すグラフである。
図示するように、電圧VPASSの値は下層のワード線ほど小さく、上層のワード線ほど大きく設定される。換言すれば、プログラム電圧VPGMの場合と同様に、メモリホールの直径DMHの大きいワード線には大きな電圧VPASSが印加され、メモリホールの直径DMHの小さいワード線には小さい電圧VPASSが印加される。
また、NANDストリング内では、隣接する複数のワード線の組毎にグループ化され、同一グループ内のワード線に印加されるVPASSは同一の値とされる。
3.2 電圧VPASSとVPGMとの関係について
図25は、図12の構成において、ビット線側における比較的上層に位置するいずれかのワード線WLDk(kは0〜nのいずれか)が選択された際の、ビット線側のワード線WLD0〜WLDn及びソース線側のワード線WLS0〜WLSnに印加される電圧を示すグラフである。
図25は、図12の構成において、ビット線側における比較的上層に位置するいずれかのワード線WLDk(kは0〜nのいずれか)が選択された際の、ビット線側のワード線WLD0〜WLDn及びソース線側のワード線WLS0〜WLSnに印加される電圧を示すグラフである。
図示するように本例では、隣接する非選択ワード線は2本一組でグループ化されて、同一の電圧VPASSを印加される。まず、選択ワード線WLDkを含むビット線側のワード線WLD0〜WLDnについて説明する。ビット線側では、ワード線WLDn及びWLD(n−1)に電圧VPASSD4が印加され、そこから下層にいくに従って印加される電圧VPASSは低くされる(図25において、VPASSD4>VPASSD5>VPASSD6)。
選択ワード線WLDkに上層側で隣接するm2本の非選択ワード線と、下層側で隣接するm1本の非選択ワード線に関しては、上記とは異なる扱いとされる。
選択ワード線WLDkには、プログラム電圧VPGM11が印加される。選択ワード線WLDkに上層側で隣接するm2本のワード線WL(k+1)〜WLD(n−6)には、電圧VPGAM11から電圧VPASSD6に向かって徐々に低下する電圧VPASSD(k+1)〜VPASSD(k+m2)が印加される。すなわち、以下の(1)式の関係が成立する。
VPGM11>VPASSD(k+1)>VPASSD(k+2)>…>VPASSD(k+m2-1)>VPASSD(k+m2)
…(1)式
また、選択ワード線WLDkに下層側で隣接するm1本のワード線WL(k−1)〜WLD(k−m1)には、電圧VPGAM11から徐々に低下する電圧VPASSD(k−1)〜VPASSD(k−m1)が印加される。すなわち、以下の関係が成立する。
VPGM11>VPASSD(k+1)>VPASSD(k+2)>…>VPASSD(k+m2-1)>VPASSD(k+m2)
…(1)式
また、選択ワード線WLDkに下層側で隣接するm1本のワード線WL(k−1)〜WLD(k−m1)には、電圧VPGAM11から徐々に低下する電圧VPASSD(k−1)〜VPASSD(k−m1)が印加される。すなわち、以下の関係が成立する。
VPGM11>VPASSD(k-1)>VPASSD(k-2)>…>VPASSD(k-m1+1)>VPASSD(k-m1)
…(2)式
そして、ワード線WLD(k−m1−1)からワード線WLD0には、2本毎に順次低下する電圧VPASSが印加する。例えばワード線WLD(k−m1−1)及びWLD(k−m1−2)には電圧VPASSD1が印加され、ワード線WLD(k−m1−3)及びWLD(k−m1−4)には電圧VPASSD2が印加され、ワード線WLD(k−m1−5)及びWLD(k−m1−6)には電圧VPASSD3が印加される。そして、VPASSD1>VPASSD2>VPASSD3の関係が成立する。またVPASSD6とVPASSD1との間には、VPASSD6≧VPASS1なる関係が成立する。
…(2)式
そして、ワード線WLD(k−m1−1)からワード線WLD0には、2本毎に順次低下する電圧VPASSが印加する。例えばワード線WLD(k−m1−1)及びWLD(k−m1−2)には電圧VPASSD1が印加され、ワード線WLD(k−m1−3)及びWLD(k−m1−4)には電圧VPASSD2が印加され、ワード線WLD(k−m1−5)及びWLD(k−m1−6)には電圧VPASSD3が印加される。そして、VPASSD1>VPASSD2>VPASSD3の関係が成立する。またVPASSD6とVPASSD1との間には、VPASSD6≧VPASS1なる関係が成立する。
以上のように電圧VPASSは、基本的には上層のワード線ほど高い値に設定され、下層のワード線ほど低い値に設定される。そして、電圧VPASSの値は、例えば2本以上の単位で変化する。但し、選択ワード線に下層側で隣接する複数の非選択ワード線(これを領域M1と呼ぶ)と、上層側で隣接する複数の非選択ワード線(これを領域M2と呼ぶ)に関しては異なる扱いがなされる。
領域M2では、上記説明した(1)式を満たす電圧VPASSが印加される。すなわち領域M2では、上層から下層に向かって徐々に電圧VPASSの値が上昇される。他方で領域M1では、上記説明した(2)式を満たす電圧VPASSが印加される。すなわち領域M2では、下層から上層に向かって徐々に電圧VPASSの値が低下される。これにより、隣接するワード線間の電圧差が緩やかにされる。
以上の電圧VPASSの印加方法をより一般化すれば、次のように説明できる。すなわち、最下層のワード線WLD0から領域M1までの複数のワード線を、下層から順にワード線層数がc1である領域C1、及びワード線層数がc2である領域C2とする。また、最上層のワード線WLDnから領域M2までの複数のワード線を、上層から順にワード線層数がd2である領域D2、及びワード線層数がd1である領域D1とする。すると、c1+c2+m1+1+m2+d1+d2=nが成立する。そして、次のようにして電圧VPASSが印加される。
領域C1とC2との境界においては、次の関係が成立する。
VPASSD(k-m1-c2+1)≧VPASSD(k-m1-c2)>VPASSD(k-m1-c2-1)≧VPASSD(k-m1-c2-2)
但し、VPASSD(k-m1-c2)は、領域C2における非選択ワード線WLD(k−m1−c2)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSD(k-m1-c2-1)は、領域C1における非選択ワード線WLD(k−m1−c2−1)に印加される電圧VPASSの値である。
VPASSD(k-m1-c2+1)≧VPASSD(k-m1-c2)>VPASSD(k-m1-c2-1)≧VPASSD(k-m1-c2-2)
但し、VPASSD(k-m1-c2)は、領域C2における非選択ワード線WLD(k−m1−c2)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSD(k-m1-c2-1)は、領域C1における非選択ワード線WLD(k−m1−c2−1)に印加される電圧VPASSの値である。
同様に領域D2とD1との境界においては、次の関係が成立する。
VPASSD(k+m2+d1+2)≧VPASSD(k+m2+d1+1)>VPASSD(k+m2+d1)≧VPASSD(k+m2+d1-1)
但し、VPASSD(k+m2+d1+1)は、領域D2における非選択ワード線WLD(k+m2+d1+1)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSD(k+m2+d1)は、領域D1における非選択ワード線WLD(k+m2+d1)に印加される電圧VPASSの値である。
VPASSD(k+m2+d1+2)≧VPASSD(k+m2+d1+1)>VPASSD(k+m2+d1)≧VPASSD(k+m2+d1-1)
但し、VPASSD(k+m2+d1+1)は、領域D2における非選択ワード線WLD(k+m2+d1+1)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSD(k+m2+d1)は、領域D1における非選択ワード線WLD(k+m2+d1)に印加される電圧VPASSの値である。
もちろん、上記説明において、領域M1より下の領域の分割数及び領域M2より上層の分割数は2つに限らず、3つ以上の領域にワード線が分割されても良い。
次に、選択ワード線を含まないソース線側のワード線WLS0〜WLSnについて説明する。ソース線側では、最上層のワード線WLSn及びWLS(n−1)に電圧VPASSS11が印加され、そこから下層にいくに従って印加される電圧VPASSは低くされる(図25において、VPASSS11>VPASSS12>VPASSS13)。
ソース線側の電圧VPASSを一般化すれば、次のように説明できる。すなわち、最下層のワード線WLS0から順番に、ワード線層数がe1である領域E1、ワード線層数がe2である領域E2、及びワード線層数がe3である領域E3とする。すると、e1+e2+e3=nが成立する。そして、次のようにして電圧VPASSが印加される。
領域E1とE2との境界においては、次の関係が成立する。
VPASSS(e1+1)≧VPASSS(e1)>VPASSS(e1-1)≧VPASSS(e1-2)
但し、VPASSS(e1)は、領域E2における非選択ワード線WLS(e1)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSS(e1-1)は、領域E1における非選択ワード線WLS(e1−1)に印加される電圧VPASSの値である。
VPASSS(e1+1)≧VPASSS(e1)>VPASSS(e1-1)≧VPASSS(e1-2)
但し、VPASSS(e1)は、領域E2における非選択ワード線WLS(e1)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSS(e1-1)は、領域E1における非選択ワード線WLS(e1−1)に印加される電圧VPASSの値である。
同様に、領域E2とE3との境界においては、次の関係が成立する。
VPASSS(e1+e2+1)≧VPASSS(e1+e2)>VPASSS(e1+e2-1)≧VPASSS(e1+e2-2)
但し、VPASSS(e1+e2)は、領域E3における非選択ワード線WLS(e1+e2)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSS(e1+e2-1)は、領域E2における非選択ワード線WLS(e1+e2−1)に印加される電圧VPASSの値である。
VPASSS(e1+e2+1)≧VPASSS(e1+e2)>VPASSS(e1+e2-1)≧VPASSS(e1+e2-2)
但し、VPASSS(e1+e2)は、領域E3における非選択ワード線WLS(e1+e2)に印加される電圧VPASSの値であり、VPASSS(e1+e2-1)は、領域E2における非選択ワード線WLS(e1+e2−1)に印加される電圧VPASSの値である。
なお、最上層の非選択ワード線WLSnの電圧VPASSSnは、同じ領域E3に含まれるその他の非選択ワード線WLSに印加される電圧と異なっていても良い。また、最下層の非選択ワード線WLS0の電圧VPASSS0は、同じ領域E1に含まれるその他の非選択ワード線WLSに印加される電圧と異なっていてもよい。これは、第1実施形態で説明した図14と同様の関係である。
もちろん、上記説明において、ソース線側のワード線が3つの領域に分割される例につき説明したが、2つの領域に分割しても良いし、あるいは4つ以上の領域に分割しても良い。
なお、上記説明における定数m(本例ではm1及びm2)、c(本例ではc1及びc2)、d(本例ではd1及びd2)、e(本例ではe1及びe2)は任意であり、選択されるワード線WLの位置(すなわちkの値)や、ワード線層数nによって適宜変更出来る。
ソース線側のワード線が選択される場合には、上記説明において、WLDをWLSに読み替え、WLSをWLDに読み替え、VPASSDをVPASSSに読み替え、VPASSSをVPASSDに読み替えれば良い。
図26及び図27はそれぞれ、中間層のワード線が選択された場合、及び下層のワード線が選択された場合について示している。この場合も、図25と同様の関係が成立する。
3.3 本実施形態に係る効果
第1実施形態で説明したように、メモリホールのサイズによってメモリセルトランジスタのサイズが異なる。これにより、プログラム特性だけでなく読み出し特性も異なる。より具体的には、メモリホールのサイズが小さいほどオンし易く、メモリホールのサイズが大きいほどオンし難い。
第1実施形態で説明したように、メモリホールのサイズによってメモリセルトランジスタのサイズが異なる。これにより、プログラム特性だけでなく読み出し特性も異なる。より具体的には、メモリホールのサイズが小さいほどオンし易く、メモリホールのサイズが大きいほどオンし難い。
そこで本実施形態によれば、メモリホールのサイズの小さい下層の非選択ワード線ほど電圧VPASSを小さくし、メモリホールのサイズの大きい上層の非選択ワード線ほど電圧VPASSを大きくする。
これにより、非選択ワード線に適切な電圧を印加出来、書き込み動作信頼性を向上出来る。
また、VPASSの値をレイヤに応じて単純に変化させるだけでなく、選択ワード線に近接する非選択ワード線では、隣接ワード線間の電位差が徐々に変化するようにVPASSの値が設定される(図25の領域M1及びM2)。これにより、ワード線間の耐圧に関してもケアすることが出来る。
なお、電圧VPASSの値は、プログラム動作を繰り返す間、一定値に維持されても良いし、あるいはVPGMと同様にステップアップされても良い。
また、上記VPASSに関する実施形態は、全く同様にして読み出し電圧VREADにも適用出来る。つまり、メモリホールの直径にあわせて電圧VREADの大きさを変えることが出来る。
4.第4実施形態
次に第4実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1乃至第3実施形態において、メモリホールを複数回のエッチングにより形成するものである。以下では、第1乃至第3実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に第4実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1乃至第3実施形態において、メモリホールを複数回のエッチングにより形成するものである。以下では、第1乃至第3実施形態と異なる点についてのみ説明する。
4.1 NANDストリングの構成について
まず、本実施形態に係るNANDストリングの構成について、図28を用いて説明する。図28はNANDストリングの断面図である。図28では、3ステップによりメモリホールが形成される場合について示している。4ステップ以上で形成される場合も同様である。
まず、本実施形態に係るNANDストリングの構成について、図28を用いて説明する。図28はNANDストリングの断面図である。図28では、3ステップによりメモリホールが形成される場合について示している。4ステップ以上で形成される場合も同様である。
図示するように、ビット線BLまたはソース線SLからバックゲートトランジスタBTに達するメモリホールは、それぞれ3つのメモリホールMH1、MH2及びMH3が下層から順次形成されたものである。
そしてそれぞれのメモリホールMH1〜MH3がテーパー形状を有している。従って、最下層のメモリホールMH1の上端の直径は、中間層のメモリホールMH2の下端の直径よりも大きく、中間層のメモリホールMH2の上端の直径は、最上層のメモリホールMH3の下端の直径よりも大きく、最上層のメモリホールMH3の直径は、その下端の直径よりも大きい。
4.2 プログラム電圧VPGMについて
図29は、ワード線の位置に対するメモリホール径とプログラム電圧VPGMとの関係を示すグラフである。
図29は、ワード線の位置に対するメモリホール径とプログラム電圧VPGMとの関係を示すグラフである。
図示するようにVPGMの値は、各メモリホールMH1〜MH3の直径に合わせて設定される。すなわち、メモリホールMH1の最下層の領域A1に対応するワード線が選択された際にはVPGM1−1が印加され、メモリホールMH1の中間層の領域A2に対応するワード線が選択された際にはVPGM2−1が印加され、メモリホールMH1の最上層の領域A3に対応するワード線が選択された際にはVPGM3−1が印加される。そして、VPGM1−1<VPGM2−1<VPGM3−1なる関係が成立する。
また、メモリホールMH2の最下層の領域A1に対応するワード線が選択された際にはVPGM1−2が印加され、メモリホールMH2の中間層の領域A2に対応するワード線が選択された際にはVPGM2−2が印加され、メモリホールMH2の最上層の領域A3に対応するワード線が選択された際にはVPGM3−2が印加される。そして、VPGM1−2<VPGM2−2<VPGM3−2なる関係が成立し、メモリホールMH1とMH2との段差部分においては、VPGM1−2<VPGM3−1なる関係が成立する。
更に、メモリホールMH3の最下層の領域A1に対応するワード線が選択された際にはVPGM1−3が印加され、メモリホールMH3の中間層の領域A2に対応するワード線が選択された際にはVPGM2−3が印加され、メモリホールMH3の最上層の領域A3に対応するワード線が選択された際にはVPGM3−3が印加される。そして、VPGM1−3<VPGM2−3<VPGM3−3なる関係が成立し、メモリホールMH2とMH3との段差部分においては、VPGM1−3<VPGM3−2なる関係が成立する。
なお、VPGM1−1、VPGM1−2、及びVPGM1−3は同じ値であっても良いし、異なる値であっても良い。これらの値は、メモリホールMH1〜MH3のサイズに応じて決定される。このことは、VPGM2−1、VPGM2−2、及びVPGM2−3についても同様であり、またVPGM3−1、VPGM3−2、及びVPGM3−3についても同様である。
4.3 電圧VPASSについて
図30は、ワード線の位置に対するメモリホール径と電圧VPASSとの関係を示すグラフである。
図30は、ワード線の位置に対するメモリホール径と電圧VPASSとの関係を示すグラフである。
図示するようにVPASSの値は、VPGMと同様に各メモリホールMH1〜MH3の直径に合わせて設定される。図30の例では、各メモリホールMH1〜MH3に対応するワード線WLは、複数のワード線毎に5つの領域に分けられている。もちろん、この領域数は4つ以下であっても良いし、6つ以上であっても良い。
そして、メモリホールMH3に対応する領域では、上層から順番に電圧VPASSとして、VPA1、VPA2、VPA3、VPA4、及びVPA5が与えられる。ここでは、VPA1>VPA2>VPA3>VPA4>VPA5なる関係が成立する。
またメモリホールMH2に対応する領域では、上層から順番に電圧VPASSとして、VPA6、VPA7、VPA8、VPA9、及びVPA10が与えられる。ここでは、VPA6>VPA7>VPA8>VPA9>VPA10なる関係が成立する。
更にメモリホールMH3に対応する領域では、上層から順番に電圧VPASSとして、VPA11、VPA12、VPA13、VPA14、及びVPA15が与えられる。ここでは、VPA11>VPA12>VPA13>VPA14>VPA15なる関係が成立する。
なお、VPA1、VPA6、及びVPA11は同じ値であっても良いし、異なる値であっても良い。これらの値は、メモリホールMH1〜MH3のサイズに応じて決定される。このことは、VPA2、VPA7、及びVPA12についても同様であり、VPA3、VPA8、及びVPA13についても同様であり、VPA4、VPA9、及びVPA14についても同様であり、VPA5、VPA10、及びVPA15についても同様である。
4.4 本実施形態に係る効果
三次元積層型NAND型フラッシュメモリでは、ワード線WLの積層数を増やすほど集積度を向上出来る。しかし、積層数を増やすほどメモリホールは深くなり、その結果、メモリホールの上端と下端との直径の差が大きくなる。換言すれば、下層のメモリセルトランジスタと上層のメモリセルトランジスタとの特性の違いが大きくなる。
三次元積層型NAND型フラッシュメモリでは、ワード線WLの積層数を増やすほど集積度を向上出来る。しかし、積層数を増やすほどメモリホールは深くなり、その結果、メモリホールの上端と下端との直径の差が大きくなる。換言すれば、下層のメモリセルトランジスタと上層のメモリセルトランジスタとの特性の違いが大きくなる。
従って、メモリホールを一括加工によって作成するのではなく、複数回に分けて形成することが好ましい。この場合、メモリホールの直径は、上層から下層に向かって単調に小さくなるのでは無く、図28に示すように段差を有する複雑な形状となる。
このような場合であっても、メモリホールの直径にあわせて適切にVPGM及びVPASSの値を設定することで、NAND型フラッシュメモリの動作信頼性を向上出来る。説明は省略したが、検知電圧VL1についても同様である。
なお、図28のような構成の場合、メモリホールの境界部分では、非選択ワード線間の電位差が小さくなるようにVPASSの値を設定しても良い。このような例を図31に示す。
図示するように、メモリホールMH3の最下層の領域のワード線に印加される電圧VPASSの値VPA5は、VPA4<VPA5<VPA6の関係を満たすように設定される。またメモリホールMH2の最下層の領域のワード線に印加される電圧VPASSの値VPA10は、VPA9<VPA10<VPA11の関係を満たすように設定される。
あるいは、図30において、VPA6の値を、VPA5<VPA6<VPA7の関係を満たすように設定し、VPA11の値を、VPA10<VPA11<VPA12の関係を満たすように設定しても良い。
更に、メモリホールの段差部分にダミーワード線を設けても良い。このような例を図32に示す。図32はNANDストリングの断面図である。
図示するように、メモリホールMH3の最下層にはダミーワード線WLDDM1及びWLSDM1が設けられ、メモリホールMH2の最下層にはダミーワード線WLDDM2及びWLSDM2が設けられる。
5.第5実施形態
次に、第5実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1乃至第4実施形態を、別のNANDストリング形状を有するNAND型フラッシュメモリに適用したものである。以下では、第1乃至第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第5実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1乃至第4実施形態を、別のNANDストリング形状を有するNAND型フラッシュメモリに適用したものである。以下では、第1乃至第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
5.1 第1の例
図33は、第1の例に係るNANDストリングの断面図である。図示するように、本例では、半導体基板上方にまずソース線SLが形成される。そしてソース線SLの上方にセレクトゲート線SGSが形成され、セレクトゲート線SGSの上方にダミーワード線WLDS0及びWLDS1が順次形成され、ダミーワード線WLDS1の上方にワード線WL0〜WLnが順次形成され、ワード線WLnの上方にダミーワード線WLDD1及びWLDD2が順次形成され、ダミーワード線WLDD2の上方にセレクトゲート線SGDが形成される。そして、これらを1つのメモリホールMHが貫通し、メモリホールMH内に半導体層AAが形成される。そして半導体層AA上にビット線BLが形成される。
図33は、第1の例に係るNANDストリングの断面図である。図示するように、本例では、半導体基板上方にまずソース線SLが形成される。そしてソース線SLの上方にセレクトゲート線SGSが形成され、セレクトゲート線SGSの上方にダミーワード線WLDS0及びWLDS1が順次形成され、ダミーワード線WLDS1の上方にワード線WL0〜WLnが順次形成され、ワード線WLnの上方にダミーワード線WLDD1及びWLDD2が順次形成され、ダミーワード線WLDD2の上方にセレクトゲート線SGDが形成される。そして、これらを1つのメモリホールMHが貫通し、メモリホールMH内に半導体層AAが形成される。そして半導体層AA上にビット線BLが形成される。
本構成においても、プログラム電圧VPGMを図13及び図14で説明したように設定することが出来る。また、検知電圧VL1を図21で説明したように設定出来る。更に、電圧VPASSを図24乃至図27で説明したように設定出来る。なお電圧VPASSに関しては、図24乃至図27において、ビット線BL側で説明したようにして印加出来る。
5.2 第2の例
図34は、第2の例に係るNANDストリングの断面図である。図示するように本例は、第1の例で説明した図33において、メモリホールを複数回の加工(本例では3回)により形成したものである。
図34は、第2の例に係るNANDストリングの断面図である。図示するように本例は、第1の例で説明した図33において、メモリホールを複数回の加工(本例では3回)により形成したものである。
本構成においても、プログラム電圧VPGMを図29で説明したように設定することが出来、電圧VPASSを図30及び図31で説明したように設定出来る。検知電圧VL1についても同様である。
5.3 第3の例
図35は、第3の例に係るNANDストリングの断面図である。図示するように、本例ではp型ウェル領域上にNANDストリングが形成される。p型ウェル領域内には、n+型不純物拡散層及びp+型不純物拡散層が形成される。そして、n+型不純物拡散層上にはコンタクトプラグCP1が形成され、コンタクトプラグCP1上にソース線SLが形成される。また、p+型不純物拡散層上にはコンタクトプラグCP2が形成され、コンタクトプラグCP2上にウェル配線CPWELLが形成される。セレクトゲート線SGSは、n+型不純物拡散層の近傍まで形成される。そして読み出し時には、セレクトゲート線SGSによって選択トランジスタST2に形成されたチャネルにより、メモリセルトランジスタMTに形成されたチャネルがn+型不純物拡散層まで電気的に接続される。そして本構成によれば、ウェル配線CPWELLにより、データの消去時に半導体層AAに対して消去電圧を印加することが出来る。
図35は、第3の例に係るNANDストリングの断面図である。図示するように、本例ではp型ウェル領域上にNANDストリングが形成される。p型ウェル領域内には、n+型不純物拡散層及びp+型不純物拡散層が形成される。そして、n+型不純物拡散層上にはコンタクトプラグCP1が形成され、コンタクトプラグCP1上にソース線SLが形成される。また、p+型不純物拡散層上にはコンタクトプラグCP2が形成され、コンタクトプラグCP2上にウェル配線CPWELLが形成される。セレクトゲート線SGSは、n+型不純物拡散層の近傍まで形成される。そして読み出し時には、セレクトゲート線SGSによって選択トランジスタST2に形成されたチャネルにより、メモリセルトランジスタMTに形成されたチャネルがn+型不純物拡散層まで電気的に接続される。そして本構成によれば、ウェル配線CPWELLにより、データの消去時に半導体層AAに対して消去電圧を印加することが出来る。
本構成においても、プログラム電圧VPGMを図13及び図14で説明したように設定することが出来る。また、検知電圧VL1を図21で説明したように設定出来る。更に、電圧VPASSを図24乃至図27で説明したように設定出来る。なお電圧VPASSに関しては、図24乃至図27において、ビット線BL側で説明したようにして印加出来る。
5.4 第4の例
図36は、第4の例に係るNANDストリングの断面図である。本例は、上記第3の例で説明した図335おいて、メモリホールを複数回の加工(本例では3回)により形成したものである。
図36は、第4の例に係るNANDストリングの断面図である。本例は、上記第3の例で説明した図335おいて、メモリホールを複数回の加工(本例では3回)により形成したものである。
本構成においても、プログラム電圧VPGMを図29で説明したように設定することが出来、電圧VPASSを図30及び図31で説明したように設定出来る。検知電圧VL1についても同様である。
5.5 本実施形態に係る効果
以上のように、第1乃至第4実施形態で説明した方法は、メモリセルトランジスタMTのチャネルとなる半導体層がU字型では無く、1本の柱状の形状を有する構成にも適用可能である。
以上のように、第1乃至第4実施形態で説明した方法は、メモリセルトランジスタMTのチャネルとなる半導体層がU字型では無く、1本の柱状の形状を有する構成にも適用可能である。
6.第6実施形態
次に、第6実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、第1乃至第4実施形態を、更に異なるメモリセルアレイに適用したものである。以下では、第1乃至第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第6実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、第1乃至第4実施形態を、更に異なるメモリセルアレイに適用したものである。以下では、第1乃至第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
6.1 第1の例
6.1.1 メモリセルアレイの構成について
図37は本実施形態に係るメモリセルアレイ111の回路図であり、いずれか1つのブロックBLKの構成を示している。図示するように、ブロックBLKは複数のメモリユニットMU(MU1、MU2)を備えている。図37では2つのメモリユニットMUのみが図示されているが、3つ以上であっても良く、その数は限定されるものではない。
6.1.1 メモリセルアレイの構成について
図37は本実施形態に係るメモリセルアレイ111の回路図であり、いずれか1つのブロックBLKの構成を示している。図示するように、ブロックBLKは複数のメモリユニットMU(MU1、MU2)を備えている。図37では2つのメモリユニットMUのみが図示されているが、3つ以上であっても良く、その数は限定されるものではない。
メモリユニットMUの各々は、例えば4つのストリンググループGR(GR1〜GR4)を備えている。なお、メモリユニットMU1及びMU2間で区別する際には、メモリユニットMU1のストリンググループGRをそれぞれGR1−1〜GR4−1と呼び、メモリユニットMU2のストリンググループGRをそれぞれGR1−2〜GR4−2と呼ぶ。
ストリンググループGRの各々は、例えば3つのNANDストリングSR(SR1〜SR3)を備えている。もちろん、NANDストリングSRの数は3つに限らず、4つ以上であっても良い。NANDストリングSRの各々は、選択トランジスタST1及びST2、並びに4つのメモリセルトランジスタMT(MT1〜MT4)を備えている。メモリセルトランジスタMTの数は4つに限らず、5つ以上であっても良いし、3つ以下であっても良い。
ストリンググループGR内において、3つのNANDストリングSR1〜SR3は、半導体基板上に順次積層されており、NANDストリングSR1が最下層に形成され、NANDストリングSR3が最上層に形成される。すなわち、第1実施形態で説明した図4ではNANDストリング内のメモリセルトランジスタMTが半導体基板面の垂直方向に積層されていたのに対して、本実施形態ではNANDストリング内のメモリセルトランジスタMTが半導体基板面と平行方向に配列され、このNANDストリングが垂直方向に積層されている。そして、同一のストリンググループGRに含まれる選択トランジスタST1及びST2は、それぞれ同一のセレクトゲート線GSL1及びGSL2に接続され、同一列に位置するメモリセルトランジスタMTの制御ゲートは同一のワード線WLに接続される。更に、あるストリンググループGR内の3つの選択トランジスタST1のドレインは、互いに異なるビット線BLに接続され、選択トランジスタST2のソースは同一のソース線SLに接続される。
奇数番目のストリンググループGR1及びGR3と、偶数番目のストリンググループGR2及びGR4とでは、選択トランジスタST1及びST2は、その位置関係が逆になるように配置される。すなわち図37の例であると、ストリンググループGR1及びGR3の選択トランジスタST1はNANDストリングSRの左端に配置され、選択トランジスタST2はNANDストリングSRの右端に配置される。これに対して、ストリンググループGR2及びGR4の選択トランジスタST1はNANDストリングSRの右端に配置され、選択トランジスタST2はNANDストリングSRの左端に配置される。
そして、ストリンググループGR1及びGR3の選択トランジスタST1のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL1に接続され、選択トランジスタST2のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL2に接続される。他方、ストリンググループGR2及びGR4の選択トランジスタST1のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL2に接続され、選択トランジスタST2のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL1に接続される。
また、あるメモリユニットMUに含まれる4つのストリンググループGR1〜GR4は互いに同一のビット線BLに接続され、異なるメモリユニットMUは互いに異なるビット線BLに接続される。より具体的には、メモリユニットMU1において、ストリンググループGR1〜GR4におけるNANDストリングSR1〜SR3の選択トランジスタST1のドレインはそれぞれ、カラム選択ゲートCSG(CSG1〜CSG4)を介してビット線BL1〜BL3に接続される。カラム選択ゲートCSGは、例えばメモリセルトランジスタMTや選択トランジスタST1及びST2等と同様の構成を有しており、各メモリユニットMUにおいて、ビット線BLに選択する1つのストリンググループGRを選択する。従って、各ストリンググループGRに対応付けられたカラム選択ゲートCSG1〜CSG4のゲートは、それぞれ異なる制御信号線SSL1〜SSL4によって制御される。
以上説明した構成を有するメモリユニットMUが、図37を記載した紙面において上下方向に複数配列される。これらの複数のメモリユニットMUは、メモリユニットMU1とワード線WL及びセレクトゲート線GSL1及びGSL2を共有する。他方で、ビット線BLは独立しており、例えばメモリユニットMU2に対しては、メモリユニットMU1と異なる3本のビット線BL4〜BL6が対応付けられる。各メモリユニットMUに対応付けられるビット線BLの本数は、1つのストリンググループGRに含まれるNANDストリングSRの総数に対応する。従って、NANDストリングが4層あればビット線BLも4本設けられ、その他の数の場合も同様である。また、制御信号SSL1〜SSL4は、メモリユニットMU間で共通にされていても良いし、あるいは独立して制御されても良い。
上記構成において、各メモリユニットMUから1つずつ選択されたストリンググループGRにおける同一ワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTの集合が、「ページ」となる。
図38及び図39はブロックBLKの斜視図及び平面図であり、図40は図39における40−40線に沿った断面図であり、図41は図39における41−41線に沿った断面図であり、図42は図39における42−42線に沿った断面図である。図37、図40、及び図42では1つのメモリユニットMUを図示しており、図39及び図41は2つのメモリユニットMU1及びMU2を図示している。
図示するように、半導体基板20上には絶縁膜21が形成され、絶縁膜21上にブロックBLKが形成される。
絶縁膜21上には、半導体基板20表面に対する垂直方向である第1方向に直交する第2方向に沿ったストライプ形状の、例えば4つのフィン型構造24(24−1〜24−4)が形成されることで、1つのメモリユニットMUが形成されている。フィン型構造24の各々は、第2方向に沿って設けられた絶縁膜22(22−1〜22−4)と半導体層23(23−1〜23−3)とを含む。そしてフィン型構造24の各々では、絶縁膜22−1〜22−4と半導体層23−1〜23−3とが交互に積層されることで、半導体基板20の表面に対して垂直方向に延びる4本の積層構造が形成されている。このフィン型構造24の各々が、図37で説明したストリンググループGRに相当する。そして、最下層の半導体層23−1がNANDストリングSR1の電流経路(チャネルが形成される領域)に相当し、最上層の半導体層23−3がNANDストリングSR3の電流経路に相当し、その間に位置する半導体層23−2がNANDストリングSR2の電流経路に相当する。
フィン型構造24の上面及び側面には、ゲート絶縁膜25、電荷蓄積層26、ブロック絶縁膜27、及び制御ゲート28が順次形成されている(図40参照)。電荷蓄積層26は例えば絶縁膜により形成される。また制御ゲート28は導電膜で形成され、ワード線WLまたはセレクトゲート線GSL1及びGSL2として機能する。ワード線WL及びセレクトゲート線GSL1及びGSL2は、複数のメモリユニットMU間で、複数のフィン型構造24を跨ぐようにして形成される。他方で制御信号線SSL1〜SSL4は、個々のフィン型構造24毎に独立している。
フィン型構造24は、その一端部がブロックBLKの端部に引き出され、引き出された領域においてビット線BLと接続される。すなわち、一例としてメモリユニットMU1に着目すると、奇数番目のフィン型構造24−1及び24−3の一端部は、第2方向に沿ってある領域まで引き出されて共通に接続され、この領域にコンタクトプラグBC1〜BC3が形成される。この領域に形成されたコンタクトプラグBC1は、ストリンググループGR1及びGR3の半導体層23−1とビット線BL1とを接続し、半導体層23−2及び23−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC2は、ストリンググループGR1及びGR3の半導体層23−2とビット線BL2とを接続し、半導体層23−1及び23−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC3は、ストリンググループGR1及びGR3の半導体層23−3とビット線BL3とを接続し、半導体層23−1及び23−2とは絶縁されている。
他方で、偶数番目のフィン型構造24−2及び24−4の一端部は、フィン型構造24−1及び24−3の一端部と第2方向で対向する領域まで引き出されて共通に接続され、この領域にコンタクトプラグBC1〜BC3が形成される。この領域に形成されたコンタクトプラグBC1は、ストリンググループGR2及びGR4の半導体層23−1とビット線BL1とを接続し、半導体層23−2及び23−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC2は、ストリンググループGR2及びGR4の半導体層23−2とビット線BL2とを接続し、半導体層23−1及び23−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC3は、ストリンググループGR2及びGR4の半導体層23−3とビット線BL3とを接続し、半導体層23−1及び23−2とは絶縁されている。
もちろん、上記の説明はメモリユニットMU1の場合のものであり、例えばメモリユニットMU2の場合には、コンタクトプラグBC4〜BC6が形成され、これらが半導体層23−1〜23−3をそれぞれビット線BL4〜BL6に接続する(図41参照)。
また、フィン型構造24の他端上にはコンタクトプラグSCが形成される。コンタクトプラグSCは、半導体層23−1〜23−3をソース線SLに接続する。
上記構成において、NANDストリングSR1〜SR3に含まれるメモリセルトランジスタは、そのサイズが互いに異なる。より具体的には、図40に示すように各フィン型構造24において、半導体層23の第3方向に沿った幅は、低いレイヤに位置するもの程大きく、高いレイヤに位置するもの程小さい。すなわち、半導体層23−1の幅が最も広く、半導体層23−3の幅が最も狭く、半導体層23−2の幅はその中間である。つまり、互いに特性の異なる複数のメモリセルトランジスタMTが1ページに含まれる。
6.1.2 読み出し動作について
次に、本実施形態に係る読み出し動作について図43を用いて説明する。図43は、データの読み出し動作時における各配線の電圧変化を示すタイミングチャートであり、一例としてストリンググループGR1−1からデータを読み出す場合について示している。
次に、本実施形態に係る読み出し動作について図43を用いて説明する。図43は、データの読み出し動作時における各配線の電圧変化を示すタイミングチャートであり、一例としてストリンググループGR1−1からデータを読み出す場合について示している。
まず、信号SSL1が“H”レベルとされて、ストリンググループGR1−1がセンスアンプ113に接続される。そして図43に示すように、まずセレクトゲート線GSL1に電圧VSGが印加され、選択トランジスタST1がオン状態とされる。また、例えばシーケンサ121がレギュレータ140を制御することにより、ソース線制御回路114が適切な電圧をソース線SL1に印加する(図43の例では電源電圧Vddが印加されているが、0〜Vddの間の値を適宜設定出来、例えば1V程度である。
引き続き、信号BLP及びBLSが“H”レベルとされて、センスアンプ113におけるトランジスタ132及び134がオン状態とされる。そしてシーケンサ121がレギュレータ131を制御して、信号BLCが生成される。この際、シーケンサ121は、対応するビット線BLが接続されるNANDストリングSRに応じて信号BLCの電圧値を制御する。より具体的には、最下層のNANDストリングSR1に対応する場合には、信号BLCの電圧値をVBLC1に設定し、中間層のNANDストリングSR2に対応する場合にはVBLC2に設定し、最上層のNANDストリングSR3に対応する場合にはVBLC3に設定する。そしてこれらの間には、VBLC1<VBLC2<VBLC3なる関係がある。
その結果、ビット線BL1〜BL3のプリチャージ電位は、それぞれVPRE1、VPRE2、VPRE3となり、これらの間にはVPRE1<VPRE2<VPRE3なる関係がある。
その後、非選択ワード線に電圧VREADが印加され、選択ワード線に電圧VCGRV(読み出しレベルに応じた電圧)が印加され、セレクトゲート線GSL2に電圧VSGが印加される。
この結果、選択ワード線に接続されたメモリセルトランジスタがオン状態となれば、ビット線の電位は低下し、オフすればプリチャージレベルをほぼ維持する。そしてこの電位をセンスアンプユニット130がセンス・増幅する。
なお、本実施形態では、ビット線BL1〜BL3のプリチャージ電位は、それぞれVPRE1、VPRE2、VPRE3となり、ビット線単位でプリチャージ電位を変更しているが、かかる場合に限定されることなく例えば複数本のビット線ごとにプリチャージ電位を変更してもよい。3本のビット線BL1〜BL3のプリチャージ電位はVPRE1、3本のビット線BL4〜BL6のプリチャージ電位はVPRE2、3本のビット線BL7〜BL9のプリチャージ電位はVPRE3としてもよい。
6.1.3 書き込み動作について
次に、本例に係る書き込み動作について、図44を参照して説明する。図44は、本例に係る書き込み動作のタイミングチャートであり、第1実施形態で説明した図10とほぼ対応する。書き込み動作の流れは、ほぼ図7と同様であるが、第1実施形態と異なる点は、読み出し動作と同様に、レイヤ依存性が与えられるのはワード線電圧ではなくビット線電圧という点である。また、図44では図7の説明と異なりプログラム動作よりも先にベリファイ動作が実行されているが、この順序は問わない。さらに図44では、クイックパスライト(Quick pass write)方式を用いた例を挙げて説明している。クイックパスライト方式に関しては、例えば“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE”なる名称の2009年6月25日に出願された米国特許出願12/491,638号に記載されている。この特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用される。
次に、本例に係る書き込み動作について、図44を参照して説明する。図44は、本例に係る書き込み動作のタイミングチャートであり、第1実施形態で説明した図10とほぼ対応する。書き込み動作の流れは、ほぼ図7と同様であるが、第1実施形態と異なる点は、読み出し動作と同様に、レイヤ依存性が与えられるのはワード線電圧ではなくビット線電圧という点である。また、図44では図7の説明と異なりプログラム動作よりも先にベリファイ動作が実行されているが、この順序は問わない。さらに図44では、クイックパスライト(Quick pass write)方式を用いた例を挙げて説明している。クイックパスライト方式に関しては、例えば“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE”なる名称の2009年6月25日に出願された米国特許出願12/491,638号に記載されている。この特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用される。
図示するように本例では、上記6.1.2の項で説明した読み出し動作と同様に、プログラムベリファイ時におけるビット線電圧にレイヤ依存性を与える。すなわち、シーケンサ121の制御によってレギュレータ131がレイヤに応じた信号BLCを生成する。
その結果、プログラムベリファイ時におけるビット線電圧は、下層のNANDストリングSR1ほど低く、上層のNANDストリングSR3ほど高く設定される。
6.2 第2の例
次に、第2の例に係るメモリセルアレイについて説明する。本例は第1の例と異なり、NANDストリングSR1〜SR3をソース線SLによって選択するものである。
次に、第2の例に係るメモリセルアレイについて説明する。本例は第1の例と異なり、NANDストリングSR1〜SR3をソース線SLによって選択するものである。
図45は本実施形態に係るブロックBLKの斜視図であり、いずれか1つのメモリユニットMUを示している。図46はメモリユニットMUの平面図であり、図47は図46における47−47線に沿った断面図であり、図48は図46における48−48線に沿った断面図である。
図示するように本例に係る構成は、上記第1の例で説明した構成において、複数のフィン型構造24の一端部がブロックBLKの端部に引き出され、引き出された領域においてビット線BLと接続され、他端部がレイヤ毎に共通に接続されて、且つソース線SLに接続されたものである。そしてビット線BLは、対応するフィン型構造24における各半導体層23−1〜23−3に共通に接続される(図48参照)。他方でソース線SLは、共通に接続されたフィン型構造24における各半導体層23−1〜23〜3の各々に対して独立に設けられる(図47参照)。また本例では、第1の例における制御信号線SSLが廃されている。
6.2 読み出し動作及び書き込み動作について
本例に係る読み出し動作及び書き込み動作は、図43及び図44で説明した第1の例と基本的には同じである。但し、本例であると、ビット線BLは、1つのストリンググループGRに含まれる複数のNANDストリングSRで共通に接続されている。従って、ソース線SLの電位を制御することにより、各ストリンググループGRからいずれか1つのNANDストリングSRが選択される。
本例に係る読み出し動作及び書き込み動作は、図43及び図44で説明した第1の例と基本的には同じである。但し、本例であると、ビット線BLは、1つのストリンググループGRに含まれる複数のNANDストリングSRで共通に接続されている。従って、ソース線SLの電位を制御することにより、各ストリンググループGRからいずれか1つのNANDストリングSRが選択される。
例えば、最下層のNANDストリングSR1が選択される際には、対応するソース線SL1が選択されて、選択ソース線SL1には適切な選択ソース線電圧が印加される。その他の非選択ソース線SL2及びSL3には、非選択ソース線電圧が印加される。
ビット線電圧は、選択されたビット線の対応するレイヤに応じて、第1の例と同様に設定される。
6.3 本実施形態に係る効果
以上のように、本実施形態に係る構成のメモリセルアレイを有する場合であっても、第1乃至第4実施形態が適用出来る。
以上のように、本実施形態に係る構成のメモリセルアレイを有する場合であっても、第1乃至第4実施形態が適用出来る。
7.変形例等
上記のように、実施形態に係る半導体記憶装置は、半導体基板の上方に積層された第1及び第2メモリセルと、第1及び第2メモリセルの上方に積層された第3及び第4メモリセルと、第1乃至第4メモリセルのゲートにそれぞれ電気的に接続された第1乃至第4ワード線と、第1乃至第4ワード線に電圧を印加するロウデコーダとを具備する。ロウデコーダは、第1メモリセルへの書き込み動作時に、第1ワード線に第1プログラム電圧を印加し、第2メモリセルへの書き込み動作時に、第2ワード線に前記第1プログラム電圧を印加する。またロウデコーダは、第3メモリセルへの書き込み動作時に、第3ワード線に第2プログラム電圧を印加し、第4メモリセルへの書き込み動作時に、第4ワード線に第2プログラム電圧を印加する。そして、第2プログラム電圧は第1プログラム電圧より電圧が高い。
上記のように、実施形態に係る半導体記憶装置は、半導体基板の上方に積層された第1及び第2メモリセルと、第1及び第2メモリセルの上方に積層された第3及び第4メモリセルと、第1乃至第4メモリセルのゲートにそれぞれ電気的に接続された第1乃至第4ワード線と、第1乃至第4ワード線に電圧を印加するロウデコーダとを具備する。ロウデコーダは、第1メモリセルへの書き込み動作時に、第1ワード線に第1プログラム電圧を印加し、第2メモリセルへの書き込み動作時に、第2ワード線に前記第1プログラム電圧を印加する。またロウデコーダは、第3メモリセルへの書き込み動作時に、第3ワード線に第2プログラム電圧を印加し、第4メモリセルへの書き込み動作時に、第4ワード線に第2プログラム電圧を印加する。そして、第2プログラム電圧は第1プログラム電圧より電圧が高い。
上記構成によれば、メモリセルが三次元に積層された半導体記憶装置において、レイヤに応じて特性の異なるメモリセルに対して、適切なプログラム電圧を印加出来る。従って、半導体記憶装置の動作性能を向上出来る。
しかし、実施形態は上記説明した第1乃至第7実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、セレクトゲート線SGD、SGSがそれぞれ複数のレイヤの配線層によって形成される際には(図12等の例では、それぞれ4層の配線層によって形成されている)、これらに印加される電圧もVPGMやVPASSと同様に上層ほど高い電圧としても良い。
なお、セレクトゲート線SGS、SGDに印加される電圧については、例えば、“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR DEVICE”という2010年7月29日に出願された米国特許出願番号12/846,234号に記載されている。この特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用される。
また、上記実施形態はNAND型フラッシュメモリに限らず、レイヤに応じてセル特性の異なる記憶装置全般に適用出来、また記憶装置に限定されるものでもない。更に、各実施形態はそれぞれが単独で実施されても良いが、組み合わせ可能な複数の実施形態が組み合わされて実施されても良い。
なお、本発明に関する各実施形態において、
(1)読み出し動作では、各メモリセルトランジスタMTが2ビットデータを保持可能であり、閾値の低い順番から“E”レベル(消去レベル)、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルと定義した場合、
Aレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば0V〜0.55Vの間である。これに限定されることなく、0.1V〜0.24V, 0.21V〜0.31V, 0.31V〜0.4V, 0.4V〜0.5V, 0.5V〜0.55Vいずれかの間にしてもよい。
Bレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば1.5V〜2.3Vの間である。これに限定されることなく、1.65V〜1.8V, 1.8V〜1.95V, 1.95V〜2.1V, 2.1V〜2.3Vいずれかの間にしてもよい。
Cレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば3.0V〜4.0Vの間である。これに限定されることなく、3.0V〜3.2V, 3.2V〜3.4V, 3.4V〜3.5V, 3.5V〜3.6V, 3.6V〜4.0Vいずれかの間にしてもよい。
読み出し動作の時間(tR)としては、例えば25μs〜38μs, 38μs〜70μs, 70μs〜80μsの間にしてもよい。
(1)読み出し動作では、各メモリセルトランジスタMTが2ビットデータを保持可能であり、閾値の低い順番から“E”レベル(消去レベル)、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルと定義した場合、
Aレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば0V〜0.55Vの間である。これに限定されることなく、0.1V〜0.24V, 0.21V〜0.31V, 0.31V〜0.4V, 0.4V〜0.5V, 0.5V〜0.55Vいずれかの間にしてもよい。
Bレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば1.5V〜2.3Vの間である。これに限定されることなく、1.65V〜1.8V, 1.8V〜1.95V, 1.95V〜2.1V, 2.1V〜2.3Vいずれかの間にしてもよい。
Cレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば3.0V〜4.0Vの間である。これに限定されることなく、3.0V〜3.2V, 3.2V〜3.4V, 3.4V〜3.5V, 3.5V〜3.6V, 3.6V〜4.0Vいずれかの間にしてもよい。
読み出し動作の時間(tR)としては、例えば25μs〜38μs, 38μs〜70μs, 70μs〜80μsの間にしてもよい。
(2)書き込み動作は、上述したとおりプログラム動作とベリファイ動作を含む。書き込み動作では、
プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば13.7V〜14.3Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.7V〜14.0V, 14.0V〜14.6Vいずれかの間としてもよい。
奇数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧と、偶数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧を変えてもよい。
プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば13.7V〜14.3Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.7V〜14.0V, 14.0V〜14.6Vいずれかの間としてもよい。
奇数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧と、偶数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧を変えてもよい。
プログラム動作をISPP方式(Incremental Step Pulse Program)としたとき、ステップアップの電圧として、例えば0.5V程度が挙げられる。
非選択のワード線に印加される電圧としては、例えば6.0V〜7.3Vの間としてもよい。この場合に限定されることなく、例えば7.3V〜8.4Vの間としてもよく、6.0V以下としてもよい。
非選択のワード線が奇数番目のワード線であるか、偶数番目のワード線であるかで、印加するパス電圧を変えてもよい。
書き込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs, 1800μs〜1900μs, 1900μs〜2000μsの間にしてもよい。
非選択のワード線に印加される電圧としては、例えば6.0V〜7.3Vの間としてもよい。この場合に限定されることなく、例えば7.3V〜8.4Vの間としてもよく、6.0V以下としてもよい。
非選択のワード線が奇数番目のワード線であるか、偶数番目のワード線であるかで、印加するパス電圧を変えてもよい。
書き込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs, 1800μs〜1900μs, 1900μs〜2000μsの間にしてもよい。
(3)消去動作では、
半導体基板上部に形成され、かつ、上記メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。この場合に限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V, 14.8V〜19.0V, 19.0〜19.8V, 19.8V〜21Vの間であってもよい。
消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs, 4000μs〜5000μs, 4000μs〜9000μsの間にしてもよい。
半導体基板上部に形成され、かつ、上記メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。この場合に限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V, 14.8V〜19.0V, 19.0〜19.8V, 19.8V〜21Vの間であってもよい。
消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs, 4000μs〜5000μs, 4000μs〜9000μsの間にしてもよい。
(4)メモリセルの構造は、
半導体基板(シリコン基板)上に膜厚が4〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有している。この電荷蓄積層は膜厚が2〜3nmのSiN、またはSiONなどの絶縁膜と膜厚が3〜8nmのポリシリコンとの積層構造にすることができる。また、ポリシリコンにはRuなどの金属が添加されていても良い。電荷蓄積層の上には絶縁膜を有している。この絶縁膜は、例えば、膜厚が3〜10nmの下層High−k膜と膜厚が3〜10nmの上層High−k膜に挟まれた膜厚が4〜10nmのシリコン酸化膜を有している。High−k膜はHfOなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚はHigh−k膜の膜厚よりも厚くすることができる。絶縁膜上には膜厚が3〜10nmの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が30nm〜70nmの制御電極が形成されている。ここで仕事関数調整用の材料はTaOなどの金属酸化膜、TaNなどの金属窒化膜である。制御電極にはWなどを用いることができる。
また、メモリセル間にはエアギャップを形成することができる。
半導体基板(シリコン基板)上に膜厚が4〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有している。この電荷蓄積層は膜厚が2〜3nmのSiN、またはSiONなどの絶縁膜と膜厚が3〜8nmのポリシリコンとの積層構造にすることができる。また、ポリシリコンにはRuなどの金属が添加されていても良い。電荷蓄積層の上には絶縁膜を有している。この絶縁膜は、例えば、膜厚が3〜10nmの下層High−k膜と膜厚が3〜10nmの上層High−k膜に挟まれた膜厚が4〜10nmのシリコン酸化膜を有している。High−k膜はHfOなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚はHigh−k膜の膜厚よりも厚くすることができる。絶縁膜上には膜厚が3〜10nmの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が30nm〜70nmの制御電極が形成されている。ここで仕事関数調整用の材料はTaOなどの金属酸化膜、TaNなどの金属窒化膜である。制御電極にはWなどを用いることができる。
また、メモリセル間にはエアギャップを形成することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、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同様に、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ものである。
1…メモリシステム、100…NAND型フラッシュメモリ、110…コア部、111…メモリセルアレイ、112…ロウデコーダ、113…センスアンプ、114…ソース線制御回路、115…NANDストリング、120…周辺回路部、121…シーケンサ、122…チャージポンプ、123…レジスタ、124…ドライバ、200…コントローラ、210…ホストインターフェイス、220…内蔵メモリ、230…CPU、240…バッファメモリ、250…NANDインターフェイス。
Claims (13)
- 半導体基板の上方に積層された第1及び第2メモリセルと、
前記第1及び第2メモリセルの上方に積層された第3及び第4メモリセルと、
前記第1乃至第4メモリセルのゲートにそれぞれ電気的に接続された第1乃至第4ワード線と、
前記第1乃至第4ワード線に電圧を印加するロウデコーダと
を具備し、前記ロウデコーダは、前記第1メモリセルへの書き込み動作時に、前記第1ワード線に第1プログラム電圧を印加し、前記第2メモリセルへの書き込み動作時に、前記第2ワード線に前記第1プログラム電圧を印加し、
前記第3メモリセルへの書き込み動作時に、前記第3ワード線に第2プログラム電圧を印加し、前記第4メモリセルへの書き込み動作時に、前記第4ワード線に前記第2プログラム電圧を印加し、前記第2プログラム電圧は前記第1プログラム電圧より電圧が高い
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記書き込み動作は、プログラム電圧で書き込みを行うプログラム動作と、前記プログラム動作を検証するベリファイ動作とを含む書き込みループの繰り返しを含み、
前記プログラム電圧は、前記書き込みループの度にステップアップされ、
前記第1、第2プログラム電圧はそれぞれ前記プログラム電圧の初期電圧である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記書き込み動作は、検知動作を更に含み、
前記第1及び第2メモリセルの少なくともいずれかに対する前記検知動作は、第1検知電圧を用いた読み出し動作を行うことにより閾値を判定し、
前記第3及び第4メモリセルの少なくともいずれかに対する前記検知動作は、第2検知電圧を用いた読み出し動作を行うことにより閾値を判定し、
前記第2検知電圧は前記第1検知電圧よりも電圧が高い
ことを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。 - 前記第1乃至第4メモリセルはそれぞれ2ビット以上のデータを保持可能であり、前記書き込み動作は、前記2ビット以上のデータの下位ビット書き込み動作と、前記下位ビット書き込み動作後の前記検知動作と、前記検知動作後の上位ビット書き込み動作とを含み、
前記下位ビット書き込み動作において、前記第1及び第2プログラム電圧が前記プログラム電圧の初期電圧として使用され、
前記上位ビット書き込み動作において使用されるプログラム電圧は、前記検知動作の結果に応じた値に設定される
ことを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。 - 前記第1乃至第4ワード線を貫通するメモリホールと、
前記メモリホール内を埋め込み、前記第1乃至第4メモリセルの電流経路が形成される導電層と
を更に備え、前記メモリホールの直径は、上層ほど大きく、下層ほど小さい
ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 半導体基板の上方に設けられた第1メモリセルと、
前記第1メモリセルの上方に設けられた第2メモリセルと、
前記第1及び第2メモリセルのゲートにそれぞれ電気的に接続された第1及び第2ワード線と、
前記第1及び第2ワード線に電圧を印加するロウデコーダと
を具備し、前記書き込み動作は、書き込みを行うプログラム動作と、前記プログラム動作を検証するベリファイ動作とを含む書き込みループと、メモリセルの書き込み特性を求める検知動作とを含み、
前記第1メモリセルに対する検知動作は、第1検知電圧を前記第1ワード線に印加することにより行われ、
前記第2メモリセルに対する検知動作は、第2検知電圧を前記第2ワード線に印加することにより行われ、
前記第2検知電圧は、前記第1検知電圧よりも電圧が高い
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記第1メモリセルに対する前記検知動作は、前記書き込みループを第1の回数行った後に実行され、
前記第2メモリセルに対する前記検知動作は、前記書き込みループを、前記第1の回数よりも多い第2の回数行った後に実行される
ことを特徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。 - 前記第1、第2メモリセルはそれぞれ2ビット以上のデータを保持可能であり、前記書き込み動作は、前記2ビット以上のデータの下位ビット書き込み動作と、前記下位ビット書き込み動作後の前記検知動作と、前記検知動作後の上位ビット書き込み動作とを含み、
前記上位ビット書き込み動作において使用されるプログラム電圧は、前記検知動作の結果に応じた値に設定される
ことを特徴とする請求項7記載の半導体記憶装置。 - 前記第1及び第2ワード線を貫通するメモリホールと、
前記メモリホール内を埋め込み、前記第1及び第2メモリセルの電流経路が形成される導電層と
を更に備え、前記メモリホールの直径は、上層ほど大きく、下層ほど小さい
ことを特徴とする請求項6乃至8いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 半導体基板の上方に積層された複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルのゲートにそれぞれ接続された複数のワード線と、
前記複数のワード線に電圧を印加するロウデコーダと
を具備し、前記ロウデコーダは、データのプログラム時において、選択ワード線にプログラム電圧を印加し、
前記選択ワード線よりも上層に位置する第1非選択ワード線に、前記プログラム電圧よりも小さい第1非選択電圧を印加し、
前記選択ワード線よりも下層に位置する第2非選択ワード線に、前記プログラム電圧及び前記第1電圧よりも小さい第2非選択電圧を印加する
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記ロウデコーダは、前記データのプログラム時において、上層に位置する非選択ワード線ほど高い非選択電圧を印加し、下層に位置する非選択ワード線ほど低い非選択電圧を印加する
ことを特徴とする請求項10記載の半導体記憶装置。 - 前記ロウデコーダは、複数の非選択ワード線の組毎に、前記非選択電圧の値を変える
ことを特徴とする請求項11記載の半導体記憶装置。 - 前記複数のワード線を貫通するメモリホールと、
前記メモリホール内を埋め込み、前記複数のメモリセルの電流経路が形成される導電層と
を更に備え、前記メモリホールの直径は、上層ほど大きく、下層ほど小さい
ことを特徴とする請求項10乃至12いずれか1項記載の半導体記憶装置。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017037697A (ja) * | 2015-08-14 | 2017-02-16 | マクロニクス インターナショナル カンパニー リミテッド | 3次元nandメモリ装置及びその駆動方法 |
JP2017107626A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
KR20170142988A (ko) * | 2016-05-27 | 2017-12-28 | 마이크론 테크놀로지, 인크. | 소거 바이어스 제거를 갖고 메모리를 동작시키는 장치 및 방법들 |
CN111081302A (zh) * | 2018-10-22 | 2020-04-28 | 东芝存储器株式会社 | 半导体存储装置 |
US10755786B2 (en) | 2018-09-18 | 2020-08-25 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device including a plurality of strings each including a select transistor and a memory cell |
JP2022539717A (ja) * | 2019-10-22 | 2022-09-13 | 長江存儲科技有限責任公司 | 不揮発性メモリデバイスおよび制御方法 |
JP2022542347A (ja) * | 2020-02-10 | 2022-10-03 | 長江存儲科技有限責任公司 | 複数の部分を含み、プログラム妨害を低減するために使用されるメモリ、およびそのプログラム方法 |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101691088B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2016-12-29 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치, 그것의 동작 방법, 그리고 그것을 포함하는 메모리 시스템 |
US8860117B2 (en) | 2011-04-28 | 2014-10-14 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor apparatus with multiple tiers of memory cells with peripheral transistors, and methods |
US8964474B2 (en) | 2012-06-15 | 2015-02-24 | Micron Technology, Inc. | Architecture for 3-D NAND memory |
KR102294848B1 (ko) * | 2015-06-30 | 2021-08-31 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 및 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치 |
KR102347182B1 (ko) * | 2015-09-04 | 2022-01-04 | 삼성전자주식회사 | 메모리 장치, 메모리 시스템, 상기 메모리 장치의 동작 방법 및 상기 메모리 시스템의 동작 방법 |
CN105304133A (zh) * | 2015-09-25 | 2016-02-03 | 北京兆易创新科技股份有限公司 | 一种3D NAND flash的电压控制方法和装置 |
CN106601297A (zh) * | 2015-10-14 | 2017-04-26 | 旺宏电子股份有限公司 | 用以改善非易失性存储器的阀电压分布的装置及方法 |
JP6433933B2 (ja) * | 2016-03-14 | 2018-12-05 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置及びメモリシステム |
US9679650B1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-06-13 | Micron Technology, Inc. | 3D NAND memory Z-decoder |
JP2017224370A (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置及びメモリシステム |
JP2018005961A (ja) * | 2016-07-01 | 2018-01-11 | 東芝メモリ株式会社 | 記憶装置 |
CN106601292A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-04-26 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 非易失性存储器件及其编程方法 |
JP2018125052A (ja) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP6779819B2 (ja) * | 2017-03-22 | 2020-11-04 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2019067474A (ja) * | 2017-10-05 | 2019-04-25 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2019109952A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR102471276B1 (ko) | 2018-01-08 | 2022-11-28 | 삼성전자주식회사 | 메모리 장치 |
US11087849B2 (en) * | 2018-05-08 | 2021-08-10 | Sandisk Technologies Llc | Non-volatile memory with bit line controlled multi-plane mixed sub-block programming |
JP2020004470A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR20200019045A (ko) * | 2018-08-13 | 2020-02-21 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 메모리 장치 및 그것의 동작 방법 |
JP2020042885A (ja) * | 2018-09-13 | 2020-03-19 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2020123412A (ja) | 2019-01-30 | 2020-08-13 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2020136426A (ja) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | キオクシア株式会社 | 半導体チップ |
JP2020198141A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2020202002A (ja) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR20210001134A (ko) * | 2019-06-27 | 2021-01-06 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 메모리 장치 및 그 동작 방법 |
US11450381B2 (en) | 2019-08-21 | 2022-09-20 | Micron Technology, Inc. | Multi-deck memory device including buffer circuitry under array |
KR20210025162A (ko) | 2019-08-26 | 2021-03-09 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치, 스토리지 장치, 그리고 불휘발성 메모리 장치의 동작 방법 |
US11158379B2 (en) | 2019-08-26 | 2021-10-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory device, storage device, and operating method of nonvolatile memory device |
JP2021034089A (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP7258697B2 (ja) * | 2019-09-02 | 2023-04-17 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2021047939A (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR20220002606A (ko) | 2019-10-18 | 2022-01-06 | 양쯔 메모리 테크놀로지스 씨오., 엘티디. | 메모리 장치를 프로그래밍하고 검증하는 방법 및 관련 메모리 장치 |
JP2021101401A (ja) * | 2019-12-24 | 2021-07-08 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2021182457A (ja) | 2020-05-18 | 2021-11-25 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2021182458A (ja) * | 2020-05-19 | 2021-11-25 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
US11963349B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-04-16 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Methods for forming three-dimensional memory devices with backside source contacts |
US11877448B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-01-16 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Methods for forming three-dimensional memory devices |
KR20210149031A (ko) | 2020-05-27 | 2021-12-08 | 양쯔 메모리 테크놀로지스 씨오., 엘티디. | 3d 메모리 디바이스 |
US11158622B1 (en) | 2020-05-27 | 2021-10-26 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Three-dimensional memory devices |
JP2022035525A (ja) | 2020-08-21 | 2022-03-04 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置の動作条件の調整方法 |
CN112152594B (zh) * | 2020-10-09 | 2022-01-21 | 福建省晋华集成电路有限公司 | Efuse的烧写方法、efuse烧写电路与电子装置 |
CN116994622A (zh) * | 2021-06-04 | 2023-11-03 | 长江存储科技有限责任公司 | 用于nand存储操作的架构和方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100097858A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Naoya Tokiwa | Three-dimensionally stacked nonvolatile semiconductor memory |
US20110103153A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device and method for driving same |
US20110199833A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices, operating methods thereof and memory systems including the same |
US20120218818A1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-08-30 | Han Jung-Chul | Nonvolatile memory device and method for operating the same |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4709525B2 (ja) * | 2004-10-14 | 2011-06-22 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
US7420847B2 (en) * | 2004-12-14 | 2008-09-02 | Sandisk Corporation | Multi-state memory having data recovery after program fail |
US7440331B2 (en) * | 2006-06-01 | 2008-10-21 | Sandisk Corporation | Verify operation for non-volatile storage using different voltages |
US7701765B2 (en) * | 2006-12-28 | 2010-04-20 | Micron Technology, Inc. | Non-volatile multilevel memory cell programming |
KR101487524B1 (ko) * | 2008-08-27 | 2015-01-29 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법 |
US8805439B2 (en) * | 2009-03-05 | 2014-08-12 | Lg Electronics Inc. | Mobile terminal and method for controlling the same |
KR101682662B1 (ko) * | 2009-07-20 | 2016-12-06 | 삼성전자주식회사 | 3차원 메모리 장치 및 그것의 프로그램 방법 |
JP5788183B2 (ja) * | 2010-02-17 | 2015-09-30 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 不揮発性メモリ装置、それの動作方法、そしてそれを含むメモリシステム |
JP2011258289A (ja) | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Toshiba Corp | メモリセルの閾値検出方法 |
JP2012216269A (ja) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP4922464B1 (ja) * | 2011-05-02 | 2012-04-25 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
KR101716713B1 (ko) * | 2011-05-23 | 2017-03-15 | 삼성전자주식회사 | 플래시 메모리 장치 및 그것의 프로그램 방법 |
JP2013058275A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
KR20130031485A (ko) * | 2011-09-21 | 2013-03-29 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 |
KR101832934B1 (ko) * | 2012-01-27 | 2018-02-28 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템, 그것의 블록 관리 방법, 프로그램 방법 및 소거 방법 |
KR20130101858A (ko) * | 2012-03-06 | 2013-09-16 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법 |
KR101868393B1 (ko) * | 2012-03-14 | 2018-06-21 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 및 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법 |
KR101915719B1 (ko) * | 2012-04-26 | 2019-01-08 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 및 그것의 프로그램 동작 방법 |
JP2014075169A (ja) | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR102070724B1 (ko) * | 2013-03-29 | 2020-01-30 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치 및 그것의 구동 방법 |
-
2014
- 2014-03-14 JP JP2014051934A patent/JP2015176620A/ja active Pending
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100097858A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Naoya Tokiwa | Three-dimensionally stacked nonvolatile semiconductor memory |
JP2010102755A (ja) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Toshiba Corp | 3次元積層型不揮発性半導体メモリ |
US20110103153A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device and method for driving same |
JP2011096340A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置及びその駆動方法 |
US20110199833A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices, operating methods thereof and memory systems including the same |
US20120218818A1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-08-30 | Han Jung-Chul | Nonvolatile memory device and method for operating the same |
JP2012181907A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Sk Hynix Inc | 不揮発性メモリ装置およびその動作方法 |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017037697A (ja) * | 2015-08-14 | 2017-02-16 | マクロニクス インターナショナル カンパニー リミテッド | 3次元nandメモリ装置及びその駆動方法 |
JP2017107626A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
KR20170142988A (ko) * | 2016-05-27 | 2017-12-28 | 마이크론 테크놀로지, 인크. | 소거 바이어스 제거를 갖고 메모리를 동작시키는 장치 및 방법들 |
JP2018525764A (ja) * | 2016-05-27 | 2018-09-06 | マイクロン テクノロジー, インク. | 消去デバイアスを用いてメモリを動作させる装置、及び方法 |
KR102022171B1 (ko) | 2016-05-27 | 2019-09-17 | 마이크론 테크놀로지, 인크. | 소거 바이어스 제거를 갖고 메모리를 동작시키는 장치 및 방법들 |
US10755786B2 (en) | 2018-09-18 | 2020-08-25 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device including a plurality of strings each including a select transistor and a memory cell |
CN111081302A (zh) * | 2018-10-22 | 2020-04-28 | 东芝存储器株式会社 | 半导体存储装置 |
CN111081302B (zh) * | 2018-10-22 | 2023-04-11 | 铠侠股份有限公司 | 半导体存储装置 |
JP2022539717A (ja) * | 2019-10-22 | 2022-09-13 | 長江存儲科技有限責任公司 | 不揮発性メモリデバイスおよび制御方法 |
JP7282926B2 (ja) | 2019-10-22 | 2023-05-29 | 長江存儲科技有限責任公司 | 不揮発性メモリデバイスおよび制御方法 |
US11862230B2 (en) | 2019-10-22 | 2024-01-02 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Non-volatile memory device and control method |
JP2022542347A (ja) * | 2020-02-10 | 2022-10-03 | 長江存儲科技有限責任公司 | 複数の部分を含み、プログラム妨害を低減するために使用されるメモリ、およびそのプログラム方法 |
JP7326582B2 (ja) | 2020-02-10 | 2023-08-15 | 長江存儲科技有限責任公司 | 複数の部分を含み、プログラム妨害を低減するために使用されるメモリ、およびそのプログラム方法 |
US11875862B2 (en) | 2020-02-10 | 2024-01-16 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Memory including a plurality of portions and used for reducing program disturbance and program method thereof |
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